CN113211825A - 一种新型多丝束纤维同步螺旋缠绕设备 - Google Patents

一种新型多丝束纤维同步螺旋缠绕设备 Download PDF

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Abstract

本发明属于纤维缠绕设备技术领域，具体涉及一种新型多丝束纤维同步螺旋缠绕设备，所述旋转系统通过螺栓安装于右侧机架，所述径向移动系统通过螺栓安装于左侧机架，所述旋转系统通过卡箍的槽口与径向移动系统的拨叉相连接。本发明采用内外齿圈一啮合驱动圆周均布的齿轮一，从而保证传递到导丝管的转角是同时同步的；通过内外齿圈二啮合齿轮二，从而保证导丝管同时同步的行径向运动；通过旋转驱动系统与径向移动系统的共同控制，保证圆周均布的导丝管的运动一致。突破了现有单束或少束的纤维缠绕工艺，实现了单层同步缠绕，提高了缠绕的效率；避免了单束缠绕出现的纤维交叉现象，从而极大地降低了应力集中现象。

Description

一种新型多丝束纤维同步螺旋缠绕设备
技术领域
本发明属于纤维缠绕设备技术领域，具体涉及一种新型多丝束纤维同步螺旋缠绕设备。
背景技术
纤维缠绕技术是应用最为广泛的复合材料自动化成型技术。纤维缠绕机是实现纤维缠绕技术的主要设备，纤维缠绕制品的设计和性能要通过缠绕机来实现。由于缠绕成型制品具有强度高、质量轻、隔热耐腐蚀、良好的工艺性，易于实现机械化和自动化，综合性能比其他方法成型的复合材料制品优越，可制造成多种产品等优点，因此纤维缠绕技术近年来得到迅速发展，在国防和国民经济各方面得到大量应用。
目前，国产数控缠绕机受到技术和设备生产能力的约束，年生产能力较为有限，设备的技术水平仅局限在四轴领域，现阶段，国内先进的高精度数控缠绕机仍无法国产尚需国外购进。国内的缠绕设备在多维度自由缠绕及缠绕精度方面存在不足，难以保证制品高性能及柔性要求；国内纤维缠绕设备仍使用单束或少束缠绕工艺，但单束缠绕效率低，不适合大批量高效率生产；丝束存在相互交叉，影响强度和疲劳寿命。
发明内容
针对上述纤维缠绕设备单束缠绕效率低、丝束存在相互交叉的技术问题，本发明提供了一种缠绕效率高、不易交叉、寿命长的新型多丝束纤维同步螺旋缠绕设备。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种新型多丝束纤维同步螺旋缠绕设备，包括旋转系统、径向移动系统和机架，所述机架包括右侧机架和侧机架，所述旋转系统通过螺栓安装于右侧机架，所述径向移动系统通过螺栓安装于左侧机架，所述旋转系统通过卡箍的槽口与径向移动系统的拨叉相连接；
所述旋转系统包括旋转驱动组件、内外齿圈一、回转支撑二、齿轮一、连接轴组件一、锥齿轮一、锥齿轮二、导丝架、导丝管，所述旋转驱动组件通过螺栓安装于右侧机架，所述旋转驱动组件与内外齿圈一外圈啮合，所述内外齿圈一通过螺栓与回转支撑二外齿圈连接，所述回转支撑二内圈通过螺栓连接固定于右侧机架，所述内外齿圈一与齿轮一啮合，所述齿轮一安装于连接轴组件一右端，所述连接轴组件一的左端安装锥齿轮一，锥齿轮一与锥齿轮二垂直啮合，所述锥齿轮二安装于丝管架，所述丝管架通过螺栓连接固定于右侧机架，所述导丝管设置在丝管架，所述导丝管端部固定有卡箍。
所述径向移动系统包括径向移动驱动组件、内外齿圈二、回转支撑二、齿轮二、连接轴组件二、锥齿轮三、锥齿轮四、升降架，所述径向移动驱动组件与内外齿圈二外圈啮合，所述内外齿圈二通过螺栓安装于回转支撑二外齿圈，所述回转支撑二内圈通过螺栓安装于左侧机架，所述内外齿圈二内圈与齿轮二啮合，所述齿轮二安装于连接轴组件二的一端，所述连接轴组件二的另一端安装锥齿轮三，所述锥齿轮三与锥齿轮四垂直啮合，所述锥齿轮四安装于升降架，所述升降架通过螺栓安装于左侧机架，所述锥齿轮四安装在升降组件上。
所述丝管架上设置有与导丝管相配合的安装孔，所述导丝管沿圆周方向均匀安装在丝管架的安装孔内，所述丝管架根据零部件的大小设置不同数量的安装孔，从而控制导丝管的数量。
所述旋转驱动组件和径向移动驱动组件均包括支撑架、驱动蜗杆，所述驱动蜗杆固定在支撑架上，所述支撑架固定在机架上。
所述升降组件包括梯形丝杆、臂一、导杆、臂二，所述锥齿轮四上设有梯形螺纹，所述锥齿轮四通过梯形螺纹与梯形丝杆连接，所述臂一一端与梯形丝杆的一端连接固定，所述梯形丝杆的另一端与导杆的一端连接，所述臂二的一端与梯形丝杆的另一端连接固定，所述臂二的另一端与导杆的另一端连接。
本发明与现有技术相比，具有的有益效果是：
本发明采用内外齿圈一啮合驱动圆周均布的齿轮一，从而保证传递到导丝管的转角是同时同步的；通过内外齿圈二啮合齿轮二，从而保证导丝管同时同步的行径向运动；通过旋转驱动系统与径向移动系统的共同控制，保证圆周均布的导丝管的运动一致。突破了现有单束或少束的纤维缠绕工艺，实现了单层同步缠绕，提高了缠绕的效率；避免了单束缠绕出现的纤维交叉现象，从而极大地降低了应力集中现象。
附图说明
图1本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的截面图；
图3为本发明升降组件的结构示意图；
图4为本发明丝管架的结构示意图；
图5为本发明锥齿轮四的结构示意图；
图6为本发明驱动组件的结构示意图；
图7为本发明连接轴组件一的结构示意图。
其中，1为旋转系统，2为径向移动系统，3为机架，3a为右侧机架，3b为左侧机架，4为卡箍，5为拨叉，6为旋转驱动组件，6a为支撑架，6b为驱动蜗杆，7为内外齿圈一，8为回转支撑二，9为齿轮一，10为连接轴组件一，11为锥齿轮一，12为锥齿轮二，13为丝管架，13a为安装孔，14为导丝管，15为径向移动驱动组件，16为内外齿圈二，17为回转支撑二，18为齿轮二，19为连接轴组件二，20为锥齿轮三，21为锥齿轮四，21a为梯形螺纹，22为升降架，23为梯形丝杆，24为臂一，25为导杆，26为臂二，A为轴一，B为轴二，C为轴三，D为轴四，E为轴五。
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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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发明中的具体含义。
一种新型多丝束纤维同步螺旋缠绕设备，如图1、图2所示，包括旋转系统1、径向移动系统2和机架3，机架3包括右侧机架3a和侧机架3b，旋转系统1通过螺栓安装于右侧机架3a，使导丝管14发生同时同步的旋转角度。径向移动系统2通过螺栓安装于左侧机架3b，使导丝管14发生同时同步的径向伸缩运动。旋转系统1通过卡箍4的槽口与径向移动系统2的拨叉5相连接。通过旋转系统1中卡箍4的槽口与径向移动系统2中拨叉5相连接，使旋转与径向方向的伸缩运动合成。旋转驱动系统1可单独控制导丝管14进行转动；径向移动系统2可单独控制导丝管14进行径向移动；旋转驱动系统1和径向移动系统2可以同时进行控制，两套系统相互独立，互不影响。
进一步，旋转系统1包括旋转驱动组件6、内外齿圈一7、回转支撑二8、齿轮一9、连接轴组件一10、锥齿轮一11、锥齿轮二12、导丝架13、导丝管14，旋转驱动组件6通过螺栓安装于右侧机架3a，为旋转系统提供动力。旋转驱动组件6与内外齿圈一7外圈啮合，旋转驱动组件6啮合驱动内外齿圈一7外圈绕轴一A旋转。内外齿圈一7通过螺栓与回转支撑二8外齿圈连接，使回转支承18外圈支撑内外齿圈一7一同绕轴一A旋转。回转支撑二8内圈通过螺栓连接固定于右侧机架3a，内外齿圈一7与齿轮一9啮合，内外齿圈一7内圈啮合驱动圆周均匀分布的齿轮一9绕轴五E旋转。如图7所示，齿轮一9安装于连接轴组件一10右端，连接轴组件一10的左端安装锥齿轮一11，通过连接轴组件一10将齿轮一9的动力传递到锥齿轮一11，使锥齿轮一11绕轴五E旋转。锥齿轮一11与锥齿轮二12垂直啮合，锥齿轮一11啮合驱动垂直放置的锥齿轮二12绕轴二B旋转。锥齿轮二12安装于丝管架13，丝管架13通过螺栓连接固定于右侧机架3a，导丝管14设置在丝管架13，锥齿轮二12驱动导丝管14绕轴二B旋转，导丝管14端部固定有卡箍4。
进一步，径向移动系统2包括径向移动驱动组件15、内外齿圈二16、回转支撑二17、齿轮二18、连接轴组件二19、锥齿轮三20、锥齿轮四21、升降架22，径向移动驱动组件15与内外齿圈二16外圈啮合，径向移动驱动组件15啮合驱动内外齿圈二16外圈绕轴一A旋转。内外齿圈二16通过螺栓安装于回转支撑二17外齿圈，回转支撑二17支撑内外齿圈二16一同绕轴一A旋转。回转支撑二17内圈通过螺栓安装于左侧机架3b，内外齿圈二16内圈与齿轮二18啮合，内外齿圈二16内圈啮合驱动齿轮二18绕轴五E旋转。齿轮二18安装于连接轴组件二19的一端，连接轴组件二19的另一端安装锥齿轮三20，齿轮二18通过连接轴组件二19驱动锥齿轮三20绕轴五E旋转。锥齿轮三20与锥齿轮四21垂直啮合，锥齿轮三20啮合驱动垂直布置的锥齿轮四21绕轴四D旋转。锥齿轮四21安装于升降架22，升降架22通过螺栓安装于左侧机架3b，锥齿轮四21安装在升降组件上。
进一步，如图4所示，丝管架13上设置有与导丝管14相配合的安装孔13a，导丝管14沿圆周方向均匀安装在丝管架13的安装孔13a内，丝管架13根据零部件的大小设置不同数量的安装孔13a，从而控制导丝管14的数量。
进一步，如图6所示，旋转驱动组件6和径向移动驱动组件15均包括支撑架6a、驱动蜗杆6b，驱动蜗杆6b固定在支撑架6a上，支撑架6a固定在机架3上，为旋转系统1和径向移动系统2提供驱动力。
进一步，如图3所示，升降组件包括梯形丝杆23、臂一24、导杆25、臂二26。如图5所示，锥齿轮四21上设有梯形螺纹21a，锥齿轮四21通过梯形螺纹21a与梯形丝杆23连接，锥齿轮四21通过梯形螺纹21a驱动梯形丝杆23绕轴四D旋转。臂一24一端与梯形丝杆23的一端连接固定，梯形丝杆23的另一端与导杆25的一端连接，臂二26的一端与梯形丝杆23的另一端连接固定，臂二26的另一端与导杆25的另一端连接，通过梯形丝杆23驱动臂一24和臂二26沿导杆25进行径向移动。
本发明的工作流程为：在运行过程中通过旋转驱动组件6啮合驱动内外齿圈一7外圈绕轴一A旋转，内外齿圈一7内圈啮合驱动圆周均布的齿轮一9绕轴五E旋转，齿轮一9通过连接轴组件一10驱动锥齿轮一11绕轴五E旋转，锥齿轮一11啮合驱动锥齿轮二12绕轴二B旋转，锥齿轮二12通过花键驱动导丝管14绕轴二B旋转至导丝管14的扁平方向与轴一A平行；与此同时，径向移动驱动组件15啮合驱动内外齿圈二16外圈绕轴一A旋转，内外齿圈二16内圈啮合驱动圆周均布的齿轮二18绕轴五E旋转，齿轮二18通过连接轴组件二19驱动锥齿轮三20绕轴五E旋转，锥齿轮三20啮合驱动锥齿轮四21绕轴四D旋转，锥齿轮四21通过梯形螺纹啮合驱动梯形丝杆23进行径向移动，梯形丝杆23通过螺钉带动臂一24和臂二26沿导杆25径向移动，臂一24通过螺钉带动拨叉5进行径向移动。拨叉5插入卡箍4的槽口，带动卡箍4进行径向移动，从而驱动导丝管14进行径向移动至距离内胆封口一定距离。
从封口至圆柱筒体时，旋转驱动系统1与径向移动驱动系统2同时工作，使导丝管14进行径向缩回的同时进行旋转，使纤维丝束更好的与内衬接触，避免了多束纤维之间有交叉而产生应力集中。当缠绕至内衬圆柱部分时，导丝管14径向方向缩回至内衬一定距离的位置，导丝管14与轴一A方向的角度与缠绕角相同。圆柱部分缠绕完成后，在缠绕圆柱部分至封口部分时，旋转驱动系统1与径向移动驱动系统2同时工作，旋转驱动系统1控制导丝管14旋转至与轴一A水平位置，径向移动驱动系统2控制导丝管14伸出至内胆封口处。当单层缠绕完成后，内衬自转1周，反方向缠绕第二层，依此进行下去。
上面仅对本发明的较佳实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化，各种变化均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种新型多丝束纤维同步螺旋缠绕设备，其特征在于：包括旋转系统(1)、径向移动系统(2)和机架(3)，所述机架(3)包括右侧机架(3a)和侧机架(3b)，所述旋转系统(1)通过螺栓安装于右侧机架(3a)，所述径向移动系统(2)通过螺栓安装于左侧机架(3b)，所述旋转系统(1)通过卡箍(4)的槽口与径向移动系统(2)的拨叉(5)相连接；
所述旋转系统(1)包括旋转驱动组件(6)、内外齿圈一(7)、回转支撑二(8)、齿轮一(9)、连接轴组件一(10)、锥齿轮一(11)、锥齿轮二(12)、导丝架(13)、导丝管(14)，所述旋转驱动组件(6)通过螺栓安装于右侧机架(3a)，所述旋转驱动组件(6)与内外齿圈一(7)外圈啮合，所述内外齿圈一(7)通过螺栓与回转支撑二(8)外齿圈连接，所述回转支撑二(8)内圈通过螺栓连接固定于右侧机架(3a)，所述内外齿圈一(7)与齿轮一(9)啮合，所述齿轮一(9)安装于连接轴组件一(10)右端，所述连接轴组件一(10)的左端安装锥齿轮一(11)，锥齿轮一(11)与锥齿轮二(12)垂直啮合，所述锥齿轮二(12)安装于丝管架(13)，所述丝管架(13)通过螺栓连接固定于右侧机架(3a)，所述导丝管(14)设置在丝管架(13)，所述导丝管(14)端部固定有卡箍(4)。
2.根据权利要求1所述的一种新型多丝束纤维同步螺旋缠绕设备，其特征在于：所述径向移动系统(2)包括径向移动驱动组件(15)、内外齿圈二(16)、回转支撑二(17)、齿轮二(18)、连接轴组件二(19)、锥齿轮三(20)、锥齿轮四(21)、升降架(22)，所述径向移动驱动组件(15)与内外齿圈二(16)外圈啮合，所述内外齿圈二(16)通过螺栓安装于回转支撑二(17)外齿圈，所述回转支撑二(17)内圈通过螺栓安装于左侧机架(3b)，所述内外齿圈二(16)内圈与齿轮二(18)啮合，所述齿轮二(18)安装于连接轴组件二(19)的一端，所述连接轴组件二(19)的另一端安装锥齿轮三(20)，所述锥齿轮三(20)与锥齿轮四(21)垂直啮合，所述锥齿轮四(21)安装于升降架(22)，所述升降架(22)通过螺栓安装于左侧机架(3b)，所述锥齿轮四(21)安装在升降组件上。
3.根据权利要求1所述的一种新型多丝束纤维同步螺旋缠绕设备，其特征在于：所述丝管架(13)上设置有与导丝管(14)相配合的安装孔(13a)，所述导丝管(14)沿圆周方向均匀安装在丝管架(13)的安装孔(13a)内，所述丝管架(13)根据零部件的大小设置不同数量的安装孔(13a)，从而控制导丝管(14)的数量。
4.根据权利要求2所述的一种新型多丝束纤维同步螺旋缠绕设备，其特征在于：所述旋转驱动组件(6)和径向移动驱动组件(15)均包括支撑架(6a)、驱动蜗杆(6b)，所述驱动蜗杆(6b)固定在支撑架(6a)上，所述支撑架(6a)固定在机架(3)上。
5.根据权利要求1所述的一种新型多丝束纤维同步螺旋缠绕设备，其特征在于：所述升降组件包括梯形丝杆(23)、臂一(24)、导杆(25)、臂二(26)，所述锥齿轮四(21)上设有梯形螺纹(21a)，所述锥齿轮四(21)通过梯形螺纹(21a)与梯形丝杆(23)连接，所述臂一(24)一端与梯形丝杆(23)的一端连接固定，所述梯形丝杆(23)的另一端与导杆(25)的一端连接，所述臂二(26)的一端与梯形丝杆(23)的另一端连接固定，所述臂二(26)的另一端与导杆(25)的另一端连接。
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