CN113336002B - 一种超多丝束纤维快速缠绕设备 - Google Patents

Abstract

本发明属于纤维缠绕设备技术领域，具体涉及一种超多丝束纤维快速缠绕设备，所述引导体单元通过移动体沿圆周方向均匀安装于在核心组件上，所述核心组件的轨道壳体通过螺栓连接安装于径向移动驱动系统的支撑机架，所述旋转驱动系统通过螺栓连接安装于核心组件的轨道壳体。本发明采用阿基米德曲线原理的轨道齿轮驱动圆周均布的引导体单元同时同步的在径向方向进行伸缩运动；通过齿轮盘驱动圆周均布的锥齿轮，从而实现导丝管产生同时同步的转动角。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

一种超多丝束纤维快速缠绕设备

技术领域

本发明属于纤维缠绕设备技术领域，具体涉及一种超多丝束纤维快速缠绕设备。

背景技术

纤维缠绕机是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。

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。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尚需国外购进。国内高水平的缠绕设备多维度自由缠绕及缠绕精度较差，难以保证制品高性能及柔性要求。国内纤维缠绕设备的单束或少束缠绕工艺基本成熟，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

缠绕机少束缠绕工艺效率低、丝束之间存在相互交叉的技术问题，本发明提供了一种缠绕效率高、适合大批量高效率生产、寿命长的超多丝束纤维快速缠绕设备。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种超多丝束纤维快速缠绕设备，包括径向移动驱动系统、旋转驱动系统、核心组件、引导体单元、移动体，所述引导体单元通过移动体沿圆周方向均匀安装于在核心组件上，所述核心组件的轨道壳体通过螺栓连接安装于径向移动驱动系统的支撑机架，所述旋转驱动系统通过螺栓连接安装于核心组件的轨道壳体。

所述径向移动驱动系统包括径向移动驱动轴、径向移动驱动齿轮、轨道齿轮、支撑轴承，所述径向移动驱动轴的一端通过轴承安装于支撑机架，所述径向移动驱动轴的另一端连接在第一伺服电机上，所述径向移动驱动轴与径向移动驱动齿轮同轴连接，所述径向移动驱动齿轮与轨道齿轮啮合，所述轨道齿轮通过支撑轴承安装在支撑机架上，所述轨道齿轮、支撑轴承与支撑机架同轴心。

所述轨道齿轮上设有轨道齿轮导轨，所述轨道齿轮导轨根据阿基米德曲线制的，所述轨道齿轮将圆周均布的引导体单元的移动体凸台一安装在轨道齿轮的轨道中。

所述旋转驱动系统包括旋转驱动轴、旋转小齿轮、大齿轮、齿轮盘、齿轮盘挡圈，所述旋转驱动轴的一端通过键连接有小齿轮，所述旋转驱动轴的另一端连接在第二伺服电机上，所述旋转小齿轮与旋转大齿轮啮合，所述齿轮盘上设有齿轮盘凸台，所述旋转大齿轮采用螺栓连接固定于齿轮盘凸台，所述轨道壳体上设有轨道壳体凸台，所述齿轮盘挡圈通过螺栓连接安装于轨道壳体凸台，所述轨道壳体、旋转大齿轮、齿轮盘、齿轮盘挡圈位于同轴位置，所述齿轮盘设置在轨道壳体与齿轮盘挡圈之间。

所述核心组件包括锥齿轮、转杆一、转杆二、转杆三、导丝管、端盖，所述锥齿轮通过花键与转杆一连接，所述转杆二上设有转杆二凸台和转杆二导向槽，所述转杆一上设有转杆一导向槽，所述转杆二凸台安装于转杆一导向槽，所述转杆三上设有转杆三凸台，所述转杆三凸台安装于转杆二导向槽，所述转杆三通过螺钉与导丝管连接，所述导丝管的端部设有导丝头，所述转杆三与导丝管的连接处安装于移动体中，所述端盖通过螺钉安装于移动体，所述锥齿轮、转杆一、转杆二、转杆三、导丝管位于同轴线。

所述移动体上设有移动体凸台二，所述轨道壳体上设有轨道壳体导槽，所述引导体单元通过移动体凸台二安装于轨道壳体导槽内。

所述轨道壳体上设有转杆一安装孔，所述转杆一安装在转杆一安装孔内。

本发明与现有技术相比，具有的有益效果是：

本发明采用阿基米德曲线原理的轨道齿轮驱动圆周均布的引导体单元同时同步的在径向方向进行伸缩运动；通过齿轮盘驱动圆周均布的锥齿轮，从而实现导丝管产生同时同步的转动角。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为本发明径向移动驱动系统的结构示意图；

图4为本发明旋转驱动系统的结构示意图；

图5为本发明核心组件系统的结构示意图；

图6为本发明引导体单元的结构示意。

其中：1为径向移动驱动系统，2为旋转驱动系统，3为核心组件，4为引导体单元，5为移动体，5a为移动体凸台一，5b为移动体凸台二，6为轨道壳体，6a为转杆一安装孔，6b为轨道壳体凸台，6c为轨道壳体轨道，7为支撑机架，8为径向移动驱动轴，9为径向移动驱动齿轮，10为轨道齿轮，10a为轨道齿轮导轨，11为支撑轴承，12为旋转驱动轴，13为旋转小齿轮，14为旋转大齿轮，15为齿轮盘，15a为齿轮盘凸台，16为齿轮盘挡圈，17为锥齿轮，18为转杆一，18a为转杆一导槽，19为转杆二，19a为转杆二凸台，19b为转杆二导槽，20为转杆三，20a为转杆三凸台，21为导丝管，21a为导丝头，22为端盖，A为轴一，B为轴二。

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。

一种超多丝束纤维快速缠绕设备，如图1、图2所示，包括径向移动驱动系统1、旋转驱动系统2、核心组件3、引导体单元4、移动体5，引导体单元4通过移动体5沿圆周方向均匀安装于在核心组件3上，核心组件3的轨道壳体6通过螺栓连接安装于径向移动驱动系统1的支撑机架7，旋转驱动系统2通过螺栓连接安装于核心组件3的轨道壳体6。旋转驱动系统1、径向移动系统2，其特征在于：旋转驱动系统2可单独控制导丝管21进行转动；径向移动驱动系统1可单独控制导丝管21进行径向移动；旋转驱动系统2和径向移动驱动系统1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，径向移动驱动系统1包括径向移动驱动轴8、径向移动驱动齿轮9、轨道齿轮10、支撑轴承11，径向移动驱动轴8的一端通过轴承安装于支撑机架7，径向移动驱动轴8的另一端连接在第一伺服电机上，径向移动驱动轴8与径向移动驱动齿轮9同轴连接，径向移动驱动齿轮9与轨道齿轮10啮合，轨道齿轮10通过支撑轴承11安装在支撑机架7上，轨道齿轮10、支撑轴承11与支撑机架7同轴心。通过第一伺服电机驱动径向移动驱动轴8绕轴心旋转，径向移动驱动轴8通过键驱动径向移动驱动齿轮9绕轴心旋转，径向移动驱动齿轮9啮合驱动轨道齿轮10绕轴一A旋转，轨道齿轮10绕轴一A旋转驱动引导体单元4进行径向伸缩运动。

进一步，轨道齿轮10上设有轨道齿轮导轨10a，轨道齿轮导轨10a根据阿基米德曲线制的，轨道齿轮10将圆周均布的引导体单元4的移动体凸台一5a安装在轨道齿轮10的轨道10a中。

进一步，如图4所示，旋转驱动系统2包括旋转驱动轴12、旋转小齿轮13、大齿轮14、齿轮盘15、齿轮盘挡圈16，旋转驱动轴12的一端通过键连接有小齿轮13，旋转小齿轮13啮合驱动旋转大齿轮14绕轴一A旋转。旋转驱动轴12的另一端连接在第二伺服电机上，旋转小齿轮13与旋转大齿轮14啮合，齿轮盘15上设有齿轮盘凸台15a，旋转大齿轮14采用螺栓连接固定于齿轮盘凸台15a，轨道壳体6上设有轨道壳体凸台6b，齿轮盘挡圈16通过螺栓连接安装于轨道壳体凸台6b，轨道壳体6、旋转大齿轮14、齿轮盘15、齿轮盘挡圈16位于同轴位置，齿轮盘15设置在轨道壳体6与齿轮盘挡圈16之间。

进一步，如图5、图6所示，核心组件3包括锥齿轮17、转杆一18、转杆二19、转杆三20、导丝管21、端盖22，锥齿轮17通过花键与转杆一18连接，锥齿轮17通过键连接驱动转杆一18绕轴二B旋转。转杆二19上设有转杆二凸台19a和转杆二导向槽19b，转杆一18上设有转杆一导向槽18a，转杆二凸台19a安装于转杆一导向槽18a，转杆二19可在转杆一导槽19a进行移动且两者同时同步转动。转杆三20上设有转杆三凸台20a，转杆三凸台20a安装于转杆二导向槽19b，可在导向槽内进行滑动且二者同时同步发生转动。转杆三20通过螺钉与导丝管21连接，导丝管21的端部设有导丝头21a，导丝管21连接处设置有圆弧开槽，可实现对导丝头21a的角度进行微调。转杆三20与导丝管21的连接处安装于移动体5中，端盖22通过螺钉安装于移动体5，锥齿轮17、转杆一18、转杆二19、转杆三20、导丝管21位于同轴线。

进一步，移动体5上设有移动体凸台二5b，轨道壳体6上设有轨道壳体导槽6c，引导体单元4通过移动体凸台二5b安装于轨道壳体导槽6c内。

轨道壳体6上设有转杆一安装孔6a，转杆一18安装在转杆一安装孔6a内。

本发明的工作流程为：在运行过程中旋转驱动系统2使旋转驱动轴12通过键连接驱动旋转小齿轮13绕轴旋转，旋转小齿轮13啮合驱动旋转大齿轮14绕轴一A旋转，旋转大齿轮14带动齿轮盘15绕轴一A旋转，齿轮盘15啮合驱动锥齿轮17绕轴二B旋转，从而带动导丝头21a旋转至于轴一A垂直位置；与此同时，径向移动系统1使径向移动驱动轴8通过键连接驱动径向移动驱动齿轮9绕轴旋转，径向移动驱动齿轮啮合驱动轨道齿轮10绕轴一A旋转，轨道齿轮10驱动移动体延伸至内胆封口处。

内胆封口至圆柱筒身部分时，径向伸缩系统1与旋转驱动系统2同时协调运作，使导丝头21a沿内胆封口进行边收回边旋转90°的运动过程；在圆柱部分时，径向伸缩系统1与旋转驱动系统2停止工作，通过内胆的边移动边旋转实现对圆柱部分的缠绕；从圆柱部分移至内胆封口时，径向伸缩系统1与旋转驱动系统2同时协调运作，使导丝头21a沿内胆封口进行边伸长边旋转90°的运动过程，即完成第一层缠绕，以此类推完成需要的缠绕层数。

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)

1.一种超多丝束纤维快速缠绕设备，其特征在于：包括径向移动驱动系统(1)、旋转驱动系统(2)、核心组件(3)、引导体单元(4)、移动体(5)，所述引导体单元(4)通过移动体(5)沿圆周方向均匀安装于在核心组件(3)上，所述核心组件(3)的轨道壳体(6)通过螺栓连接安装于径向移动驱动系统(1)的支撑机架(7)，所述旋转驱动系统(2)通过螺栓连接安装于核心组件(3)的轨道壳体(6)；

所述径向移动驱动系统(1)包括径向移动驱动轴(8)、径向移动驱动齿轮(9)、轨道齿轮(10)、支撑轴承(11)，所述径向移动驱动轴(8)的一端通过轴承安装于支撑机架(7)，所述径向移动驱动轴(8)的另一端连接在第一伺服电机上，所述径向移动驱动轴(8)与径向移动驱动齿轮(9)同轴连接，所述径向移动驱动齿轮(9)与轨道齿轮(10)啮合，所述轨道齿轮(10)通过支撑轴承(11)安装在支撑机架(7)上，所述轨道齿轮(10)、支撑轴承(11)与支撑机架(7)同轴心，所述轨道齿轮(10)上设有轨道齿轮导轨(10a)，所述轨道齿轮导轨(10a)根据阿基米德曲线制的，所述轨道齿轮(10)将圆周均布的引导体单元(4)的移动体凸台一(5a)安装在轨道齿轮(10)的轨道齿轮导轨(10a)中；

所述旋转驱动系统(2)包括旋转驱动轴(12)、旋转小齿轮(13)、旋转大齿轮(14)、齿轮盘(15)、齿轮盘挡圈(16)，所述旋转驱动轴(12)的一端通过键连接有旋转小齿轮(13)，所述旋转驱动轴(12)的另一端连接在第二伺服电机上，所述旋转小齿轮(13)与旋转大齿轮(14)啮合，所述齿轮盘(15)上设有齿轮盘凸台(15a)，所述旋转大齿轮(14)采用螺栓连接固定于齿轮盘凸台(15a)，所述轨道壳体(6)上设有轨道壳体凸台(6b)，所述齿轮盘挡圈(16)通过螺栓连接安装于轨道壳体凸台(6b)，所述轨道壳体(6)、旋转大齿轮(14)、齿轮盘(15)、齿轮盘挡圈(16)位于同轴位置，所述齿轮盘(15)设置在轨道壳体(6)与齿轮盘挡圈(16)之间；

所述核心组件(3)包括锥齿轮(17)、转杆一(18)、转杆二(19)、转杆三(20)、导丝管(21)、端盖(22)，所述锥齿轮(17)通过花键与转杆一(18)连接，所述转杆二(19)上设有转杆二凸台(19a)和转杆二导向槽(19b)，所述转杆一(18)上设有转杆一导向槽(18a)，所述转杆二凸台(19a)安装于转杆一导向槽(18a)，所述转杆三(20)上设有转杆三凸台(20a)，所述转杆三凸台(20a)安装于转杆二导向槽(19b)，所述转杆三(20)通过螺钉与导丝管(21)连接，所述导丝管(21)的端部设有导丝头(21a)，所述转杆三(20)与导丝管(21)的连接处安装于移动体(5)中，所述端盖(22)通过螺钉安装于移动体(5)，所述锥齿轮(17)、转杆一(18)、转杆二(19)、转杆三(20)、导丝管(21)位于同轴线。

2.根据权利要求1所述的一种超多丝束纤维快速缠绕设备，其特征在于：所述移动体(5)上设有移动体凸台二(5b)，所述轨道壳体(6)上设有轨道壳体导槽(6c)，所述引导体单元(4)通过移动体凸台二(5b)安装于轨道壳体导槽(6c)内。

3.根据权利要求1所述的一种超多丝束纤维快速缠绕设备，其特征在于：所述轨道壳体(6)上设有转杆一安装孔(6a)，所述转杆一(18)安装在转杆一安装孔(6a)内。

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