CN111377306A - 一种快拆胀缩式背衬纸收卷装置及收卷方法 - Google Patents

Abstract

一种快拆胀缩式背衬纸收卷装置及收卷方法，包括固定轴和控制套管，固定轴底端设置有下端盖，固定轴外侧套设有控制套管，控制套管上端位于上端盖内，下端位于下端盖内，控制套管外侧设置有两个分片，上端盖上设置有卡槽，分片上端设置有第二凸起，分片底端设置于下端盖内；上端盖内壁竖直方向开设有滑，滑槽上方沿周向开设有圆槽，圆槽与滑槽相连通。本发明安装和拆卸过程无螺纹连接结构，无需借助扳手，省时省力；使装置处于卸料状态时，仍能保证上端盖、控制套管、分片为一整体，不相互脱开，从而能够在维持装置结构整体性的基础上快速取下背衬纸，不借助刀片等工具，并避免零件相互脱开后重新组装的工作量，可以快速将主体部分恢复原状。

Description

一种快拆胀缩式背衬纸收卷装置及收卷方法

技术领域

本发明涉及一种收卷装置，具体涉及一种快拆胀缩式背衬纸收卷装置及收卷方法。

背景技术

以连续碳纤维增强树脂基复合材料为代表的先进复合材料具有高比模量、高强度等优点，广泛应用于航空航天等领域，并显示出越来越重要的地位。复合材料自动铺放技术是一种低成本、自动化、数值化的先进制造技术，由于其精度高、速度快、材料利用率高的优势，已经成为航空航天领域中复合材料构件的主要制造技术，并成为先进复合材料制造领域的研究热点。

碳纤维预浸丝束是复合材料自动铺放使用的主要原材料，由于丝束上预浸树脂的作用，通常具有一定的粘性，因此在存储时表面会覆有一层不粘的背衬纸。在铺放过程中，背衬纸不能随丝束一同铺放到工件表面，要在铺放设备纱架内部将预浸丝束与背衬纸分离，而分离出的背衬纸由收卷装置收集。

考虑到背衬纸收卷不能影响铺放效率，要求收卷装置要有稳定的工作性能。在实际使用中，收卷装置往往能收集数百米长的背衬纸，现有的收卷装置需要借助扳手进行拆卸和安装，并且要使用刀片将背衬纸从装置上取下，费时费力，还存在一定的危险性。

发明内容

为了克服现有技术中的问题，本发明提供一种快拆胀缩式背衬纸收卷装置及收卷方法，可以实现快速取下背衬纸，同时方便安装和拆卸，满足铺放设备高效率的要求，并且占用空间不增加，保证铺放设备内部结构紧凑。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种快拆胀缩式背衬纸收卷装置，包括固定轴、安装座、上端盖、控制套管、下端盖和两个分片，其中，安装座安装在固定轴上端，并能够绕固定轴旋转，上端盖安装在安装座下端，固定轴底端设置有下端盖，固定轴外侧套设有控制套管，控制套管上端位于上端盖内，下端位于下端盖内，控制套管外侧设置有两个分片，两个分片对称设置，上端盖上设置有卡槽，分片上端设置有卡槽相匹配的凸起，分片底端设置于下端盖内；控制套管和2个分片均能够绕固定轴转动；上端盖内壁竖直方向开设有滑槽，滑槽上方沿周向开设有圆槽，圆槽与滑槽相连通；控制套管上端外壁上设置有第一凸起，第一凸起能够在滑槽内滑动。

本发明进一步的改进在于，控制套管在滑槽内沿上端盖轴向滑动时，不能周向转动，当控制套管上端的第一凸起进入圆槽内时，控制套管能够相对上端盖周向转动。

本发明进一步的改进在于，控制套管和上端盖之间设置有螺旋压缩弹簧，控制套管下端装有深沟球轴承；下端盖与控制套管下部采用六方结构配合，通过转动下端盖带动控制套管转动。

本发明进一步的改进在于，安装座内设置有角接触球轴承、孔用弹性挡圈和定位轴套，并且角接触球轴承由孔用弹性挡圈固定，角接触球轴承下端面与固定轴上的台肩接触，上端面由定位轴套和螺母定位；

安装座底面上设置有3个弧形凸起，3个弧形凸起位于一个圆周上，每个弧形凸起内壁上开设有弧形槽，上端盖外壁上设置有与弧形槽相匹配的旋转耳，旋转耳卡和在弧形槽内。

本发明进一步的改进在于，弧形槽内壁设置为涡旋面，旋转耳的外壁上设置与弧形槽上涡旋面相配合的涡旋面。

本发明进一步的改进在于，上端盖内滑槽包括若干贯通槽和非贯通槽，贯通槽和非贯通槽数量相等，若干贯通槽对称分布，若干非贯通槽对称分布；控制套管上的第一凸起通过贯通槽与上端盖装配或分离，工作时，控制套管通过第一凸起与非贯通槽的配合，使控制套管不从上端盖内脱出。

本发明进一步的改进在于，控制套管外壁上设置有若干凸台，分片内壁上设置有与凸台相匹配的凹槽，凹槽包括不同深度并且相邻设置的第一凹槽与第二凹槽，凸台位于不同深度的凹槽时，使两个分片之间形成10mm或2mm的间隙，实现装置收卷装置胀、缩两种状态的转变；

本发明进一步的改进在于，深度较浅的第二凹槽沿轴向的长度与上端盖内的非贯通槽长度相等，第二凹槽与凸台的接触面采用斜面结构，使控制套管在受弹簧力作用向下移动的同时，向分片传递向外的支撑力，使分片撑开胀紧。

一种快拆胀缩式背衬纸收卷方法，将上端盖、控制套筒、分片与下端盖称为收卷装置主体，在收卷工作状态时，装置主体与安装座安装，此时控制套管上端的第一凸起位于非贯通滑槽内，控制套管上凸台与分片上第二凹槽对应，使两个分片之间形成10mm的间隙，螺旋压缩弹簧给控制套管向下的力，使控制套管与上端盖的位置相对固定，装置主体和安装座作为整体相对固定轴转动，完成背衬纸的收卷；

收卷工作结束，反向旋转上端盖，使之与旋转槽脱开，从而将装置主体取下，向上推动控制套管，使控制套管上端的凸起进入圆槽，然后旋转下端盖，带动控制套管旋转，控制套管上凸起与非贯通滑槽错位，此时控制套管上凸台与分片上第一凹槽对应，将分片向中间挤压，直至两个分片之间形成2mm间隙，取下背衬纸。

本发明进一步的改进在于，背衬纸取下后，将下端盖置于分片下端对应安装位置，使两个分片形成10mm间隙，然后逆向旋转下端盖，带动控制套管旋转，使控制套管上的第一凸起进入非贯通滑槽内，在弹簧力作用下，控制套管上的第一凸起被推至非贯通滑槽底部，此时控制套管上凸台与分片上第二凹槽对应，将两个分片撑住，将收卷装置主体安装到安装座上，达到收卷工作状态。

与现有装置相比，本发明具有的有益效果：

1)安装和拆卸过程无螺纹连接结构，无需借助扳手，省时省力；

2)由于上端盖内圆槽对控制套管轴向位置的限制作用，使装置处于卸料状态时(两分片间形成较小间隙)，仍能保证上端盖、控制套管、分片为一整体，不相互脱开，从而能够在维持装置结构整体性的基础上快速取下背衬纸，不借助刀片等工具，并避免零件相互脱开后重新组装的工作量，可以快速将主体部分恢复原状；

进一步的，上端盖与安装座通过弧形槽连接，弧形槽与上端盖的旋转耳采用涡旋面配合，装配方向与背衬纸收集方向一致，通过涡旋面使配合锁紧不脱落。

进一步的，控制套管外壁的凸台与分片上的第一凹槽与第二凹槽配合，限定分片间距，同时起到支撑作用，即使在大收卷张力下工作，分片也不会产生太大弯曲变形。

进一步的，装置主体部分的重量由安装座承受，安装座内轴承承受装置旋转部分的全部重量，控制套管内轴承只承受径向力，故采用深沟球轴承，且尺寸较小。

进一步的，控制套管可以相对上端盖轴向滑动，控制套管上端凸起位于圆槽内，两分片可以向中间收缩，控制套管上端凸起被顶在非贯通滑槽底部，两分片被撑开胀紧，从而形成装置主体的两种工作状态，即卸料工作状态和收卷工作状态，两种工作状态之间切换方便；

进一步的，由于上端盖内非贯通槽对控制套管轴向位置的限制作用，使收卷装置的使用更加可靠，即使误操作使控制套管上端凸起还未进入圆槽内，两分片已经向中间收缩与上端盖脱开，仍然可以保证上端盖、控制套管、分片为一整体，不相互脱开，使卸料工作顺利进行，而不增加组装工作量。

当收卷时，将上端盖、控制套筒、分片与下端盖称为收卷装置主体，在收卷工作状态时，装置主体与安装座安装，此时控制套管上端的第一凸起位于非贯通滑槽内，使两个分片之间形成10mm的间隙，螺旋压缩弹簧给控制套管向下的力，使控制套管与上端盖的位置相对固定，装置主体和安装座作为整体相对固定轴转动，完成背衬纸的收卷；收卷工作结束，反向旋转上端盖，使之与旋转槽脱开，从而将装置主体取下，向上推动控制套管，使控制套管上端的凸起进入圆槽，然后旋转下端盖，带动控制套管旋转，控制套管上凸起与非贯通滑槽错位，此时控制套管上凸台第二凹与分片上槽对应，将分片向中间挤压，直至两个分片之间形成2mm间隙，取下背衬纸。本发明的收卷方法简单，易于实现，克服了现有技术中，费时费力以及存在一定的危险性的问题。

附图说明

图1是快拆胀缩式背衬纸收卷装置三维示意图。

图2是快拆胀缩式背衬纸收卷装置收卷工作状态装配图。

图3是上端盖处装配图的放大图。

图4是快拆胀缩式背衬纸收卷装置卸料工作状态装配图。

图5是固定轴三维示意图。

图6是上端盖三维示意图。

图7是安装座三维示意图。

图8是下端盖三维示意图。

图9为分片结构示意图。

图中：1-固定轴，2-弹簧垫圈，3-螺母，4-定位轴套，5-安装座，6-角接触球轴承，7-孔用弹性挡圈，8-上端盖，9-螺旋压缩弹簧，10-分片，11-控制套管，12-下端盖，13-深沟球轴承，14-第一凸起，15-弧形凸起，16-旋转耳，17-凸台，18-第二凸起，19为第一凹槽，20为第二凹槽。a-弧形槽，b-圆槽，c-滑槽，d-卡槽，e-斜面结构，f-贯通槽，g-非贯通槽。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做详细描述。

参见图1-图8，本发明的一种快拆胀缩式背衬纸收卷装置包括固定轴1、安装座5、上端盖8、2个分片10、控制套管11和下端盖12，其中，固定轴1固定在铺放设备纱架上，安装座5安装在固定轴1上端，可以绕固定轴1旋转，上端盖8装在安装座5下端，上端盖8内设置有控制套管11，两个分片10对称装在控制套管11两侧，参见图9，两个分片10上端部均设置有第二凸起18，上端盖8上设置有卡槽d，每个分片10上端设置有第二凸起18，第二凸起18与卡槽d相匹配，分片10通过上端盖8上的卡槽d限制纵向位置，下端盖12套设在分片10下端。控制套管11和2个分片10均能够绕固定轴1转动；

具体的，参见图3，安装座5内装有角接触球轴承6、孔用弹性挡圈7和定位轴套4，并且角接触球轴承6由孔用弹性挡圈7固定，角接触球轴承6下端面与固定轴1上的台肩接触，上端面由定位轴套4和螺母定位，固定轴1通过螺纹连接安装在纱架上，固定轴1外侧设置有弹簧垫圈2，通过弹簧垫圈2顶紧，如无特殊故障，使用过程中，安装座5将始终在固定轴1上，不拆下。

具体的，参见图7，安装座5底面上设置有3个弧形凸起15，3个弧形凸起15位于一个圆周上，每个弧形凸起15内壁上开设有弧形槽a，上端盖8外壁上设置有旋转耳16，旋转耳16与弧形槽a相匹配，旋转耳16卡和弧形槽a内，优选的，弧形槽a内壁设置为涡旋面，旋转耳的外壁上设置与弧形槽上涡旋面相配合的涡旋面。即上端盖8与安装座5通过旋转槽a连接，旋转槽a与上端盖8的旋转耳采用涡旋面配合，装配方向与背衬纸收集方向一致，通过涡旋面使配合锁紧不脱落。

具体的，上端盖8内壁竖直方向开设有滑槽c，滑槽c上方沿周向开设有圆槽b，圆槽b与滑槽c相连通。参见图5，控制套管11上端外壁上设置有2个第一凸起14，第一凸起14能够在滑槽c内滑动，即控制套管11可以在滑槽c内沿上端盖8轴向滑动，但不能周向转动，当控制套管11上端部的第一凸起14完全进入滑槽c上面更大的圆槽b空间内时，控制套管11可相对上端盖8周向转动，随即第一凸起14与滑槽c错位，控制套管11不能沿上端盖8轴向滑动，当控制套管11再次转动至第一凸起14与滑槽c位置对应时，可再次相对上端盖8做轴向滑动，控制套管11和上端盖8之间装有螺旋压缩弹簧9，控制套管11下端装有深沟球轴承13，与固定轴1配合，可相对固定轴1转动。

具体的，参见图6，上端盖8内滑槽c有贯通槽f和非贯通槽g两种，两种槽数量相等，并且对称分布，优选的，本发明中的贯通槽f和非贯通槽g各2个，2个贯通槽f轴对称分布，2个非贯通槽g轴对称分布，控制套管11上的凸起通过贯通槽f与上端盖8装配或分离，工作时，控制套管11通过凸起与非贯通槽g的配合限定位置，使控制套管11不会从上端盖8内脱出。

具体的，参见图5，控制套管11外壁上设置有六个凸台17，具体的，控制套管11一侧沿轴向设置有3个凸台17，并且3个凸台17等间距分布，控制套管11另一侧对称设置有3个凸台17。对应的，安装于控制套管11两侧的分片10内壁在对应位置开设有相邻不同深度的第一凹槽19与第二凹槽20，第一凹槽19为深度大，第二凹槽20的深度小，并且不同深度的凹槽相连通，分别与凸台17配合使两分片10之间形成10mm或2mm的间隙，实现装置收卷装置胀、缩两种状态的转变，深度较浅的第二凹槽20沿轴向的长度与上端盖8内非贯通槽g长度相等，第二凹槽与凸台17的接触面采用斜面结构e，使控制套管11在受弹簧力作用向下移动的同时，向分片10传递向外的支撑力，使分片10撑开胀紧。

具体的，下端盖12套在分片10下端，确保工作过程中背衬纸不向下滑落，下端盖12与控制套管11下部采用六方结构配合，可以通过转动下端盖12转动控制套管11，方便操作。

一种基于上述装置的快拆胀缩式背衬纸收卷方法为：上端盖、控制套筒、分片、下端盖可作为整体安装和拆卸，称之为收卷装置主体。在背衬纸收卷装置处于收卷工作状态时，装置主体与安装座5通过旋转槽a安装，此时控制套管11上端凸起位于非贯通滑槽g内，控制套管11上的凸台与分片10上较浅的第二凹槽配合，使两分片10之间形成10mm的间隙，螺旋压缩弹簧9给控制套管11向下的力，使控制套管11与上端盖8的位置相对固定，使配合可靠，分片10通过上端盖8上卡槽d限定轴向位置，不脱落，装置主体和安装座5作为整体可相对固定轴1转动，完成背衬纸的收卷。

收卷工作结束，只需反向旋转上端盖8，使与旋转槽a的配合脱开，从而将装置主体取下，向上推动控制套管11，使控制套管11上端凸起完全进入圆槽b，然后旋转下端盖12，带动控制套管11旋转约30°，凸起与非贯通滑槽g错位，不能进入非贯通滑槽g，此时控制套管11上的第一凸台14与分片10上较深的第一凹槽19对应，直接将分片10向中间挤压，直至两个分片10之间形成2mm间隙，即装置的卸料工作状态，此时下端盖12与分片10脱开，可直接取下，由于收卷直径缩小，背衬纸可轻松从装置上取下。

背衬纸完全取下之后，将下端盖12置于分片10下端对应安装位置，沿间隙分开两个分片10形成约10mm间隙，此时两个分片10被上端盖8和下端盖12的内壁限定位置，然后逆向旋转下端盖12，带动控制套管11旋转，使控制套管11上端的第一凸起14进入非贯通滑槽g内，在弹簧力作用下，控制套管11上端的第一凸起14被推至非贯通滑槽g底部，控制套管11上的第一凸起14将两分片10撑住，装置再次达到收卷工作状态，将收卷装置主体再次通过旋转槽a装到安装座5上即可进行下一次收卷。

首次装配时，首先将两分片10与控制套管11转配，控制套管11上凸台17与分片上对应的较深的第一凹槽19配合，使两分片间隙约为2mm，将螺旋压缩弹簧9放在控制套筒11上端对应位置，然后使控制套管11上端凸起对准贯通滑槽f，沿贯通滑槽f向上推至控制套管11上端凸起进入圆槽b内，然后旋转控制套筒11约30°，凸起与贯通滑槽f错位，控制套筒11与上端盖8轴向相对位置被限定，不会相对分离，之后的装配过程与正常装配过程相同。

若使用过程中，控制套筒11上端凸起与非贯通滑槽g还未错位，两分片10已经收缩，此时分片10与上端盖8卡槽b脱开，分片10和控制套筒11的轴向位置均不受到限制，在弹簧弹力作用下，控制套筒11上端凸起会再次被顶到非贯通滑槽g底端，但控制套筒11与上端盖8不会分离，此时只需再次推动控制套筒11至凸起进入圆槽b内，使控制套筒11旋转至凸起和非贯通滑槽g错位即可进行卸料工作。

Claims (10)

1.一种快拆胀缩式背衬纸收卷装置，其特征在于，包括固定轴(1)、安装座(5)、上端盖(8)、控制套管(11)、下端盖(12)和两个分片(10)，其中，安装座(5)安装在固定轴(1)上端，并能够绕固定轴(1)旋转，上端盖(8)安装在安装座(5)下端，固定轴(1)底端设置有下端盖(12)，固定轴(1)外侧套设有控制套管(11)，控制套管(11)上端位于上端盖(8)内，下端位于下端盖(12)内，控制套管(11)外侧设置有两个分片(10)，两个分片(10)对称设置，上端盖(8)上设置有卡槽(d)，分片(10)上端设置有卡槽(d)相匹配的凸起，分片(10)底端设置于下端盖(12)内；控制套管(11)和2个分片(10)均能够绕固定轴(1)转动；上端盖(8)内壁竖直方向开设有滑槽(c)，滑槽(c)上方沿周向开设有圆槽(b)，圆槽(b)与滑槽(c)相连通；控制套管(11)上端外壁上设置有第一凸起(14)，第一凸起(14)能够在滑槽(c)内滑动。

2.根据权利要求1所述的一种快拆胀缩式背衬纸收卷装置，其特征在于，控制套管(11)在滑槽(c)内沿上端盖(8)轴向滑动时，不能周向转动，当控制套管(11)上端的第一凸起(14)进入圆槽(b)内时，控制套管(11)能够相对上端盖(8)周向转动。

3.根据权利要求1所述的一种快拆胀缩式背衬纸收卷装置，其特征在于，控制套管(11)和上端盖(8)之间设置有螺旋压缩弹簧(9)，控制套管(11)下端装有深沟球轴承(13)；下端盖(12)与控制套管(11)下部采用六方结构配合，通过转动下端盖(12)带动控制套管(11)转动。

4.根据权利要求1所述的一种快拆胀缩式背衬纸收卷装置，其特征在于，安装座(5)内设置有角接触球轴承(6)、孔用弹性挡圈(7)和定位轴套(4)，并且角接触球轴承(6)由孔用弹性挡圈(7)固定，角接触球轴承(6)下端面与固定轴(1)上的台肩接触，上端面由定位轴套(4)和螺母定位；

安装座(5)底面上设置有3个弧形凸起(15)，3个弧形凸起(15)位于一个圆周上，每个弧形凸起(15)内壁上开设有弧形槽(a)，上端盖(8)外壁上设置有与弧形槽(a)相匹配的旋转耳(16)，旋转耳(16)卡和在弧形槽(a)内。

5.根据权利要求4所述的一种快拆胀缩式背衬纸收卷装置，其特征在于，弧形槽(a)内壁设置为涡旋面，旋转耳的外壁上设置与弧形槽上涡旋面相配合的涡旋面。

6.根据权利要求1所述的一种快拆胀缩式背衬纸收卷装置，其特征在于，上端盖(8)内滑槽(c)包括若干贯通槽(f)和非贯通槽(g)，贯通槽(f)和非贯通槽(g)数量相等，若干贯通槽(f)对称分布，若干非贯通槽(g)对称分布；控制套管(11)上的第一凸起(14)通过贯通槽(f)与上端盖(8)装配或分离，工作时，控制套管(11)通过第一凸起(14)与非贯通槽(g)的配合，使控制套管(11)不从上端盖(8)内脱出。

7.根据权利要求6所述的一种快拆胀缩式背衬纸收卷装置，其特征在于，控制套管(11)外壁上设置有若干凸台(17)，分片(10)内壁上设置有与凸台相匹配的凹槽，凹槽包括不同深度并且相邻设置的第一凹槽和第二凹槽，凸台位于不同深度的凹槽时，使两个分片(10)之间形成10mm或2mm的间隙，实现装置收卷装置胀、缩两种状态的转变。

8.根据权利要求7所述的一种快拆胀缩式背衬纸收卷装置，其特征在于，深度较浅的第二凹槽沿轴向的长度与上端盖(8)内的非贯通槽(g)长度相等，第二凹槽与凸台的接触面采用斜面结构(e)，使控制套管(11)在受弹簧力作用向下移动的同时，向分片(10)传递向外的支撑力，使分片(10)撑开胀紧。

9.一种快拆胀缩式背衬纸收卷方法，其特征在于，将上端盖、控制套筒、分片与下端盖称为收卷装置主体，在收卷工作状态时，装置主体与安装座(5)安装，此时控制套管(11)上端的第一凸起(14)位于非贯通滑槽(g)内，控制套管(11)上凸台(17)与分片(10)上第二凹槽(20)对应，使两个分片(10)之间形成10mm的间隙，螺旋压缩弹簧(9)给控制套管(11)向下的力，使控制套管(11)与上端盖(8)的位置相对固定，装置主体和安装座(5)作为整体相对固定轴(1)转动，完成背衬纸的收卷；

收卷工作结束，反向旋转上端盖(8)，使之与旋转槽(a)脱开，从而将装置主体取下，向上推动控制套管(11)，使控制套管(11)上端的凸起进入圆槽(b)，然后旋转下端盖(12)，带动控制套管(11)旋转，控制套管(11)上凸起与非贯通滑槽(g)错位，此时控制套管(11)上凸台(17)与分片(10)上第一凹槽(19)对应，将分片(10)向中间挤压，直至两个分片(10)之间形成2mm间隙，取下背衬纸。

10.根据权利要求9所述的一种快拆胀缩式背衬纸收卷方法，其特征在于，背衬纸取下后，将下端盖(12)置于分片(10)下端对应安装位置，使两个分片(10)形成10mm间隙，然后逆向旋转下端盖(12)，带动控制套管(11)旋转，使控制套管(11)上的第一凸起(14)进入非贯通滑槽(g)内，在弹簧力作用下，控制套管(11)上的第一凸起(14)被推至非贯通滑槽(g)底部，此时控制套管(11)上凸台(17)与分片(10)上第二凹槽(20)对应，并将两个分片(10)撑住，将收卷装置主体安装到安装座(5)上，达到收卷工作状态。

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