空心輪結構桿狀碳纖維纏繞機構裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于碳纖維零件加工成型領域，涉及一種用于碳纖維零件纏繞成型的空心輪結構桿狀碳纖維纏繞機構裝置。
【背景技術】
[0002]碳纖維既具有碳材料的固有特性，又兼?zhèn)浼徔椑w維的柔軟可加工性，具有優(yōu)異的力學性能，近年來被廣泛應用于航空、航天、汽車、化工、能源、交通、建筑、電子、體育運動器材等領域。
[0003]目前，已經成熟的碳纖維應用形式有四種，即碳纖維、碳纖維織物、碳纖維預浸料坯和切短纖維。碳纖維主要以“纏繞成形法”應用為主。碳纖維織物是碳纖維重要的應用形式，可分為碳纖維機織物、碳纖維針織物、碳纖維氈和碳纖維異型織造織物。碳纖維織物主要以“樹脂轉注成形法(RTM也稱真空輔助成型工藝)”應用為主。預浸料坯是將碳纖維按照一個方向一致排列或碳纖維織物經樹脂浸泡，加熱和塑化，使其轉化成片狀的一種產品。切短纖維是指將PAN基碳纖維長絲切成數(shù)毫米長的短纖維，與塑料、金屬、橡膠等材料進行復合，以增加材料的強度和耐磨性。目前，國內碳纖維產品的應用形式主要以碳纖維織物或碳纖維預浸料為主，其中碳纖維預浸料生產自動化程度較低，需要人工成本比較大，碳纖維編織物對于外形稍微復雜點物體，編織比較困難，難以實現(xiàn)大規(guī)模生產。所以，碳纖維產品大規(guī)模自動化生產，選擇碳纖維纏繞成型法，具體現(xiàn)實可行的意義。
[0004]目前市場上已有的傳統(tǒng)碳纖維纏繞機構纏繞過程中絲嘴處于被動配合狀態(tài)中，針對芯模形狀復雜的情況，不能夠很好地進行纏繞工作，需要新型的碳纖維纏繞機構。

【發(fā)明內容】

[0005]技術問題:本發(fā)明提供一種能夠提高纏繞效率，同時保證纏繞零件復雜性的空心輪結構桿狀碳纖維纏繞機構裝置。
[0006]技術方案:本發(fā)明的空心輪結構桿狀碳纖維纏繞機構裝置，包括支撐聯(lián)接架、設置在所述支撐聯(lián)接架上側的絲嘴旋轉組件、設置在支撐聯(lián)接架下側的絲嘴纏繞組件。所述絲嘴旋轉組件包括固定在支撐聯(lián)接架上的偏轉電機、由所述偏轉電機驅動的左同步帶輪、固定在支撐聯(lián)接架上的軸承端蓋、與所述軸承端蓋過盈配合的上軸承和下軸承、安裝在所述上軸承和下軸承中的吊桿軸、設置在所述吊桿軸上的右同步帶輪，左同步帶輪和右同步帶輪通過兩者之間設置的偏轉同步帶進行傳動。
[0007]所述絲嘴纏繞組件包括設置在支撐聯(lián)接架下方的轉環(huán)支撐架、固定在所述轉環(huán)支撐架上的旋轉電機、由所述旋轉電機驅動的上同步帶輪、設置在轉環(huán)支撐架下側的固定軸承、與所述固定軸承過盈配合的轉環(huán)軸、安裝在所述轉環(huán)軸上的下同步帶輪、聯(lián)接在所述轉環(huán)軸上的轉盤，所述上同步帶輪和下同步帶輪通過兩者之間設置的旋轉同步帶進行傳動，所述轉盤的側面邊緣設置有碳纖維絲架和絲嘴，所述碳纖維絲架上放置的碳纖維絲帶通過絲嘴并在轉盤旋轉的作用下纏繞樣件芯模的表面。
[0008]進一步的，本發(fā)明裝置中，絲嘴纏繞組件通過螺紋聯(lián)接的方式固定在吊桿軸下端，通過吊桿軸的旋轉將絲嘴纏繞組件轉到指定位置。
[0009]本發(fā)明中，支撐聯(lián)接架用于將整體裝置固定在三坐標平臺或多自由度機械手臂上，絲嘴旋轉組件用于實現(xiàn)整體裝置根據(jù)所需纏繞樣件的截面形狀進行偏轉，絲嘴纏繞組件用于將碳纖維絲帶纏繞在所需纏繞樣件芯模表面。
[0010]作為一種實施例，所述支撐聯(lián)接架可固定聯(lián)接在三坐標運動平臺或多自由度機械手臂上，使絲嘴可以達到指定空間位置，且配合限位傳感器，控制運動范圍，起到保險作用。
[0011]作為一種實施例，所述絲嘴纏繞組件通過螺紋聯(lián)接的方式固定在吊桿軸上，通過吊桿軸的旋轉實現(xiàn)絲嘴纏繞組件旋轉到指定位置。
[0012]作為一種實施例，所述碳纖維絲架自帶阻尼的張力控制系統(tǒng)，使得碳纖維絲帶能夠以恒定的張力纏繞樣件芯模的表面。
[0013]作為一種實施例，空心輪結構桿狀碳纖維纏繞機構裝置的控制方法，由上位機PC和下位機單片機協(xié)調控制組成，上位機解析樣件生成G代碼，通過RS232通信協(xié)議傳輸?shù)较挛粰C，下位機作為執(zhí)行機構，將G代碼轉換成電機運動控制信號，實現(xiàn)對應的纏繞運動控制。
[0014]本發(fā)明將傳統(tǒng)的碳纖維纏繞機構注入空心輪結構，絲嘴位于空心輪結構上，空心輪結構根據(jù)芯模形狀選擇合適角度，在絲嘴的引導作用下圍繞芯模旋轉。一方面提高纏繞效率，另一方面保證纏繞零件的復雜性。
[0015]有益效果:與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[0016]1、纏繞算法簡單。傳統(tǒng)桿狀碳纖維纏繞機構中絲嘴的空間位置在所需纏繞樣件芯模的某一邊，本發(fā)明所述的空心輪結構桿狀碳纖維纏繞機構中，絲嘴可以達到樣件芯模空間位置中的任一點，因此傳統(tǒng)碳纖維纏繞機構絲嘴運動和芯模旋轉配合難度較大，需要專門的軟件，控制難度較大，而本發(fā)明的空心輪結構碳纖維纏繞機構相對來說，絲嘴運動和芯模旋轉配合難度較低，整體纏繞算法較為簡單。
[0017]2、纏繞效率高。傳統(tǒng)桿狀碳纖維纏繞機構由于本身纏繞算法的約束很難實現(xiàn)快速纏繞的工作，而本發(fā)明的空心輪結構碳纖維纏繞機構由于采取了空心輪結構，能夠更加快速地實現(xiàn)纏繞工作。
[0018]3、實現(xiàn)多線頭纏繞。傳統(tǒng)桿狀碳纖維纏繞機構往往只有一個絲嘴，實現(xiàn)單線頭纏繞，而本發(fā)明的空心輪結構碳纖維纏繞機構可以在轉盤上安裝多個絲束架和對應的多個絲嘴，可以實現(xiàn)多線頭同時纏繞，提高纏繞效率和纏繞質量。
[0019]4、實現(xiàn)空間復雜構型的桿狀零件纏繞。傳統(tǒng)桿狀碳纖維纏繞機構由于算法的復雜性和自身結構原因，難以實現(xiàn)空間復雜構型的桿狀零件的纏繞工作，而本發(fā)明的空心輪結構碳纖維纏繞機構由于結構的優(yōu)勢和算法的簡易性，能夠較好地完成纏繞工作。
【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明的空心輪結構桿狀碳纖維纏繞機結構圖；
[0021 ]圖2為本發(fā)明的絲嘴旋轉組件前視結構圖；
[0022]圖3為本發(fā)明的絲嘴纏繞組件結構圖；
[0023]圖4為本發(fā)明的絲嘴纏繞組件右視結構圖。
[0024]圖中有:支撐聯(lián)接架1、絲嘴旋轉組件2、絲嘴纏繞組件3、偏轉電機20