CN202572970U - 一种复合材料布带自适应缠绕机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种布带自适应缠绕机构，包括热压滚轮、平移装置和角度控制测量装置，热压滚轮为中空圆柱结构，平移装置包括步进电机、丝杠丝母机构、直线滑轨和滑块，角度控制测量装置包括气缸和角度测量装置，气缸推动热压滚轮偏转，固定板上固定有支撑板，支撑板端部安装有角度测量装置，角度测量装置包括电位器，连接轴和支撑架，连接轴将电位器和热压滚轮连接，热压滚轮偏转时带动连接轴转动。本实用新型通过气缸推动热压滚轮偏转，使热压滚轮与缠绕零件的表面自适应贴合，并通过测量热压滚轮偏转角度，确定热压滚轮前点位置的补偿量，控制步进电机带动整体移动，从而保证了热压滚轮前点位置始终保持不变。

Description

一种复合材料布带自适应缠绕机构

技术领域

本实用新型涉及复合材料布带缠绕技术领域，具体是一种复合材料布带自适应缠绕机构。

背景技术

复合材料，因其比强度高、比模量大、耐腐蚀、减震性好等优点，在现代材料领域所占比重越来越大。布带缠绕是制造高强度复合材料构件的一种重要方法。

数控布带缠绕机是采用碳/酚醛、高硅氧/酚醛等预浸胶带缠绕固体火箭发动机喷管零部件的专用设备。该机在缠绕时对布带施加恒定的张力，在缠绕点附近使布带加热，通过恒定的压力将布带滚压在成型模胎上，缠绕后再将零件固化成型。

目前的缠绕机构一般是将热压滚轮固定，并将热压滚轮轴线与缠绕零件的轴线平行，缠绕时由气缸推动热压滚轮，使之贴合在缠绕零件的型面上。布带绕过热压滚轮后贴在缠绕零件上，当主轴带动缠绕零件转动后，布带便可缠绕在零件的表面上。当面对锥形模胎缠绕过程时，由于布带在锥形模胎缠绕的厚度不均匀，导致热压滚轮不能很好的贴合缠绕型面，这将使缠绕零件的密度不均匀，力学性能下降。因此亟需一种能在缠绕零件过程中能自适应于成型模胎表面的热压机构。

发明内容

要解决的技术问题

为了克服布带缠绕过程中热压滚轮不能贴合锥形缠绕型面等不足，本实用新型提出了一种布带自适应缠绕机构，该机构可实现缠绕过程中热压辊与成型模胎自适应贴合，提高缠绕制品的质量。

技术方案

本实用新型的技术方案为：

所述一种复合材料布带自适应缠绕机构，其特征在于：包括热压滚轮、平移装置和角度控制测量装置；

热压滚轮为中空圆柱结构，内置有发热管和热电偶，由外部工控机控制热压滚轮内腔温度；热压滚轮两端伸出有连接块；

平移装置包括步进电机、丝杠丝母机构、直线滑轨和滑块；步进电机带动丝杠转动，丝母和滑块上固定有角度控制测量装置的固定板，丝母带动固定板沿直线滑轨滑动；

角度控制测量装置包括气缸和角度测量装置；气缸安装在固定板的一侧，气缸筒端部与固定板通过销轴转动连接，气缸输出杆端部与热压滚轮一端连接块销轴转动连接；固定板另一侧固定有支撑板，在支撑板端部安装有角度测量装置，角度测量装置包括电位器，连接轴和支撑架，支撑架固定在支撑板端部，电位器固定在支撑架上，连接轴穿过热压滚轮另一端连接块，并且连接轴端部与电位器固定连接，热压滚轮偏转时带动连接轴转动。

有益效果

本实用新型通过气缸推动热压滚轮偏转，使热压滚轮与缠绕零件的表面自适应贴合，并通过测量热压滚轮偏转角度，确定热压滚轮前点位置的补偿量，控制步进电机带动整体移动，从而保证了热压滚轮前点位置始终保持不变。本实用新型可实现缠绕过程中热压辊与成型模胎自适应贴合，提高缠绕制品的质量。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为步进电机驱动部分结构示意图；

图3为角度传感器结构示意图；

图中：

1.步进电机，2.整体底板，3.直线导轨，4.滑块，5.固定板，6.左支撑板，7.电位器，8.热压滚轮，9.气缸，10.步进电机固定板，11.联轴器，12.滚珠丝杠，13.滚动轴承，14.支撑架，15.连接轴，16.滚针轴承，

具体实施方式

下面结合具体实施例描述本实用新型：

本实施例中的复合材料布带自适应缠绕机构包括热压滚轮8、平移装置和角度控制测量装置。

热压滚轮8是中空圆柱结构，内置有发热管和热电偶，由外部工控机控制热压滚轮内腔温度，热压滚轮有两个作用：一是预热缠绕中的复合材料布带，使布带更容易粘合在一起；二是缠绕过程中紧压模胎，进一步的压实已经缠绕上模胎上的布带。在热压滚轮两端伸出有连接块，用于与气缸和角度测量装置连接。

布带自适应缠绕机构是为了实现在缠绕零件时，能够使提供缠绕压力的热压滚轮8总能够紧密与成型模胎相贴合。。它涉及到气压传动控制及位移补偿技术。本实施例中，通过角度控制测量装置实现热压滚轮偏转及偏转角度测量，通过平移装置实现整体移动，对前点左右移动的距离进行补偿，保证热压滚轮偏转过程中热压前点位置始终保持不变。

参照附图1和附图2，平移装置包括步进电机1、丝杠丝母机构、两条直线滑轨3和四个滑块4。步进电机1通过步进电机固定板10固定在整体底板2上，丝杠丝母机构和直线滑轨3也固定在整体底板2上。步进电机通过联轴器11与滚珠丝杠12相连；滑块4与直线滑轨3配合，丝母和滑块与固定板5固定连接，直线导轨起支撑固定板及固定板上的气缸、热压滚轮等零件的作用。当步进电机转动时，丝母和滑块带动固定板5沿直线滑轨滑动。

角度控制测量装置包括气缸9和角度测量装置。本实施例中采用两个气缸，气缸安装在固定板5的一侧，气缸筒端部与固定板5通过销轴转动连接，气缸输出杆端部与热压滚轮一端连接块销轴转动连接。气缸可推动热压滚轮偏摆一定角度。

固定板5另一侧固定有左支撑板6，在左支撑板端部安装有角度测量装置。参照附图3，角度测量装置包括电位器7，连接轴15和支撑架14，支撑架14固定在左支撑板6端部，电位器7固定在支撑架14上，连接轴15穿过热压滚轮另一端的连接块，并通过滚针轴承16支撑；连接轴端部与电位器7固定连接。当热压滚轮偏转时，热压滚轮带动连接轴转动，并由连接轴带动电位器7转动，最终电位器7可检测到热压滚轮8的偏转角度。

位移补偿技术的实现过程如下：当热压滚轮8旋转一定角度时，电位器7的输出电压信号发生变化，将此信号传送至工控机，根据角度和前点的水平位移之间关系进行换算，将热压滚轮位移量转化最终转化为控制器对步进电机1输出的脉冲信号。当有脉冲信号输送到步进电机时，步进电机转动一定角度，步进电机通过联轴器11与滚珠丝杠12相连接，滚动轴承13起支撑滚珠丝杠的作用，滑块4的移动带动整个热压滚轮等零件在左右方向移动。

应用本缠绕机构时，首先将布带绕过热压滚轮粘贴在缠绕零件上，气缸前进推动热压滚轮使之紧密与缠绕零件相贴合，然后启动主轴，缠绕零件转动时便通过布带带动热压滚轮旋转，使布带均匀受热。当缠绕零件的表面的布带倾斜角度发生变化时，造成了布带与热压滚轮不能很好的贴合，此时气缸便推动热压滚轮前进，使热压滚轮再次与缠绕零件的表面相贴合。在这个过程中的由于热压滚轮的偏摆的角度发生了变化，所以通过角度传感器实时检测偏摆角度的变化，并将数据传送到工控机中，工控机通过计算将热压滚轮需要水平移动的距离转换成步进电机旋转一定角度所需的脉冲数，并驱动步进电机旋转，从而实现了热压滚轮水平移动。从整个工作过程可以看出热压滚轮能够自适应与缠绕零件表面斜度的变化。

Claims (1)

1.一种复合材料布带自适应缠绕机构，其特征在于：包括热压滚轮、平移装置和角度控制测量装置；

热压滚轮为中空圆柱结构，内置有发热管和热电偶，由外部工控机控制热压滚轮内腔温度；热压滚轮两端伸出有连接块；

平移装置包括步进电机、丝杠丝母机构、直线滑轨和滑块；步进电机带动丝杠转动，丝母和滑块上固定有角度控制测量装置的固定板，丝母和滑块带动固定板沿直线滑轨滑动；

角度控制测量装置包括气缸和角度测量装置；气缸安装在固定板的一侧，气缸筒端部与固定板通过销轴转动连接，气缸输出杆端部与热压滚轮一端连接块通过销轴转动连接；固定板另一侧固定有支撑板，在支撑板端部安装有角度测量装置，角度测量装置包括电位器，连接轴和支撑架，支撑架固定在支撑板上，电位器固定在支撑架上，连接轴穿过热压滚轮另一端连接块，并且连接轴端部与电位器固定连接，热压滚轮偏转时带动连接轴转动。

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