CN114986941B - 一种干纤维自动铺丝机快拆式盘状纱弹夹机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种干纤维自动铺丝设备的快拆式盘状纱弹夹，属于铺丝机技术领域，包括复式盘状纱架和气动摩擦纱架轮毂机构，丝束转向轮，电阻尺和浮动松紧调节组件配合使用，纱架旋转轴，上述组件都装在弹夹背板上，还有纱架固定组件。本发明可以实现料盘的快速拆卸更换，弹夹背板可以以纱架旋转轴往外翻，解决了盘状料盘的安装和拆卸不便的问题，同时此组件宽度比较窄，可以联排布置，同时安装多个料盘且互不干扰，实现俩组八丝束的铺放。

Description

一种干纤维自动铺丝机快拆式盘状纱弹夹机构

技术领域

本发明属于干纤维自动铺丝机领域，具体涉及一种干纤维自动铺丝机快拆式盘状纱弹夹机构。

背景技术

自动铺丝技术近几年得到了广泛应用和发展，已经成为复合材料成型自动化技术的典型代表。自动铺丝更好的工艺适应性，可以用于制造具有复杂曲面的复合材料零件。随着碳纤维增强复合材料在各个领域应用比例的不断提高，对复合材料结构的复杂度和质量稳定性的要求越来越高，且降低制造成本、提高生产效率的需求日益凸显。将干纤维丝束、自动铺放技术及真空辅助成型工艺这三种技术相结合，可以应用于大型船体的生产制造，生产出纤维体积含量较高、整体性好、工艺质量稳定的复合材料制品，且制造成本低、成型周期短。

宽丝束的干纤维料盘半径大且不好安装与拆卸，纱架占用设备地方大，使得干纤维铺丝头的体积变大。由于目标产品形状复杂、曲率半径小，在异形件自动铺缠头功能结构设计时，必须充分考虑其动作空间狭小性与运动局限性，所以必须设计确定具有特定结构的紧凑型铺缠头外形及尺寸约束条件，为铺缠系统设计提供理论参考。

针对铺放头所要实现的功能，需要进行合理的模块划分并对不同模块的机构设计便于操作的接口，需对自动铺缠头压紧机构模块、剪切机构模块、重送与导向机构模块、夹持机构模块、加热装置模块、铺缠头温度调控模块等结构进行设计，以实现多窄带铺放时夹持、重送、剪切、加热和压紧等自动铺带动作逻辑，并优化控制时序，并对铺放参数和铺放效果进行监控，确保定型纱束顺利铺放至复杂型面芯模表面，实现复杂型面构件的高效自动铺放。

纱架作为纤维输送系统的主体结构，必须与铺缠头同步运动。铺缠头与纤维纱架结构集成为一体，可缩短并简化纱架中纤维丝束输送至铺缠头的路径，以解决纤维铺放过程中由于异形件铺缠头尺寸过长导致纤维丝束输送距离长带来的丝束张力波动问题，有效提高异形件铺放过程的稳定性和可靠性。由于集成式纱架具有较大的体积和重量，提高了对铺缠头设备机床结构的刚度和强度的要求，另一方面对机床的动态特性，特别是在高速铺放时的动态响应要求更加严格，因此要对纱架进行轻量化结构设计，实现结构紧凑、质量较小、布局合理的纱架结构。

发明内容

为解决铺丝头的模块化、快速组合拆装、布局合理和体积小等问题，本发明公开了一种干纤维自动铺丝机快拆式盘状纱弹夹，能够实现纱架结构的快速拆装，便于铺丝料盘的快速更换。

本发明公开了一种干纤维自动铺丝机快拆式盘状纱弹夹机构，包括复式盘状纱盘、弹夹背板、气动摩擦纱架轮毂机构、第一丝束转向轮、电阻尺和浮动松紧调节组件、第二丝束转向轮、纱架固定中梁组件和纱架旋转轴组件；其中若干个复式盘状纱盘设置在纱架旋转轴组件上且中心端设有所述气动摩擦纱架轮毂机构；弹夹背板固定在所述复式盘状纱盘上；其中电阻尺和浮动松紧调节组件设置在所述弹夹背板上；第二丝束转向轮设置在所述浮动松紧调节组件上；第一丝束转向轮位于所述浮动松紧调节组件旁且固定在所述弹夹背板上。

本发明进一步改进，所述复式盘状纱盘包括纱架法兰盘、纱架轮毂、横向限位槽和纵向限位槽，所述纱架法兰盘上有四个沉孔，用螺丝固定在所述纱架轮毂两侧，横/纵向限位槽设置在所述纱架轮毂的内腔；其中横/纵向限位槽用于固定在气动摩擦纱架轮毂机构上；可以实现料盘的快速安装与拆卸。

本发明进一步改进，所述气动摩擦纱架轮毂机构包括摩擦纱架盖、内六角弹簧波珠螺丝、限位螺丝、摩擦底座和气动摩擦片，所述摩擦纱架盖通过顶部的四个孔与里面的旋转轴承连接，内六角弹簧波珠螺丝和限位螺丝用来卡在纱架轮毂上的限位槽中，摩擦底座通过四周的三个孔与弹夹背板连接固定在一起，气动摩擦片连接气管固定在摩擦底座的下面；为纱架机构提高一定的摩擦阻力，气管接在比例阀上，可以通过调节比例阀改变气压大小，从而改变摩擦力，气动摩擦纱架轮毂机构和纱盘组装在一起，产生的摩擦力为丝束提供一定的张力。

本发明进一步改进，浮动松紧调节组件包括第二丝束转向轮、直线导轨、连接构件、圆线螺旋弹簧、直线轴承固定座和直线轴承，所述丝束换向轮固定在连接构件上，连接构件与直线轴承固定座连接；直线轴承穿过直线轴承固定座与圆线螺旋弹簧套接；圆线螺旋弹簧卡在直线轴承固定座前端，电阻尺通过固定螺栓固定在弹夹背板上，直线导轨固定在弹夹背板上，其中所述连接构件、第二丝束转向轮和直线轴承连接件均组装在导轨上，可以直线运动，在铺放时，丝束从料盘出来，绕过第一丝束转向轮，到第二达丝束换向轮换向后到达止送切机构。铺放过程中丝束产生的张力拉动换向轮组件可以在直线导轨上直线运动，压缩圆线螺旋弹簧，使其产生弹力，带动料盘可以转动，弹簧的弹力可以让其恢复，电阻尺和浮动松紧调节组件可以使丝束一直保持紧绷的状态。

本发明进一步改进，所述纱架固定中梁组件包括中间梁和快拆式固定螺栓，所述中间梁上有四个卡槽，弹夹背板会卡在槽中间，然后用快拆式固定螺栓固定；中间梁两边设有螺纹孔，通过螺丝和螺纹孔配合将中间梁固定在铺丝机左右壁板上。

本发明进一步改进，所述纱架旋转轴组件包括弹夹枢轴、弹夹枢轴轮毂和C型轴用挡圈卡环；弹夹枢轴轮毂用螺丝固定在弹夹背板上，然后套在弹夹枢轴上，用C型轴用挡圈卡环固定在铺丝机左右壁板上；整个纱架组件可以通过固定轴为旋转中心往外翻，方便更换料盘；换完料盘将纱架组件转回原位置卡在固定组件上，铺放时料盘不会掉出来。

本发明的工作原理是：

干纤维自动铺放设备铺放过程中，料盘中的干纤维丝束用完后，首先准备新的纱束料盘，然后将盘状纱弹夹的快拆式固定螺栓拧下来，将整个盘状纱弹夹以纱架旋转轴为中心摆出来，将用完的复试盘状纱盘快拆下来，换上新的料盘，然后将丝束重新穿好，再将盘状纱弹夹装回去，用固定螺栓固定住。整个快速换纱完成后，将新穿好的丝束送切一次保证能正常运行。气动摩擦片通过气管与比例阀连接，通过调节比例阀来调节气动摩擦片的所产生的摩擦力，进而可以调节丝束的张力，使得丝束能够一直保持绷紧状态，防止丝束脱落换向轮等。

本发明的有益效果为：

由于窄带不易用料卷方式储存，为提高储纱量，提高人机功效，新型窄带铺缠头采用大直径盘状纱盘，每路纱盘均采用弹夹式安装，需要时可以单独从铺缠头中摆出，便于换纱和装纱。料盘的布局设计合理安排，实现结构紧凑，使其体积尽可能小，提高了铺缠头操作灵活性。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2 是纱盘丝束路线示意图；

图3 是盘状纱盘结构示意图；

图4 是气动摩擦纱架轮毂机构示意图；

图5 是电阻尺和浮动松紧调节组件结构示意图；

图6 是铺丝机及纱盘弹夹翻转结构示意图；

图7 是纱架固定中梁组件结构示意图；

图8是纱架旋转轴组件结构示意图；

图9是图4的后视图。

附图标记列表：

其中1-复式盘状纱盘；2-弹夹背板；3-气动摩擦纱架轮毂机构；4-第一丝束转向轮；4-1-电阻尺；5-浮动松紧调节组件；6-第二丝束转向轮；7-纱架固定中梁组件；8-纱架旋转轴组件；2-1-纱架法兰盘；2-2-纱架轮毂；2-3-横向限位槽；2-4-纵向限位槽；3-1-摩擦纱架盖；3-2-内六角弹簧波珠螺丝；3-3-限位螺丝；3-4-摩擦底座；3-5-气动摩擦片；4-2-直线导轨；4-3-连接构件；4-4-圆线螺旋弹簧；4-5-直线轴承固定座；4-6-直线轴承。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

实施例一，结合图1和2进行说明：

本实施例的一种干纤维自动铺丝机快拆式盘状纱弹夹结构，包括复式盘状纱盘1、弹夹背板2、气动摩擦纱架轮毂机构3、第一丝束转向轮4、电阻尺4-1、浮动松紧调节组件5、第二丝束转向轮6、纱架固定中梁组件7和纱架旋转轴组件8。其中若干个复式盘状纱盘1设置在纱架旋转轴组件8上且中心端设有所述气动摩擦纱架轮毂机构3；弹夹背板2固定在所述复式盘状纱盘1上；其中电阻尺4-1和浮动松紧调节组件5设置在所述弹夹背板2上；第二丝束转向轮6设置在所述浮动松紧调节组件5上；第一丝束转向轮4位于所述浮动松紧调节组件5旁且固定在所述弹夹背板2上。

实施例二，结合图6、图7和图8进行说明： 新型窄带铺缠头采用大直径盘状纱盘（直径400mm），每路纱盘均采用弹夹式安装，需要时可以单独从铺缠头中摆出，便于换纱和装纱。盘状纱弹夹机构通过纱架旋转轴组件8 为旋转中心可以往外翻出与扣合。当换完料盘后将盘状纱弹夹机构卡在纱架固定中梁组件7的卡槽中并用快拆式固定螺栓6-2进行固定，防止在铺放过程中纱盘机构掉出来。纱架固定中梁组件7和纱架旋转轴组件8都固定在铺丝机左右壁板5-1中间。料盘机构的运动方式如见图6所示，8个料盘的排布与安装如图6和8所示。

实施例三，结合图2、图3、图4和图9进行说明：料盘的快速安装与拆卸，复式盘状纱盘包括：纱架法兰盘2-1、纱架轮毂2-2、横向限位槽2-3和纵向限位槽2-4。纱架法兰盘上有四个沉孔，用螺丝固定在纱架轮毂2-2两侧，纱架轮毂2-2内侧的横/纵向限位槽2-3、2-4用于固定在气动摩擦纱架轮毂机构3上，限位槽是为了防止纱盘在铺放过程中自己往外掉出来和自己转动。气动摩擦纱架轮毂机构包括：摩擦纱架盖3-1、内六角弹簧波珠螺丝3-2、限位螺丝3-3、摩擦底座3-4和气动摩擦片3-5。复式盘状纱盘1可以卡在气动摩擦纱架轮毂机构3上的限位螺丝3-3和弹簧波珠螺丝3-2上，可以实现料盘的快速安装与拆卸。

实施例四，结合图2和图5说明：电阻尺和浮动松紧调节组件包括电阻尺4-1、第二丝束转向轮6、直线导轨4-2、连接构件4-3、圆线螺旋弹簧4-4、直线轴承固定座4-5和直线轴承4-6。在铺放时，丝束从料盘出来，绕过第一丝束转向轮4，到达第二丝束转向轮6换向，之后丝束穿过止送切机构。铺放过程中丝束产生的张力拉动换向轮组件可以在直线导轨4-2上直线运动，压缩圆线螺旋弹簧4-4，使其产生弹力，带动料盘可以转动，弹簧的弹力可以让其恢复，电阻尺和浮动松紧调节组件可以使丝束一直保持紧绷的状态。

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。

Claims (4)

1.一种干纤维自动铺丝机快拆式盘状纱弹夹机构，其特征在于：包括复式盘状纱盘（1）、弹夹背板（2）、气动摩擦纱架轮毂机构（3）、第一丝束转向轮（4）、电阻尺（4-1）和浮动松紧调节组件（5）、第二丝束转向轮（6）、纱架固定中梁组件（7）和纱架旋转轴组件（8）；其中若干个复式盘状纱盘（1）设置在纱架旋转轴组件（8）上且中心端设有所述气动摩擦纱架轮毂机构（3）；弹夹背板（2）固定在所述复式盘状纱盘（1）上；其中电阻尺（4-1）和浮动松紧调节组件（5）设置在所述弹夹背板（2）上；第二丝束转向轮（6）设置在所述浮动松紧调节组件（5）上；第一丝束转向轮（4）位于所述浮动松紧调节组件（5）旁且固定在所述弹夹背板（2）上；所述纱架固定中梁组件（7）包括中间梁（6-1）和快拆式固定螺栓（6-2），所述中间梁（6-1）上有四个卡槽，弹夹背板（2）会卡在槽中间，然后用快拆式固定螺栓（6-2）固定；中间梁（6-1）两边设有螺纹孔，通过螺丝和螺纹孔配合将中间梁（6-1）固定在铺丝机左右壁板（5-1）上；所述纱架旋转轴组件（8）包括弹夹枢轴（7-1）、弹夹枢轴轮毂（7-2）和C型轴用挡圈卡环（7-3）；弹夹枢轴轮毂（7-2）用螺丝固定在弹夹背板（2）上，然后套在弹夹枢轴（7-1）上，用C型轴用挡圈卡环（7-3）固定在铺丝机左右壁板（5-1）上；整个纱架组件可以通过固定轴为旋转中心往外翻，方便更换料盘。

2.根据权利要求1所述的一种干纤维自动铺丝机快拆式盘状纱弹夹机构，其特征在于：所述复式盘状纱盘（1）包括纱架法兰盘（2-1）、纱架轮毂（2-2）、横向限位槽（2-3）和纵向限位槽（2-4），所述纱架法兰盘（2-1）上有四个沉孔，用螺丝固定在所述纱架轮毂（2-2）两侧，横/纵向限位槽（2-3、2-4）设置在所述纱架轮毂（2-2）的内腔；其中横/纵向限位槽（2-3、2-4）用于固定在气动摩擦纱架轮毂机构（3）上。

3.根据权利要求1所述的一种干纤维自动铺丝机快拆式盘状纱弹夹机构，其特征在于：所述气动摩擦纱架轮毂机构（3）包括摩擦纱架盖（3-1）、内六角弹簧波珠螺丝(3-2)、限位螺丝（3-3）、摩擦底座（3-4）和气动摩擦片（3-5），所述摩擦纱架盖（3-1）通过顶部的四个孔与里面的旋转轴承连接，内六角弹簧波珠螺丝(3-2)和限位螺丝（3-3）用来卡在纱架轮毂（2-2）上的限位槽中，摩擦底座（3-4）通过四周的三个孔与弹夹背板（2）连接固定在一起，气动摩擦片（3-5）连接气管卡在摩擦底座（3-4）的下面并通过螺栓固定在弹夹背板（2）上。

4.根据权利要求1所述的一种干纤维自动铺丝机快拆式盘状纱弹夹机构，其特征在于：浮动松紧调节组件（5）包括第二丝束转向轮（6）、直线导轨（4-2）、连接构件（4-3）、圆线螺旋弹簧（4-4）、直线轴承固定座（4-5）和直线轴承（4-6），所述第二丝束转向轮（6）固定在连接构件（4-3）上，连接构件（4-3）与直线轴承固定座（4-5）连接；直线轴承（4-6）穿过直线轴承固定座（4-5）与圆线螺旋弹簧（4-4）套接；圆线螺旋弹簧（4-4）卡在直线轴承固定座（4-5）前端，电阻尺（4-1）通过固定螺栓固定在弹夹背板（2）上，直线导轨（4-2）固定在弹夹背板（2）上，其中所述连接构件（4-3）、第二丝束转向轮（6）和直线轴承（4-6）均组装在导轨（4-2）上，可以直线运动，在铺放时，丝束产生张力拉动换向轮组件可以在直线导轨（4-2）上直线运动，圆线螺旋弹簧（4-4）的弹力可以让其恢复，电阻尺和浮动松紧调节组件（5）可以使丝束一直保持紧绷的状态。

Images