CN215359985U - 一种纤维缠绕恒张力控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种纤维缠绕恒张力控制装置，包括支撑板，支撑板的正面由左向右依次设置有收线辊、导向机构、张力调节机构和放线辊；导向机构包括导线杆、压紧结构、导线辊和多个导向轮；张力调节机构包括竖直设置的摆动杆，其下端转动连接在支撑板上，上端正面转动连接一张力轮，摆动杆的侧面水平设置一气缸，气缸的活塞杆与摆动杆转动连接。本实用新型所述恒张力控制装置结构简单、操作方便，通过把张力轮的张力变化转变为气缸的位移变化，并通过位移传感器将位移信号传输至控制器，控制器通过伺服驱动器控制放线电机的转速，从而使得缠绕过程中纤维纱线的张力始终保持恒定，提高了缠绕质量，保证了纤维缠绕制品的强度及力学性能。

Description

一种纤维缠绕恒张力控制装置

【技术领域】

本实用新型属于复合材料纤维缠绕技术领域，具体涉及一种纤维缠绕恒张力控制装置。

【背景技术】

复合材料具有优良性能，广泛地应用于军事科技、航天航空等领域。复合材料制品的成型工艺有很多种，其中纤维缠绕成型工艺应用广泛，是采用连续纤维浸渍树脂粘结剂后，在张力的作用下按照一定的线型有规律地排列在芯模上，然后经过加热使粘结剂固化而制成一定形状制品的工艺方法；其优点是能充分发挥纤维的强度，制得高比强度的产品。

纤维缠绕成型工艺中，缠绕张力的控制决定了制品的力学性能；但是，现有的张力控制装置大多不能准确的对纤维缠绕过程中的张力进行有效的测量，无法准确的将张力大小反馈给控制系统进行恒张力的控制；张力过大时，纤维线体易断，张力过小，影响生产制品的质量。

【实用新型内容】

为了弥补现有技术的缺陷，本申请提供一种纤维缠绕恒张力控制装置，所述装置能够保证缠绕过程中纤维的张力始终保持恒定，提高缠绕质量。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种纤维缠绕恒张力控制装置，包括支撑板，所述支撑板的正面由左向右依次设置有收线辊、导向机构、张力调节机构和放线辊；

所述收线辊和放线辊分别转动连接在支撑板上；

所述导向机构包括导线杆，所述导线杆水平设置在支撑板上，其左端与支撑板不接触，中间和右端分别转动连接在支撑板上；

所述张力调节机构包括摆动杆，所述摆动杆竖直设置，其下端转动连接在支撑板上，上端远离支撑板的一侧转动连接一张力轮，摆动杆靠近放卷辊的一侧连接一气缸，所述气缸的活塞杆与摆动杆转动连接，另一端固定在支撑板上。

优选地，所述导线杆上转动连接有多个导线杆转轴，且多个导线杆转轴沿导线杆的长度方向均匀分布在导线杆的正面，使得纤维纱线的导出更加顺畅。

优选地，所述导向机构还包括压紧结构，所述压紧结构设置在导线杆的右上方，包括转动连接在支撑板上的竖向分布的上压辊和下压辊，且上压辊的下表面与下压辊的上表面接触，纤维在上压辊和下压辊之间穿过，利用上压辊与下压辊相互作用压紧纤维并使其宽度充分展开。

优选地，所述压紧结构与导线杆之间还设置一导线辊，所述导线辊转动连接在支撑板上，且其上表面与上压辊的下表面位于同一水平面上，防止纤维在上压辊和下压辊之间滑出。

优选地，所述导向机构还包括多个转动连接在支撑板上的导向轮，导线辊与导线杆之间以及压紧结构与张力调节机构之间均设置有导向轮，所述导线辊与导线杆之间设置有两个导向轮，且两个导向轮与导线杆位于同一直线上；压紧结构与张力调节机构之间设置有两个导向轮，且两个导向轮上下分布，其中上方的导向轮的上表面与下压辊的上表面位于同一水平线上，下方导向轮的位置低于张力轮。

优选地，所述气缸上设置有位移传感器，用于检测气缸的位移。

优选地，所述支撑板上、摆动杆上端位置设置一弧形滑槽，摆动杆上端背面转动连接一滚轮，所述滚轮与弧形滑槽滚动连接，防止在气缸带动摆动杆摆动过程中，摆动杆上端翘起。

优选地，所述支撑板的背面，对应收线辊和放线辊的位置分别设置一收线电机和一放线电机，收线辊和放线辊分别通过收线电机和放线电机驱动，且收线电机和放线电机均为伺服电机，通过伺服驱动器控制。

优选地，所述纤维缠绕恒张力控制装置还包括控制器，所述控制器分别与位移传感器及伺服驱动器电连接，接收位移传感器传输的位移信号，并根据位移信号发出控制信号，通过伺服驱动器控制放线电机的转速。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型所述纤维缠绕恒张力控制装置通过把张力轮的张力变化转变为气缸的位移变化，并通过位移传感器将位移信号传输至控制器，控制器通过伺服驱动器控制收线电机和放线电机的转速，从而使得缠绕过程中纤维纱线的张力始终保持恒定，提高缠绕质量，保证纤维缠绕制品的强度、提高力学性能；

本实用新型所述导线杆的设置，使得当收线辊的转速较慢时，导线杆的左端会对纤维纱线一个向下的压力，防止纤维纱线松弛，收线辊卷取不均匀；

本实用新型所述压紧结构的设置，能够起到压紧线体、使纤维充分展开的作用，保证缠绕制品各部分的纤维厚度均匀。

【附图说明】

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中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他的附图。

图1是本实用新型所述纤维缠绕恒张力控制装置的结构示意图；

其中：1-支撑板；2-收线辊；3-导向机构；301-导线杆；302-压紧结构；3021-上压辊；3022-下压辊；303-导线辊；304-第一导向轮；305-第二导向轮；306-第三导向轮；307-第四导向轮；4-张力调节机构；401-摆动杆；402-张力轮；403-气缸；404-弧形滑槽；5-放线辊。

【具体实施方式】

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例，对本实用新型做进一步描述。

如图1所示，本实用新型所述纤维缠绕恒张力控制装置，包括支撑板1，所述支撑板的正面1由左向右依次设置有收线辊2、导向机构3、张力调节机构4和放线辊5；

所述收线辊2和放线辊5分别转动连接在支撑板上；

所述导向机构3包括导线杆301，所述导线杆301水平设置在支撑板1上、收线辊2的右上方，其左端与支撑板1不接触，中间和右端位置分别转动连接在支撑板1上；

所述张力调节机构4包括摆动杆401，所述摆动杆401竖直设置，其下端转动连接在支撑板1上，上端远离支撑板的一侧转动连接一张力轮402，摆动杆401靠近放卷辊5的一侧连接一气缸403(型号为CDM2E20-200E-M9BL)，所述气缸403水平设置，其活塞杆与摆动杆401转动连接，另一端固定在支撑板1上。

优选地，所述导线杆301上还转动连接有多个导线杆转轴3011，且多个导线杆转轴3011沿导线杆301的长度方向均匀分布在导线杆301上，使得纤维纱线的导出更加顺畅；作为优选，本实施例中所述导线杆转轴3011设置有三个，分别设置在导线杆301正面的左右两端及中间位置。

优选地，所述导向机构3还包括压紧结构302，所述压紧结构302设置在导线杆301的右上方，包括转动连接在支撑板上的竖向分布的上压辊3021和下压辊3022，且上压辊3021的下表面与下压辊3022的上表面接触，纤维在上压辊3021和下压辊3022之间穿过，利用上压辊3021与下压辊3022相互作用压紧纤维并使其宽度充分展开。

优选地，所述压紧结构302与导线杆301之间还设置一导线辊303，所述导线辊303转动连接在支撑板1上，且其上表面与上压辊3021的下表面位于同一水平面上，防止纤维在上压辊3021和下压辊3022之间滑出；

优选地，所述导向机构还包括多个转动连接在支撑板上的导向轮，导线辊303与导线杆301之间以及压紧结构302与张力调节机构4之间均设置有导向轮，所述导线辊与导线杆之间设置有两个导向轮，分别为第一导向轮304和第二导向轮305，且第一导向轮304和第二导向轮305与导线杆301位于同一直线上；压紧结构与张力调节机构之间设置有两个导向轮，分别为第三导向轮306和第四导向轮307，且第三导向轮和第四导向轮竖向分布，其中第三导向轮306的上表面与下压辊4022的上表面位于同一水平线上，第四导向轮307位于张力轮402的左下方。

优选地，所述气缸403上设置有位移传感器(型号为：MPS-096TSTP0)，用于检测气缸的位移；

优选地，所述支撑板1上、摆动杆401上端位置设置一弧形滑槽404，所述弧形滑槽404以摆动杆401下端与支撑板的连接点为圆心，摆动杆401上端背面转动连接一滚轮，所述滚轮设置为工字轮，滚动连接在弧形滑槽404内，防止在气缸403带动摆动杆401摆动过程中，摆动杆401上端翘起。

优选地，所述支撑板1的背面，对应收线辊2和放线辊5的位置分别设置一收线电机和一放线电机，收线辊和放线辊分别通过收线电机和放线电机驱动，且收线电机和放线电机均为伺服电机(型号为R88M-ZL75030H-S2)，通过伺服驱动器(型号为R88D-1SN08H-ECT-03)控制。

优选地，所述恒张力控制装置还包括控制器，分别与位移传感器及伺服驱动器连接，控制器接收位移传感器的位移信号，并根据位移信号发出控制信号，通过伺服驱动器控制放线电机的转速。

本实用新型所述恒张力控制在装置的工作原理：将放线辊5上的纤维纱线端部依次绕过第四导向轮307、张力轮402、第三导向轮306，在上压辊和下压辊之间穿过，然后绕过导线辊303、第二导向轮305、第一导向轮304以及导线杆上的导线杆转轴3011，最后缠绕在收线辊2上(收线辊2由收线电机驱动，收线电机的转速在运行之前设定，过程中以设定速度运行)，张力轮402上的初始张力控制是通过气缸403的阻尼来改变气缸403杆端的拉力大小，从而使得摆动杆401在初始位置，来设定初始张力，当纤维纱线上的张力过大时，张力轮402在纤维纱线张力的作用下左移，使得摆动杆401带动气缸403向左移动，由位移传感器检测气缸403的位移变化，并传递给控制器，由控制器内预设的程序来控制支撑板1背面的放线电机转速加快，使得纤维纱线的张力减小；反之，则由控制器控制放线电机转速减慢，保证缠绕过程中的张力恒定。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的某种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种纤维缠绕恒张力控制装置，其特征在于，包括支撑板，支撑板的正面由左向右依次设置有收线辊、导向机构、张力调节机构和放线辊；

所述收线辊和放线辊分别转动连接在支撑板上；

所述导向机构包括导线杆，所述导线杆水平设置在支撑板上，其左端与支撑板不接触，中间和右端分别转动连接在支撑板上；

所述张力调节机构包括摆动杆，所述摆动杆竖直设置，其下端转动连接在支撑板上，上端远离支撑板的一侧转动连接一张力轮，摆动杆靠近放卷辊的一侧水平设置一气缸，所述气缸的活塞杆与摆动杆转动连接，另一端固定在支撑板上。

2.根据权利要求1所述的纤维缠绕恒张力控制装置，其特征在于，所述导线杆上转动连接有多个导线杆转轴，且多个导线杆转轴沿导线杆的长度方向均匀分布在导线杆的正面。

3.根据权利要求1所述的纤维缠绕恒张力控制装置，其特征在于，所述导向机构还包括压紧结构，所述压紧结构设置在导线杆的右上方，包括转动连接在支撑板上的竖向分布的上压辊和下压辊，且上压辊的下表面与下压辊的上表面接触。

4.根据权利要求3所述的纤维缠绕恒张力控制装置，其特征在于，所述压紧结构与导线杆之间还设置一导线辊，所述导线辊转动连接在支撑板上，且其上表面与上压辊的下表面位于同一水平面上。

5.根据权利要求4所述的纤维缠绕恒张力控制装置，其特征在于，所述导向机构还包括多个转动连接在支撑板上的导向轮，所述导线辊与导线杆之间设置有两个导向轮，且此处的两个导向轮与导线杆位于同一直线上；压紧结构与张力调节机构之间设置有两个导向轮，且此处的两个导向轮竖向分布，其中上方导向轮的上表面与下压辊的上表面位于同一水平线上，下方导向轮位于张力轮的左下方。

6.根据权利要求1所述的纤维缠绕恒张力控制装置，其特征在于，所述气缸上设置有位移传感器。

7.根据权利要求1所述的纤维缠绕恒张力控制装置，其特征在于，所述支撑板上、摆动杆上端位置设置一弧形滑槽，摆动杆上端背面转动连接一滚轮，所述滚轮与弧形滑槽滚动连接。

8.根据权利要求1所述的纤维缠绕恒张力控制装置，其特征在于，所述支撑板的背面，对应收线辊和放线辊的位置分别设置一收线电机和一放线电机，收线辊和放线辊分别通过收线电机和放线电机驱动，且收线电机和放线电机均为伺服电机，通过伺服驱动器控制。

9.根据权利要求8所述的纤维缠绕恒张力控制装置，其特征在于，还包括控制器，所述控制器分别与位移传感器及伺服驱动器电连接，接收位移传感器传输的位移信号，并根据位移信号发出控制信号，通过伺服驱动器控制放线电机的转速。

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