專利名稱：一種復(fù)合材料布帶自適應(yīng)纏繞機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及復(fù)合材料布帶纏繞技術(shù)領(lǐng)域，具體是ー種復(fù)合材料布帶自適應(yīng)纏繞機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
復(fù)合材料，因其比強(qiáng)度高、比模量大、耐腐蝕、減震性好等優(yōu)點(diǎn)，在現(xiàn)代材料領(lǐng)域所占比重越來(lái)越大。布帶纏繞是制造高強(qiáng)度復(fù)合材料構(gòu)件的ー種重要方法。數(shù)控布帶纏繞機(jī)是采用碳/酚醛、高硅氧/酚醛等預(yù)浸膠帶纏繞固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)噴管零部件的專用設(shè)備。該機(jī)在纏繞時(shí)對(duì)布帶施加恒定的張力，在纏繞點(diǎn)附近使布帶加熱， 通過恒定的壓カ將布帶滾壓在成型模胎上，纏繞后再將零件固化成型。目前的纏繞機(jī)構(gòu)一般是將熱壓滾輪固定，并將熱壓滾輪軸線與纏繞零件的軸線平行，纏繞時(shí)由氣缸推動(dòng)熱壓滾輪，使之貼合在纏繞零件的型面上。布帶繞過熱壓滾輪后貼在纏繞零件上，當(dāng)主軸帶動(dòng)纏繞零件轉(zhuǎn)動(dòng)后，布帶便可纏繞在零件的表面上。當(dāng)面對(duì)錐形模胎纏繞過程吋，由于布帶在錐形模胎纏繞的厚度不均勻，導(dǎo)致熱壓滾輪不能很好的貼合纏繞型面，這將使纏繞零件的密度不均勻，力學(xué)性能下降。因此亟需一種能在纏繞零件過程中能自適應(yīng)于成型模胎表面的熱壓機(jī)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
要解決的技術(shù)問題為了克服布帶纏繞過程中熱壓滾輪不能貼合錐形纏繞型面等不足，本發(fā)明提出了ー種布帶自適應(yīng)纏繞機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)纏繞過程中熱壓輥與成型模胎自適應(yīng)貼合，提高纏繞制品的質(zhì)量。技術(shù)方案本發(fā)明的技術(shù)方案為所述ー種復(fù)合材料布帶自適應(yīng)纏繞機(jī)構(gòu)，其特征在于包括熱壓滾輪、平移裝置和角度控制測(cè)量裝置；熱壓滾輪為中空?qǐng)A柱結(jié)構(gòu)，內(nèi)置有發(fā)熱管和熱電偶，由外部エ控機(jī)控制熱壓滾輪內(nèi)腔溫度；熱壓滾輪兩端伸出有連接塊；平移裝置包括步進(jìn)電機(jī)、絲杠絲母機(jī)構(gòu)、直線滑軌和滑塊；步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，絲母和滑塊上固定有角度控制測(cè)量裝置的固定板，絲母帶動(dòng)固定板沿直線滑軌滑動(dòng)；角度控制測(cè)量裝置包括氣缸和角度測(cè)量裝置；氣缸安裝在固定板的ー側(cè)，氣缸筒端部與固定板通過銷軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接，氣缸輸出桿端部與熱壓滾輪一端連接塊銷軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接；固定板另ー側(cè)固定有支撐板，在支撐板端部安裝有角度測(cè)量裝置，角度測(cè)量裝置包括電位器，連接軸和支撐架，支撐架固定在支撐板端部，電位器固定在支撐架上，連接軸穿過熱壓滾輪另一端連接塊，并且連接軸端部與電位器固定連接，熱壓滾輪偏轉(zhuǎn)時(shí)帶動(dòng)連接軸轉(zhuǎn)動(dòng)。有益效果
本發(fā)明通過氣缸推動(dòng)熱壓滾輪偏轉(zhuǎn)，使熱壓滾輪與纏繞零件的表面自適應(yīng)貼合，并通過測(cè)量熱壓滾輪偏轉(zhuǎn)角度，確定熱壓滾輪前點(diǎn)位置的補(bǔ)償量，控制步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)整體移動(dòng)，從而保證了熱壓滾輪前點(diǎn)位置始終保持不變。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)纏繞過程中熱壓輥與成型模胎自適應(yīng)貼合，提高纏繞制品的質(zhì)量。


圖I為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為角度傳感器結(jié)構(gòu)示意圖；圖中I.步進(jìn)電機(jī)，2.整體底板，3.直線導(dǎo)軌，4.滑塊，5.固定板，6.左支撐板， 7.電位器，8.熱壓滾輪，9.氣缸，10.步進(jìn)電機(jī)固定板，11.聯(lián)軸器，12.滾珠絲杠，13.滾動(dòng)軸承，
14.支撐架，15.連接軸，16.滾針軸承，
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例描述本發(fā)明本實(shí)施例中的復(fù)合材料布帶自適應(yīng)纏繞機(jī)構(gòu)包括熱壓滾輪8、平移裝置和角度控制測(cè)量裝置。熱壓滾輪8是中空?qǐng)A柱結(jié)構(gòu)，內(nèi)置有發(fā)熱管和熱電偶，由外部工控機(jī)控制熱壓滾輪內(nèi)腔溫度，熱壓滾輪有兩個(gè)作用一是預(yù)熱纏繞中的復(fù)合材料布帶，使布帶更容易粘合在一起；二是纏繞過程中緊壓模胎，進(jìn)一步的壓實(shí)已經(jīng)纏繞上模胎上的布帶。在熱壓滾輪兩端伸出有連接塊，用于與氣缸和角度測(cè)量裝置連接。布帶自適應(yīng)纏繞機(jī)構(gòu)是為了實(shí)現(xiàn)在纏繞零件時(shí)，能夠使提供纏繞壓力的熱壓滾輪8總能夠緊密與成型模胎相貼合。。它涉及到氣壓傳動(dòng)控制及位移補(bǔ)償技術(shù)。本實(shí)施例中，通過角度控制測(cè)量裝置實(shí)現(xiàn)熱壓滾輪偏轉(zhuǎn)及偏轉(zhuǎn)角度測(cè)量，通過平移裝置實(shí)現(xiàn)整體移動(dòng)，對(duì)前點(diǎn)左右移動(dòng)的距離進(jìn)行補(bǔ)償，保證熱壓滾輪偏轉(zhuǎn)過程中熱壓前點(diǎn)位置始終保持不變。參照附圖I和附圖2，平移裝置包括步進(jìn)電機(jī)I、絲杠絲母機(jī)構(gòu)、兩條直線滑軌3和四個(gè)滑塊4。步進(jìn)電機(jī)I通過步進(jìn)電機(jī)固定板10固定在整體底板2上，絲杠絲母機(jī)構(gòu)和直線滑軌3也固定在整體底板2上。步進(jìn)電機(jī)通過聯(lián)軸器11與滾珠絲杠12相連；滑塊4與直線滑軌3配合，絲母和滑塊與固定板5固定連接，直線導(dǎo)軌起支撐固定板及固定板上的氣缸、熱壓滾輪等零件的作用。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，絲母和滑塊帶動(dòng)固定板5沿直線滑軌滑動(dòng)。角度控制測(cè)量裝置包括氣缸9和角度測(cè)量裝置。本實(shí)施例中采用兩個(gè)氣缸，氣缸安裝在固定板5的一側(cè),氣缸筒端部與固定板5通過銷軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接,氣缸輸出桿端部與熱壓滾輪一端連接塊銷軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接。氣缸可推動(dòng)熱壓滾輪偏擺一定角度。固定板5另一側(cè)固定有左支撐板6，在左支撐板端部安裝有角度測(cè)量裝置。參照附圖3，角度測(cè)量裝置包括電位器7，連接軸15和支撐架14，支撐架14固定在左支撐板6端部，電位器7固定在支撐架14上，連接軸15穿過熱壓滾輪另一端的連接塊，并通過滾針軸承16支撐；連接軸端部與電位器7固定連接。當(dāng)熱壓滾輪偏轉(zhuǎn)時(shí)，熱壓滾輪帶動(dòng)連接軸轉(zhuǎn)動(dòng)，并由連接軸帶動(dòng)電位器7轉(zhuǎn)動(dòng)，最終電位器7可檢測(cè)到熱壓滾輪8的偏轉(zhuǎn)角度。位移補(bǔ)償技術(shù)的實(shí)現(xiàn)過程如下當(dāng)熱壓滾輪8旋轉(zhuǎn)一定角度時(shí)，電位器7的輸出電壓信號(hào)發(fā)生變化，將此信號(hào)傳送至エ控機(jī)，根據(jù)角度和前點(diǎn)的水平位移之間關(guān)系進(jìn)行換算，將熱壓滾輪位移量轉(zhuǎn)化最終轉(zhuǎn)化為控制器對(duì)步進(jìn)電機(jī)I輸出的脈沖信號(hào)。當(dāng)有脈沖信號(hào)輸送到步進(jìn)電機(jī)時(shí)，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度，步進(jìn)電機(jī)通過聯(lián)軸器11與滾珠絲杠12相連接，滾動(dòng)軸承13起支撐滾珠絲杠的作用，滑塊4的移動(dòng)帶動(dòng)整個(gè)熱壓滾輪等零件在左右方向移動(dòng)。應(yīng)用本纏繞機(jī)構(gòu)時(shí)，首先將布帶繞過熱壓滾輪粘貼在纏繞零件上，氣缸前進(jìn)推動(dòng)熱壓滾輪使之緊密與纏繞零件相貼合，然后啟動(dòng)主軸，纏繞零件轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)便通過布帶帶動(dòng)熱壓滾輪旋轉(zhuǎn)，使布帶均勻受熱。當(dāng)纏繞零件的表面的布帶傾斜角度發(fā)生變化時(shí)，造成了布帶與熱壓滾輪不能很好的貼合，此時(shí)氣缸便推動(dòng)熱壓滾輪前迸，使熱壓滾輪再次與纏繞零件的表面相貼合。在這個(gè)過程中的由于熱壓滾輪的偏擺的角度發(fā)生了變化，所以通過角度傳 感器實(shí)時(shí)檢測(cè)偏擺角度的變化，并將數(shù)據(jù)傳送到エ控機(jī)中，エ控機(jī)通過計(jì)算將熱壓滾輪需要水平移動(dòng)的距離轉(zhuǎn)換成步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)一定角度所需的脈沖數(shù)，并驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)了熱壓滾輪水平移動(dòng)。從整個(gè)工作過程可以看出熱壓滾輪能夠自適應(yīng)與纏繞零件表面斜度的變化。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合材料布帶自適應(yīng)纏繞機(jī)構(gòu)，其特征在于包括熱壓滾輪、平移裝置和角度控制測(cè)量裝置； 熱壓滾輪為中空?qǐng)A柱結(jié)構(gòu)，內(nèi)置有發(fā)熱管和熱電偶，由外部工控機(jī)控制熱壓滾輪內(nèi)腔溫度；熱壓滾輪兩端伸出有連接塊； 平移裝置包括步進(jìn)電機(jī)、絲杠絲母機(jī)構(gòu)、直線滑軌和滑塊；步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，絲母和滑塊上固定有角度控制測(cè)量裝置的固定板，絲母和滑塊帶動(dòng)固定板沿直線滑軌滑動(dòng)；角度控制測(cè)量裝置包括氣缸和角度測(cè)量裝置；氣缸安裝在固定板的一側(cè)，氣缸筒端部與固定板通過銷軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接，氣缸輸出桿端部與熱壓滾輪一端連接塊通過銷軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接；固定板另一側(cè)固定有支撐板，在支撐板端部安裝有角度測(cè)量裝置，角度測(cè)量裝置包括電位器，連接軸和支撐架，支撐架固定在支撐板上，電位器固定在支撐架上，連接軸穿過熱壓滾 輪另一端連接塊，并且連接軸端部與電位器固定連接，熱壓滾輪偏轉(zhuǎn)時(shí)帶動(dòng)連接軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種布帶自適應(yīng)纏繞機(jī)構(gòu)，包括熱壓滾輪、平移裝置和角度控制測(cè)量裝置，熱壓滾輪為中空?qǐng)A柱結(jié)構(gòu)，平移裝置包括步進(jìn)電機(jī)、絲杠絲母機(jī)構(gòu)、直線滑軌和滑塊，角度控制測(cè)量裝置包括氣缸和角度測(cè)量裝置，氣缸推動(dòng)熱壓滾輪偏轉(zhuǎn)，固定板上固定有支撐板，支撐板端部安裝有角度測(cè)量裝置，角度測(cè)量裝置包括電位器，連接軸和支撐架，連接軸將電位器和熱壓滾輪連接，熱壓滾輪偏轉(zhuǎn)時(shí)帶動(dòng)連接軸轉(zhuǎn)動(dòng)。本發(fā)明通過氣缸推動(dòng)熱壓滾輪偏轉(zhuǎn)，使熱壓滾輪與纏繞零件的表面自適應(yīng)貼合，并通過測(cè)量熱壓滾輪偏轉(zhuǎn)角度，確定熱壓滾輪前點(diǎn)位置的補(bǔ)償量，控制步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)整體移動(dòng)，從而保證了熱壓滾輪前點(diǎn)位置始終保持不變。
文檔編號(hào)B29C70/32GK102825795SQ20121013857
公開日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2012年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月7日
發(fā)明者左安邦, 史耀耀, 何曉東, 俞濤, 趙盼, 彭家浩, 張軍 申請(qǐng)人:西北工業(yè)大學(xué)