CN113334750B - 一种新型多束纤维单层同步缠绕设备 - Google Patents

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束纤维单层同步缠绕设备，所述旋转系统通过螺栓安装于机架内部左侧，所述径向移动系统通过螺栓安装于机架内部右侧，所述旋转系统通过连接组件与径向移动系统相连接。本发明采用第一齿轮盘啮合驱动第一锥齿轮，使得圆周均布的导丝管能够产生同时同步转角；通过第二齿轮盘啮合驱动第二锥齿轮，进而同时同步的驱动丝杆进行径向运动；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

一种新型多束纤维单层同步缠绕设备

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束纤维单层同步缠绕设备。

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、寿命长的新型多束纤维单层同步缠绕设备。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种新型多束纤维单层同步缠绕设备，包括旋转系统、径向移动系统、连接组件和机架，所述旋转系统通过螺栓安装于机架内部左侧，所述径向移动系统通过螺栓安装于机架内部右侧，所述旋转系统通过连接组件与径向移动系统相连接；

所述径向移动系统包括径向移动驱动电机组、径向移动驱动齿轮、第二回转支撑、第二齿轮盘、第二锥齿轮、梯形丝杆、臂一、臂二、导杆、升降架，所述机架包括右侧机架和左侧机架，所述径向移动驱动电机组通过螺栓安装于左侧机架内部，所述径向移动驱动电机组通过键与径向移动驱动齿轮连接，所述径向移动驱动齿轮与第二回转支撑外齿圈啮合，所述第二回转支撑内圈通过螺栓安装于左侧机架内部，所述第二回转支撑外圈通过螺栓与第二齿轮盘连接，所述第二齿轮盘与第二锥齿轮啮合，所述第二锥齿轮上设有梯形螺纹，所述第二锥齿轮通过梯形螺纹与梯形丝杆连接，所述梯形丝杆通过臂一、臂二与导杆固定，所述导杆设置在升降架上，所述升降架通过螺栓安装于左侧机架。

所述旋转系统包括旋转驱动电机组、旋转驱动齿轮、第一回转支撑外齿圈、第一回转支撑内圈、第一齿轮盘、第一锥齿轮、导丝管、导丝架，所述旋转驱动电机组通过螺栓安装于右侧机架内部，所述旋转驱动电机组与旋转驱动齿轮采用键连接，所述旋转驱动齿轮与第一回转支撑外齿圈进行啮合，所述第一回转支撑内圈通过螺栓安装于右侧机架，所述第一回转支撑外齿圈通过螺栓与第一齿轮盘连接，所述第一齿轮盘与第一锥齿轮啮合，所述第一锥齿轮通过花键与导丝管连接，所述导丝管设置在导丝架上，所述导丝架通过螺栓安装于右侧机架内部。

所述导丝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导丝架上，所述导丝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。

所述导杆沿圆周方向均匀分布在升降架上。

所述连接组件包括卡箍、拨叉，所述卡箍固定于导丝管，所述拨叉通过螺钉固定于臂一，所述拨叉安装于卡箍的槽口。

本发明与现有技术相比，具有的有益效果是：

本发明采用第一齿轮盘啮合驱动第一锥齿轮，使得圆周均布的导丝管能够产生同时同步转角；通过第二齿轮盘啮合驱动第二锥齿轮，进而同时同步的驱动丝杆进行径向运动；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为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的爆炸图；

图3为本发明的截面图；

图4为本发明导丝架的结构示意图；

图5为本发明第二锥齿轮的结构示意图；

其中：1为旋转驱动系统，2为径向移动驱动系统，3为连接系统，4为机架，4a为右侧机架，4b为左侧机架，5为旋转驱动电机组，6为旋转驱动齿轮，7a为第一回转支撑外圈，7b为第一回转支撑内圈，8为第一齿轮盘，9为第一锥齿轮，10为导丝管，11为导丝架，11a为安装孔，12为径向移动驱动电机组，13为径向移动驱动齿轮，14为第二回转支撑，15为第二齿轮盘，16为第二锥齿轮，16a为梯形螺纹，17为梯形丝杆，18为臂一，19为臂二，20为导杆，21为升降架，22为卡箍，23为拨叉，A为轴一，B为轴二，C为轴三，D为轴四，E为轴五，F为轴六。

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。

一种新型多束纤维单层同步缠绕设备，如图1、图2所示，包括旋转系统1、径向移动系统2、连接组件3和机架4，旋转系统1通过螺栓安装于机架4内部左侧，使导丝管10发生同时同步的旋转角度。径向移动系统2通过螺栓安装于机架4内部右侧，旋转系统1通过连接组件3与径向移动系统2相连接，使导丝管10发生同时同步的径向运动。旋转系统1通过连接组件3与径向移动系统2相连接，通过连接组件3使导丝管10绕轴二B旋转的同时可沿径向方向进行伸缩运动。旋转驱动系统1可单独控制导丝管10进行转动；径向移动系统2可单独控制导丝管10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，如图3所示，径向移动系统2包括径向移动驱动电机组12、径向移动驱动齿轮13、第二回转支撑14、第二齿轮盘15、第二锥齿轮16、梯形丝杆17、臂一18、臂二19、导杆20、升降架21，机架4包括右侧机架4a和左侧机架4b，为径向移动运动提供动力。径向移动驱动电机组12通过螺栓安装于左侧机架4b内部，径向移动驱动电机组12通过键与径向移动驱动齿轮13连接，驱动径向移动驱动齿轮13绕轴四D旋转。径向移动驱动齿轮13与第二回转支撑14外齿圈啮合，径向移动驱动齿轮13啮合驱动第二回转支撑14外圈绕轴一A旋转。第二回转支撑14内圈通过螺栓安装于左侧机架4b内部，第二回转支撑14外圈通过螺栓与第二齿轮盘15连接，带动第二齿轮盘15绕轴五E旋转。第二齿轮盘15与第二锥齿轮16啮合，齿轮盘215啮合驱动锥齿轮216绕轴六F旋转。如图5所示，第二锥齿轮16上设有梯形螺纹16a，第二锥齿轮16通过梯形螺纹16a与梯形丝杆17连接，第二锥齿轮16旋转驱动梯形丝杆17进行径向方向的伸缩运动。梯形丝杆17通过臂一18、臂二19与导杆20固定，导杆20设置在升降架21上，升降架21通过螺栓安装于左侧机架4b。

进一步，旋转系统1包括旋转驱动电机组5、旋转驱动齿轮6、第一回转支撑外齿圈7a、第一回转支撑内圈7b、第一齿轮盘8、第一锥齿轮9、导丝管10、导丝架11，旋转驱动电机组5通过螺栓安装于右侧机架4a内部，为旋转系统提供驱动力。旋转驱动电机组5与旋转驱动齿轮6采用键连接，驱动旋转驱动齿轮6绕轴三C旋转。旋转驱动齿轮6与第一回转支撑外齿圈7a进行啮合，驱动第一回转支撑外齿圈7a绕轴一A旋转。第一回转支撑内圈7b通过螺栓安装于右侧机架4a，第一回转支撑外齿圈7a通过螺栓与第一齿轮盘8连接，带动第一齿轮盘8绕轴一A旋转，第一齿轮盘8与第一锥齿轮9啮合，第一齿轮盘8啮合驱动第一锥齿轮9绕轴二B旋转，第一锥齿轮9通过花键与导丝管10连接，导丝管10设置在导丝架11上，导丝架11通过螺栓安装于右侧机架4a内部。

进一步，如图4所示，导丝架11上设置有与导丝管10相配合的安装孔11a，导丝管10沿圆周方向均匀安装在导丝架11上，导丝架11根据零部件的大小设置不同数量的安装孔11a，从而控制导丝管10的数量。

进一步，优选的，导杆20沿圆周方向均匀分布在升降架21上。

进一步，连接组件3包括卡箍22、拨叉23，卡箍22固定于导丝管10，拨叉23通过螺钉固定于臂一18，拨叉23安装于卡箍22的槽口。通过臂一18带动拨叉23径向移动，拨叉23通过卡箍22的槽口带动导丝管10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电机组5驱动旋转驱动齿轮6绕轴三C旋转，旋转驱动齿轮6啮合驱动第一回转支撑7绕轴一A旋转，第一回转支撑外圈7a通过螺栓连接带动第一齿轮盘8绕轴一A旋转，第一齿轮盘8啮合驱动圆周均匀分布的第一锥齿轮9同时同步的绕轴二B旋转，第一锥齿轮9通过键连接同时同步的驱动圆周均布的导丝管10绕轴二B旋转至导丝管10的扁平方向与轴一A平行；与此同时，径向移动驱动电机组12通过键连接驱动径向移动驱动齿轮13绕轴四D旋转，径向移动驱动齿轮13啮合驱动第二回转支撑14外圈绕轴一A旋转，第二回转支撑14外圈通过螺栓连接带动第二齿轮盘15绕轴一A旋转，第二齿轮盘15啮合驱动圆周均布的第二锥齿轮16绕轴五E旋转，第二锥齿轮16通过梯形螺纹驱动梯形丝杆17径向移动，梯形丝杆17于固定在两端的臂一18、臂二19沿导杆20向下运动，通过固定在臂一18上的拨叉23带动卡箍22沿径向进行伸出运动至距离内胆封口固定距离。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10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10径向方向缩回至内衬一定距离的位置，导丝管10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10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10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 (3)

1.一种新型多束纤维单层同步缠绕设备，其特征在于：包括旋转系统（1）、径向移动系统（2）、连接组件（3）和机架（4），所述旋转系统（1）通过螺栓安装于机架（4）内部左侧，所述径向移动系统（2）通过螺栓安装于机架（4）内部右侧，所述旋转系统（1）通过连接组件（3）与径向移动系统（2）相连接；

所述径向移动系统（2）包括径向移动驱动电机组（12）、径向移动驱动齿轮（13）、第二回转支撑（14）、第二齿轮盘（15）、第二锥齿轮（16）、梯形丝杆（17）、臂一（18）、臂二（19）、导杆（20）、升降架（21），所述机架（4）包括右侧机架（4a）和左侧机架（4b），所述径向移动驱动电机组（12）通过螺栓安装于左侧机架（4b）内部，所述径向移动驱动电机组（12）通过键与径向移动驱动齿轮（13）连接，所述径向移动驱动齿轮（13）与第二回转支撑（14）外齿圈啮合，所述第二回转支撑（14）内圈通过螺栓安装于左侧机架（4b）内部，所述第二回转支撑（14）外圈通过螺栓与第二齿轮盘（15）连接，所述第二齿轮盘（15）与第二锥齿轮（16）啮合，所述第二锥齿轮（16）上设有梯形螺纹（16a），所述第二锥齿轮（16）通过梯形螺纹（16a）与梯形丝杆（17）连接，所述梯形丝杆（17）通过臂一（18）、臂二（19）与导杆（20）固定，所述导杆（20）设置在升降架（21）上，所述升降架（21）通过螺栓安装于左侧机架（4b）；

所述旋转系统（1）包括旋转驱动电机组（5）、旋转驱动齿轮（6）、第一回转支撑外齿圈（7a）、第一回转支撑内圈（7b）、第一齿轮盘（8）、第一锥齿轮（9）、导丝管（10）、导丝架（11），所述旋转驱动电机组（5）通过螺栓安装于右侧机架（4a）内部，所述旋转驱动电机组（5）与旋转驱动齿轮（6）采用键连接，所述旋转驱动齿轮（6）与第一回转支撑外齿圈（7a）进行啮合，所述第一回转支撑内圈（7b）通过螺栓安装于右侧机架（4a），所述第一回转支撑外齿圈（7a）通过螺栓与第一齿轮盘（8）连接，所述第一齿轮盘（8）与第一锥齿轮（9）啮合，所述第一锥齿轮（9）通过花键与导丝管（10）连接，所述导丝管（10）设置在导丝架（11）上，所述导丝架（11）通过螺栓安装于右侧机架（4a）内部；

所述连接组件（3）包括卡箍（22）、拨叉（23），所述卡箍（22）固定于导丝管（10），所述拨叉（23）通过螺钉固定于臂一（18），所述拨叉（23）安装于卡箍（22）的槽口。

2.根据权利要求1所述的一种新型多束纤维单层同步缠绕设备，其特征在于：所述导丝架（11）上设置有与导丝管（10）相配合的安装孔（11a），所述导丝管（10）沿圆周方向均匀安装在导丝架（11）上，所述导丝架（11）根据零部件的大小设置不同数量的安装孔（11a），从而控制导丝管（10）的数量。

3.根据权利要求1所述的一种新型多束纤维单层同步缠绕设备，其特征在于：所述导杆（20）沿圆周方向均匀分布在升降架（21）上。

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