大张力辊压纤维缠绕装置

摘要

本发明涉及一种大张力辊压纤维缠绕装置，属于复合材料生产设备领域。缠绕单元底座上侧面的中部安装有张力放大装置，张力放大装置下部左右两侧平行安装有张力放大辊A及张力放大辊B,张力放大辊A及张力放大辊B上方平行安装有气动平衡辊，张力放大辊A上方平行安装有筒形的张力传感器，缠绕单元底座上方的右侧依次安装有卷盘结构的上收膜装置、开卷装置及下收膜装置，缠绕单元底座上方的左侧安装有伸臂装置，伸臂装置的伸臂底座上经线性导轨安装有伸臂，伸臂一端与伸臂气缸的伸缩杆连接，伸臂另一端固定有压辊架，热辊及压辊平行安装在压辊架上，缠绕单元底座固定偏摆在装置上。

说明书

技术领域

本发明涉及碳纤维生产设备领域，详细地讲是一种大张力辊压纤维缠绕装置。

背景技术

众所周知，复合材料具有重量轻、比强度高、比刚度高、可设计性强、抗疲劳断裂性能好、耐腐蚀、尺寸稳定性好以及便于大面积整体成形等优点，在各个领域都得到了广泛的应用，尤其是在航空航天等领域广泛应用。现有复合材料筒形、锥体、截锥体结构件主要采用手工铺层或湿法纤维缠绕成型两种工艺，而纤维缠绕单元结构简单，缺乏可靠的加热装置、辊压装置，无法缠绕出高质量力学性能的制件，而且制件的成型质量不高，间接制约了制件的生产周期及制造成本。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种大张力辊压纤维缠绕装置，结构简单，可靠性高，能缠绕出高质量力学性能的制件，制件的成型质量高，制件的生产周期及制造成本低。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种大张力辊压纤维缠绕装置，设有缠绕单元底座，其特征是，缠绕单元底座上侧面的中部安装有张力放大装置，张力放大装置下部左右两侧平行安装有张力放大辊A及张力放大辊B,张力放大辊A及张力放大辊B上方平行安装有气动平衡辊，张力放大辊A上方平行安装有筒形的张力传感器，缠绕单元底座上方的右侧依次安装有卷盘结构的上收膜装置、开卷装置及下收膜装置，缠绕单元底座上方的左侧安装有伸臂装置，伸臂装置的伸臂底座上经线性导轨安装有伸臂，伸臂一端与伸臂气缸的伸缩杆连接，伸臂另一端固定有压辊架，热辊及压辊平行安装在压辊架上，缠绕单元底座固定偏摆在装置上。

本发明还可通过如下措施来实现：所述的张力放大辊B上方平行安装有张力放大第一导辊。所述的张力传感器的左右两侧平行安装有张力放大第二导辊及张力放大第三导辊。所述的开卷装置与上收膜装置之间安装有上收膜导辊。所述的开卷装置与下收膜装置之间安装有下收膜导辊。所述的压辊架上安装有与热辊平行的导辊。

本发明的有益效果是，适用于大型复合材料筒形、直线锥体、截锥体的平行、重叠、斜叠缠绕，有效提高了缠绕质量及制件的合格率，进一步降低了大型筒形、直线锥体、截锥体制件的生产周期及制造成本。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1本发明的结构示意图。

图2为本发明的张力放大装置结构示意图。

图3为本发明的伸臂装置结构示意图。

图中1-缠绕单元底座；2-纠偏装置；3-下收膜装置；4-开卷装置；5-上收膜装置；6-张力放大装置；7-伸臂装置；8-偏摆装置；9-纤维布带；10-缠绕工件；61-张力放大辊A；62-张力放大辊B；63-气动平衡辊；64-张力传感器；71-伸臂底座；72-伸臂气缸；73-伸臂；74-热辊；75-压辊；76-线性导轨。

具体实施方式

在图中，本发明包括缠绕单元底座1，安装在缠绕单元底座1上的开卷装置4、上收膜装置3、纠偏装置2、张力放大装置6、伸臂装置7和偏摆装置8，缠绕单元底座1，缠绕单元底座1上侧面的中部安装有张力放大装置6，张力放大装置6要由张办放大辊A61、张力放大辊B62、气动平衡辊63和张力传感器64组成，张力放大装置6下部左右两侧平行安装有张力放大辊A61及张力放大辊B62,张力放大辊A61及张力放大辊B62上方平行安装有气动平衡辊63，张力放大辊A61上方平行安装有筒形的张力传感器64，张力放大辊B62上方平行安装有张力放大第一导辊，张力传感器64的左右两侧平行安装有张力放大第二导辊及张力放大第三导辊。缠绕单元底座1上方的右侧依次安装有卷盘结构的上收膜装置5、开卷装置4及下收膜装置3，所述的开卷装置4与上收膜装置5之间安装有上收膜导辊，开卷装置4与下收膜装置3之间安装有下收膜导辊。开卷装置4、上收膜装置5及下收膜装置3安装在纠偏装置2上，可以与纠偏装置2随动，其中所述纠偏装置2安装在缠绕单元底座的最后端，可实现纤维布带9的开卷纠偏作用。缠绕单元底座1上方的左侧安装有伸臂装置7，所述伸臂装置7主要包括伸臂底座71，安装在伸臂底座71上的伸臂气缸72、伸臂73和线性导轨76，及安装在伸臂73上的热辊74和压辊75，伸臂装置7的伸臂底座71上经线性导轨76安装有伸臂73，伸臂73一端与伸臂气缸72的伸缩杆连接，伸臂73另一端固定有压辊架，圆柱形热辊74及压辊75平行安装在压辊架上，缠绕单元底座1固定在偏摆装置8上，所述的压辊架上安装有与热辊74平行的导辊。

本发明纤维布带9经纠偏装置2调节后，依次经过张力放大辊A61、张力放大辊B62、气动平衡辊63和张力传感器64，组成闭环系统，通过张力传感器64实时检测纤维布带9的张力值反馈给控制系统，用于调节张力放大辊A61和张力放大辊B62的输出转矩，实现开卷张力的二次放大作用，用于提高布带的缠绕张力，所述张力放大辊A61和张力放大辊B62，可独立使用，也可组欧米伽结构联合使用，所述气动平衡辊63采用恒气压控制，用于平衡纤维布带9张力调节时的波动误差，提高纤维布带9的张力稳定性。

伸臂73通过线性导轨76与伸臂底座71相连，当伸臂气缸72的活塞伸出时，使伸臂73沿线性导轨76直线运动，使安装在伸臂73的圆柱形压辊75推动纤维布带9向前移动，并将纤维布带9与缠绕工件10压实，在缠绕工件10旋转的作用下，带动圆柱形压辊75随动旋转，缠绕工件10在缠绕过程中收到辊压75的辊压，使纤维布带9与缠绕工件10的贴合更密实，提高缠绕成型力学性能。

压辊75采用复合结构，即压辊75辊轴采用钢制材料，用于保障压辊的抗压强度及直线度，压辊75辊体外层采用硅橡胶或类似材料制成，用于提高压辊75在纤维表面的贴合面积，保障辊压的压合效果。

热辊74采用高强度铝合金加工而成，外层进行硬质氧化，提高辊面的耐磨强度，内层安装若干只加热管，用于给辊体加热，可实现纤维布带9经过热辊74时起到加热的作用。

偏摆装置8属于本领域通用的偏摆设备，主要由中空减速机和伺服电机组成，用于支撑和连接缠绕单元底座1，可实现缠绕单元底座1与缠绕工件10的轴线产生-75°～75的偏摆范围，可实现纤维缠绕单元在锥体表面的缠绕辊压作用，用于缠绕直线锥体、截锥体缠绕时保持辊压面垂直。

本发明复合材料纤维布带9通过开卷装置4、张力放大装置6、热辊74和压辊75，使纤维布带9通过热辊74表面，在热辊74的加热的作用下，提高纤维布带9表面的树脂粘度，并且降低树脂中的水分子含量，利用伸臂装置7驱动圆柱形压辊75，使圆柱形压辊75与缠绕工件10压实，通过缠绕工件10的旋转被动驱动压辊75旋转，使压辊75在缠绕纤维布带9表面辊压，从而提高纤维缠绕层的压实力，利用张力放大装置6使纤维布带9实现恒张力缠绕，从而提高制件的力学性能，利用纠偏装置2使纤维布带9横向输送的位置稳定，提高纤维布带9的排布准确性，从而提供缠绕精度，使缠绕工件的缠绕成型质量提高。

本发明在缠绕单元各装置不变的情况下，圆柱形压辊75可以设计成锥辊形式，实现纤维布带在直线锥体、截锥体缠绕时辊辊压。