CN111169032A - 单轮式数控无芯纱团张力控制装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种单轮式数控无芯纱团张力控制装置及方法，所述纱线依次通过装置上的张力调节器、摩擦轮、螺旋分纱梳、螺旋导丝轮、出口导丝梳和出口导丝轮，所述张力调节器的一侧设置多根活动导柱和固定导柱，张力调节器的另一侧设置驱动活动导柱相对固定导柱移动驱动结构，活动导柱和固定导柱间隔排布设置，本发明中的本单轮式数控无芯纱团张力控制装置可通过摩擦轮给纱线施加原始张力，然后通过磁粉制动器、活动导柱相互配合调节纱线放线过程中的张力值，保持纱线张力稳定，调节更为精确，同时摩擦轮可相对芯轴转动，调节原始张力的大小，适用好。

Description

单轮式数控无芯纱团张力控制装置及方法
技术领域
本发明涉及复合材料缠绕技术领域，尤其涉及一种单轮式数控无芯纱团张力控制装置及方法。
背景技术
缠绕成型工艺是将浸过树脂胶液的连续纤维(或布带、预浸纱)按照一定规律缠绕到芯模上，然后经固化、脱模，获得制品。
缠绕常用的纱线材质为玻璃纤维，玻璃纤维出厂时为圆柱形或圆锥形纱团状态。纱团包括有芯纱团和无芯纱团两种，有芯纱团带有中空的圆柱形芯筒，需要缠绕时将芯筒套在固定的芯杆上，缠绕时纱线被不断张拉，此过程中纱团围绕芯杆旋转，纱线的张力通过芯杆和芯筒的摩擦力提供。而无芯纱团中间没有芯筒，中心被纱线充满，其张拉过程从中心最上部开始，因而纱线无法像有芯纱团从外部张拉开始一样处于紧绷(张紧)的状态，即纱线处于松软状态，故需对纱线提供初始张力，才能正常缠绕。
传统的建立初始张力的方法为：设置多根水平平行放置的长杆，玻璃纤维纱线以连续一上一下的方式从中间穿过，经过与长杆的多次摩擦而产生张力。为了建立较大的张力，一般设置多根长杆，且对纱线的损伤较大。另外，因只是简单地与多根长杆摩擦，对张力的控制不精确，不利于纤维的缠绕。故本领域需要一种对纱线损伤小、控制精确的纱团张力控制装置。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种单轮式数控无芯纱团张力控制装置及方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
单轮式数控无芯纱团张力控制装置，包括安装板，所述安装板上设置螺旋导丝轮、螺旋分纱梳、张力调节器、摩擦轮、出口导丝梳和出口导丝轮，所述纱线依次通过张力调节器、摩擦轮、螺旋分纱梳、螺旋导丝轮、出口导丝梳和出口导丝轮；
所述张力调节器的一侧设置多根活动导柱和固定导柱，张力调节器的另一侧设置驱动活动导柱相对固定导柱移动驱动结构，活动导柱和固定导柱间隔排布设置，所述张力调节器的两端设置导向弹簧；
所述摩擦轮包括芯轴，所述芯轴的一端设置突出的环形阶梯，所述芯轴的外部套接连接套筒，所述连接套筒的外部套接绕线套筒，所述绕线套筒的外壁设置螺旋凹槽，所述芯轴、连接套筒和绕线套筒均同轴设置，所述芯轴与所述连接套筒之间为轴向花键接触，所述连接套筒外壁靠近环形阶梯的一侧设置固定花键，所述绕线套筒内壁设置与固定花键相适应的内凹花键，所述环形阶梯上设置旋转环体，所述绕线套筒的一端与旋转环体之间设置拉伸弹簧。
具体的，所述张力调节器的支架上开设横向滑槽，所述活动导柱的一端设置与横向滑槽匹配的活动滑块。
具体的，所述驱动结构包括的连接杆、调节电机、螺纹杆、调节螺母，所述调节电机的输出端固定连接螺纹杆，所述螺纹杆与调节螺母螺纹连接，所述调节螺母通过连接杆固定连接活动滑块。
可选的，所述横向滑槽的内部设置缓冲弹簧，所述缓冲弹簧的一端与横向滑槽的内壁接触，所述缓冲弹簧的另一端与活动滑块接触。
可选的，所述横向滑槽的内壁嵌装力传感器，所述缓冲弹簧与活动滑块的接触端与所述力传感器的检测点连接。
具体的，所述安装板上设置磁粉制动器，所述磁粉制动器的输出端与芯轴固定连接。
基于上述单轮式数控无芯纱团张力控制装置的方法，包括以下步骤：
步骤一：给纱线施加原始张力；
步骤二：在纱线放线过程中，调节张力值，保持张力稳定。
其中步骤一中设置原始张力为，通过缠绕在摩擦轮外部绕线套筒上的纱线圈数，设置原始张力；其中步骤二中调节纱线张力的方法为，控制器控制调节电机调节活动导柱与固定导柱之间的相对位置，或者调节磁粉制动器内部电流，调节纱线张力。两种调节纱线张力的方法可同时使用。
本发明的有益效果是：
1、本单轮式数控无芯纱团张力控制装置可通过摩擦轮给纱线施加原始张力，然后通过磁粉制动器、活动导柱相互配合调节纱线放线过程中的张力值，保持纱线张力稳定，调节更为精确。
2、本单轮式数控无芯纱团张力控制装置中摩擦轮可相对芯轴转动，调节原始张力的大小，适用好。
附图说明
图1为本无芯纱团张力控制装置的结构示意图；
图2为本无芯纱团张力控制装置张力调节器正面的结构示意图；
图3为本无芯纱团张力控制装置张力调节器侧面的结构示意图；
图4为本无芯纱团张力控制装置张力调节器后面的结构示意图；
图5为本无芯纱团张力控制装置张力调节器后面的局部图；
图6为本无芯纱团张力控制装置摩擦轮的结构示意图；
图7为本无芯纱团张力控制装置摩擦轮A处的结构示意图。
图中：1、安装板；2、螺旋导丝轮；3、螺旋分纱梳；4、张力调节器；5、摩擦轮；6、出口导丝梳；7、出口导丝轮；8、磁粉制动器；41、支架；42、活动导柱；43、导向弹簧；44、横向滑槽；45、活动滑块；46、固定导柱；47、固定板；48、缓冲弹簧；49、连接杆；410、调节电机；411、螺纹杆；412、调节螺母；413、力传感器；51、芯轴；52、环形阶梯；53、连接套筒；54、固定花键；55、绕线套筒；56、拉伸弹簧；57、旋转环体。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
参照图1，单轮式数控无芯纱团张力控制装置，包括安装板1，所述安装板1上设置螺旋导丝轮2、螺旋分纱梳3、张力调节器4、摩擦轮5、出口导丝梳6和出口导丝轮7，所述纱线依次通过张力调节器4、摩擦轮5、螺旋分纱梳3、螺旋导丝轮2、出口导丝梳6和出口导丝轮7，所述张力调节器4用于调节纱线张力，摩擦轮5用于对纱线施加原始张力，螺旋导丝轮2用于纱线的导向，出口导丝梳6用于纱线的导向的出线，螺旋分纱梳3和出口导丝轮7用于将不同股纱线分开。
具体的，参考图2-图5，所述张力调节器4的一侧设置多根活动导柱42和固定导柱46，所述张力调节器4的支架41上开设横向滑槽44，所述活动导柱42的一端设置与横向滑槽44匹配的活动滑块45，活动导柱42与支架41活动连接，张力调节器4的另一侧设置驱动活动导柱42相对固定导柱46移动驱动结构，活动导柱42和固定导柱46间隔排布设置，所述张力调节器4的两端设置突出的固定板47，固定板47上相对侧固定设置导向弹簧43，纱线穿过张力调节器4一端的导向弹簧43，然后依次绕过活动导柱42和固定导柱46从张力调节器4另一端的导向弹簧43出来，弹簧43可用于纱线的不同方向的导线，减少纱线磨损。
参考图5，所述驱动结构包括的连接杆49、调节电机410、螺纹杆411、调节螺母412，所述调节电机410的输出端固定连接螺纹杆411，所述螺纹杆411与调节螺母412螺纹连接，所述调节螺母412通过连接杆49固定连接活动滑块45，调节电机410可带动螺纹杆411旋转，调节驱动调节螺母412和活动滑块45移动，调节活动导柱42和固定导柱46之间的相对位置，调节纱线张力。螺纹杆411一螺距对应一调节距离，使张力更精确。
可以想象的，安装板1上设置张力传感器，用于检测纱线张力。
进一步的，参考图6-图7，所述摩擦轮5包括芯轴51，所述芯轴51的一端设置突出的环形阶梯53，所述芯轴51的外部套接连接套筒52，所述连接套筒52的外部套接绕线套筒55，所述绕线套筒55的外壁设置螺旋凹槽，螺旋凹槽用于对缠绕于绕线套筒55上纱线进行限位，所述芯轴51、连接套筒52和绕线套筒55均同轴设置，所述芯轴51与所述连接套筒52之间为轴向花键接触，没有相对径向转动和轴向滑动。
进一步的，所述连接套筒52外壁靠近环形阶梯53的一侧设置固定花键54，所述绕线套筒55内壁设置与固定花键54相适应的内凹花键，一般情况下，绕线套筒55内壁的内凹花键与固定花键54咬合时，绕线套筒55不可径向转动；当需要对纱线施加原始张力时，轴向推动绕线套筒55，绕线套筒55内壁的内凹花键脱离固定花键54的咬合，绕线套筒55可转动，纱线可增加或者缠绕的圈数，即调节纱线与绕线套筒55之间的摩擦力，调节纱线原始张力，摩擦轮5可相对芯轴转动，调节原始张力的大小，适用好。
进一步的，所述环形阶梯53上设置旋转环体57，旋转环体57与环形阶梯53通过轴承旋转连接，用于配合绕线套筒55的单独转动，所述绕线套筒55的一端与旋转环体57之间设置拉伸弹簧56，拉伸弹簧56用于限制绕线套筒55的轴向移动。
进一步的，所述横向滑槽44的内部设置缓冲弹簧48，所述缓冲弹簧48的一端与横向滑槽44的内壁接触，所述缓冲弹簧48的另一端与活动滑块45接触，缓和活动导柱42的移动。
进一步的，所述横向滑槽44的内壁嵌装力传感器413，所述缓冲弹簧48与活动滑块45的接触端与所述力传感器413的检测点连接，力传感器413的感应值用于反映活动导柱42的位置，形成反馈，使调节为一个动态调节过程。
进一步的，所述安装板1上设置磁粉制动器8，所述磁粉制动器8的输出端与芯轴51固定连接，磁粉制动器8可施加芯轴51扭矩，调节纱线与绕线套筒55对纱线的张力。
基于上述单轮式数控无芯纱团张力控制装置的方法，包括以下步骤：
步骤一：给纱线施加原始张力；
步骤二：在纱线放线过程中，调节张力值，保持张力稳定。
其中步骤一中设置原始张力为，通过缠绕在摩擦轮5外部绕线套筒55上的纱线圈数，设置原始张力；其中步骤二中调节纱线张力的方法为，控制器控制调节电机410调节活动导柱42与固定导柱46之间的相对位置，或者调节磁粉制动器8内部电流，调节纱线张力。两种调节纱线张力的方法可同时使用。
本实施例中所有的调节均为控制器控制，控制器可为52单片机。
本实施例中的单轮式数控无芯纱团张力控制装置通过调整摩擦轮5上的绕线套筒55的纱线圈数，设置原始张力，然后根据纱线放线过程中的情况，根据张力传感器的数值，通过控制调节电机410调节活动导柱42与固定导柱46之间的相对位置，或者调节磁粉制动器8内部电流，一般的调节顺序为，先调节磁粉制动器8内部电流，为粗调节，然后通过控制调节电机410调节活动导柱42与固定导柱46之间的相对位置，为精调节，通过两级调节，完成张力调节，调节更为精确。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.单轮式数控无芯纱团张力控制装置，其特征在于，包括安装板(1)，所述安装板(1)上设置螺旋导丝轮(2)、螺旋分纱梳(3)、张力调节器(4)、摩擦轮(5)、出口导丝梳(6)和出口导丝轮(7)，所述纱线依次通过张力调节器(4)、摩擦轮(5)、螺旋分纱梳(3)、螺旋导丝轮(2)、出口导丝梳(6)和出口导丝轮(7)；
所述张力调节器(4)的一侧设置多根活动导柱(42)和固定导柱(46)，张力调节器(4)的另一侧设置驱动活动导柱(42)相对固定导柱(46)移动驱动结构，活动导柱(42)和固定导柱(46)间隔排布设置，所述张力调节器(4)的两端设置导向弹簧(43)；
所述摩擦轮(5)包括芯轴(51)，所述芯轴(51)的一端设置突出的环形阶梯(53)，所述芯轴(51)的外部套接连接套筒(52)，所述连接套筒(52)的外部套接绕线套筒(55)，所述绕线套筒(55)的外壁设置螺旋凹槽，所述芯轴(51)、连接套筒(52)和绕线套筒(55)均同轴设置，所述芯轴(51)与所述连接套筒(52)之间为轴向花键接触，所述连接套筒(52)外壁靠近环形阶梯(53)的一侧设置固定花键(54)，所述绕线套筒(55)内壁设置与固定花键(54)相适应的内凹花键，所述环形阶梯(53)上设置旋转环体(57)，所述绕线套筒(55)的一端与旋转环体(57)之间设置拉伸弹簧(56)。
2.根据权利要求1所述的单轮式数控无芯纱团张力控制装置，其特征在于，所述张力调节器(4)的支架(41)上开设横向滑槽(44)，所述活动导柱(42)的一端设置与横向滑槽(44)匹配的活动滑块(45)。
3.根据权利要求2所述的单轮式数控无芯纱团张力控制装置，其特征在于，所述驱动结构包括的连接杆(49)、调节电机(410)、螺纹杆(411)、调节螺母(412)，所述调节电机(410)的输出端固定连接螺纹杆(411)，所述螺纹杆(411)与调节螺母(412)螺纹连接，所述调节螺母(412)通过连接杆(49)固定连接活动滑块(45)。
4.根据权利要求3所述的单轮式数控无芯纱团张力控制装置，其特征在于，所述横向滑槽(44)的内部设置缓冲弹簧(48)，所述缓冲弹簧(48)的一端与横向滑槽(44)的内壁接触，所述缓冲弹簧(48)的另一端与活动滑块(45)接触。
5.根据权利要求4所述的单轮式数控无芯纱团张力控制装置，其特征在于，所述横向滑槽(44)的内壁嵌装力传感器(413)，所述缓冲弹簧(48)与活动滑块(45)的接触端与所述力传感器(413)的检测点连接。
6.根据权利要求1或者5所述的单轮式数控无芯纱团张力控制装置，其特征在于，所述安装板(1)上设置磁粉制动器(8)，所述磁粉制动器(8)的输出端与芯轴(51)固定连接。
7.基于权利要求6所述的单轮式数控无芯纱团张力控制装置的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：给纱线施加原始张力；
步骤二：在纱线放线过程中，调节张力值，保持张力稳定。
8.根据权利要求7所述的单轮式数控无芯纱团张力控制方法，其特征在于，所述步骤一中设置原始张力为，通过缠绕在摩擦轮(5)外部绕线套筒(55)上的纱线圈数，设置原始张力。
9.根据权利要求7所述的单轮式数控无芯纱团张力控制方法，其特征在于，所述步骤二中调节纱线张力的方法为，控制器控制调节电机(410)调节活动导柱(42)与固定导柱(46)之间的相对位置，或者调节磁粉制动器(8)内部电流，调节纱线张力。
10.根据权利要求7所述的单轮式数控无芯纱团张力控制方法，其特征在于，所述步骤二中调节纱线张力的方法为，控制器控制调节电机(410)调节活动导柱(42)与固定导柱(46)之间的相对位置，和调节磁粉制动器(8)内部电流，调节纱线张力。
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