一种铺丝设备中丝束极低张力的分段式控制系统的制作方法

1.本发明涉及丝束自动化铺放成型技术领域，特别涉及一种铺丝设备中丝束极低张力的分段式控制系统。


背景技术：

2.纤维自动铺放技术作为最先进的纤维增强复合材料成型技术，以其高效率、高精度、可制造复杂型面复材构件的优势，成为了目前复合材料自动化制造装备研究的热点，国外目前已经研制出了比较成熟的纤维输送系统，对于张力控制算法也已进行了深入研究，无论是龙门式还是工业机器人式的自动铺丝机均能实现稳定、可靠的低张力铺放作业。虽然近年来国内纤维自动铺放设备以及张力控制系统得到了快速的发展，一些纤维铺放设备已成功用于大型复杂曲面碳纤维复合材料结构件的铺放生产，但是普遍具有铺放张力过大的缺点，无法满足大曲率凹型构件的制造要求，非常容易导致架桥。
3.国内的输送系统整体尺寸庞大，质量大，运动缓慢，输送系统结构还不能满足可靠收集隔离纸，平整稳定输送预浸丝束的功能要求。例如预浸丝束铺放过程中经常出现打捻、翻折、丝束缠绕等现象，隔离纸收集机构多采用电机或者马达，收集过程经常拉断隔离纸等，铺放过程中，张力波动大，预浸丝束容易产生松弛、跳辊等问题，中断铺放过程，影响铺放效率和质量。
4.丝束张力的大小直接影响了复材结构件的铺放成型质量以及输送效果，不适合的张力会导致各种缺陷的产生，从而影响成型件力学性能，因此丝束张力是纤维自动铺放工艺中最重要的参数之一，实现快速响应、稳定可靠的张力控制是目前张力控制系统的主要研究方向。
5.现有纤维自动铺放设备张力控制效果因结构形式和控制系统的限制，无法实现稳定的低张力铺放作业，因而在大区率凹表面铺放过程中极易发生架桥、翻转等缺陷，丝束在输送过程中极易磨损。
6.因此，需要一种铺丝设备中丝束极低张力的分段式控制系统。


技术实现要素：

7.(一)解决的技术问题
8.针对现有技术的不足，本发明提供了一种铺丝设备中丝束极低张力的分段式控制系统，以解决上述现有技术存在的问题，张力调节与控制机构要求能够给预浸丝束施加张力，并且直接或者间接的检测预浸丝束的张力，将检测结果传输给控制系统，用于计算料卷放卷电机的实时转速，再通过主动输送时摩擦减张原理，将丝束的张力二次稳定调节至1n以内。
9.(二)技术方案
10.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
11.一种铺丝设备中丝束极低张力的分段式控制系统，包括：
12.设备主体；
13.张力调控机构，所述张力调控机构设置在设备主体上；
14.减张机构，所述减张机构设置在设备主体上，且通过丝束和张力调控机构连接；
15.其中，所述设备主体上设置有用于丝束放卷的放卷电机；
16.所述张力调控机构包括安装在设备主体上的张力支板，所述张力支板上设置有气缸，所述设备主体上设置有与气缸连接的电子调压阀，所述张力支板上设置有可移动的张力直角支架，所述张力直角支架上设置有浮动轮安装板，所述浮动轮安装板上设置有若干组用于丝束移动的浮动轮，所述浮动轮安装板上设置有若干组与浮动轮相对应的导向轮，所述气缸通过张力直角支架和浮动轮连接。
17.在一种可能的实现方式中，所述张力支板上开设有凹槽，所述浮动轮安装板和张力直角支架均设置在凹槽的内部。
18.在一种可能的实现方式中，所述张力支板靠近浮动轮安装板的一侧面上设置有导轨，所述导轨上设置有与张力直角支架连接的滑块。
19.在一种可能的实现方式中，所述气缸的一侧设置有用于检测浮动轮偏移的位移传感器，且位移传感器设置在张力支板上。
20.在一种可能的实现方式中，所述气缸的输出轴上设置有与张力直角支架连接的连接件，所述气缸和位移传感器平行设置。
21.在一种可能的实现方式中，所述减张机构包括减张电机和抽料轮，所述减张电机上设置有与抽料轮连接的联轴器。
22.在一种可能的实现方式中，所述减张机构还包括若干组减张轮，所述减张轮设置在抽料轮的外表面上，所述抽料轮远离减张电机的一侧设置有主动抽料芯轴。
23.在一种可能的实现方式中，所述主动抽料芯轴远离减张轮的一侧设置有抽料轴承座，所述抽料轮分别与若干组减张轮依次通过螺钉相连。
24.在一种可能的实现方式中，所述减张机构还包括主动抽料电机封盖，所述主动抽料电机封盖和抽料轮相连，所述抽料轴承座的内部设置有与主动抽料芯轴连接的深沟球轴承。
25.在一种可能的实现方式中，所述抽料轮、减张轮和主动抽料芯轴均设置为同轴设置。
26.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
27.本发明提供了一种铺丝设备中丝束极低张力的分段式控制系统，通过张力调控机构和减张机构两级控制调节，将预浸料丝束的张力稳定控制在极低的区间，不会随铺丝头运动过程的速度变化导致铺贴张力过大、不均，使得丝束在通过剪切、重送等功能模块后，到达压辊进行铺放时，丝束的张力始终稳定，使得铺放的零件结构稳定，力学性能更稳定，提高了铺放质量，整个装置结构简单，操作方便，增加了整个分段式控制系统的实用性。
附图说明
28.图1为本发明一种铺丝设备中丝束极低张力的分段式控制系统的整体结构图；
29.图2为本发明一种铺丝设备中丝束极低张力的分段式控制系统中张力调控机构的局部结构图；
30.图3为本发明一种铺丝设备中丝束极低张力的分段式控制系统中减张机构的局部结构图；
31.图4为本发明一种铺丝设备中丝束极低张力的分段式控制系统中抽料轮的局部结构图。
32.图中：1、设备主体；2、张力直角支架；3、滑块；4、导轨；5、导向轮；6、浮动轮；7、浮动轮安装板；8、气缸；9、张力支板；10、位移传感器；11、抽料轮；12、减张轮；13、主动抽料芯轴；14、抽料轴承座；15、减张电机；16、主动抽料电机封盖。
具体实施方式
33.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。此外，下文为了描述方便，所引用的“上”、“下”、“左”、“右”等于附图本身的上、下、左、右等方向一致，下文中的“第一”、“第二”等为描述上加以区分，并没有其他特殊含义。
34.除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
35.实施例1
36.参照图1-4所示，一种铺丝设备中丝束极低张力的分段式控制系统，包括：
37.设备主体1；
38.张力调控机构，张力调控机构设置在设备主体1上；
39.减张机构，减张机构设置在设备主体1上，且通过丝束和张力调控机构连接；
40.其中，设备主体1上设置有用于丝束放卷的放卷电机；
41.设备主体1上设置有料卷。
42.本控制系统根据反馈的信号调整电子调压阀，重复调节丝束张力，形成闭环系统。
43.张力调控机构包括安装在设备主体1上的张力支板9，张力支板9上设置有气缸8，设备主体1上设置有与气缸8连接的电子调压阀，张力支板9上设置有可移动的张力直角支架2，张力直角支架2上设置有浮动轮安装板7，浮动轮安装板7上设置有若干组用于丝束移动的浮动轮6，浮动轮安装板7上设置有若干组与浮动轮6相对应的导向轮5，气缸8通过张力直角支架2和浮动轮6连接。
44.放卷电机能够驱动料卷旋转，控制丝束供给。
45.张力支板9上开设有凹槽，浮动轮安装板7和张力直角支架2均设置在凹槽的内部。
46.张力支板9靠近浮动轮安装板7的一侧面上设置有导轨4，导轨4上设置有与张力直角支架2连接的滑块3，可随滑块3平移运动。
47.气缸8的一侧设置有用于检测浮动轮6偏移的位移传感器10，且位移传感器10设置在张力支板9上，位移传感器10为超声波传感器。
48.气缸8的输出轴上设置有与张力直角支架2连接的连接件，气缸8和位移传感器10平行设置。
49.减张机构包括减张电机15和抽料轮11，减张电机15上设置有与抽料轮11连接的联轴器。
50.减张机构还包括若干组减张轮12，减张轮12设置在抽料轮11的外表面上，抽料轮11远离减张电机15的一侧设置有主动抽料芯轴13，减张电机15驱动减张轮12对丝束张力进行控制，确保输出丝束的张力小于1n，放卷电机、电子调压阀、位移传感器10与减张电机15并联制控制元件，。
51.主动抽料芯轴13远离减张轮12的一侧设置有抽料轴承座14，抽料轮11分别与若干组减张轮12依次通过螺钉相连。
52.减张机构还包括主动抽料电机封盖16，主动抽料电机封盖16和抽料轮11相连，抽料轴承座14的内部设置有与主动抽料芯轴13连接的深沟球轴承。
53.抽料轮11、减张轮12和主动抽料芯轴13均设置为同轴设置。
54.放卷电机驱动料卷旋转，控制丝束供给，丝束首先进入张力调控机构，经过位于张力支板9的导向轮5和浮动轮6，控制系统通过调整电子调压阀控制气缸8运动，带动浮动轮6移动，达到调节丝束张力的目的，位移传感器10同步检测浮动轮6的位移，并将信号传输给控制系统，控制系统根据反馈的信号调整电子调压阀，重复调节丝束张力，形成闭环系统，丝束在调整好张力后进入减张机构，控制系统调控减张电机15控制减张轮12的转速，通过主动调节的摩擦减张原理，将丝束的张力二次调节至1n以内，丝束在通过减张轮12后，经导向轮5送入设备的功能模块。
55.本发明提供了一种铺丝设备中丝束极低张力的分段式控制系统，通过张力调控机构和减张机构两级控制调节，将预浸料丝束的张力稳定控制在极低的区间(《1n)，不会随铺丝头运动过程的速度变化导致铺贴张力过大、不均，使得丝束在通过剪切、重送等功能模块后，到达压辊进行铺放时，丝束的张力始终稳定，使得铺放的零件结构稳定，力学性能更稳定，提高了铺放质量，整个装置结构简单，操作方便，增加了整个分段式控制系统的实用性。
56.以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。