CN114228119B - 一种悬臂丝嘴张力控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种悬臂丝嘴张力控制装置，涉及复合材料加工技术领域，包括旋转底座、悬臂、张力控制组件、防回纱组件和丝嘴，旋转底座安装于悬臂的一侧，且旋转底座用于纤维束的穿过，丝嘴安装于悬臂的另一侧，且丝嘴用于将调整后的纤维束导出，张力控制组件和防回纱组件均安装于悬臂上，且均位于旋转底座和丝嘴之间，张力控制组件靠近旋转底座设置并用于控制纤维束的张力，防回纱组件靠近丝嘴设置并用于避免在丝嘴处产生回纱。该悬臂丝嘴张力控制装置能够实现缠绕成型工艺过程中张力的精确控制。

Description

一种悬臂丝嘴张力控制装置

技术领域

本发明涉及复合材料加工术领域，具体是涉及一种悬臂丝嘴张力控制装置。

背景技术

复合材料缠绕成型工艺是复合材料结构件的主要成型工艺之一。在复合材料缠绕成型工艺过程中，张力对纤维缠绕制品质量的影响重大。张力不但在缠绕过程中影响树脂的流动甚至导致树脂挤出，在固化阶段若应力不能完全释放还将引起制品残余应力；树脂挤出和残余应力对缠绕成型过程中含胶量以及成型制品的性能有不可忽视的影响。为此，开展张力控制研究，对提高制品质量具有重要的工程意义。

现有的张力控制装置在纤维束螺旋缠绕至封头处时会产生回纱，从而在短时间张力完全松弛，难以实现丝嘴处的张力的实时调整与精确控制。

发明内容

本发明的目的是提供一种悬臂丝嘴张力控制装置，以解决上述现有技术存在的问题，实现缠绕成型工艺过程中张力的精确控制，改善限位缠绕制品质量。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供了一种悬臂丝嘴张力控制装置，包括旋转底座、悬臂、张力控制组件、防回纱组件和丝嘴，所述旋转底座安装于所述悬臂的一侧，且所述旋转底座用于纤维束的穿过，所述丝嘴安装于所述悬臂的另一侧，且所述丝嘴用于将调整后的纤维束导出，所述张力控制组件和所述防回纱组件均安装于所述悬臂上，且均位于所述旋转底座和所述丝嘴之间，所述张力控制组件靠近所述旋转底座设置并用于控制所述纤维束的张力，所述防回纱组件靠近所述丝嘴设置并用于避免在所述丝嘴处产生回纱。

优选地，所述旋转底座中部开设有圆孔，所述圆孔用于纤维束通过。

优选地，所述悬臂包括两个对称设置的安装板，且所述安装板长度方向上的两端分别用于安装所述旋转底座和所述丝嘴。

优选地，所述张力控制组件包括在所述悬臂长度方向上依次排列的磁粉制动器组、传送导辊组和张力检测元件，所述磁粉制动器组靠近所述旋转底座设置，并用于对纤维束放卷或收卷，所述传送导辊组安装于所述磁粉制动器组和所述张力检测元件之间，用于承接并传送纤维束，所述张力检测元件靠近所述丝嘴设置，并用于检测纤维束的张力，并将检测到的张力信号传递至所述磁粉制动器组处，并使所述磁粉制动器组通过收卷或放卷来调整纤维束的张力。

优选地，所述磁粉制动器组包括两个磁粉制动器，且两个所述磁粉制动器分别安装于所述悬臂宽度上的两侧并错开设置，靠近所述旋转底座的所述磁粉制动器为第一磁粉制动器，远离所述旋转底座的所述磁粉制动器为第二磁粉制动器，且纤维束自所述旋转底座穿出后，依次缠绕所述第一磁粉制动器和所述第二磁粉制动器，从所述第二磁粉制动器绕出后经所述传送导辊组的上端延伸至所述张力检测元件。

优选地，所述张力检测元件包括测压辊和压力传感器，所述压力传感器固定于所述测压辊上端面，且所述压力传感器用于在接触纤维束时检测纤维束施加于所述测压辊上的压力，并将压力信号传递至所述磁粉制动器组，通过所述磁粉制动器组控制纤维束的张力。

优选地，所述防回纱组件包括两个防回纱弹簧架，且两个所述防回纱弹簧架沿所述悬臂的长度方向排列，并分别位于所述悬臂的上下两侧，靠近所述旋转底座的所述防回纱弹簧架为下防回纱弹簧架，所述下防回纱弹簧架的上端固定在所述悬臂的下端面，所述下防回纱弹簧架的下端向下延伸，远离所述旋转底座的所述防回纱弹簧架为上防回纱弹簧架，所述上防回纱弹簧架的下端固定在所述悬臂的上端面，所述上防回纱弹簧架的上端向上延伸，经所述张力控制组件穿出的纤维束依次穿过所述下防回纱弹簧架的辊子的下表面和所述上防回纱弹簧架的辊子的上表面并穿出。

优选地，所述悬臂上还安装有纠偏组件和两个位移检测元件，所述位移检测元件用于检测纤维束在所述悬臂宽度方向上的偏移，并将偏移信号传递至所述位移检测元件，两个所述位移检测元件分别固定在所述悬臂宽度方向上的两侧，且在所述悬臂的长度方向上错开设置并位于所述纠偏组件的两侧，所述位移检测元件用于调整纤维束在所述悬臂宽度方向上的偏移量。

优选地，所述纠偏组件包括纠偏辊、纠偏齿轮和直齿轮，所述纠偏齿轮安装在所述悬臂下端，且所述纠偏齿轮与所述直齿轮啮合，所述直齿轮滑动连接于所述悬臂上，所述纠偏辊固定于所述直齿轮上端，且所述纠偏辊的上端用于接触纤维束，所述纠偏齿轮的动力元件与所述位移检测元件电连接，所述位移检测元件检测到限位束偏移时，所述动力元件控制所述纠偏齿轮转动，并带动所述直齿轮带动所述纠偏辊滑动，所述纠偏辊带动纤维束向偏移的反方向移动。

优选地，还包括分纱架，所述分纱架安装于所述悬臂上，且所述分纱架位于所述丝嘴和所述防回纱组件之间，并用于对纤维束进行分离。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明提供的悬臂丝嘴张力控制装置，张力控制组件和防回纱组件均安装于悬臂上，且均位于旋转底座和丝嘴之间，张力控制组件靠近旋转底座设置并用于控制纤维束的张力，以实现纤维束张力的调节与控制，防回纱组件靠近丝嘴设置并用于避免在丝嘴处产生回纱，使纤维束时刻保持张力，改善纤维缠绕品质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。

图1是本发明提供的悬臂丝嘴张力控制装置一个角度的结构示意图；

图2是本发明提供的悬臂丝嘴张力控制装置另一角度的结构示意图；

图3是本发明提供的悬臂丝嘴张力控制装置中磁粉制动器的结构示意图；

图4是本发明提供的悬臂丝嘴张力控制装置中纠偏组件的结构示意图；

图中：100-悬臂丝嘴张力控制装置，1-旋转底座，2-第二磁粉制动器，3- 张力检测元件，4-上防回纱弹簧架，5-纠偏组件，6-位移检测元件，7-丝嘴，8-分纱架，9-直齿轮，10-纠偏齿轮，11-下防回纱弹簧架，12-悬臂，13-传送导辊，14-第一磁粉制动器，15-纠偏辊，16-外端盖，17-磁毂，18-制动轴， 19-自由轴。

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。

本发明的目的是提供一种悬臂丝嘴张力控制装置，以解决现有的张力控制装置容易产生回纱，影响产品质量的技术问题。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1-图4所示，本发明提供一种悬臂丝嘴张力控制装置100，包括旋转底座1、悬臂12、张力控制组件、防回纱组件和丝嘴7，旋转底座1安装于悬臂12的一侧，且旋转底座1用于纤维束的穿过，丝嘴7安装于悬臂12 的另一侧，且丝嘴7用于将调整后的纤维束导出，张力控制组件和防回纱组件均安装于悬臂12上，且均位于旋转底座1和丝嘴7之间，张力控制组件靠近旋转底座1设置并用于控制纤维束的张力，以实现纤维束张力的调节与控制，防回纱组件靠近丝嘴7设置并用于避免在丝嘴7处产生回纱，使纤维束时刻保持张力，改善纤维缠绕品质量。

具体地，旋转底座1中部开设有圆孔，圆孔用于纤维束通过，圆孔处还设有一对辊子，辊子上下排列并安装在悬臂12上，纤维束经圆孔穿出后穿入至该对辊子中间，并到达张力控制组件处。

悬臂12包括两个对称设置的安装板，且安装板长度方向上的两端分别用于安装旋转底座1和丝嘴7。

张力控制组件包括在悬臂12长度方向上依次排列的磁粉制动器组、传送导辊组和张力检测元件3，磁粉制动器组靠近旋转底座1设置，并用于对纤维束放卷或收卷，以调节纤维束的张力，实现张力的实时控制，保证纤维缠绕制品的质量，传送导辊组安装于磁粉制动器组和张力检测元件3之间，用于承接并传送纤维束，且传送导辊组包括两个传送导辊13，张力检测元件 3靠近丝嘴7设置，并用于检测纤维束的张力，并将检测到的张力信号传递至磁粉制动器组处，并使磁粉制动器组通过收卷或放卷来调整纤维束的张力，进而通过纤维束的实际张力对其进行调节，实现张力的实时检测与调控，减少缠绕过程中工艺缺陷。

磁粉制动器组包括两个磁粉制动器，且两个磁粉制动器分别安装于悬臂 12宽度上的两侧并错开设置，靠近旋转底座1的磁粉制动器为第一磁粉制动器14，远离旋转底座1的磁粉制动器为第二磁粉制动器2，且纤维束自旋转底座1穿出后，依次缠绕第一磁粉制动器14和第二磁粉制动器2，从第二磁粉制动器2绕出后经传送导辊组的上端延伸至张力检测元件3，磁粉制动器包括依次排列并连接的外端盖16、磁毂17、制动轴18和自由轴19，纤维束自制动轴18的下方缠绕到自由轴19的上方，并由自由轴19的下方穿出。

张力检测元件3包括测压辊和压力传感器，测压辊径向上的两侧也设有辊子，压力传感器固定于测压辊上端面，且压力传感器用于在接触纤维束时检测纤维束施加于测压辊上的压力，并将压力信号传递至磁粉制动器组，通过压力信号判断张力信号，最后通过磁粉制动器组控制纤维束的张力，进而实现张力的精确调控，且通过磁粉制动器与张力检测元件3的结合控制纤维束在缠绕过程中张力保持恒定。

防回纱组件包括两个防回纱弹簧架，且两个防回纱弹簧架沿悬臂12的长度方向排列，并分别位于悬臂12的上下两侧，靠近旋转底座1的防回纱弹簧架为下防回纱弹簧架11，下防回纱弹簧架11的上端固定在悬臂12的下端面，下防回纱弹簧架11的下端向下延伸，远离旋转底座1的防回纱弹簧架为上防回纱弹簧架4，上防回纱弹簧架4的下端固定在悬臂12的上端面，上防回纱弹簧架4的上端向上延伸，经张力控制组件穿出的纤维束依次穿过下防回纱弹簧架11的辊子的下表面和上防回纱弹簧架4的辊子的上表面并穿出，采用防回纱弹簧架，能够有效保持纤维束张力持续存在，同时也能够使传感器延时得到补偿，从而进一步精确控制张力，以满足各种张力制度缠绕情况，较其它防回纱结构能够有效避免调节延时的问题，有效避免张力大幅度松弛现象。

悬臂12上还安装有纠偏组件5和两个位移检测元件6，位移检测元件6 用于检测纤维束在悬臂12宽度方向上的偏移，并将偏移信号传递至位移检测元件6，两个位移检测元件6分别固定在悬臂12宽度方向上的两侧，且在悬臂12的长度方向上错开设置并位于纠偏组件5的两侧，位移检测元件6 用于调整纤维束在悬臂12宽度方向上的偏移量，进而保持纤维束的宽度，且根据位移检测元件6和纠偏组件5的配合与自动调整，实现实时纠偏。

纠偏组件5包括纠偏辊15、纠偏齿轮10和直齿轮9，纠偏齿轮10安装在悬臂12下端，且纠偏齿轮10与直齿轮9啮合，直齿轮9滑动连接于悬臂 12上，纠偏辊15固定于直齿轮9上端，且纠偏辊15的上端用于接触纤维束，纠偏齿轮10的动力元件与位移检测元件6电连接，位移检测元件6检测到限位束偏移时，动力元件控制纠偏齿轮10转动，并带动直齿轮9带动纠偏辊15滑动，纠偏辊15带动纤维束向偏移的反方向移动，结构简单，且直接利用纤维束与纠偏辊15之间的摩擦力，实现纤维束的偏移调整，不需要直接拖拽纤维束，能够避免对纤维束造成损伤。

本发明提供的悬臂丝嘴张力控制装置100还包括分纱架8，分纱架8安装于悬臂12上，且分纱架8位于丝嘴7和防回纱组件之间，并用于对纤维束进行分离。分纱架8和防回纱组件的配合使用，能很大程度上防止纤维束偏斜，保持纤维束的宽度及防止在丝嘴7处纤维束的堆叠。

本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种悬臂丝嘴张力控制装置，其特征在于：包括旋转底座、悬臂、张力控制组件、防回纱组件和丝嘴，所述旋转底座安装于所述悬臂的一侧，且所述旋转底座用于纤维束的穿过，所述丝嘴安装于所述悬臂的另一侧，且所述丝嘴用于将调整后的纤维束导出，所述张力控制组件和所述防回纱组件均安装于所述悬臂上，且均位于所述旋转底座和所述丝嘴之间，所述张力控制组件靠近所述旋转底座设置并用于控制所述纤维束的张力，所述防回纱组件靠近所述丝嘴设置并用于避免在所述丝嘴处产生回纱；

所述悬臂上还安装有纠偏组件和两个位移检测元件，所述位移检测元件用于检测纤维束在所述悬臂宽度方向上的偏移，并将偏移信号传递至所述位移检测元件，两个所述位移检测元件分别固定在所述悬臂宽度方向上的两侧，且在所述悬臂的长度方向上错开设置并位于所述纠偏组件的两侧，所述位移检测元件用于调整纤维束在所述悬臂宽度方向上的偏移量。

2.根据权利要求1所述的悬臂丝嘴张力控制装置，其特征在于：所述旋转底座中部开设有圆孔，所述圆孔用于纤维束通过。

3.根据权利要求1所述的悬臂丝嘴张力控制装置，其特征在于：所述悬臂包括两个对称设置的安装板，且所述安装板长度方向上的两端分别用于安装所述旋转底座和所述丝嘴。

4.根据权利要求1所述的悬臂丝嘴张力控制装置，其特征在于：所述张力控制组件包括在所述悬臂长度方向上依次排列的磁粉制动器组、传送导辊组和张力检测元件，所述磁粉制动器组靠近所述旋转底座设置，并用于对纤维束放卷或收卷，所述传送导辊组安装于所述磁粉制动器组和所述张力检测元件之间，用于承接并传送纤维束，所述张力检测元件靠近所述丝嘴设置，并用于检测纤维束的张力，并将检测到的张力信号传递至所述磁粉制动器组处，并使所述磁粉制动器组通过收卷或放卷来调整纤维束的张力。

5.根据权利要求4所述的悬臂丝嘴张力控制装置，其特征在于：所述磁粉制动器组包括两个磁粉制动器，且两个所述磁粉制动器分别安装于所述悬臂宽度上的两侧并错开设置，靠近所述旋转底座的所述磁粉制动器为第一磁粉制动器，远离所述旋转底座的所述磁粉制动器为第二磁粉制动器，且纤维束自所述旋转底座穿出后，依次缠绕所述第一磁粉制动器和所述第二磁粉制动器，从所述第二磁粉制动器绕出后经所述传送导辊组的上端延伸至所述张力检测元件。

6.根据权利要求4所述的悬臂丝嘴张力控制装置，其特征在于：所述张力检测元件包括测压辊和压力传感器，所述压力传感器固定于所述测压辊上端面，且所述压力传感器用于在接触纤维束时检测纤维束施加于所述测压辊上的压力，并将压力信号传递至所述磁粉制动器组，通过所述磁粉制动器组控制纤维束的张力。

7.根据权利要求1所述的悬臂丝嘴张力控制装置，其特征在于：所述防回纱组件包括两个防回纱弹簧架，且两个所述防回纱弹簧架沿所述悬臂的长度方向排列，并分别位于所述悬臂的上下两侧，靠近所述旋转底座的所述防回纱弹簧架为下防回纱弹簧架，所述下防回纱弹簧架的上端固定在所述悬臂的下端面，所述下防回纱弹簧架的下端向下延伸，远离所述旋转底座的所述防回纱弹簧架为上防回纱弹簧架，所述上防回纱弹簧架的下端固定在所述悬臂的上端面，所述上防回纱弹簧架的上端向上延伸，经所述张力控制组件穿出的纤维束依次穿过所述下防回纱弹簧架的辊子的下表面和所述上防回纱弹簧架的辊子的上表面并穿出。

8.根据权利要求1所述的悬臂丝嘴张力控制装置，其特征在于：所述纠偏组件包括纠偏辊、纠偏齿轮和直齿轮，所述纠偏齿轮安装在所述悬臂下端，且所述纠偏齿轮与所述直齿轮啮合，所述直齿轮滑动连接于所述悬臂上，所述纠偏辊固定于所述直齿轮上端，且所述纠偏辊的上端用于接触纤维束，所述纠偏齿轮的动力元件与所述位移检测元件电连接，所述位移检测元件检测到限位束偏移时，所述动力元件控制所述纠偏齿轮转动，并带动所述直齿轮带动所述纠偏辊滑动，所述纠偏辊带动纤维束向偏移的反方向移动。

9.根据权利要求1所述的悬臂丝嘴张力控制装置，其特征在于：还包括分纱架，所述分纱架安装于所述悬臂上，且所述分纱架位于所述丝嘴和所述防回纱组件之间，并用于对纤维束进行分离。

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