CN112208116A - 一种碳纤维干法缠绕坩埚预制体成型装置 - Google Patents
一种碳纤维干法缠绕坩埚预制体成型装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112208116A CN112208116A CN202011061230.0A CN202011061230A CN112208116A CN 112208116 A CN112208116 A CN 112208116A CN 202011061230 A CN202011061230 A CN 202011061230A CN 112208116 A CN112208116 A CN 112208116A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- winding
- translation workbench
- carbon
- carbon fiber
- workbench
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
- B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
- B29C70/28—Shaping operations therefor
- B29C70/30—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core
- B29C70/32—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core on a rotating mould, former or core
Abstract
本发明公开了一种碳纤维干法缠绕坩埚预制体成型装置，属于碳/碳复合材料坩埚制造技术领域，包括平动工作台，缠绕机构和芯模回转机构，平动工作台包括X向平动工作台和Y向平动工作台，通过伺服电机带动同步带驱动，该平动工作台上固定有缠绕机构；缠绕机构由平动工作台带动完成X向移动和Y向移动，包括张力机构、翻转机构和牵引机构，相互配合完成碳纤维的拉紧、递送和缠绕过程；芯模回转机构由伺服电机Ⅲ通过转轴Ⅱ带动坩埚芯模转动，芯模回转机构与平动工作台进行运动配合，可以实现碳纤维的缠绕均匀稳定。本发明结构紧凑，设计新颖合理，实现了碳/碳坩埚预制体碳纤维增强缠绕的自动化，提高了生产效率和产品的一致性。
Description
技术领域
本发明属于碳/碳复合材料坩埚制造技术领域，具体涉及一种碳纤维干法缠绕坩埚预制体成型装置。
背景技术
碳/碳复合材料坩埚作为直拉单晶硅炉热场系统中对承装硅料的石英坩埚起支撑作用的重要部件，需求越来越多。而碳纤维预制体是碳/碳复合材料坩埚的骨架材料，采用碳布/网胎针刺技术成型的碳纤维预制体而获得的碳/碳复合材料坩埚纤维连续性差，长期承载大量重物时容易开裂，无法使碳纤维的优异性能充分发挥，无法满足当前坩埚生产的需求。
因此采用碳纤维干法缠绕坩埚预制体成型装置在碳布/网胎针刺技术成型的基础上进行碳纤维缠绕增强，可以增加整体结构中连续纤维的含量，保证在高负荷时所需强度，提高形状稳定性，同时解决手工缠绕所带来了缠绕效率低、劳动强度大、产品一致性差等问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种结构紧凑，设计新颖合理，降低劳动强度，提高生产效率和产品一致性，实现碳/碳坩埚预制体碳纤维增强缠绕的自动化，缩短生产周期，降低生产成本的碳纤维干法缠绕坩埚预制体成型装置。
为解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：一种碳纤维干法缠绕坩埚预制体成型装置，包括平动工作台，缠绕机构和芯模回转机构，所述平动工作台包括X向平动工作台和Y向平动工作台；所述缠绕机构安装于X向平动工作台和Y向平动工作台上，该缠绕机构通过X向平动工作台和Y向平动工作台带动完成X向移动和Y向移动，完成碳纤维的拉紧、递送和缠绕；所述芯模回转机构安装于缠绕机构一侧，该芯模回转机构的芯模经驱动装置驱动转动。所述芯模回转机构与平动工作台进行运动配合，将碳纤维按照设计线型均匀稳定缠绕在坩埚芯模。
所述平动工作台上安装有伺服电机Ⅰ和伺服电机Ⅱ，所述伺服电机Ⅰ通过同步带驱动滚珠丝杠Ⅰ来带动X向平动工作台在X方向运动，所述伺服电机Ⅱ通过同步带驱动滚珠丝杠Ⅱ来带动Y向平动工作台在Y方向运动，所述滚珠丝杠Ⅰ两侧设置有直线导轨滑块组件Ⅰ，保证X向平动工作台移动的直线度，所述滚珠丝杠Ⅱ一侧设有直线导轨滑块组件Ⅱ，保证Y向平动工作台移动的直线度。
所述缠绕机构固定于Y向平动工作台上，该缠绕机构包括固定座、张力机构、翻转机构、回转筒子架和牵引机构，所述固定座上设有多个第一防跳线轮，所述第一防跳线轮与固定座通过固定块相连；所述张力机构一侧设有滑块导轨，所述滑块导轨上设有第二防跳线轮，所述第二防跳线轮与固定座通过弹簧相连，完成碳纤维的张力控制；所述翻转机构固定在固定座上，该翻转机构包括导线辊、第一锥齿轮、第二锥齿轮、转轴Ⅰ和伺服电机Ⅳ，所述导线辊通过伺服电机Ⅳ驱动带动第一锥齿轮和第二锥齿轮及转轴，使碳纤维在缠绕过程中进行翻转运动；所述回转筒子架与固定座底部通过支撑架相连，所述牵引机构与固定座上端通过支撑架相连，所述回转筒子架结合牵引机构实现碳纤维的退绕。
所述芯模回转机构设置有光轴，所述光轴与支撑板配合，起到定位和支撑的作用，所述支撑板一侧设有芯模支撑架，所述芯模支撑架上安装有芯模，该芯模支撑架由转轴Ⅱ驱动，起到固定、支持和转动芯模的作用。
所述缠绕机构中纱线纤维以回转筒子架轴向退绕，依次通过牵引机构、张力机构、翻转机构，最后从导线辊导出。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明涉及碳纤维干法缠绕坩埚预制体成型装置，实现了碳/碳坩埚预制体碳纤维增强缠绕的自动化，通过平动工作台的精准定位，缠绕机构和芯模回转机构相互配合，控制纤维张力稳定，保证缠绕质量，提高了产品一致性，极大的提高了产品的生产效率，降低了生产成本，实用性强，便于推广使用。
附图说明
下面通过参考附图并结合实例具体地描述本发明，在附图中：
图1是本发明的结构示意图
图2是本发明的主视图
图3是本发明的俯视图
图4是本发明的左视图
图5是本发明平动工作台的结构示意图
图6是本发明缠绕机构的结构示意图
图7是本发明芯模回转机构的结构示意图
图8是本发明缠绕机构中翻转机构的结构示意图
图9是本发明纱线纤维在缠绕机构中路径示意图
图中：
1、平动工作台 2、缠绕机构
3、芯模回转机构 101、X向平动工作台
102、Y向平动工作台 103、伺服电机Ⅰ
104、伺服电机Ⅱ 105、滚珠丝杠Ⅰ
106、滚珠丝杠Ⅱ 107、直线导轨滑块组件Ⅰ
108、直线导轨滑块组件Ⅱ 201、固定座
202、张力机构 203、翻转机构
204、回转筒子架 205、牵引机构
301、光轴 302、支撑板
303、转轴Ⅱ 304、芯模支撑架
305、芯模 306、伺服电机Ⅲ
1201、第一防跳线轮 1202、滑块导轨
1203、第二防跳线轮 1204、导线辊
1205、第一锥齿轮 1206、第二锥齿轮
1207、转轴Ⅰ 1208、伺服电机Ⅳ
1209、支撑架 1210、纱线纤维
具体实施方式
下面结合实施例及其附图进一步描述本发明。
如图1至图9所示，本发明的一种碳纤维干法缠绕坩埚预制体成型装置，包括平动工作台1，缠绕机构2，芯模回转机构3，平动工作台1包括X向平动工作台101和Y向平动工作台102，通过伺服电机带动同步带驱动，该平动工作台上固定有缠绕机构2，缠绕机构2由平动工作台1带动完成X向移动和Y向移动，完成碳纤维的拉紧、递送和缠绕，芯模回转机构3由伺服电机Ⅲ306通过转轴Ⅱ303带动坩埚芯模305转动，芯模回转机构3与平动工作台1进行运动配合，将碳纤维按照设计线型均匀稳定缠绕在坩埚芯模305。
平动工作台1上安装有伺服电机Ⅰ103和伺服电机Ⅱ104，伺服电机Ⅰ103通过同步带驱动滚珠丝杠Ⅰ105来带动X向平动工作台101在X方向运动，伺服电机Ⅱ104通过同步带驱动滚珠丝杠Ⅱ106来带动Y向平动工作台102在Y方向运动，X向平动工作台101的滚珠丝杠Ⅰ105两侧设置有直线导轨滑块组件Ⅰ107，保证X向平动工作台移动的直线度，Y向平动工作台102的滚珠丝杠Ⅱ106一侧设有直线导轨滑块组件Ⅱ108，保证Y向平动工作台移动的直线度，Y向平动工作台上设置有缠绕机构2，用来确定碳纤维缠绕过程中导线辊1204的位置。
缠绕机构2包括固定座201、张力机构202、翻转机构203、回转筒子架204和牵引机构205，固定座201设有多个第一防跳线轮1201，第一防跳线轮1201与固定座201通过固定块相连，张力机构202设有滑块导轨1202，滑块导轨1202设有第二防跳线轮1203，第二防跳线轮1203与固定座201通过弹簧相连，完成碳纤维的张力控制，翻转机构203固定在固定座201上，翻转机构203包括导线辊1204、第一锥齿轮1205、第二锥齿轮1206、转轴Ⅰ1207和伺服电机Ⅳ1208，导线辊1204通过伺服电机Ⅳ1208驱动带动第一锥齿轮1205和第二锥齿轮1206及转轴Ⅰ1207，使碳纤维在缠绕过程中进行翻转运动，回转筒子架204与固定座201通过支撑架1209相连，结合牵引机构205，实现碳纤维筒子架轴向退绕。
芯模回转机构3设置有四根光轴301，光轴301与支撑板302配合，起到定位和支撑的作用，芯模回转机构3一侧设有芯模支撑架304，由转轴Ⅱ303驱动，起到固定、支持和转动芯模305的作用。
缠绕机构2中纱线纤维1210以回转筒子架204轴向退绕，依次通过牵引机构205、张力机构202、翻转机构203，最后从导线辊1204导出。
缠绕机构2与芯模回转机构3配合动作完成缠绕过程。
本发明实现了坩埚碳纤维缠绕成型的自动化，通过平动工作台的精准定位，与缠绕机构协同工作，张力机构控制纱线张力恒定，保证了产品质量，提高了产品一致性，极大的提高了产品的生产效率，降低了生产成本，实用性强，便于推广使用。
以上对本发明的实例进行了详细说明，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，凡依本发明范围所作的变化与改进等，均仍属于本发明的保护之内。
Claims (5)
1.一种碳纤维干法缠绕坩埚预制体成型装置，其特征在于：包括平动工作台，缠绕机构和芯模回转机构，所述平动工作台包括X向平动工作台和Y向平动工作台；所述缠绕机构安装于X向平动工作台和Y向平动工作台上，该缠绕机构通过X向平动工作台和Y向平动工作台带动完成X向移动和Y向移动，完成碳纤维的拉紧、递送和缠绕；所述芯模回转机构安装于缠绕机构一侧，该芯模回转机构的芯模经驱动装置驱动转动。
2.根据权利要求1所述的碳纤维干法缠绕坩埚预制体成型装置，其特征在于：所述平动工作台上安装有伺服电机Ⅰ和伺服电机Ⅱ，所述伺服电机Ⅰ通过同步带驱动滚珠丝杠Ⅰ来带动X向平动工作台在X方向运动，所述伺服电机Ⅱ通过同步带驱动滚珠丝杠Ⅱ来带动Y向平动工作台在Y方向运动，所述滚珠丝杠Ⅰ两侧设置有直线导轨滑块组件Ⅰ，保证X向平动工作台移动的直线度，所述滚珠丝杠Ⅱ一侧设有直线导轨滑块组件Ⅱ，保证Y向平动工作台移动的直线度。
3.根据权利要求1所述的碳纤维干法缠绕坩埚预制体成型装置，其特征在于：所述缠绕机构固定于Y向平动工作台上，该缠绕机构包括固定座、张力机构、翻转机构、回转筒子架和牵引机构，所述固定座上设有多个第一防跳线轮，所述第一防跳线轮与固定座通过固定块相连；所述张力机构一侧设有滑块导轨，所述滑块导轨上设有第二防跳线轮，所述第二防跳线轮与固定座通过弹簧相连，完成碳纤维的张力控制；所述翻转机构固定在固定座上，该翻转机构包括导线辊、第一锥齿轮、第二锥齿轮、转轴Ⅰ和伺服电机Ⅳ，所述导线辊通过伺服电机Ⅳ驱动带动第一锥齿轮和第二锥齿轮及转轴，使碳纤维在缠绕过程中进行翻转运动；所述回转筒子架与固定座底部通过支撑架相连，所述牵引机构与固定座上端通过支撑架相连，所述回转筒子架结合牵引机构实现碳纤维的退绕。
4.根据权利要求1所述的碳纤维干法缠绕坩埚预制体成型装置，其特征在于：所述芯模回转机构设置有光轴，所述光轴与支撑板配合，起到定位和支撑的作用，所述支撑板一侧设有芯模支撑架，所述芯模支撑架上安装有芯模，该芯模支撑架由转轴Ⅱ驱动，起到固定、支持和转动芯模的作用。
5.根据权利要求3所述的碳纤维干法缠绕坩埚预制体成型装置，其特征在于：所述缠绕机构中纱线纤维以回转筒子架轴向退绕，依次通过牵引机构、张力机构、翻转机构，最后从导线辊导出。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011061230.0A CN112208116A (zh) | 2020-09-30 | 2020-09-30 | 一种碳纤维干法缠绕坩埚预制体成型装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011061230.0A CN112208116A (zh) | 2020-09-30 | 2020-09-30 | 一种碳纤维干法缠绕坩埚预制体成型装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112208116A true CN112208116A (zh) | 2021-01-12 |
Family
ID=74051635
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202011061230.0A Pending CN112208116A (zh) | 2020-09-30 | 2020-09-30 | 一种碳纤维干法缠绕坩埚预制体成型装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112208116A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113564815A (zh) * | 2021-08-13 | 2021-10-29 | 因达孚先进材料(苏州)有限公司 | 一种用于制备回转体类针刺预制体的针刺设备 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20020083740A1 (en) * | 2000-12-29 | 2002-07-04 | Pandelisev Kiril A. | Process and apparatus for production of silica grain having desired properties and their fiber optic and semiconductor application |
| US7235132B2 (en) * | 2003-05-14 | 2007-06-26 | Sgl Carbon Ag | Durable CFC support crucible for high-temperature processes in the pulling of semiconductor single crystals |
| CN204736459U (zh) * | 2015-03-30 | 2015-11-04 | 台州市黄岩双盛塑模有限公司 | 玻璃纤维复合材料弯管自动数控缠绕机 |
| CN206032886U (zh) * | 2016-08-15 | 2017-03-22 | 鑫晟欣（厦门）农业工场技术有限公司 | 防跳线换向轮 |
| CN108327316A (zh) * | 2018-01-31 | 2018-07-27 | 北京航空航天大学 | 一种小型连续纤维缠绕/铺放一体化装置 |
-
2020
- 2020-09-30 CN CN202011061230.0A patent/CN112208116A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20020083740A1 (en) * | 2000-12-29 | 2002-07-04 | Pandelisev Kiril A. | Process and apparatus for production of silica grain having desired properties and their fiber optic and semiconductor application |
| US7235132B2 (en) * | 2003-05-14 | 2007-06-26 | Sgl Carbon Ag | Durable CFC support crucible for high-temperature processes in the pulling of semiconductor single crystals |
| CN204736459U (zh) * | 2015-03-30 | 2015-11-04 | 台州市黄岩双盛塑模有限公司 | 玻璃纤维复合材料弯管自动数控缠绕机 |
| CN206032886U (zh) * | 2016-08-15 | 2017-03-22 | 鑫晟欣（厦门）农业工场技术有限公司 | 防跳线换向轮 |
| CN108327316A (zh) * | 2018-01-31 | 2018-07-27 | 北京航空航天大学 | 一种小型连续纤维缠绕/铺放一体化装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113564815A (zh) * | 2021-08-13 | 2021-10-29 | 因达孚先进材料(苏州)有限公司 | 一种用于制备回转体类针刺预制体的针刺设备 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109109338B (zh) | 一种用于网格结构成型的桌面式四轴联动纤维缠绕机 | |
| CN110790084B (zh) | 一种生产涤纶金属复合纱线用的导线机构 | |
| CN112208116A (zh) | 一种碳纤维干法缠绕坩埚预制体成型装置 | |
| CN103128979A (zh) | 用于合成部件制造的纤维传送系统 | |
| CN114348786B (zh) | 一种展纤收卷设备 | |
| CN110077902B (zh) | 一种自动上件的绕线机 | |
| CN108637810B (zh) | 一种用于金属纱管的定心精磨装置 | |
| CN114013068A (zh) | 一种环形铺丝机床及其铺丝方法 | |
| CN102689370A (zh) | 一种硅棒或其它晶体材料的切割装置及其方法 | |
| CN202668776U (zh) | 一种硅棒或其它晶体材料的切割装置 | |
| CN114084396A (zh) | 一种纱团自动包膜机 | |
| CN2639333Y (zh) | 一种高摆速补偿型摆锤机 | |
| CN206529141U (zh) | 一种用于化纤生产的卷绕落丝车 | |
| CN220351349U (zh) | 一种纺织用收卷机构 | |
| CN2908561Y (zh) | 一种用于缝制滤袋的缝纫机 | |
| CN218708099U (zh) | 一种涤纶纱收卷用张紧调节装置 | |
| CN116945647A (zh) | 一种异构预制体的高效加工装置 | |
| CN218950597U (zh) | 一种婚纱布料加工设备用张力控制装置 | |
| CN220115945U (zh) | 一种双轴拼纱纺织机 | |
| CN115571729B (zh) | 一种聚酯纤维生产用拉丝卷绕装置 | |
| CN212152553U (zh) | 一种氨纶纱生产用整经装置 | |
| CN220844682U (zh) | 一种手摇式纤维卷料机 | |
| CN219792827U (zh) | 一种槽筒可变位和往复的拉丝机 | |
| CN115161864B (zh) | 一种单面小圆机针筒及加工工艺 | |
| CN220444689U (zh) | 一种钢丝生产用缠绕机 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210112 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |