CN116901488B - 用于航空航天六轴联动铺丝机的升降式堆叠用装纤维箱 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于航空航天六轴联动铺丝机的升降式堆叠用装纤维箱，具体涉及纤维铺丝领域，包括箱体和设于箱体上可开启的机盖，在箱体内设有沿着铅垂向移动的托盘，托盘上安装有放卷组件，放卷组件上安装有纤维丝卷，纤维丝卷上依次紧密绕卷有纤维丝，在箱体的四侧均开有走线槽，箱体的外壁位于走线槽的槽口处设有附胶辊，附胶辊用于向纤维丝上涂覆树脂胶液。本发明可一对多的输出纤维丝，在输出端设有可上下移动的移动杆组件，通过移动杆组件对张紧纤维丝进行引导，使纤维丝在纤维丝卷和移动杆组件之间处于始终水平，放卷时纤维丝不会沿着铅垂向滑动，保证了纤维丝放卷位置是匀速沿着纤维丝卷的铅垂向移动，提高纤维丝输入稳定性。

Description

用于航空航天六轴联动铺丝机的升降式堆叠用装纤维箱

技术领域

本发明涉及纤维铺丝技术领域，更具体地说，本发明涉及用于航空航天六轴联动铺丝机的升降式堆叠用装纤维箱。

背景技术

利用铺丝机通过纤维缠绕工艺得到纤维缠绕复合材料制品，该制品具有强度高、质量轻、耐腐蚀、可设计、成型效率高等优点，使其在诸多领域获得广泛应用。如：航空航天、军工等领域应用的承力构件、空间系统复合材料压力容器和固体火箭发动机壳体等。

纤维缠绕工艺是树脂基复合材料的主要制造工艺之一。是一种在控制张力和预定线型的条件下，应用专门的缠绕设备将连续纤维或布带浸渍树脂胶液后连续、均匀且有规律地缠绕在芯模或内衬上，然后在一定温度环境下使之固化，成为一定形状制品的复合材料成型方法。

铺丝机进行铺丝的原料纤维丝是成卷设置在纤维箱中，通过纤维箱进行预处理后进入铺丝机中，纤维箱中成卷的纤维丝通过放卷后进入铺丝机中，纤维丝是通过逐层紧密绕卷至绕卷笼体上，放卷时需要通过对纤维丝始终张紧，牵引产生张力即可避免纤维丝因为成卷时的塑性而卷曲。

但是现有的成卷的纤维丝在纤维箱内放卷时，仍旧存在较多缺点，在放卷时，铺丝机一端牵拉纤维丝，由于纤维丝的丝线直径较小，被牵拉的纤维丝与在绕卷笼体上的纤维丝之间的接触面积较小，在牵拉过程中，由于牵拉方向不是维持始终水平，会使牵拉的纤维丝沿着绕卷笼体的高度方向上滑动，即出现了纤维丝在牵拉时，纤维丝滑动至绕卷笼体的一端上，使纤维丝之间出现拨动，造成后续的纤维丝放卷出现在纤维丝放卷方向上不断跳动，影响纤维丝输入稳定性和铺丝机端的铺丝品质。

发明内容

本发明提供的用于航空航天六轴联动铺丝机的升降式堆叠用装纤维箱，所要解决的问题是：现有的纤维丝在牵拉时，纤维丝滑动至绕卷笼体的一端上，使纤维丝之间出现拨动，造成后续的纤维丝放卷出现在纤维丝放卷方向上不断跳动的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：用于航空航天六轴联动铺丝机的升降式堆叠用装纤维箱，包括箱体和设于箱体上可开启的机盖，在箱体内设有沿着铅垂向移动的托盘，托盘上安装有放卷组件，放卷组件上安装有纤维丝卷，纤维丝卷上依次紧密绕卷有纤维丝，在箱体的四侧均开有走线槽，箱体的外壁位于走线槽的槽口处设有附胶辊，附胶辊用于向纤维丝上涂覆树脂胶液；

放卷组件包括移动杆组件、机架、支撑支架和放卷电机，纤维丝卷套设于支撑支架上，放卷电机的输出轴与支撑支架的底端中部相连接，放卷电机安装在机架上，机架的两侧内壁均设有滑槽，移动杆组件呈水平状滑动连接在两侧的滑槽之间，移动杆组件包括直线驱动件、杆体和若干个矫正辊，杆体中部设有框体，若干个矫正辊均呈水平状，且上下交错设于框体内，纤维丝穿过矫正辊的辊体外壁，纤维丝通过纤维丝卷放出至移动杆组件，直线驱动件驱动杆体沿着铅垂向往复移动，维持移动杆组件和纤维丝卷之间的纤维丝始终水平。

在一个优选的实施方式中，移动杆组件还包括平衡齿轮，在机架的内侧壁设有限位齿条，平衡齿轮与限位齿条之间啮合连接。

在一个优选的实施方式中，移动杆组件还包括热风机，热风机的出风口正对矫正辊上的纤维丝。

在一个优选的实施方式中，移动杆组件还包括出线夹，出线夹安装于框体的外侧壁上，出线夹上设有若干个孔径递增的穿孔，出线夹的穿孔内侧设有摩擦片。

在一个优选的实施方式中，框体远离出线夹的一端设有进线片，进线片的中部设有通孔，孔壁的四侧均设有压力传感器，压力传感器的信号端与直线驱动件之间电性连接。

在一个优选的实施方式中，支撑支架的底端设有托架，托架的底端安装有链轮传动组件，放卷电机的输出轴通过链轮传动组件与托架相连接。

在一个优选的实施方式中，托架包括通气轴、盘体、移动条和气动推块，盘体安装在通气轴的轴端上，在盘体的下端面设有推块槽，气动推块沿着推块槽的槽向移动，移动条安装在气动推块上，气动推块的端部与通气轴的内部相连通。

在一个优选的实施方式中，支撑支架包括三个支撑块，支撑块垂直安装在移动条的上端面上。

在一个优选的实施方式中，附胶辊安装在电磁辊架上，电磁辊架可沿着两侧附胶辊相向或相对位置移动，电磁辊架的一端安装有胶泵，胶泵的输入端安装有胶罐。

在一个优选的实施方式中，直线驱动件包括伺服电机和丝杠，伺服电机安装在机架内，丝杠安装在伺服电机的输出轴上，杆体上设有丝杠连接孔，丝杠通过螺纹与丝杠连接孔相连接。

本发明的技术效果和优点：本装纤维箱可一对多的输出纤维丝，在放卷输出端设有可上下移动的移动杆组件，通过移动杆组件对张紧纤维丝进行引导，使纤维丝在纤维丝卷和移动杆组件之间处于始终水平，在放卷时，纤维丝不会存在沿着铅垂向滑动的问题，保证了纤维丝放卷位置是匀速沿着纤维丝卷的铅垂向移动，提高纤维丝输入稳定性。

附图说明

图1为本发明提出的一种用于航空航天六轴联动铺丝机的升降式堆叠用装纤维箱的结构示意图；

图2为本发明中图1的竖截面的结构示意图；

图3为本发明中图1的放卷组件与箱体之间的连接结构示意图；

图4为本发明中图3的放卷组件的主视图；

图5为本发明中图3的放卷组件的底侧结构示意图；

图6为本发明中图5的支撑支架和托架的连接结构示意图；

图7为本发明中图3的移动杆组件的结构示意图。

附图标记为：100、箱体；110、托盘；120、升降气缸；130、走线槽；200、附胶组件；210、胶泵；220、电磁辊架；230、附胶辊；300、机盖；400、纤维丝；500、放卷组件；510、移动杆组件；511、杆体；512、丝杠连接孔；513、平衡齿轮；514、热风机；515、矫正辊；516、出线夹；520、机架；530、链轮传动组件；540、支撑支架；550、丝杠；560、限位齿条；570、托架；571、通气轴；572、盘体；573、移动条；574、气动推块；580、放卷电机；590、伺服电机；600、纤维丝卷。

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。

参照说明书附图1-图7，用于航空航天六轴联动铺丝机的升降式堆叠用装纤维箱，包括箱体100和设于箱体100上可开启的机盖300，在箱体100内设有沿着铅垂向移动的托盘110，托盘110上安装有放卷组件500，放卷组件500上安装有纤维丝卷600，纤维丝卷600上依次紧密绕卷有纤维丝400，在箱体100的四侧均开有走线槽130，箱体100的外壁位于走线槽130的槽口处设有附胶组件200，附胶组件200用于对输出的纤维丝400表面进行树脂胶液的涂覆，附胶组件200包括电磁辊架220和附胶辊230，附胶辊230用于向纤维丝400上涂覆树脂胶液，附胶辊230安装在电磁辊架220上，电磁辊架220可沿着两侧附胶辊230相向或相对位置移动，电磁辊架220的一端安装有胶泵210，胶泵210的输入端安装有胶罐，胶罐内装有树脂胶液；

需要补充说明的是，电磁辊架220包括辊体架、连接杆、电磁铁和复位弹簧，辊体架呈门型结构，连接杆安装于辊体架的两侧外壁上，电磁铁安装在两侧的辊体架的相对一侧外壁上，复位弹簧套设于连接杆的杆体511上，电磁铁工作时，辊体架沿着连接杆的杆向相向移动，压缩复位弹簧，使两侧的附胶辊230相对移动，提高对穿过附胶辊230之间的纤维丝400的挤压，控制通过附胶辊230的纤维丝400上的树脂胶液的量；

放卷组件500包括移动杆组件510、机架520、支撑支架540和放卷电机580，纤维丝卷600套设于支撑支架540上，放卷电机580的输出轴与支撑支架540的底端中部相连接，放卷电机580安装在机架520上，机架520的两侧内壁均设有滑槽，移动杆组件510呈水平状滑动连接在两侧的滑槽之间，移动杆组件510包括直线驱动件、杆体511和若干个矫正辊515，杆体511中部设有框体，若干个矫正辊515均呈水平状，且上下交错设于框体内，纤维丝400穿过矫正辊515的辊体外壁，纤维丝400通过纤维丝卷600放出至移动杆组件510，直线驱动件驱动杆体511沿着铅垂向往复移动，维持移动杆组件510和纤维丝卷600之间的纤维丝400始终水平。

移动杆组件510还包括平衡齿轮513，在机架520的内侧壁设有限位齿条560，平衡齿轮513与限位齿条560之间啮合连接，当直线驱动件驱动杆体511沿着铅垂向移动时，平衡齿轮513滚动连接在限位齿条560上，保证了杆体511在机架520内的移动稳定性。

移动杆组件510还包括热风机514，热风机514的出风口正对矫正辊515上的纤维丝400，使输出至附胶组件200的纤维丝400被矫正，使附胶更均匀。

移动杆组件510还包括出线夹516，出线夹516安装于框体的外侧壁上，出线夹516上设有若干个孔径递增的穿孔，出线夹516的穿孔内侧设有摩擦片，摩擦片用于对纤维丝400的表面摩擦，使其纤维丝400的外表面粗糙，便于后续更好的结合树脂胶液。

框体远离出线夹516的一端设有进线片，进线片的中部设有通孔，孔壁的四侧均设有压力传感器，压力传感器的信号端与直线驱动件之间电性连接，当通孔内的压力传感器的信号变化时，说明纤维丝400此时在移动杆组件510和纤维丝卷600之间存在夹角，会挤压通孔的一侧孔壁，需要移动杆组件510快速调节，维持移动杆组件510和纤维丝卷600之间的纤维丝400保持水平，避免纤维丝400之间相互滑动，压力传感器为现有技术，故不再赘述其工作原理。

支撑支架540的底端设有托架570，托架570的底端安装有链轮传动组件530，放卷电机580的输出轴通过链轮传动组件530与托架570相连接，其中托架570包括通气轴571、盘体572、移动条573和气动推块574，盘体572安装在通气轴571的轴端上，在盘体572的下端面设有推块槽，气动推块574沿着推块槽的槽向移动，移动条573安装在气动推块574上，气动推块574的端部与通气轴571的内部相连通，通气轴571的底端连接有气阀，气阀连接至气源，通过气源输入气体，推动气动推块574，带动移动条573移动，支撑支架540包括三个支撑块，支撑块垂直安装在移动条573的上端面上，进而使三个支撑块向外扩张，固定在纤维丝卷600的内壁上。

需要补充说明的是，链轮传动组件530包括但不限于驱动链轮、从动链轮和传动链条，传动链条套设于驱动链轮和从动链轮外壁上，放卷电机580安装在驱动链轮上，放卷电机580驱动时，通过链轮传动组件530带动托架570转动，进而位于托架570上的支撑支架540带动纤维丝卷600放卷，链轮传动组件530为现有技术，故不再赘述。

同时还需要补充说明的是，直线驱动件包括但不限于包括伺服电机590和丝杠550，伺服电机590安装在机架520内，丝杠550安装在伺服电机590的输出轴上，杆体511上设有丝杠连接孔512，丝杠550通过螺纹与丝杠连接孔512相连接。

在本实施例中，实施场景具体为：铺丝机设置在装纤维箱的外侧，一个装纤维箱可对应多个铺丝机设备或者铺丝机的多个输入端，通过箱体100的走线槽130输出的纤维丝400进行铺丝作业，铺丝机的输入端牵拉纤维丝400，使纤维丝400张紧；

此时纤维丝卷600是垂直安装在托架570上的，托架570通过放卷电机580、链轮传动组件530带动下转动，不断放卷输入至铺丝机中；

放卷时，纤维丝400不断从纤维丝卷600上放出，其纤维丝400的放卷位置也在沿着纤维丝卷600的高度方向上移动，此时移动杆组件510通过伺服电机590、丝杠550带动杆体511随之移动，即纤维丝400的放卷位置（如图4中A位置）由上向下移动时，移动杆组件510也随之向下移动，使纤维丝卷600上的A位置始终与杆体511维持同一个高度，实现维持移动杆组件510和纤维丝卷600之间的纤维丝400始终水平，避免了被牵拉的纤维丝400会沿着纤维丝卷600的高度方向移动，保证了放卷过程中，纤维丝400所在的A位置是匀速沿着铅垂向移动的；

其中通过进线片中的通孔，通孔的孔壁内压力传感器用于监测纤维丝400的状态，如果纤维丝卷600和杆体511之间存在夹角，则会挤压通孔的孔壁，此时需要调节移动杆组件510中杆体511的高度，使其高度位置与A位置一致；

接着纤维丝400通过框体内的矫正辊515，矫正辊515的数量至少有四个，四个矫正辊515上下各两个，两组矫正辊515交错分布，纤维丝400呈波浪形通过四个矫正辊515，同时其上的热风机514对矫正辊515上的纤维丝400进行加热，再输出至出线夹516校直后输出，在校直过程中还利用磨片对纤维丝400的表面粗糙处理，处理后再输入至附胶组件200中；

最后通过附胶组件200，附胶组件200中两个附胶辊230通过电磁辊架220调节间距，附胶辊230的辊体外侧为柔性材料，可选耐磨质软的橡胶，使纤维丝400被完全包裹在两个附胶辊230的外表面柔性材料内，将树脂胶液较为均匀包裹在纤维丝400的外表面上，黏附有树脂胶液的纤维丝400进入铺丝机的铺丝端实现堆叠铺丝作业。

需要说明的是，在纤维丝卷600放卷完毕后，打开机盖300，通过升降气缸120带动托盘110移动，使放卷完的纤维丝卷600被顶出箱体100，同时直接切断气源后，此时纤维丝卷600可脱离托架570实现更换；

可设置多个升降气缸120和多个托盘110，独立托起放卷组件500，在其中一个纤维丝卷600放卷空后，可不停机其他的放卷组件500实现更换。

最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.用于航空航天六轴联动铺丝机的升降式堆叠用装纤维箱，包括箱体（100）和设于箱体（100）上可开启的机盖（300），其特征在于：在箱体（100）内设有沿着铅垂向移动的托盘（110），托盘（110）上安装有放卷组件（500），放卷组件（500）上安装有纤维丝卷（600），纤维丝卷（600）上依次紧密绕卷有纤维丝（400），在箱体（100）的四侧均开有走线槽（130），箱体（100）的外壁位于走线槽（130）的槽口处设有附胶辊（230），附胶辊（230）用于向纤维丝（400）上涂覆树脂胶液；

放卷组件（500）包括移动杆组件（510）、机架（520）、支撑支架（540）和放卷电机（580），纤维丝卷（600）套设于支撑支架（540）上，放卷电机（580）的输出轴与支撑支架（540）的底端中部相连接，放卷电机（580）安装在机架（520）上，机架（520）的两侧内壁均设有滑槽，移动杆组件（510）呈水平状滑动连接在两侧的滑槽之间，移动杆组件（510）包括直线驱动件、杆体（511）和若干个矫正辊（515），杆体（511）中部设有框体，若干个矫正辊（515）均呈水平状，且上下交错设于框体内，纤维丝（400）穿过矫正辊（515）的辊体外壁，纤维丝（400）通过纤维丝卷（600）放出至移动杆组件（510），直线驱动件驱动杆体（511）沿着铅垂向往复移动，维持移动杆组件（510）和纤维丝卷（600）之间的纤维丝（400）始终水平；

移动杆组件（510）还包括平衡齿轮（513），在机架（520）的内侧壁设有限位齿条（560），平衡齿轮（513）与限位齿条（560）之间啮合连接；

移动杆组件（510）还包括热风机（514），热风机（514）的出风口正对矫正辊（515）上的纤维丝（400）；

移动杆组件（510）还包括出线夹（516），出线夹（516）安装于框体的外侧壁上，出线夹（516）上设有若干个孔径递增的穿孔，出线夹（516）的穿孔内侧设有摩擦片；

框体远离出线夹（516）的一端设有进线片，进线片的中部设有通孔，孔壁的四侧均设有压力传感器，压力传感器的信号端与直线驱动件之间电性连接；

支撑支架（540）的底端设有托架（570），托架（570）的底端安装有链轮传动组件（530），放卷电机（580）的输出轴通过链轮传动组件（530）与托架（570）相连接；

托架（570）包括通气轴（571）、盘体（572）、移动条（573）和气动推块（574），盘体（572）安装在通气轴（571）的轴端上，在盘体（572）的下端面设有推块槽，气动推块（574）沿着推块槽的槽向移动，移动条（573）安装在气动推块（574）上，气动推块（574）的端部与通气轴（571）的内部相连通。

2.根据权利要求1所述的用于航空航天六轴联动铺丝机的升降式堆叠用装纤维箱，其特征在于：支撑支架（540）包括三个支撑块，支撑块垂直安装在移动条（573）的上端面上。

3.根据权利要求2所述的用于航空航天六轴联动铺丝机的升降式堆叠用装纤维箱，其特征在于：直线驱动件包括伺服电机（590）和丝杠（550），伺服电机（590）安装在机架（520）内，丝杠（550）安装在伺服电机（590）的输出轴上，杆体（511）上设有丝杠连接孔（512），丝杠（550）通过螺纹与丝杠连接孔（512）相连接。