CN111873472A

CN111873472A - 一种缠绕箭杆的制作装置

Info

Publication number: CN111873472A
Application number: CN202010749912.4A
Authority: CN
Inventors: 王辉; 付爽; 陈一哲
Original assignee: Wuhan University of Technology WUT
Current assignee: Wuhan University of Technology WUT
Priority date: 2020-07-30
Filing date: 2020-07-30
Publication date: 2020-11-03

Abstract

一种缠绕箭杆的制作装置，涉及箭杆加工装置领域。缠绕箭杆的制作装置包括缠绕装置及定位装置，缠绕装置包括两个缠绕机床、分别设于两个缠绕机床上用以限定箭杆芯轴两端的芯轴夹具及驱动芯轴夹具旋转的旋转装置；定位装置包括可沿箭杆芯轴移动的定位座，定位座连接有定位支臂及用于驱动定位支臂向靠近或远离箭杆芯轴方向移动的驱动组件，定位支臂连接有至少一个定位组件；定位组件包括上下对称布置的两个滚珠座，两个滚珠座的一端可伸缩的与定位支臂连接，另一端连接有相互配合用以滚动抵压箭杆芯轴外壁的万向滚珠。本申请提供的缠绕箭杆的制作装置能够对芯轴径向变形进行约束并减少对芯轴运动过程的影响，提高缠绕过程中纤维缠绕层的均匀稳定性。

Description

一种缠绕箭杆的制作装置

技术领域

本申请涉及箭杆加工装置领域，具体而言，涉及一种缠绕箭杆的制作装置。

背景技术

箭杆包括木质箭杆、铝制箭杆以及复合箭杆，其中复合箭杆包括玻纤箭杆和碳纤箭杆，复合箭杆的成型方式主要为拉挤成型、卷制成型以及缠绕成型，拉挤成型产出的箭杆剪切性能差，不适合作为高性能箭杆使用；卷制成型的箭杆由于是经过预浸料裁剪后搓卷到芯轴上，容易形成预浸料的交叉搭接，产生背筋，不利于复合箭杆飞行过程的稳定性；缠绕成型的箭杆壁厚均匀、满足箭杆使用所需的轴向刚度与径向强度。因此，采用缠绕成型的箭杆具有优异的使用性能，满足箭杆的使用要求。

箭杆缠绕成型过程中会有缠绕张力，由于箭杆的芯模属于细长杆件，缠绕张力的存在极易在缠绕过程中使芯模在径向产生较大的变形，为了减小变形只能采用较小的缠绕张力，但是缠绕张力较小时会造成纤维缠绕层结构疏松，导致层间间隙的产生，使成型的结构强度降低，不利于箭杆的整体性能，缠绕张力过大时会造成芯模径向变形过大，由于芯模在缠绕过程中处于绕轴转动的状态，当芯模在缠绕过成中由于缠绕张力作用径向变形过大，会使芯轴产生较大的弯曲，让缠绕好的纤维层在弯曲点外端产生分裂，而在弯曲点内端产生堆积，对之前缠绕好的纤维层产生较大的影响，使缠绕成型箭杆性能降低。

因此，需要一种装置来控制箭杆缠绕成型时的缠绕张力以获得高质量的缠绕箭杆。

发明内容

本申请的目的在于提供一种缠绕箭杆的制作装置，其能够对芯轴径向变形进行约束并减少对芯轴运动过程的影响，提高缠绕过程中纤维缠绕层的均匀稳定性。

本申请的实施例是这样实现的：

本申请实施例提供一种缠绕箭杆的制作装置，其包括缠绕装置及定位装置，缠绕装置包括相对布置的两个缠绕机床、分别设于两个缠绕机床相邻一侧的芯轴夹具及用于驱动芯轴夹具旋转的旋转装置，两个芯轴夹具用于限定箭杆芯轴的两端；定位装置包括可沿箭杆芯轴轴向移动的定位座，定位座连接有定位支臂及用于驱动定位支臂向靠近或远离箭杆芯轴方向移动的驱动组件，定位支臂连接有至少一个定位组件；定位组件包括上下对称布置的两个滚珠座，两个滚珠座的一端可沿其轴向移动地与定位支臂连接，另一端连接有万向滚珠，定位组件的两个万向滚珠用于上下配合滚动抵压箭杆芯轴的外壁。

在一些可选的实施方案中，滚珠座两端分别设有滚珠槽及用于与定位支臂螺纹连接的外螺纹，万向滚珠包括可转动的设于滚珠槽内的圆珠，圆珠和滚珠槽侧壁之间设有垫圈。

在一些可选的实施方案中，圆珠和滚珠槽底壁之间设有多个弹子。

在一些可选的实施方案中，定位座连接有导纱嘴，定位支臂连接有两个定位组件，两个定位组件对称设于导纱嘴的两侧。

在一些可选的实施方案中，导纱嘴被配置成可旋转地与定位座连接，导纱嘴的旋转轴线垂直于箭杆芯轴的轴线。

在一些可选的实施方案中，驱动组件包括与定位座连接的电机及与定位支臂连接的滑座，电机的输出轴套设有传动齿轮，滑座设有与传动齿轮啮合的齿条。

在一些可选的实施方案中，定位座连接有多个支杆，每个支杆均连接有可旋转的滚轮，滑座设有至少一条与滚轮对应的滑槽，定位支臂向靠近或远离箭杆芯轴方向移动时使滚轮沿对应的滑槽移动。

本申请的有益效果是：本实施例提供的缠绕箭杆的制作装置包括缠绕装置及定位装置，缠绕装置包括相对布置的两个缠绕机床、分别设于两个缠绕机床相邻一侧的芯轴夹具及用于驱动芯轴夹具旋转的旋转装置，两个芯轴夹具用于限定箭杆芯轴的两端；定位装置包括可沿箭杆芯轴轴向移动的定位座，定位座连接有定位支臂及用于驱动定位支臂向靠近或远离箭杆芯轴方向移动的驱动组件，定位支臂连接有至少一个定位组件；定位组件包括上下对称布置的两个滚珠座，两个滚珠座的一端可沿其轴向移动地与定位支臂连接，另一端连接有万向滚珠，定位组件的两个万向滚珠用于上下配合滚动抵压箭杆芯轴的外壁。本实施例提供的缠绕箭杆的制作装置能够对芯轴径向变形进行约束并减少对芯轴运动过程的影响，提高缠绕过程中纤维缠绕层的均匀稳定性，从而提高缠绕张力，使缠绕层更加紧密，消除了纤维层间位移即间隙气泡，保证了纤维层的均匀一致性，提高了缠绕箭杆的性能。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的缠绕箭杆的制作装置的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的缠绕箭杆的制作装置省略定位支臂、驱动组件和定位组件后的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的缠绕箭杆的制作装置中定位支臂、驱动组件和定位组件连接的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的缠绕箭杆的制作装置中驱动组件的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的缠绕箭杆的制作装置中滚珠座的结构示意图；

图6为本申请实施例提供的缠绕箭杆的制作装置中两个滚珠座的万向滚珠抵压箭杆芯轴的结构示意图；

图7为本申请实施例提供的缠绕箭杆的制作装置中两个滚珠座的万向滚珠抵压缠绕后的箭杆芯轴的结构示意图。

图中：100、缠绕装置；110、缠绕机床；120、芯轴夹具；121、卡盘；200、定位装置；210、定位座；220、导纱嘴；230、定位支臂；240、滚珠座；241、滚珠槽；242、外螺纹；250、万向滚珠；251、圆珠；252、垫圈；253、弹子；260、电机；261、传动齿轮；262、滑座；263、齿条；264、滑槽；265、支架；270、支杆；271、滚轮；280、滑轨；300、箭杆芯轴。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

以下结合实施例对本申请的缠绕箭杆的制作装置的特征和性能作进一步的详细描述。

如图1、图2、图3、图4、图5、图6和图7所示，本申请实施例提供一种缠绕箭杆的制作装置，其包括缠绕装置100及定位装置200；其中，缠绕装置100包括相对布置的两个缠绕机床110，两个缠绕机床110相邻的一侧分别设有卡盘121，每个卡盘121均通过螺纹连接有可拆卸的芯轴夹具120，两个芯轴夹具120分别用于轴向和径向限定箭杆芯轴300的两端，缠绕机床110内设有用于驱动对应卡盘121旋转的旋转电机。

定位装置200包括沿箭杆芯轴300轴向延伸的滑轨280，滑轨280上滑动设有定位座210，定位座210连接有定位支臂230及用于驱动定位支臂230向靠近或远离箭杆芯轴300方向移动的驱动组件，定位支臂230连接有两个定位组件，每个定位组件均包括上下对称布置的两个圆柱形的滚珠座240，每个定位组件的两个万向滚珠250用于上下配合滚动抵压箭杆芯轴的外壁；驱动组件包括与定位座210通过支架265固定连接的电机260及可沿垂直于箭杆芯轴300轴向移动的滑座262，电机260的输出轴固定套设有传动齿轮261，滑座262设有与传动齿轮261啮合的齿条263，齿条263沿垂直于箭杆芯轴300轴向延伸，滑座262靠近箭杆芯轴300的一端与定位支臂230连接，定位座210还连接有四个对称设于滑座262两侧的支杆270，每个支杆270的顶部和底部均连接有一个可旋转的滚轮271，滑座262的顶部和底部两侧分别设有一条滑槽264，每条滑槽264内滚动设有两个滚轮271，定位支臂230向靠近或远离箭杆芯轴方向移动时使滚轮271沿对应的滑槽264移动；两个滚珠座240的一端分别通过外螺纹242与定位支臂230螺纹连接，另一端连接有万向滚珠250；滚珠座240远离定位支臂230的一端分别设有滚珠槽241，万向滚珠250包括可转动的设于对应滚珠槽241内的圆珠251，圆珠251和对应滚珠槽241侧壁之间设有垫圈252，圆珠251和对应滚珠槽241底壁之间设有28个弹子253；定位座210还连接有可旋转的导纱嘴220，两个定位组件对称设于导纱嘴220的两侧，导纱嘴220的旋转轴线垂直于箭杆芯轴的轴线。

本实施例提供的缠绕箭杆的制作装置与浸胶装置和缠绕机纱架配和使用，使用时首先将直径3.2mm，长度1200mm的箭杆芯轴300的两端分别固定于两个芯轴夹具120，随后将两个芯轴夹具120分别通过螺纹连接与两个缠绕机床110相邻一侧分别设有的卡盘121上，随后将碳纤维丝挂纱在箭杆芯轴300上采用湿法缠绕方式进行缠绕，碳纤维选用T300级别，碳纤维丝束采用12K，树脂选用热固性双组份环氧树脂；在缠绕过程中使用定位装置200中的定位支臂230连接的两个定位组件对箭杆芯轴300进行滚动抵压，保证箭杆芯轴300轴线稳定且不会对箭杆芯轴300产生过渡约束，具体的，沿滑轨280移动定位座210至预设的位置，随后控制电机260驱动传动齿轮261旋转，传动齿轮261旋转带动齿条263及滑座262沿垂直于箭杆芯轴300轴向及靠近箭杆芯轴300方向移动，使滑座262及其连接的定位支臂230及定位装置200向靠近箭杆芯轴300方向移动，随后旋转每个定位组件的两个滚珠座240，使每个定位装置200中两个滚珠座240远离箭杆芯轴300一端的万向滚珠250抵压箭杆芯轴300上下两侧的外壁，保证缠绕过程中较大的缠绕张力不会使箭杆芯轴300产生明显的径向变形，保证在缠绕过程中纤维缠绕层的均匀稳定性，从而保证缠绕过程中产生较大的缠绕张力使形成的纤维层相比于小张力缠绕具有更高的均匀性，使缠绕层更加紧密，并消除了间隙气泡、纤维层间位移等层间缺陷，避免了由于张力产生的芯轴弯曲对已经缠绕好的纤维层造成分裂及堆积的影响，保证了纤维层的均匀一致性。

其中，定位座210还连接有四个对称设于滑座262两侧的支杆270，每个支杆270的顶部和底部均连接有一个可旋转的滚轮271，滑座262的顶部和底部两侧分别设有一条滑槽264，每条滑槽264内滚动设有两个滚轮271，定位支臂230向靠近或远离箭杆芯轴方向移动时使滚轮271沿对应的滑槽264移动，能够通过支杆270连接的滚轮271和滑座262上设置的滑槽264配合，使传动齿轮261旋转带动齿条263及滑座262稳定的沿垂直于箭杆芯轴300轴向及靠近箭杆芯轴300方向移动，保证每个定位装置200中两个滚珠座240远离箭杆芯轴300一端的万向滚珠250上下配合稳定的抵压箭杆芯轴300外壁上端和下端；定位座210还连接有可旋转的导纱嘴220，导纱嘴220的旋转轴线垂直于箭杆芯轴300的轴线，可旋转的导纱嘴220能够适应沿箭杆芯轴300轴向移动的定位座210，保证在定位座210移动过程中调整导纱方向，避免纱布缠绕打结；两个定位组件对称设于导纱嘴220的两侧，能够保证对箭杆芯轴300上缠绕部两端分别进行滚动抵压定位，从而最大化的提高箭杆芯轴300的径向稳定性。

在其他可选的实施例中，箭杆芯轴300的直径还可以为3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm；在其他可选的实施例中，箭杆芯轴300的直径还可以为800mm、900mm、1000mm、1100mm、1300mm、1400mm、1500mm；在其他可选的实施例中，缠绕方式还可选为干法缠绕、半干法缠绕；在其他可选的实施例中，纤维还可选为玻璃纤维；在其他可选的实施例中，碳纤维的级别还可选为T700、T800、T1000、T1100；在其他可选的实施例中，碳纤维丝束还可选为1K、3K、6K、24K、48K；在其他可选的实施例中，树脂还可选用乙烯基酯树脂、聚酯树脂；在其他可选的实施例中，定位装置200还可采用伺服电机作为动力源；在其他可选的实施例中，定位支臂230向靠近或远离箭杆芯轴300方向移动时，还可采用滚珠丝杆、滑动丝杆、直线导轨、气缸或油缸等驱动装置；在其他可选的实施例中，两个定位组件的间距可选为50mm、100mm、150mm、250mm、300mm、350mm、400mm。

在其他可选的实施例中，还可以设置直线移动驱动装置驱动定位座210沿滑轨280移动，该直线移动驱动装置可以为滚珠丝杆、滑动丝杆、直线导轨、齿轮齿条、气缸或油缸等可实现直线移动驱动的设备。

在其他可选的实施例中，两个滚珠座240的一端还可以可伸缩的插设于定位支臂230上；可选的，滚珠座240可伸缩的插设于定位支臂230上时，还可以在滚珠座240和定位支臂230之间设置弹性件如弹簧；可选的，在滚珠座240和定位支臂230之间设置弹性件如弹簧时，还可以使用弹性件弹性连接滚珠座240和定位支臂230。

以上所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

Claims

1.一种缠绕箭杆的制作装置，其特征在于，其包括缠绕装置及定位装置，所述缠绕装置包括相对布置的两个缠绕机床、分别设于两个所述缠绕机床相邻一侧的芯轴夹具及用于驱动所述芯轴夹具旋转的旋转装置，两个所述芯轴夹具用于限定箭杆芯轴的两端；所述定位装置包括可沿所述箭杆芯轴轴向移动的定位座，所述定位座连接有定位支臂及用于驱动所述定位支臂向靠近或远离所述箭杆芯轴方向移动的驱动组件，所述定位支臂连接有至少一个定位组件；所述定位组件包括上下对称布置的两个滚珠座，两个所述滚珠座的一端可沿其轴向移动地与所述定位支臂连接，另一端连接有万向滚珠，所述定位组件的两个所述万向滚珠用于上下配合滚动抵压所述箭杆芯轴的外壁。

2.根据权利要求1所述的缠绕箭杆的制作装置，其特征在于，所述滚珠座两端分别设有滚珠槽及用于与所述定位支臂螺纹连接的外螺纹，所述万向滚珠包括可转动的设于所述滚珠槽内的圆珠，所述圆珠和所述滚珠槽侧壁之间设有垫圈。

3.根据权利要求2所述的缠绕箭杆的制作装置，其特征在于，所述圆珠和所述滚珠槽底壁之间设有多个弹子。

4.根据权利要求1所述的缠绕箭杆的制作装置，其特征在于，所述定位座连接有导纱嘴，所述定位支臂连接有两个定位组件，两个所述定位组件对称设于所述导纱嘴的两侧。

5.根据权利要求4所述的缠绕箭杆的制作装置，其特征在于，所述导纱嘴被配置成可旋转地与所述定位座连接，所述导纱嘴的旋转轴线垂直于所述箭杆芯轴的轴线。

6.根据权利要求1所述的缠绕箭杆的制作装置，其特征在于，所述驱动组件包括与所述定位座连接的电机及与所述定位支臂连接的滑座，所述电机的输出轴套设有传动齿轮，所述滑座设有与所述传动齿轮啮合的齿条。

7.根据权利要求6所述的缠绕箭杆的制作装置，其特征在于，所述定位座连接有多个支杆，每个所述支杆均连接有可旋转的滚轮，所述滑座设有至少一条与所述滚轮对应的滑槽，所述定位支臂向靠近或远离所述箭杆芯轴方向移动时使所述滚轮沿对应的所述滑槽移动。