CN206814128U - 摆动平衡张力装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种摆动平衡张力装置，其包括起支撑和固定作用的竖直设置的安装板、横向设于安装板上的气缸、设于安装板后部且在竖直方向上处于气缸下方的伺服电机、竖直设于安装板右方的可旋转的摆臂、分别设于摆臂上下端的导丝轮、贯穿摆臂中部的中心轴、固定于摆臂中心轴旁的用于感知摆臂旋转角度的摆片、设于安装板后部的与摆臂相连的检测摆臂摆动角度且与伺服电机和气缸相连的角度编码器；气缸包括缸筒和用于带动摆臂旋转的活塞杆，活塞杆的端部与摆臂枢接于螺孔；伺服电机包括设于安装板后部的电机主体、贯穿安装板后设于其前部的用于安装纱团的输出轴。本装置工作效率高、成本低、张力控制精确。

Description

摆动平衡张力装置

技术领域

本实用新型涉及复合纤维缠绕工艺的张力控制装置领域，具体涉及一种摆动平衡张力装置。

背景技术

缠绕成型工艺是将浸过树脂胶液的连续纤维(或布带、预浸纱)按照一定规律缠绕到芯模上，然后经固化、脱模获得产品。

复合材料纱线在缠绕过程中，因为纱线自身粗细不均匀，被缠绕工件表面不光滑，缠绕工艺设计不合理，或者其他原因，均可能导致纱线缠绕时张力产生波动，若不将其控制在合理的范围内，便可能使加工出的产品不合格，具体表现可能为工作效率降低、成本升高、严重的会使被缠绕工件达不到设计强度，产生严重的安全隐患。

故本领域需要一种工作效率高、成本低、张力控制精确的纱团张力控制装置。

实用新型内容

为克服现有技术中张力装置的不足，本实用新型提供一种工作效率高、成本低、张力控制精确的摆动平衡张力装置。具体方案如下：

一种摆动平衡张力装置，包括起支撑和固定作用的竖直设置的安装板、横向设于安装板上的气缸、设于安装板后部且在竖直方向上处于气缸下方的伺服电机、竖直设于安装板右方的可旋转的摆臂、分别设于摆臂上下端的导丝轮、贯穿摆臂中部的中心轴、固定于摆臂中心轴旁的用于感知摆臂旋转角度的摆片、设于安装板后部的与摆臂相连的检测摆臂摆动角度且与伺服电机和气缸相连的角度编码器；

气缸包括缸筒和用于带动摆臂旋转的活塞杆，活塞杆的端部与摆臂枢接于螺孔；

伺服电机包括设于安装板后部的电机主体、贯穿安装板后设于其前部的用于安装纱团的输出轴；

摆臂包括摆臂本体、设于摆臂上方的用于连接活塞杆端部的多个螺孔、分别设于摆臂上下端的用于安装导丝轮的固定轴；

导丝轮包括从纱团引出的纱线从其左侧旋入右侧旋出的逆时针旋转的下导丝轮、纱线从其左端旋入右端旋出的顺时针旋转的上导丝轮。

根据本实用新型的一个优选实施例，安装板为矩形或方形。

根据本实用新型的一个优选实施例，气缸为低摩擦气缸。

根据本实用新型的一个优选实施例，螺孔的数量为多个，多个螺孔沿摆臂的延伸方向分布于摆臂上部。

根据本实用新型的一个优选实施例，导丝轮为中间为中空圆柱，两端带有防止纱线脱出的台阶的结构。

根据本实用新型的一个优选实施例，还包括设于安装板左上方的开口竖直向上的防止纱线绞合的托杆。

根据本实用新型的一个优选实施例，还包括设于摆臂上方左侧且位于活塞杆上方和下方的防止摆臂旋转时撞击到气缸的两个限位杆。

本实用新型提供的技术方案具有如下有益效果：

1、本技术方案提供的摆动平衡张力装置，采用伺服电机、低摩擦气缸、摆臂和角度编码器相互配合，摆臂的摆动反映纱线的张力，张力变化，摆臂摆动，摆臂摆动带动摆片转动，从而使角度编码器可以检测到摆臂的转角，再将转角信号传递至伺服电机，伺服电机做出精确的将纱线收紧或放松的动作，从而可以精确控制张力在恒定的范围内，满足工作需要。

2、纱线上的张力波动，摆臂发生摆动，摆臂带动摆片转动，从而将摆动角度传递至角度编码器，角度编码器再将信号传递至伺服电机，伺服电机执行相应动作，定量收紧或放松纱线，从而最终调节纱线张力，使其保持在恒定的范围内，整个过程的前部分为机械连锁动作，后半部分为自动控制，动作反应快，效率高，可满足不同工况需要。

3、本技术方案的伺服电机、低摩擦气缸和角度编码器均可商购获得，摆臂、安装板可通过机械加工获得，整个装置相对于需要使用大型电控或复杂的系统，具有较高的性价比，成本较低。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本实用新型作进一步的说明。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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它的附图，其中：

图1为本实用新型提供的摆动平衡张力装置的结构示意图；

图2为图1中摆动平衡张力装置的伺服电机轴相关部分的A-A剖视图；

图3为图1中摆动平衡张力装置的角度编码器相关部分的B-B剖视图；

图中：1、安装板，2、气缸，21、缸筒，22、活塞杆，3、伺服电机，31、电机主体，32、输出轴，4、摆臂，41、摆臂本体，42、螺孔，43、固定轴，5、导丝轮，51、上导丝轮，52、下导丝轮，6、中心轴，7、摆片，8、角度编码器， 9、托杆，10、限位杆，11、卸载芯轴组件，12、锥顶螺纹，13、转轴组件，01、纱团，02、纱线。

具体实施方式

下面结合本实用新型的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。

请参阅图1，一种摆动平衡张力装置，包括起支撑和固定作用的竖直设置的安装板1、横向设于安装板1上的气缸2、设于安装板1后部且在竖直方向上处于气缸2下方的伺服电机3、竖直设于安装板1右方的可旋转的摆臂4、分别设于摆臂4上下端的导丝轮5、贯穿摆臂4中部的中心轴6、固定于摆臂4中心轴 6旁的用于感知摆臂4旋转角度的摆片7、设于安装板1后部的与摆臂4相连的检测摆臂4摆动角度且与伺服电机3和气缸2相连的角度编码器8。

气缸2包括缸筒21和用于带动摆臂4旋转的活塞杆22，活塞杆22的端部与摆臂4枢接于螺孔42。

伺服电机3包括设于安装板1后部的电机主体31、贯穿安装板1后设于其前部的用于安装纱团01的输出轴32。

摆臂4包括摆臂本体41、设于摆臂4上方的用于连接活塞杆22端部的多个螺孔42、分别设于摆臂4上下端的用于安装导丝轮5的固定轴43。

导丝轮5包括从纱团01引出的纱线02从其左侧旋入右侧旋出的逆时针旋转的下导丝轮52、纱线02从其左端旋入右端旋出的顺时针旋转的上导丝轮51。

进一步地，安装板1为矩形或方形。

进一步地，气缸2为低摩擦气缸。

进一步地，螺孔42的数量为多个，多个螺孔42沿摆臂4的延伸方向分布于摆臂4上部。

进一步地，导丝轮5为中间为中空圆柱，两端带有防止纱线02脱出的台阶的结构。

进一步地，还包括设于安装板1左上方的开口竖直向上的防止纱线02绞合的托杆9。

进一步地，还包括设于摆臂4上方左侧且位于活塞杆22上方和下方的防止摆臂4旋转时撞击到气缸2的两个限位杆10。

本技术方案的原理如下：

纱线02从固定于伺服电机3输出轴32上的纱团01的右下方引出，从下导丝轮52的左下方至右上方绕下导丝轮52旋转，纱线02往上延伸至上导丝轮51，从上导丝轮51的左下方至右上方绕其旋转，从右上方引出的纱线02延伸至浸胶等工位，最后延伸至被缠绕工件。正常情况下，气缸2对摆臂4产生逆时针的力矩，纱线02对摆臂4产生顺时针的力矩，二者相互平衡。

当上导丝轮51右上方处的纱线02张力有波动时，张力波动传递至上导丝轮51，具体情况分以下两种：

一、张力变大(纱线02张紧度增加)

纱线02上的张力变大，当张力传递至上导丝轮51处时，由于右侧纱线02 张力变大，而左侧纱线02未变，故摆臂4会以中心轴6为中心顺时针旋转，上导丝轮51至纱团01处的张力均会变大，此时摆片7将摆动角度信号传递至角度编码器8，角度编码器8将摆臂4旋转角度信号换算成纱线02速度信号，再将相应执行信号传递至伺服电机3，控制伺服电机3将纱线02速度提高，即使伺服电机3按原有的方向旋转，且将其速度增大，伺服电机3旋转速度增大的过程中，摆臂4逆时针摆动，逐渐恢复至初始平衡位置，待纱线02的张力和气缸2的张力平衡后，角度编码器8再向伺服电机3发送将速度降低的信号，即：伺服电机3的速度始终与角度编码器8的位置相关联，两个力矩始终处于动态平衡，若张力稍有变化，即向伺服电机3发出速度调控信号，恢复稳定后即终止信号，在整个速度调控的过程中，气缸2上的张力在气电比例阀的控制下变化。

二、张力变小(纱线02张紧度减小)

张力变小时的调节过程与以上过程原理相同，动作相反，在此不再赘述。

请参阅图2，伺服电机3输出动力时，没有把纱团01直接安装在输出轴32 上，而是直接安装在轴承座上，轴承座安装在输出轴32上，如此则可将重力和负载直接施加在轴承座上，进而可以减轻电机轴承的负荷，增加其使用寿命。

另一端的纱团01的夹紧方式：利用锥顶把纸管(纱团内筒)顶紧，或者用气胀轴将纱团01胀紧，胀在纸管的内表面。

请参阅图3，摆片7固定于摆臂4上，跟随摆臂4一起旋转，角度编码器(编码器)8通过设于摆臂4后方的转轴组件13连接摆臂4。

卸载芯轴组件11设置于纱团01和安装板1之间，锥顶螺纹12安装于纱团 01远离安装板1的一侧。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利保护范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种摆动平衡张力装置，其特征在于，包括起支撑和固定作用的竖直设置的安装板、横向设于安装板上的气缸、设于安装板后部且在竖直方向上处于气缸下方的伺服电机、竖直设于安装板右方的可旋转的摆臂、分别设于摆臂上下端的导丝轮、贯穿摆臂中部的中心轴、固定于摆臂中心轴旁的用于感知摆臂旋转角度的摆片、设于安装板后部的与摆臂相连的检测摆臂摆动角度且与伺服电机和气缸相连的角度编码器；

气缸包括缸筒和用于带动摆臂旋转的活塞杆，活塞杆的端部与摆臂枢接于螺孔；

伺服电机包括设于安装板后部的电机主体、贯穿安装板后设于其前部的用于安装纱团的输出轴；

摆臂包括摆臂本体、设于摆臂上方的用于连接活塞杆端部的多个螺孔、分别设于摆臂上下端的用于安装导丝轮的固定轴；

导丝轮包括从纱团引出的纱线从其左侧旋入右侧旋出的逆时针旋转的下导丝轮、纱线从其左端旋入右端旋出的顺时针旋转的上导丝轮。

2.根据权利要求1所述的摆动平衡张力装置，其特征在于，安装板为矩形或方形。

3.根据权利要求2所述的摆动平衡张力装置，其特征在于，气缸为低摩擦气缸。

4.根据权利要求3所述的摆动平衡张力装置，其特征在于，螺孔的数量为多个，多个螺孔沿摆臂的延伸方向分布于摆臂上部。

5.根据权利要求3所述的摆动平衡张力装置，其特征在于，导丝轮为中间为中空圆柱，两端带有防止纱线脱出的台阶的结构。

6.根据权利要求5所述的摆动平衡张力装置，其特征在于，还包括设于安装板左上方的开口竖直向上的防止纱线绞合的托杆。

7.根据权利要求6所述的摆动平衡张力装置，其特征在于，还包括设于摆臂上方左侧且位于活塞杆上方和下方的防止摆臂旋转时撞击到气缸的两个限位杆。