CN204585872U - 龙门式纤维带铺放机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种龙门式纤维带铺放机，包括用于铺放纤维带的铺放头和用于带动铺放头移动的龙门架，铺放头包括支撑装置和驱动装置，驱动装置位于支撑装置的内部，支撑装置用于保护和固定驱动装置的各部分结构，驱动装置按照工作顺序依次设有传送装置、除膜装置、夹紧装置、剪切装置、张力控制装置、加热装置和施压装置。解决了现有纤维带铺放机中存在的铺放机铺放效率低、铺放制件稳定性差、工件适应性不强的问题。

Description

龙门式纤维带铺放机

技术领域

本实用新型属于纺织机械与复合材料成型技术领域，涉及一种龙门式纤维带铺放机。

背景技术

纤维带铺放技术是一种先进的复合材料成型技术，它基于复合材料各向异性的力学特性设计，可以充分发挥增强纤维抗拉强度高的特点，在承受内外压、弯曲、扭转、轴向载荷等的结构件中使用广泛，纤维增强材料制件具有很高的比强度和比模量，易成型，耐腐蚀，抗振性能好，目前已经被广泛用于航空航天、高压容器、建材、汽车、风电叶片等多个领域，带铺放机是成型复合材料叠层结构的重要设备，其核心部件是铺放头，它包括传送、压紧、剪切、施压等基本动作，铺放机的工件适应性、工作效率、成型精度和自动化水平是评定铺放机先进水平的重要因素，目前，国内的铺放机存在很多缺点，例如：铺放机自由度少，工件适应性差，缺少先进水平的通用型铺放设备及行业专用铺放设备，复杂零件的铺层仍以手工铺放为主；铺放效率低，周期长，成型制件质量不稳定；铺放机自动化程度低，这些缺点都影响了我国复合材料铺放技术的应用水平。

因此，需要在现有基础上设计一种新型铺放机，使之具有更高的 铺放效率、成型精度和较广的适用性。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种龙门式纤维带铺放机，解决了现有纤维带铺放机中存在的铺放机铺放效率低、铺放制件稳定性差、工件适应性不强的问题。

本实用新型所采用的技术方案是，龙门式纤维带铺放机，包括用于铺放纤维带的铺放头和用于带动铺放头移动的龙门架，铺放头包括支撑装置和驱动装置，驱动装置位于支撑装置的内部，支撑装置用于保护和固定驱动装置的各部分结构，驱动装置按照工作顺序依次设有传送装置、除膜装置、夹紧装置、剪切装置、张力控制装置、加热装置和施压装置。

本实用新型的特点还在于，

其中龙门架包括两根竖直放置且相互平行的立柱，两根所述立柱之间架有一根横梁，横梁上安装有丝杠b，丝杠b横梁的梁身平行，丝杠b的一端端部安装有轴承，轴承固定在轴承座上，丝杠b的一端端部通过联轴器a与伺服电机a的电机轴连接，伺服电机a固定在横梁上，丝杠b上配合设有丝杠螺母，丝杠螺母上设有Y向托板，Y向托板通过弧形导轨与设在铺放头侧面上的Z向托板连接，Z向托板通过直线导轨与设在铺放头顶部的滑枕连接，两根立柱分别由两段长方体状的床身支撑，每段床身上设置有互相平行的导轨和丝杠a，导轨上设有滑台，导轨的一端端口处设有伺服电机b，滑台套接在丝杠a上，每根立柱固定在滑台上，两段床身之间设有工作台，工作台上 铺设有用于铺放纤维带的芯模，芯模的两端部分别由主轴箱和尾座夹持固定，主轴箱内部装有伺服电机c，伺服电机c上的电机轴通过联轴器b与芯模转轴连接，芯模转轴安装在芯模上，主轴箱与尾座位于同一条直线上。

其中支撑装置包括水平安装的法兰，法兰的上端面与滑枕连接，法兰的下端面固定在水平放置的齿轮a的齿面上，齿轮a的中心处套接有转轴，转轴通过滚动轴承与旋转托架连接；

其中旋转托架包括中空状的圆盘，圆盘套接在滚动轴承上与转轴产生相对转动，沿圆盘直径的两端分别竖直设有两片支撑板，两片支撑板之间设有相互平行的横向连杆a和横向连杆b，横向连杆b靠近两片支撑板的底部设置，横向连杆b通过转动铰链与气缸b连接，气缸b上连接有活塞柄，活塞柄通过销轴固定在保护罩上；

其中保护罩包括向外凸起的弧形挡板，弧形挡板嵌装在两片支撑板之间，弧形挡板的一端固定在横向连杆b上，弧形挡板的另一端弯向所述圆盘下方且连接竖直放置的壁板a，壁板a还连接水平放置的壁板b的一端，壁板b的另一端固定在两片支撑板构成的框架上，弧形挡板的两侧还设置有相互平行的壁板c和壁板d，横向连杆a靠近圆盘设置，横向连杆a上设有步进电机a，步进电机a的电机轴上套接有齿轮a，齿轮b与齿轮a啮合传动。

其中传送装置包括四组结构相同的传动机构，四组传动机构呈“一”字并排设置，每组传动机构包括浸渍带轮，浸渍带轮通过链轮与内衬膜卷绕轮传动连接，每组传动机构的浸渍带轮均套接在带轮轮 轴上，浸渍带轮通过滚动轴承与带轮轮轴传动连接，每组传动机构的内衬膜卷绕轮均套接在卷绕轮轴上，内衬膜卷绕轮通过滚动轴承与卷绕轮轴传动连接，带轮轮轴、卷绕轮轴的两端均分别固定在壁板c和壁板d上。

其中除膜装置位于传送装置与夹紧装置之间，除膜装置上设有一个“曰”字型的薄膜结构，除膜装置固定在壁板b上。

其中夹紧装置包括主动轮轴、压紧辊及导纱轮轴，主动轮轴的两端均套接有滚动轴承，主动轮轴两端的滚动轴承通过轴承座分别支撑固定在壁板c和壁板d上，主动轮轴的一端穿出壁板c且连接有电机，主动轮轴由电机驱动进行恒速转动；

四个呈“一”字排开的压紧辊均通过轴销安装在压辊架上，压紧辊可相对压辊架转动，压辊架安装在压辊架轴上，压辊架轴的两端分别通过螺栓固定在壁板c和壁板d上，压辊架与压辊架轴之间安装有回位弹簧，压辊架的侧面安装有四个呈“一”字排开的气缸a，四个气缸a均通过螺栓固定在壁板a上，气缸a上的活塞与压辊架之间预留有间隙，四个压紧辊组成的压紧辊组与主动轮轴平行且二者之间预留有间隙；

导纱轮轴与主动轮轴、四个述压紧辊组成的压紧辊组均平行，导纱轮轴的两端端口处连接有轴承，导纱轮轴的两端端口处的轴承分别通过轴承座支撑固定在壁板c和壁板d上。

其中剪切装置包括四组呈“一”字排开连接且结构相同的剪切机构，每组剪切机构包括两个剪切气缸，两个剪切气缸固定在水平设置 的剪切刀架上，剪切刀架上安装有滑动刀片和固定刀片，滑动刀片与固定刀片均水平设置在剪切刀架上，剪切刀架为长方形的平板状，剪切刀架的一端端面处连接有竖直挡板，竖直挡板紧贴固定在固定支架上，固定支架用于支撑固定剪切装置，固定支架为水平放置的空腔长方体，竖直挡板固定在固定支架的其中一个长边上，竖直挡板与固定支架的两条相互平行的长边上均开有花键孔，花键轴的轴身水平依次穿过竖直挡板上的花键孔和固定支架的两条长边上的花键孔，花键轴的轴端处安装有直齿轮a和V锥齿轮，固定支架的空腔中还安装有步进电机b，步进电机b的电机轴穿过固定支架的其中一条长边且电机轴端部安装有直齿轮b，直齿轮b与直齿轮a啮合传动，V锥齿轮与H锥齿轮啮合传动；

其中剪切装置还配合连接有辅助传感装置，辅助传感装置包括四组结构相同的感应装置，四组感应装置并排平行设置且垂直固定在壁板b上，每组感应装置均包括一组竖直放置的万向节，万向节的一端端部装有H锥齿轮，万向节的另一端与摆臂机构连接，摆臂机构还与一对光电传感器相连，距离感应器通过摇臂固定在万向节的节轴上，万向节还通过连杆连接红外线传感器。

其中张力控制装置包括三个张紧辊和一个张力传感器，三个张紧辊相互平行且呈三角形布置。

其中加热装置包括红外线电子加热管，红外线电子加热管安装在支撑架上，加热装置位于张力控制装置和施压装置之间。

其中施压装置包括滚筒，滚筒套装在滚筒轴上，滚筒外侧为压力 气囊，滚筒轴两端分别固定在板c和壁板d中，滚筒下方设有制动靴，制动靴和滚筒之间预留有间隙，滚筒与制动靴均穿过壁板b与地面接触。

本实用新型的有益效果是,本实用新型中的铺放机属于大型铺放设备，整机采用龙门结构方案，具有很好的刚性，可以用来成型各种大尺寸复合材料层压板结构件，同时，该铺放机具有X轴、Y轴和Z轴移动、主轴旋转(芯模旋转)自由度和分别绕X轴、Y轴、Z轴的旋转自由度A、B、C等7个运动自由度，因此具有很高的工件适应性和铺放灵活度，此外，本铺放机的铺放头采用70mm宽的预浸渍带，具有4路铺放机构，可以同时进行4路铺放，各路机构之间相互独立。由于铺放头具有旋转自由度C，当铺放到达芯模终点时，铺放头可以旋转180°沿反方向继续铺放，避免了龙门架沿导轨的长距离回退行程，大大提高了铺放效率。同时，本实用新型也可以根据实际需要适当增加或减少铺放机构的数目，从而适应不同的工作要求。

附图说明

图1是本实用新型龙门式纤维带铺放机结构示意图；

图2实用新型龙门式纤维带铺放机旋转自由度A的示意图；

图3是是本实用新型龙门式纤维带铺放机中主轴箱驱动芯模旋转的结构示意图；

图4是图1中铺放头的结构示意图；

图5是图1中铺放头的工作原理图；

图6本实用新型龙门式纤维带铺放机旋转自由度B的示意图；

图7本实用新型龙门式纤维带铺放机旋转自由度C的示意图；

图8是图1中铺放头的夹紧装置结构示意图；

图9是图1中铺放头的剪切装置结构示意图；

图10是图1中铺放头的传感装置结构示意图；

图11是图1中铺放头中光电传感器的工作原理图；

图12是传统铺放机的结构示意图。

图中，1.重送辊，2.预浸渍带，3.加热装置，4.集纱器，5.压紧/切断装置，6.铺放辊，7.床身，8.丝杠a，9.滑台，10.主轴箱，11.立柱，12.横梁，13.丝杠b，14.Y向托板，15.Z向托板，16.滑枕，17.伺服电机a，18.铺放头，19.芯模，20.尾座，21.导轨，22.工作台，23.纤维浸渍带轮，24.链轮，25.带轮轮轴，26.主动轮轴，27.压紧辊，28.压辊架，29.气缸a，30.内衬膜卷绕轮，31.卷绕轮轴，32.导纱轮轴，33.滚筒，34.剪切气缸，35.加热装置，36.圆盘，37.支撑板，38.红外线传感器，39.制动靴，40.丝杠螺母，41.轴承座，42.联轴器a，43.法兰，44.齿轮a，45.齿轮b，46.步进电机a，47.旋转托架，48.气缸b，49.销轴，50.回位弹簧，51.剪切刀架，52.滑动刀片，53.固定刀片，54.花键轴，55.固定支架，56.步进电机b，57.直齿轮a，58.H锥齿轮，59.V锥齿轮，60.直齿轮b，61.距离传感器，62.万向节，63.摆臂机构，64.光电传感器，65.传感器a，66.传感器b，67.反光带，68.伺服电机b，69.壁板a，70除膜装置，71张力控制装置，72.活塞柄，73.竖直挡板，74.弧形导轨，75.横向连杆a，76.横向连杆b，77.弧形挡板，78.壁板b，79.壁板c，80.壁板d，81.伺服电机c，82.联轴器b，83. 轴承，84.芯模转轴。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

本实用新型龙门式纤维带铺放机的结构，如图1、2所示，包括龙门架和铺放头18，龙门架包括两根竖直放置的立柱11，两根立柱11之间架有一根横梁12，立柱11垂直设置在横梁12的两端口，横梁12上安装有与其梁身平行的丝杠b13，丝杠b13的一端固定在横梁12上，丝杠b13的另一端端口处安装有轴承，轴承固定在轴承座41上，丝杠b13的另一端通过联轴器a42与伺服电机a17的电机轴连接，伺服电机a17固定在横梁12上，丝杠b13上配合设有丝杠螺母40，丝杠螺母40与Y向托板14连接，Y向托板14通过弧形导轨74与Z向托板15连接，Z向托板15通过直线导轨与滑枕16连接，两根立柱11分别由两段长方体状的床身7支撑，床身7上设置有互相平行的导轨21和丝杠a8，导轨21上设有滑台9，导轨21的一端端口处设有伺服电机b68，滑台9套接在丝杠a8上，立柱11固定在滑台9上，两段床身7之间设有工作台22，工作台22与床身7在同一基准面上且与床身7等长，工作台22的一端端部设有主轴箱10，工作台22的另一端端部设有尾座20，如图3所示，主轴箱10的内部装有伺服电机c81，伺服电机c81的电机轴通过联轴器b82与芯模转轴84连接，芯模转轴84上安装有轴承83，芯模转轴84用于带动芯模19转动，芯模19的两端部分别由主轴箱10和尾座20夹持固定，主轴箱10和尾座20的转轴位于同一条直线上，两者的相对位置和距 离可以根据芯模19的长度进行确定和调节，从而方便对芯模19进行夹紧固定。

铺放头18的结构如图4、5所示，包括支撑装置和驱动装置，驱动装置位于支撑装置的内部，支撑装置用于保护驱动装置的各部分结构。图5中v代表铺放头18工作时的前进方向，箭头方向表示铺放头18工作时浸渍纤维带传送方向。

支撑装置包括水平放置的法兰43，法兰43的上端面与滑枕16连接，铺放头18通过法兰43可相对滑枕16转动，法兰43的下端面固定在水平放置的齿轮a44的齿面上，齿轮a44的中心处套接有转轴，转轴通过滚动轴承与旋转托架47连接，转轴与旋转托架47可产生相对转动，并通过轴肩轴向定位。旋转托架47包括中空状的圆盘36，圆盘36套接在滚动轴承上与转轴产生相对转动，沿圆盘36的直径方向的外侧分别竖直设有两片支撑板37，两片支撑板37之间设有相互平行的横向连杆a75和横向连杆b76，横向连杆b76靠近两片支撑板37的底部设置(参见图6)，横向连杆b76上设有气缸b48，气缸b48通过转动铰链与横向连杆b76连接，气缸b48上连接有活塞柄72，活塞柄72通过销轴49固定在保护罩上，保护罩包括向外凸起的弧形挡板77，弧形挡板77嵌装在两片支撑板37之间，弧形挡板77的一端固定在横向连杆b76上，弧形挡板77另一端弯向圆盘36下方且连接竖直放置的壁板a69，壁板a69还连接水平放置的壁板b78的一端，壁板b78的另一端固定在两片支撑板37构成的框架上，弧形挡板77的两侧还设置有相互平行的壁板c79和壁板d80，弧形挡板77、壁板 a69、壁板b78、壁板c79及壁板d80拼接形成封闭个体的保护罩，横向连杆a75靠近圆盘36设置，横向连杆a75上设有步进电机a46(参见图7)，步进电机a46的电机轴上套接有齿轮a45，齿轮b45与齿轮a44啮合传动。

驱动装置中包括传送装置、除膜装置70、夹紧装置、剪切装置、张力控制装置、加热装置35和施压装置，传送装置、除膜装置70、夹紧装置、剪切装置、张力控制装置、加热装置35和施压装置分别通过螺栓或滚动轴承固定在保护罩上，横向连杆75a、横向连杆b76与传送装置、除膜装置70、夹紧装置、剪切装置、张力控制装置、加热装置35和施压装置位于弧形挡板77的不同侧。

传送装置包括四组结构相同的传动机构，四组传动机构呈“一”字并排设置，每组传动机构包括浸渍带轮23，浸渍带轮23通过链轮24与内衬膜卷绕轮30传动连接，每组传动机构的浸渍带轮23均套接在带轮轮轴25上，浸渍带轮23通过滚动轴承与带轮轮轴25传动连接，每组传动机构的内衬膜卷绕轮30均套接在卷绕轮轴31上，内衬膜卷绕轮30通过滚动轴承与卷绕轮轴31传动连接。带轮轮轴25和卷绕轮轴31的两端均分别固定在壁板c79和壁板d80上。

除膜装置70位于浸渍带轮23与主动轮轴26之间，除膜装置70上设有一个“曰”字型的薄膜结构，除膜装置70固定在壁板b69上。

夹紧装置包括主动轮轴26(参见图8)，主动轮轴26的两端均套接有滚动轴承，主动轮轴26两端的滚动轴承通过轴承座分别支撑固定在壁板c79和壁板d80上，主动轮轴26的一端穿出壁板c79且连 接有电机，主动轮轴26由电机驱动进行恒速转动，四个呈“一”字排开的压紧辊27均通过轴销安装在压辊架28上，压紧辊27可相对压辊架28转动，压辊架28安装在压辊架轴上，压辊架轴的两端分别通过螺栓固定在壁板c79和壁板d80上，压辊架28与压辊架轴之间安装有回位弹簧50，压辊架28的侧面安装有四个呈“一”字排开的气缸a29，四个气缸a29均通过螺栓固定在壁板a69上，气缸a29上的活塞与压辊架28之间预留有间隙，四个压紧辊27组成的压紧辊组与主动轮轴26平行且二者之间预留有间隙，夹紧装置还包括导纱轮轴32，导纱轮轴32的两端端口处连接有轴承，导纱轮轴32的两端端口处的轴承分别通过轴承座支撑固定在壁板c79和壁板d80上。

剪切装置包括四组呈“一”字排开的剪切气缸34，每组剪切气缸34均成对且水平设置，如图9所示，每组剪切气缸34均固定在水平设置的剪切刀架51上，剪切刀架51为长方形状的平板，剪切刀架51上安装有滑动刀片52，滑动刀片52在剪切刀架51上可水平移动，每组剪切气缸34上的活塞均固定在滑动刀片52上，剪切刀架51上还安装有固定刀片53，固定刀片53通过螺钉固定在剪切刀架51上，滑动刀片52与固定刀片53均水平设置在剪切刀架51上，剪切刀架51的一端端面处连接有竖直挡板73，竖直挡板73紧贴固定在固定支架55上，固定支架55用于支撑固定整个剪切装置，固定支架55为水平放置的空腔长方体，竖直挡板73固定在固定支架55的其中一个长边上，竖直挡板73与固定支架55的两条长边上均开有花键孔，花键轴54的轴身水平依次穿过竖直挡板73上的花键孔和固定支架55 的两条长边上的花键孔，花键轴54的轴端处安装有直齿轮a57和V锥齿轮59，固定支架55的空腔中还安装有步进电机b56，步进电机b56的电机轴穿过固定支架55的其中一条长边且电机轴端部安装有直齿轮b60，直齿轮b60与直齿轮a57啮合传动，V锥齿轮59与H锥齿轮58啮合传动。

辅助传感装置结构如图10所示，辅助传感装置包括四组结构相同的感应装置，四组感应装置并排平行设置且垂直固定在壁板b78上，每组感应装置均包括一组竖直放置的万向节62，万向节62的一端端部装有H锥齿轮58，万向节62的另一端与摆臂机构63连接，摆臂机构63还与一对光电传感器64相连，距离感应器61通过摇臂固定在万向节62的节轴上，距离传感器61和一对光电传感器64随万向节64的节轴转动而左右摆动，万向节62还通过连杆连接红外线传感器38。

张力控制装置71由三个张紧辊和一个张力传感器组成，三个张紧辊相互平行并呈三角形布置，整个张力控制装置71分别固定在壁板c79和壁板d80上。

加热装置35包括支撑架和红外线电子加热管，加热装置35位于张力控制装置71和滚筒33之间。

施压装置包括滚筒33，滚筒33套装在滚筒轴上，其宽度略大于浸渍带宽度，滚筒33外侧为压力气囊，滚筒轴两端安装有滚动轴承，滚筒轴的两端通过滚动轴承分别嵌入壁板c79和壁板d80中，滚筒33下方设有制动靴39，制动靴39和滚筒33之间预留有间隙，制动 靴39通过转轴安装固定在壁板c79和壁板d80上并可以绕轴转动，滚筒33与制动靴39均贯穿壁板b78与地面接触。

本实用新型龙门式纤维带铺放机的工作原理为，本装置包括沿X轴、Y轴、Z轴的移动及芯模旋转自由度和分别绕X轴、Y轴、Z轴的旋转自由度A、B、C共七个自由度，铺放机工作时，伺服电机b68通过丝杠a8驱动滑台9带动龙门架和铺放头18，实现铺放头18的纵向(即X轴)移动；伺服电机a17通过联轴器42、丝杠b13驱动Y向托板14带动滑枕16和铺放头18，实现铺放头18的横向(即Y轴)移动；滑枕16相对Z向托板15上下运动，带动铺放头18实现高度方向(即Z轴)移动；主轴箱10中的伺服电机c81通过联轴器b82驱动芯模转轴84带动芯模19旋转，实现芯模旋转自由度；滑枕16上的伺服电机驱动滑枕16并带动Z向托板15沿Y向托板14上的弧形导轨74运动，实现铺放头18旋转自由度A的转动；微机系统控制气缸b48动作，活塞柄72伸缩带动弧形挡板77和铺放头18实现旋转自由度B的转动；步进电机a46通过电机轴驱动小齿轮45转动，小齿轮45在大齿轮44上滚动和旋转托架47一起相对滑枕16转动，实现铺放头18的旋转自由度C的转动，由于铺放头18的旋转自由度C可以实现±180°转动，当铺放至芯模边缘时，铺放头可以反转180°沿反向铺放，避免了龙门架长距离回退行程。通过以上七个自由度联动，铺放头可以实现在芯模表面以任何位置、任意位姿进行铺放。

铺放头18的具体工作过程如下：纤维浸渍带轮23上缠有带内衬 膜的预浸渍纤维带，工作中浸渍带沿图5中的箭头方向传送。铺放机工作前，浸渍纤维带带头穿过除膜装置70搭接在主动轮轴26表面，浸渍纤维带与主动轮轴26自然接触，压辊架28和气缸a29处于初始状态，压紧辊27和主动轮轴26无压紧力作用。主动轮轴26在轴端电机驱动下恒速转动，浸渍纤维带与主动轮轴26之间的最大静摩擦力很小，不能带动浸渍带向前传送。铺放开始时，微机系统控制气缸a29动作，气缸a29的活塞推动压辊架28转动，压辊架28上的压紧辊27将浸渍纤维带压紧在主动轮轴26上，此时主动轮轴26通过摩擦力驱动浸渍带从浸渍带轮23上退绕并向剪切机构传送。为保护浸渍带免受污染、划伤、腐蚀，并防止浸渍带因树脂粘性造成层间粘结，在浸渍带内表面附有一层由纸或聚乙烯制成的内衬膜，当浸渍带经过除膜装置70后，内衬膜从浸渍带上剥离，经过压紧装置后，浸渍带沿图5中右侧路径中箭头方向被传送至剪切装置，内衬膜则沿图5中左侧路径中的箭头方向经导纱轮32被传送至铺放滚筒33。浸渍纤维带经剪切机构后被传送至张力控制装置71，张力控制装置71中的张力传感器可以自动检测浸渍带的张紧力，并将该信号输送到微机控制系统，由微机系统控制张力控制装置71对浸渍带的张力进行调节，确保张力大小在合适范围内。浸渍纤维带经张力控制装置71后继续被传送至加热装置35，加热装置35采用红外线电子加热管，其外形为椭圆柱面，浸渍纤维带传送路径设置在椭圆柱面的焦线上，根据椭圆的几何光学特性，红外线的大量热量被汇聚于浸渍带上的焦线处，浸渍纤维带被加热后树脂软化产生粘性，以便在芯模19表面进行铺 放。浸渍纤维带经过加热装置35后被送至滚筒33，滚筒33通过压力作用将浸渍纤维带压在芯模19表面，将浸渍纤维带在芯模19上展平压实，并使层间粘和紧密。浸渍纤维带经过滚筒33时，并没有直接与滚筒33接触，而是与内衬膜再次结合，由内衬膜将滚筒33和浸渍纤维带隔开，内衬膜离开铺放滚筒33后被送至内衬膜卷绕轮30，卷绕轮30由浸渍带轮23通过链轮24驱动将内衬膜缠绕在卷绕轮30表面，这样避免了浸渍带与滚筒33的直接接触，防止树脂粘结在滚筒33表面，影响铺放机正常工作，内衬膜则由卷绕轮30回收，方便以后循环使用。当铺放完成需要切断浸渍纤维带时，剪切刀架51上的一对剪切气缸34动作，推动滑动刀片52运动，滑动刀片52与固定刀片53配合切断浸渍纤维带，由于剪切装置切断浸渍纤维带时，压紧辊27已将浸渍纤维带压紧在主动轮轴26上，因此浸渍纤维带被切断后断头不会因为弹性向上收缩。浸渍纤维带被切断后，气缸a29动作，活塞回缩，压辊架28由于回位弹簧50的作用向右复位，压紧辊27与主动轮轴26分离，浸渍纤维带上段断头与主动轮轴26间的正压力消失，主动轮轴26相对浸渍纤维带上段断头打滑，浸渍纤维带停止传送，浸渍纤维带下段断头则继续向后传送直至全部被铺放在芯模19表面。当铺放机需要重新开始铺放时，气缸a29动作再次推动压辊架28，将浸渍纤维带压紧在主动轮轴26上，浸渍纤维带重新开始传送，铺放机开始新一轮的铺放。另外，铺放机在工作过程中还有一套辅助传感装置用于配合剪切装置。在芯模19边缘处贴有反光带67，铺放头18在芯模19表面铺放时，光电传感器64会自动检测 到反光带67的距离，如图11所示，包括传感器b66到反光带67的距离X1和传感器a65到反光带67的距离X2，铺放机控制系统根据X1、X2值计算出二者的差值δ，并根据δ值控制步进电机b56左右转动，步进电机b56驱动直齿轮b60转动并带动直齿轮a57和剪切刀架51转动，V锥齿轮59带动H锥齿轮58通过万向节62驱动距离传感器61、摆臂机构63和光电传感器64同步左右转动，即实现了光电传感器位姿与剪切刀片相对浸渍纤维带角度的同步调整。当δ>0时，步进电机b56逆时针转动，驱动传感器b66向前摆动、传感器a65向后摆动，剪切刀片顺时针转动；当δ<0时，步进电机b56顺时针转动，驱动传感器b66向后摆动、传感器a65向前摆动，剪切刀片逆时针转动；铺放机工作过程中，剪切装置和光电传感器将反复调整直至δ＝0，此时，剪切装置与浸渍纤维带夹角合适，保证当铺放结束时浸渍纤维带被剪切装置切断后，浸渍纤维带断头恰好与芯模19的边缘平齐，避免了浸渍纤维带断头材料浪费和在芯模边缘处出现纤维堆积现象。同时，固定于万向节62节轴上的距离传感器61会自动检测到反光带67的距离，当距离反光带67较近时，微机系统控制床身7端部的伺服电机b68降低转速，铺放头18前进速度减慢，当铺放完成时，制动靴39压向铺放滚筒33，滚筒33停止转动，铺放过程结束。铺放机控制系统发出切断浸渍带指令的时间一定要准确，即剪切装置切断浸渍带时，浸渍纤维带下段断头展开的长度L1、滚筒33底端到红外线传感器38的水平距离L2、红外线传感器38到反光带67的水平距离L3必须满足关系L1＝L2+L3，这样才能保证浸渍纤维带断头恰好 能够铺放至芯模19边缘，避免出现材料浪费。

传统铺放机的基本结构如图12所示，集纱器4中带有一定张力的预浸渍纤维带2经重送辊1压紧后，被传送至铺放辊6，由加热装置3将其加热软化后，在铺放辊6的压紧作用下铺放在工件表面。铺放结束后，由夹紧和切断装置5配合切断浸渍带。此种铺放机的铺放效率较差，成型精度和自动化水平都相对较低。

本实用新型龙门式纤维带铺放机，内衬膜经除膜装置与浸渍带分离后，在铺放滚筒附近再次与浸渍带结合，因此，在铺放过程中与铺放滚筒直接接触的始终是内衬膜，防止浸渍带与铺放辊筒的直接接触，有效地避免了浸渍带被加热软化后树脂与铺放辊筒粘结影响铺放机工作，无需对铺放滚筒进行停机清理，提高了工作效率。此外，辅助传感装置中的一对光电传感器会自动感应芯模边缘位置，它与剪切机构相互配合，使得剪切装置绕花键轴不断转动来调整剪切装置的位置，改变剪切刀片与浸渍带之间的夹角，确保当剪切装置切断浸渍带时，浸渍带的断头恰好与芯模边缘平齐，从而避免了芯模边缘处的纤维堆积现象和材料浪费。

本实用新型中的铺放头使用覆有压力气囊的弹性辊筒进行铺放，压力大小可以调节，因此对工件形状的适应性更强，而且保证了铺贴压力，降低了浸渍带层间分离的可能性，提高了制件的成型质量。

Claims (10)

1.龙门式纤维带铺放机，其特征在于：包括用于铺放纤维带的铺放头(18)和用于带动铺放头(18)移动的龙门架，所述铺放头(18)包括支撑装置和驱动装置，所述驱动装置位于所述支撑装置的内部，所述支撑装置用于保护和固定所述驱动装置的各部分结构，所述驱动装置按照工作顺序依次设有传送装置、除膜装置(70)、夹紧装置、剪切装置、张力控制装置(71)、加热装置(35)和施压装置。

2.根据权利要求1所述的龙门式纤维带铺放机，其特征在于：所述龙门架包括两根竖直放置且相互平行的立柱(11)，两根所述立柱(11)之间架有一根横梁(12)，横梁(12)上安装有丝杠b(13)，丝杠b(13)与所述横梁(12)的梁身平行，丝杠b(13)的一端端部安装有轴承，所述轴承固定在轴承座(41)上，所述丝杠b(13)的一端端部通过联轴器a(42)与伺服电机a(17)的电机轴连接，所述伺服电机a(17)固定在横梁(12)上，所述丝杠b(13)上配合设有丝杠螺母(40)，丝杠螺母(40)上设有Y向托板(14)，Y向托板(14)通过弧形导轨(74)与设在所述铺放头(18)侧面上的Z向托板(15)连接，Z向托板(15)通过直线导轨与设在所述铺放头(18)顶部的滑枕(16)连接，两根所述立柱(11)分别由两段长方体状的床身(7)支撑，每段所述床身(7)上设置有互相平行的导轨(21)和丝杠a(8)，所述导轨(21)上设有滑台(9)，所述导轨(21)的一端端口处设有伺服电机b(68)，所述滑台(9)套接在所 述丝杠a(8)上，每根所述立柱(11)固定在所述滑台(9)上，两段所述床身(7)之间设有工作台(22)，工作台(22)上铺设有用于铺放纤维带的芯模(19)，芯模(19)的两端部分别由主轴箱(10)和尾座(20)夹持固定，所述主轴箱(10)内部装有伺服电机c(81)，伺服电机c(81)上的电机轴通过联轴器b(82)与芯模转轴(84)连接，芯模转轴(84)安装在所述芯模(19)上，所述主轴箱(10)与所述尾座(20)位于同一条直线上。

3.根据权利要求1所述的龙门式纤维带铺放机，其特征在于：所述支撑装置包括水平安装的法兰(43)，法兰(43)的上端面与滑枕(16)连接，法兰(43)的下端面固定在水平放置的齿轮a(44)的齿面上，齿轮a(44)的中心处套接有转轴，所述转轴通过滚动轴承与旋转托架(47)连接；

所述旋转托架包括中空状的圆盘(36)，圆盘(36)套接在所述滚动轴承上与所述转轴产生相对转动，沿所述圆盘(36)直径的两端分别竖直设有两片支撑板(37)，所述两片支撑板(37)之间设有相互平行的横向连杆a(75)和横向连杆b(76)，所述横向连杆b(76)靠近所述两片支撑板(37)的底部设置，所述横向连杆b(76)通过转动铰链与气缸b(48)连接，气缸b(48)上连接有活塞柄(72)，活塞柄(72)通过销轴(49)固定在保护罩上；

所述保护罩包括向外凸起的弧形挡板(77)，弧形挡板(77)嵌装在所述两片支撑板(37)之间，弧形挡板(77)的一端固定在横向连杆b(76)上，弧形挡板(77)的另一端弯向所述圆盘(36)下方 且连接竖直放置的壁板a(69)，壁板a(69)还连接水平放置的壁板b(78)的一端，壁板b(78)的另一端固定在所述两片支撑板(37)构成的框架上，所述弧形挡板(77)的两侧还设置有相互平行的壁板c(79)和壁板d(80)，所述横向连杆a(75)靠近所述圆盘(36)设置，所述横向连杆a(75)上设有步进电机a(46)，步进电机a(46)的电机轴上套接有齿轮a(45)，齿轮b(45)与齿轮a(44)啮合传动。

4.根据权利要求1所述的龙门式纤维带铺放机，其特征在于：所述传送装置包括四组结构相同的传动机构，四组所述传动机构呈“一”字并排设置，每组所述传动机构包括浸渍带轮(23)，浸渍带轮(23)通过链轮(24)与内衬膜卷绕轮(30)传动连接，每组所述传动机构的浸渍带轮(23)均套接在带轮轮轴(25)上，所述浸渍带轮(23)通过滚动轴承与所述带轮轮轴(25)传动连接，每组所述传动机构的内衬膜卷绕轮(30)均套接在卷绕轮轴(31)上，所述内衬膜卷绕轮(30)通过滚动轴承与所述卷绕轮轴(31)传动连接，所述带轮轮轴(25)、卷绕轮轴(31)的两端均分别固定在壁板c(79)和壁板d(80)上。

5.根据权利要求1所述的龙门式纤维带铺放机，其特征在于：所述除膜装置(70)位于所述传送装置与所述夹紧装置之间，所述除膜装置(70)上设有一个“曰”字型的薄膜结构，所述除膜装置(70)固定在壁板b(69)上。

6.根据权利要求1所述的龙门式纤维带铺放机，其特征在于： 所述夹紧装置包括主动轮轴(26)、压紧辊(27)及导纱轮轴(32)，主动轮轴(26)的两端均套接有滚动轴承，所述主动轮轴(26)两端的滚动轴承通过轴承座分别支撑固定在壁板c(79)和壁板d(80)上，所述主动轮轴(26)的一端穿出壁板c(79)且连接有电机，所述主动轮轴(26)由所述电机驱动进行恒速转动；

四个呈“一”字排开的所述压紧辊(27)均通过轴销安装在压辊架(28)上，压紧辊(27)可相对压辊架(28)转动，压辊架(28)安装在压辊架轴上，所述压辊架轴的两端分别通过螺栓固定在所述壁板c(79)和壁板d(80)上，所述压辊架(28)与压辊架轴之间安装有回位弹簧(50)，压辊架(28)的侧面安装有四个呈“一”字排开的气缸a(29)，四个所述气缸a(29)均通过螺栓固定在壁板a(69)上，所述气缸a(29)上的活塞与所述压辊架(28)之间预留有间隙，四个所述压紧辊(27)组成的压紧辊组与所述主动轮轴(26)平行且二者之间预留有间隙；

所述导纱轮轴(32)与所述主动轮轴(26)、四个所述压紧辊(27)组成的压紧辊组均平行，所述导纱轮轴(32)的两端端口处连接有轴承，所述导纱轮轴(32)的两端端口处的轴承分别通过轴承座支撑固定在所述壁板c(79)和壁板d(80)上。

7.根据权利要求1所述的龙门式纤维带铺放机，其特征在于：所述剪切装置包括四组呈“一”字排开连接且结构相同的剪切机构，每组剪切机构包括两个剪切气缸(34)，所述两个剪切气缸(34)固定在水平设置的剪切刀架(51)上，剪切刀架(51)上安装有滑动刀片 (52)和固定刀片(53)，滑动刀片(52)与固定刀片(53)均水平设置在所述剪切刀架(51)上，所述剪切刀架(51)为长方形的平板状，所述剪切刀架(51)的一端端面处连接有竖直挡板(73)，竖直挡板(73)紧贴固定在固定支架(55)上，固定支架(55)用于支撑固定所述剪切装置，固定支架(55)为水平放置的空腔长方体，所述竖直挡板(73)固定在固定支架(55)的其中一个长边上，所述竖直挡板(73)与所述固定支架(55)的两条相互平行的长边上均开有花键孔，花键轴(54)的轴身水平依次穿过竖直挡板(73)上的花键孔和固定支架(55)的两条长边上的花键孔，所述花键轴(54)的轴端处安装有直齿轮a(57)和V锥齿轮(59)，固定支架(55)的空腔中还安装有步进电机b(56)，步进电机b(56)的电机轴穿过所述固定支架(55)的其中一条长边且所述电机轴端部安装有直齿轮b(60)，直齿轮b(60)与所述直齿轮a(57)啮合传动，所述V锥齿轮(59)与H锥齿轮(58)啮合传动；

所述剪切装置还配合连接有辅助传感装置，所述辅助传感装置包括四组结构相同的感应装置，四组感应装置并排平行设置且垂直固定在壁板b(78)上，每组感应装置均包括一组竖直放置的万向节(62)，所述万向节(62)的一端端部装有所述H锥齿轮(58)，所述万向节(62)的另一端与摆臂机构(63)连接，摆臂机构(63)还与一对光电传感器(64)相连，距离感应器(61)通过摇臂固定在所述万向节(62)的节轴上，所述万向节(62)还通过连杆连接红外线传感器(38)。

8.根据权利要求1所述的龙门式纤维带铺放机，其特征在于： 所述张力控制装置(71)包括三个张紧辊和一个张力传感器，所述三个张紧辊相互平行且呈三角形布置。

9.根据权利要求1所述的龙门式纤维带铺放机，其特征在于：所述加热装置(35)包括红外线电子加热管，所述红外线电子加热管安装在支撑架上，所述加热装置位于所述张力控制装置(71)和所述施压装置之间。

10.根据权利要求1所述的龙门式纤维带铺放机，其特征在于：所述施压装置包括滚筒(33)，滚筒(33)套装在滚筒轴上，滚筒(33)外侧为压力气囊，所述滚筒轴两端分别固定在板c(79)和壁板d(80)中，所述滚筒(33)下方设有制动靴(39)，制动靴(39)和所述滚筒(33)之间预留有间隙，所述滚筒(33)与制动靴(39)均穿过壁板b(78)与地面接触。