一种卧式干法缠绕机的制作方法

本实用新型属于复合材料缠绕成型技术领域，具体为一种卧式干法缠绕机。

背景技术：

缠绕成型工艺是复合材料一种常见的成型方式，缠绕机是实现缠绕成型工艺的主要设备，其中卧式缠绕机是一种常见类型的缠绕机，这种缠绕机是由链条带动小车(绕丝嘴)作往复运动，并在封头端有瞬时停歇，芯模绕自身轴作等速旋转，调整两者速度可以实现平面缠绕、环向缠绕和螺旋缠绕，其机构简单，用途广泛，适用于缠绕细长的管和容器。但目前卧式缠绕机常出现控制定位不准，缠绕效率不高，操作步骤复杂。故需要对卧式缠绕机进行改进。

现有卧式干法缠绕机有如下缺点：1)只能实现单根预浸带缠绕，无法像湿法缠绕一样通过多团纱线与高效展纱配合大大提高效率；2)缠绕速率受限于预浸带宽度，若使用宽度较窄的高精度预浸带工艺进行速率低；3)进行多根预浸带缠绕带有封头的罐状复合材料时，无法确保每一根预浸带的预紧力稳定，封头位置经常出现滑纱现象，使得封头出现缺陷；以上缺点导致控制定位不准，缠绕效率不高，操作步骤复杂等缺陷。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术存在的不足之处，本实用新型提供一种卧式干法缠绕机，具体技术方案如下：

一种卧式干法缠绕机，包括定张力预浸带进给机构组、变向并线缠绕机构和定轴回转模具机构；

所述定张力预浸带进给机构组包括伺服料架、地基平台和变向张力检测机构；

所述变向并线缠绕机构包括转向展纱立辊、水平钢制导轨、水平移动固定支撑架、垂直转向立辊、定位并宽丝机构和丝嘴纵向移动机构；

所述定轴回转模具机构包括回转模具、伺服模具卡盘、平面轴心定位立柱和变位顶针立柱；

所述伺服料架和变向张力检测装置以伺服料架侧边线为基准线放置于同一侧，所述定位并宽丝机构中轴线垂直于基准线，所述伺服模具卡盘、平面轴心定位立柱和变位顶针立柱均固定于地基平台上，三者的中轴线重合。

所述伺服料架包括整体支撑架、以及设置在整体支撑架上的动力机构，所述动力机构包括第一伺服电机、法兰轴、轴承座和料卷支撑轴，所述轴承座设置在法兰轴外围，所述第一伺服电机输出端通过同步传送带连接至法兰轴的一端，所述法兰轴的另一端设有两个相互垂直存在一定中心距的销孔，通过穿过销孔的空心定位销与料卷支撑轴的一端固定连接；所述料卷支撑轴的另一端设有通过螺纹可移动连接的料卷固定楔盘和限位防松圆盘，所述皮带传动部分外侧设置保护罩。

复合材料的料卷套在料卷支撑轴上，通过螺纹连接的料卷固定楔盘和限位防松圆盘的移动，以适应不同宽窄尺寸的料卷。

第一伺服电机带动同步传送带和法兰轴，从而带动料卷支撑轴转动，对料卷张力进行调整。

优选的，所述变向张力检测机构包括支撑架体，以及设置在支撑架体上至少一套变向机构，所述变向机构包括垂直设置的两个带有限位槽的非金属限位滚轮、滚轮支架、金属底板、弹性薄片和传感器壳体，所述滚轮通过圆珠滚子轴承、支撑芯轴和第一定位螺钉设置在滚轮支架上，所述滚轮支架通过第二紧定螺栓安装于金属底板上，所述金属底板通过弹性薄片利用紧定螺钉定位于传感器壳体上，传感器壳体通过第一紧定螺栓固定于变向张力检测机构的支撑架体上，所述传感器壳体上、面向金属底板的一侧设置弹性复位机构。

优选的，所述弹性复位机构包括复位弹簧和中空螺钉，复位弹簧通过中空螺钉固定在传感器壳体上；所述传感器壳体内设置压力传感器，所述压力传感器通过沉头螺钉固定于传感器壳体内部，所述金属底板与传感器之间设置金属压片和柔性填充物。

一套变向机构对应一条预浸带，多条预浸带分别从下方穿入限位滚轮，由限位滚轮上方穿出。

优选的，所述卧式干法缠绕机还包括张力控制器，所述张力控制器与压力传感器、第一伺服电机分别连接，张力控制器接收压力传感器的信号而后调整第一伺服电机的运作带动预浸带带卷实现收卷或放卷，使张力调整至目标值，通过预浸带带卷-第一伺服电机-张力传感器检测-控制器-第一伺服电机闭环回路控制实现到达工件的预浸带张力恒定。

优选的，所述转向展纱立辊固定于变向张力检测机构的支撑架体上，所述转向展纱立辊包括两个辊筒，预浸带从两个辊筒之间穿过。

优选的，所述转向展纱立辊两个辊筒与预浸带的路径呈5～20度角，预浸带在通过两个辊筒时由于张力的存在而展开。

优选的，所述丝嘴纵向移动机构设置于地基平台上，所述丝嘴纵向移动机构包括水平导轨、水平移动固定支撑架、垂直转向立辊和纵向移动伸臂架；

所述水平导轨安装在地基平台后端的凸台上，所述水平移动固定支撑架安放在水平导轨上、沿水平导轨移动，所述垂直转向立辊安置在水平移动固定支撑架上，多个垂直转向立辊排列平面与垂直方向倾斜；所述纵向移动伸臂架连接至水平移动固定支撑架上，由h形结构钢架构成；所述纵向移动伸臂架通过一根滚珠丝杠安装固定于水平移动固定支撑架下方，所述滚珠丝杠位于水平移动固定支撑架下方的一端设置第三伺服电机作为驱动，滚珠丝杠旋转带动纵向移动伸臂架纵向移动伸缩；所述纵向移动伸臂架上方设置保护罩。

优选的，所述定位并宽丝机构包括旋转轴盘、固定在旋转轴盘上的并线展纱丝嘴、第二伺服电机和纵向移动伸臂架立柱；所述旋转轴盘和第二伺服电机固定连接在纵向移动伸臂架立柱上，旋转轴盘由第二伺服电机驱动，所述纵向移动伸臂架立柱连接至纵向移动伸臂架，所述第二伺服电机固定在纵向移动伸臂架上；旋转轴盘中心设置供预浸带穿过的圆孔，旋转轴盘带动并线展纱丝嘴旋转，使预浸带均匀地缠绕在回转模具上。

优选的，所述伺服模具卡盘端部安装三爪夹盘，所述变位顶针立柱端部安装移动顶针，所述回转模具放置在变位顶针立柱上，所述回转模具一端由三爪夹盘固定，另一端由移动顶针固定，所述回转模具的中轴线与并线宽丝嘴的中线位于同一平面上且相互垂直；伺服模具卡盘端部的三爪夹盘带动回转模具旋转，变位顶针立柱对回转模具起到支撑作用。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

(1)设置了针对各条预浸带的独立的预浸带进给机构组，各条预浸带分别控制张力、转向路径，可同时缠绕多根预浸带，大大提高了生产效率，预浸带进给机构组中伺服料架、动力机构、张力检测机构，以及变向并缠绕机构，定轴回转模具机构相互独立，节省空间；

(2)通过设置楔形的料卷固定装置和防松圆盘，可使本装置高精度地适用于多种宽窄尺寸的预浸带；

(3)通过预浸带带卷-第一伺服电机-张力传感器检测-控制器-第一伺服电机闭环回路控制实现到达工件的预浸带张力恒定效果，对于存在封头的复合材料制件可以有效防止滑纱现象，使得封头保持良好力学性能；

(4)通过设置水平导轨、水平移动固定支撑架、纵向移动伸臂架的结构用来调整包含并线展纱丝嘴的定位并宽丝机构，保证缠绕过程的精确定位。

附图说明

构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

图1为本实用新型提供的一种卧式干法缠绕机整体结构示意图；

图2为本实用新型提供的一种卧式干法缠绕机的伺服料架上动力机构结构示意图；

图3为本实用新型提供的一种卧式干法缠绕机的变向张力检测机构结构示意图；

图4为本实用新型提供的一种卧式干法缠绕机的变向并线缠绕机构结构示意图；

图5为本实用新型提供的一种卧式干法缠绕机的转向展纱立辊结构示意图；

图6为本实用新型提供的一种卧式干法缠绕机的定位并宽丝机构结构立体图。

其中，100-整体支撑架，101-伺服料架，102-地基平台，103-变位顶针立柱，104-定位并宽丝机构，105-平面轴心定位立柱，106-变向张力检测机构，107-伺服模具卡盘，108-丝嘴纵向移动机构；

201-限位防松圆盘，202-料卷固定楔盘，203-料卷支撑轴，204-空心定位销，205-法兰轴，206-轴承座，207-同步传送带，208-第一伺服电机；

301-第一紧定螺栓，302-传感器壳体，303-中空螺钉，304-复位弹簧，305-金属底板，306-第二紧定螺栓，307-限位滚轮，308-第一定位螺钉，309-支撑芯轴，310-滚轮支架，311-紧定螺钉，312-弹性薄片，313-金属压片，314-柔性填充物，315-沉头螺钉，316-圆珠滚子轴承；

401-转向展纱立辊，402-水平导轨，403-水平移动固定支撑架，404-垂直转向立辊，405-纵向移动伸臂架，406-第二伺服电机，407-旋转轴盘，408-并线展纱丝嘴，409-保护罩，410-h形结构钢架，411-滚珠丝杠，412-纵向移动伸臂架立柱，413-回转模具，414-移动顶针，415-三爪夹盘。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本实用新型提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本实用新型所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本实用新型的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

一种卧式干法缠绕机，包括定张力预浸带进给机构组、变向并线缠绕机构和定轴回转模具机构；

如图1所示，所述定张力预浸带进给机构组包括伺服料架101、地基平台102和变向张力检测机构106；

所述变向并线缠绕机构包括转向展纱立辊401、水平钢制导轨402、水平移动固定支撑架403、垂直转向立辊404、定位并宽丝机构104和丝嘴纵向移动机构108；

所述定轴回转模具机构包括回转模具413、伺服模具卡盘107、平面轴心定位立柱105和变位顶针立柱103；

所述伺服料架101和变向张力检测装置106以伺服料架侧边线为基准线放置于同一侧，所述定位并宽丝机构104中轴线垂直于基准线，所述伺服模具卡盘107、平面轴心定位立柱105和变位顶针立柱103均固定于地基平台102上，三者的中轴线重合。

如图2所示，所述伺服料架101包括整体支撑架100、以及设置在整体支撑架100上的动力机构，所述动力机构包括第一伺服电机208、法兰轴205、轴承座206和料卷支撑轴203，所述轴承座206设置在法兰轴205外围，所述第一伺服电机208输出端通过同步传送带207连接至法兰轴205的一端，所述法兰轴205的另一端设有两个相互垂直存在一定中心距的销孔，通过穿过销孔的空心定位销204与料卷支撑轴203的一端固定连接，所述料卷支撑轴203的另一端设有通过螺纹可移动连接的料卷固定楔盘202和限位防松圆盘201，所述皮带传动部分外侧设置保护罩。

复合材料的料卷套在料卷支撑轴203上，通过螺纹连接的料卷固定楔盘202和限位防松圆盘201的移动，以适应不同宽窄尺寸的料卷。

第一伺服电机208带动同步传送带和法兰轴205，从而带动料卷支撑轴203转动，对料卷张力进行调整。

由图3所示，所述变向张力检测机构106包括支撑架体，以及设置在支撑架体上多套变向机构，所述变向机构包括垂直设置的两个带有限位槽的非金属限位滚轮307、滚轮支架310、金属底板305、弹性薄片312和传感器壳体302，所述滚轮307通过圆珠滚子轴承316、支撑芯轴309和第一定位螺钉308设置在滚轮支架310上，所述滚轮支架310通过第二紧定螺栓306安装于金属底板305上，所述金属底板305通过弹性薄片312利用紧定螺钉311定位于传感器壳体302上，传感器壳体302通过第一紧定螺栓301固定于变向张力检测机构的支撑架体上，所述传感器壳体302上、面向金属底板305的一侧设置弹性复位机构，在本实施例中，所述弹性复位机构包括复位弹簧304和中空螺钉303，复位弹簧304通过中空螺钉303固定在传感器壳体302上；所述传感器壳体302内设置压力传感器，所述压力传感器通过沉头螺钉315固定于传感器壳体302内部，所述金属底板305与传感器之间设置金属压片313和柔性填充物314。

一套变向机构对应一条预浸带，多条预浸带分别从下方穿入限位滚轮，由限位滚轮上方穿出。

所述变向张力检测机构106的作用原理为：两个限位滚轮上走预浸带，预浸带对限位滚轮产生压力，金属底板305底下通过弹性薄片312固定在传感器壳体302上，金属底板305压动金属压片313，由于金属压片313连接至传感器壳体302内部的压力传感器，通过以上过程压力传感器接收到预浸带对限位滚轮的压力，在本实施例中使用的压力传感器为三菱张力传感器:型号:lx-015td；

所述卧式干法缠绕机还包括张力控制器，所述张力控制器与压力传感器、第一伺服电机分别连接，张力控制器接收压力传感器的信号而后调整第一伺服电机的运作带动预浸带带卷实现收卷或放卷，使张力调整至目标值，本实施例中使用的控制器为日本三菱公司的le-30cta，通过预浸带带卷-第一伺服电机-张力传感器检测-控制器-第一伺服电机闭环回路控制实现到达工件的预浸带张力恒定。

所述转向展纱立辊401固定于变向张力检测机构106的支撑架体上，所述转向展纱立辊401的结构如图4和图5所示，所述转向展纱立辊401包括两个辊筒，预浸带从两个辊筒之间穿过，优选的，所述转向展纱立辊401两个辊筒与预浸带的路径呈5～20度角，预浸带在通过两个辊筒时由于张力的存在而展开。

所述丝嘴纵向移动机构108设置于地基平台102上，如图4所示，所述丝嘴纵向移动机构108包括水平导轨402、水平移动固定支撑架403、垂直转向立辊404和纵向移动伸臂架405；

所述水平导轨402安装在地基平台102后端的凸台上，所述水平移动固定支撑架403安放在钢制的水平导轨402上、沿水平导轨402移动，所述垂直转向立辊404安置在水平移动固定支撑架403上，如图4所示，多个垂直转向立辊404排列平面与垂直方向倾斜，呈一定的角度，这样可以避免多条预浸带距离过紧而相互摩擦；所述纵向移动伸臂架405连接至水平移动固定支撑架403上，由h形结构钢架410构成；所述纵向移动伸臂架405通过一根滚珠丝杠411安装固定于水平移动固定支撑架403下方，所述滚珠丝杠411位于水平移动固定支撑架403下方的一端设置第三伺服电机作为驱动，滚珠丝杠411旋转带动纵向移动伸臂架405纵向移动伸缩；所述纵向移动伸臂架405上方设置保护罩409。

具体的，如图4和图6所示，所述定位并宽丝机构104包括旋转轴盘407、固定在旋转轴盘407上的并线展纱丝嘴408、第二伺服电机406和纵向移动伸臂架立柱412；所述旋转轴盘407和第二伺服电机406固定连接在纵向移动伸臂架立柱412上，旋转轴盘407由第二伺服电机406驱动，所述纵向移动伸臂架立柱412连接至纵向移动伸臂架405，所述第二伺服电机406固定在纵向移动伸臂架405上；旋转轴盘407中心设置供预浸带穿过的圆孔，旋转轴盘407带动并线展纱丝嘴408旋转，联合水平移动固定支撑架403水平往复移动使预浸带均匀地缠绕在回转模具上。

如图4所示，所述伺服模具卡盘107端部安装三爪夹盘415，所述变位顶针立柱103端部安装移动顶针414，所述回转模具413放置在变位顶针立柱103上，所述回转模具413一端由三爪夹盘415固定，另一端由移动顶针414固定，所述回转模具413的中轴线与并线宽丝嘴408的中线位于同一平面上且相互垂直；伺服模具卡盘107端部的三爪夹盘415带动回转模具413旋转，变位顶针立柱103对回转模具413起到支撑作用。

预浸带在本实用新型提供的卧式干法缠绕机上的路径为：伺服料架101上输出的多条预浸带分别通过变向张力检测机构106，而后从展纱立辊401中间穿过，预浸带平面由水平变为垂直，之后经由垂直转向立辊404完成90度转向，穿过旋转轴盘407中间的圆孔之后经过并线展纱丝嘴408将多条独立张力检测预浸带合并为一条，最后缠绕于回转模具413的缠绕芯模上完成复合材料缠绕制品制作。

由于丝嘴纵向移动机构108的动作会产生预浸带张力的变化，张力检测机构106检测到张力的变化，反馈到张力控制器，张力控制器控制第一伺服电机张卷或收卷从而保证预浸带张力稳定。

本实用新型提供的一种卧式干法缠绕机，设置了针对各条预浸带的独立的预浸带进给机构组，各条预浸带分别控制张力、转向路径，可同时缠绕多根预浸带，大大提高了生产效率，预浸带进给机构组中伺服料架、动力机构、张力检测，以及变向并缠绕机构，定轴回转模具机构相互独立，节省空间；通过设置楔形的料卷固定装置和防松圆盘，可使本装置高精度地适用于多种宽窄尺寸的预浸带；通过预浸带带卷-第一伺服电机-张力传感器检测-控制器-第一伺服电机闭环回路控制实现到达工件的预浸带张力恒定效果，对于存在封头的复合材料制件可以有效防止滑纱现象，使得封头保持良好力学性能；通过设置水平导轨、水平移动固定支撑架、纵向移动伸臂架的结构用来调整包含并线展纱丝嘴的定位并宽丝机构，保证缠绕过程的精确定位。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。