單驅動的複合材料鋪絲頭一體化裝置製造方法
2023-10-09 08:40:54 6
單驅動的複合材料鋪絲頭一體化裝置製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種重送剪切導向壓緊一體化裝置，該裝置包括：驅動臂與連杆裝置和外部驅動裝置連接；固定臂與連杆裝置和外部固定裝置連接；重送輪裝置與連杆裝置連接，用於與下方的重送輪軸配合使用，將重送輪裝置和重送輪軸之間的纖維絲束送至導向槽；導向槽放置於重送輪軸與導向刀座之間；傳動臂與連杆裝置和壓止剪切裝置連接；壓止剪切裝置與傳動臂連接，並放置在導向刀座上，用於在導向刀座的運動導向下對纖維絲束進行壓止和剪切；導向刀座放置在壓止剪切裝置的下方。本發明將導向、剪切和壓緊止動裝置集成為一個整體，極大程度地提高了系統結構緊湊性、降低了控制系統的複雜性、同時還保證了鋪絲頭系統整體的可靠性，快速維護性也得到提高。
【專利說明】單驅動的複合材料鋪絲頭一體化裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及複合材料自動鋪放成型【技術領域】，尤其是對於多束複合纖維絲束材料鋪放成型過程，主要用於採用單個驅動器實現對複合材料絲束鋪放控制過程中多束纖維絲束的重送、導向、壓緊止動和剪切。
【背景技術】
[0002]複合材料具有高比強度、高比模量，耐疲勞，減振性好，工藝性好等優點，這些優點對飛行器的性能具有很大的價值，在航天航空工業中已經得到了廣泛的應用，同時在其他行業，如體育器材、船舶、高鐵等領域，複合材料的用量也在日益增多。
[0003]對高曲率輪廓復材整體構件，如飛機機身段，以及其他諸如噴氣發動機整流罩、進氣道、噴管、錐形管、壓氣機葉片、圓形或「C」形通道管等橢圓高曲率輪廓整體復材構件，使用複合材料自動鋪帶機設備將難以滿足鋪放製造的要求。複合材料自動鋪絲機由於可以對多束窄條絲帶進行單獨控制，可根據鋪放層輪廓形狀對絲束進行獨立切斷控制，可鋪放複雜的、甚至帶窗口的曲面。因此，對於此類複雜構件，需要使用自動鋪絲機來實現鋪放加工製造。
[0004]鋪絲頭是複合材料鋪絲機最核心的部件，鋪絲頭的核心功能裝置主要實現對多束復材纖維絲束的獨立重送、壓緊止動、剪切、導向等功能，這是鋪絲機實現對複雜輪廓鋪放的保障和如提條件。
[0005]現有的鋪絲頭採用的分立裝置能夠實現對複合材料纖維絲束的重送、壓緊止動和剪切功能，但每套裝置都需要採用獨立的驅動系統進行驅動控制。在鋪絲頭的結構方面，不僅驅動元件的數量翻倍，而且還增加了裝置的總質量和體積；在控制方面，由於要對每一束纖維絲束進行獨立的重送、壓緊止動和剪切，重送系統、壓緊止動系統和剪切系統必須要相互協同，才能保證絲束的準確切斷和鋪放，在複雜性方面也有所增加。一旦出現控制失調，重送、壓緊止動和剪切系統沒有按照設定功能進行配合，三套運動控制系統的動作發生時序偏差，就會出現重送、壓緊止動和剪切系統同時動作或不動作，都會影響鋪絲機的正常工作，輕則導致鋪絲精度不準確，功能不正常，重則會導致鋪絲機系統運行故障。
[0006]導向系統是保證絲束正常傳送的通道。當復材纖維絲束被剪切後，對帶有斷口的復材絲束進行重送時，復材絲束能否準確進入導向通道是一個嚴重影響鋪絲頭正常工作的問題。
[0007]現有的剪切系統對復材絲束進行剪切後，復材絲束的斷口位置和形狀都呈不確定狀態。由於纖維絲束的斷口位置不確定，當重送剪切後的絲束從剪切系統進入導向通道時，復材絲束容易嵌入剪切和導向兩套裝置的連接縫隙，也可能滑出導絲槽，極易導致鋪絲作業無法正常完成。
【發明內容】
[0008]為了解決上述問題，同時簡化驅動系統的結構和控制流程，本發明提出一種可對復材纖維絲束獨立進行重送、導向、剪切和壓緊止動的一體化裝置。
[0009]經過研究分析，壓緊止動系統和重送系統是兩套功能互斥的系統，在對絲束進行壓緊止動時，重送系統處於停止工作狀態，以保證對絲束的正常切斷和鋪放。當處於重送狀態時，壓緊止動系統釋放鋪絲通道，以保證纖維絲束的順利通過和鋪放。
[0010]本發明將重送和壓緊止動裝置融為一體，在結構上，不僅減少了驅動元件的總數量，減輕了鋪絲頭的總質量，而且空間佔用少。在可靠性方面，一體化的設計避免了壓緊止動和重送兩套系統控制的相互協同配合，保證正常的壓緊止動重送切換時序和互斥的切換動作，極大的降低了故障率，提高了系統可靠性。
[0011]考慮到壓緊止動裝置與剪切裝置共同配合使用，在功能上是相容的，可以集成到一起。此外，剪切和導向密切相關，將剪切和導向功能進行集成也是保證絲束正常鋪放的先決條件。
[0012]本發明提出的一種重送剪切導向壓緊一體化裝置包括:驅動臂、固定臂、連杆裝置、重送輪裝置、重送輪軸、導向槽、傳動臂、壓止剪切裝置和導向刀座，其中:
[0013]所述驅動臂的一端與所述連杆裝置連接，一端與外部驅動裝置連接，用於將外部驅動裝置的動力傳遞到所述一體化裝置上；
[0014]所述固定臂的一端與所述連杆裝置連接，一端與外部固定裝置連接，用於保持固定臂與外部固定裝置穩定的相對位置，為所述連杆裝置提供固定的旋轉中心；
[0015]所述連杆裝置與驅動臂、固定臂、傳動臂和重送輪裝置連接；
[0016]所述重送輪裝置與所述連杆裝置連接，所述重送輪軸放置於重送輪裝置的下方，用於與重送輪裝置配合使用，通過重送輪軸的摩擦力將介於重送輪裝置和重送輪軸之間的纖維絲束送至導向槽的對應槽內；
[0017]所述導向槽放置於重送輪軸與導向刀座之間，用於對纖維絲束進行導向，使得纖維絲束順利從重送輪軸進入到導向刀座的導向通道中；
[0018]所述傳動臂的一端與所述連杆裝置連接，一端與壓止剪切裝置連接，用於將連杆裝置上的動力和運動傳遞到壓止剪切裝置上；
[0019]所述壓止剪切裝置與所述傳動臂連接，並放置在導向刀座上，用於在所述導向刀座的運動導向下對於纖維絲束進行壓止和剪切；
[0020]所述導向刀座放置在所述壓止剪切裝置的下方，用於對於所述壓止剪切裝置的運動方向進行引導，以配合壓止剪切裝置構成絲束導向通道，並進行剪切和壓止。
[0021]本發明將絲束導向和剪切裝置融為一體，通過剪切機構的動作主動輔助絲束在導向裝置內通行，可提高絲束剪切後重送的可靠性，避免絲束在鋪放過程中的越位跑偏和嵌入連接縫隙等問題。因此，本發明將導向、剪切和壓緊止動裝置集成為一個整體，極大程度地提高了系統結構緊湊性、降低了控制系統的複雜性、同時還保證了鋪絲頭系統整體的可靠性，快速維護性方面也得到提高。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]圖1是根據本發明一實施例的16束複合材料纖維絲束重送剪切導向壓緊一體化裝置的結構示意圖；
[0023]圖2是根據本發明一實施例的單束複合材料纖維絲束重送剪切導向壓緊一體化裝置的結構示意圖；
[0024]圖3是根據本發明一實施例的驅動臂的結構示意圖；
[0025]圖4(a)是根據本發明一實施例的驅動連接塊的結構示意圖，圖4(b)是根據本發明一實施例的連接臂的結構示意圖；
[0026]圖5是根據本發明一實施例的連杆裝置的結構示意圖；
[0027]圖6是根據本發明一實施例的連接軸承系的結構示意圖；
[0028]圖7是根據本發明一實施例的連接軸的結構示意圖；
[0029]圖8是根據本發明一實施例的連杆的結構示意圖；
[0030]圖9是根據本發明一實施例的重送輪裝置的結構示意圖；
[0031]圖10是根據本發明一實施例的重送輪裝置部件的結構示意圖；
[0032]圖11是根據本發明一實施例的重送輪軸的結構示意圖；
[0033]圖12是根據本發明一實施例的導向槽的結構示意圖；
[0034]圖13 Ca)是根據本發明一實施例的傳動臂的結構示意圖，圖13 (b)是根據本發明一實施例的傳動連接臂的結構示意圖；
[0035]圖14是根據本發明一實施例的壓止剪切裝置的結構示意圖；
[0036]圖15(a)是根據本發明一實施例的本體的軸測圖，圖15(b)是根據本發明一實施例的本體的剖視圖；
[0037]圖16是根據本發明一實施例的壓緊裝置的結構示意圖；
[0038]圖17是根據本發明一實施例的導向壓緊杆的結構示意圖；
[0039]圖18是根據本發明一實施例的導向翼柱的結構示意圖；
[0040]圖19是根據本發明一實施例的壓止頭的結構示意圖；
[0041]圖20是根據本發明一實施例的連接杆的結構示意圖；
[0042]圖21是根據本發明一實施例的限位螺母的結構示意圖；
[0043]圖22是根據本發明一實施例的剪切刀片的結構示意圖；
[0044]圖23是根據本發明一實施例的導向刀座的結構示意圖；
[0045]圖24(a)是根據本發明一實施例的16束絲束刀臺的正視圖，圖24(b)是根據本發明一實施例的16束絲束刀臺的仰視圖；
[0046]圖25是根據本發明一實施例的下剪刃的結構示意圖；
[0047]圖26是根據本發明一實施例的壓板的結構示意圖；
[0048]圖27是根據本發明一實施例的重送剪切導向壓緊的一體化裝置的工作流程示意圖。
【具體實施方式】
[0049]為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，並參照附圖，對本發明進一步詳細說明。
[0050]本發明提出一種對纖維絲束(16束或更多)進行重送剪切導向壓緊的一體化裝置，圖1是根據本發明一實施例的16束複合材料纖維絲束重送剪切導向壓緊一體化裝置的結構示意圖，圖2是根據本發明一實施例的單束複合材料纖維絲束重送剪切導向壓緊一體化裝置的結構示意圖，如圖1和圖2所示，所述複合材料纖維絲束重送剪切導向壓緊一體化裝置包括驅動臂a、固定臂b、連杆裝置C、重送輪裝置d、重送輪軸e、導向槽f、傳動臂g、複合材料纖維絲束K壓止剪切裝置i和導向刀座j，其中:
[0051]所述驅動臂a的一端與所述連杆裝置c連接，一端與外部驅動裝置連接，用於將外部驅動裝置的動力傳遞到所述一體化裝置上；
[0052]圖3是根據本發明一實施例的驅動臂的結構示意圖，如圖3所示，所述驅動臂a包括驅動連接塊al和兩片連接臂a2，其中:
[0053]圖4(a)是根據本發明一實施例的驅動連接塊的結構示意圖，如圖4(a)所示，所述驅動連接塊al為由上下兩個矩形塊組成的結構，位於下部的小矩形塊橫設有螺紋通孔al-2，用於將兩片連接臂a2連接在小矩形塊的兩側；位於上部的大矩形塊的頂部開設有螺紋孔al-1，用於與外部驅動裝置進行螺紋連接。所述螺紋通孔al-2和螺紋孔al-1的數量和孔徑不限於圖4(a)中所示的3個孔，可根據實際連接要求進行更改。
[0054]圖4(b)是根據本發明一實施例的連接臂的結構示意圖，如圖4(b)所示，所述連接臂a2為片狀矩形圓頭結構，其下部開設有大通孔a2_2，用於與所述連杆裝置c的驅動臂連接軸承系Cl連接，上部開設有埋頭孔a2_l，其尺寸與數量與所述驅動連接塊al的螺紋孔al-1相匹配，用於通過沉頭螺釘與驅動連接塊al連接到一起。
[0055]所述驅動連接塊al與連接臂a2共同組成驅動臂，用於將外部驅動裝置與重送、導向、剪切、壓緊止動一體化裝置連接到一起，以將外部驅動裝置的動力傳遞到所述一體化裝置上。
[0056]所述固定臂b的一端與所述連杆裝置c連接，一端與外部固定裝置連接，用於保持固定臂b與外部固定裝置穩定的相對位置，為所述連杆裝置c提供固定的旋轉中心；
[0057]所述固定臂b與驅動臂a採用相同的結構形式，只是在尺寸上不同，這裡不再贅述。
[0058]所述連杆裝置c與驅動臂a、固定臂b、傳動臂g和重送輪裝置d連接；
[0059]圖5是根據本發明一實施例的連杆裝置的結構示意圖，如圖5所示，所述連杆裝置c包括驅動臂連接軸承系Cl、傳動臂連接軸承系c2、固定臂連接軸承系c3和連杆c4，其中:
[0060]所述驅動臂連接軸承系Cl位於所述連杆c4的上部，其用於通過驅動臂a與外部驅動裝置連接；
[0061]所述傳動臂連接軸承系c2位於所述驅動臂連接軸承系Cl的下方，用於通過傳動臂g與壓止剪切裝置i連接，以通過傳動臂g向壓止剪切裝置i傳遞動力和運動，即通過傳動臂連接軸承系c2將傳動臂g的驅動力轉化為壓止剪切裝置i的沿其導向方向的運動驅動力，同時保證傳動臂g與壓止剪切裝置i沿其各自的導向方向運行；
[0062]所述固定臂連接軸承系c3位於所述傳動臂連接軸承系c2的下方，用於與固定臂b連接，進而為連杆裝置c提供固定的旋轉中心；
[0063]所有的連接軸承繫結構都是相同的，均由一對軸承(cl-1、c2-l、C3-1)和嵌在軸承中間的連接軸(cl-2、c2-2、c3-2)組成，如圖6所示。
[0064]所述軸承(cl-1、c2_l、c3-l)為帶肩的標準軸承；
[0065]所述連接軸(cl-2、c2_2、c3_2)為圓頭方軸結構，如圖7所示。圓頭方軸(cl_2、c2-2、c3-2)的中部為截面為矩形的長方體軸體(cl-2-l、c2-2-l、c3-2-l)，其與連杆c4的方形軸孔相配合，長方形軸體的設計一方面起到定位軸位置的作用，另一個作用是矩形結構設計可以防止軸體在連杆c4的方形軸孔內旋轉，並可通過採用頂絲頂緊軸體，約束方軸沿其軸向的竄動。
[0066]在所述長方體軸體(cl-2-1、c2-2-l、C3-2-1)的各頂端車有軸肩(cl_2_2、c2-2-2、c3-2-2)，其作用是對軸承(cl-l、c2-l、c3-l)內圈進行限位，還可避免長方體軸體(c 1-2-1、c2~2~l、c3-2~l)與軸承(cl-1、c2~l、c3~l)外圈的機械幹涉。
[0067]所述連接軸(cl-2、c2_2、c3_2)的最外部為圓柱形軸體(cl_2_3、c2_2_3、c3-2-3)，用於安裝軸承(cl-1、c2-l、c3-l)。
[0068]圖8是根據本發明一實施例的連杆的結構示意圖，如圖8所示，所述連杆c4上開有多個矩形通孔(c4-l、c4-3、c4-5)，各矩形通孔外部鍃有圓形凹槽，用於對應安裝所述驅動臂連接軸承系Cl、連接臂連接軸承系c2和固定臂連接軸承系c3，圓形凹槽的設計是避免驅動臂連接軸承系Cl、連接臂連接軸承系c2和固定臂連接軸承系c3上的軸承內圈與連杆c4出現機械幹涉；
[0069]所述連杆c4對應矩形通孔的側面開有多個螺紋通孔(c4_2、c4_4、c4_6)，用於安裝頂絲，以限制對應的驅動臂連接軸承系Cl、傳動臂連接軸承系c2和固定臂連接軸承系c3在連杆c4內的竄動和旋轉，保持驅動臂連接軸承系Cl、傳動臂連接軸承系c2、固定臂連接軸承系c3與連杆c4之間穩定的位置關係。
[0070]所述連杆c4的底部為凸臺c4_7，作為連杆c4與重送輪裝置d的安裝連接面，所述凸臺c4-7的設計增加了連杆c4與重送輪裝置d的連接厚度，保證具有足夠的剛度和強度，同時還在空間上保證安裝後的重送輪裝置d的整體厚度控制在一定的範圍內，防止多絲束共同工作時，多套系統之間的機械幹涉。
[0071]所述凸臺c4_7上開有一組螺紋通孔c4_8，螺紋通孔的數量與重送輪裝置d的開孔數量對應，用於與重送輪裝置d連接。
[0072]所述重送輪裝置d與所述連杆裝置c連接。圖9是根據本發明一實施例的重送輪裝置的結構示意圖，如圖9所示，所述重送輪裝置d包括兩片連接臂dl、一對軸承d2和重送輪d3，其中:
[0073]連接臂dl的結構如圖10 (a)所示，重送輪d3的結構如圖10 (b)所示。軸承d2選用帶肩軸承，其結構如圖10(c)所示。
[0074]所述連接臂dl為片狀圓頭結構，其下部開設有大通孔dl-2，用於與軸承d2連接，其上部開設有埋頭孔dl-1，埋頭孔dl-1的尺寸與數量與連杆c4的螺紋通孔c4-8相匹配，以通過沉頭螺釘將兩片連接臂dl與連杆c4連接到一起。
[0075]所述重送輪d3設有軸肩，用於對軸承d2的內圈d2-l進行限位，連接臂dl對軸承d2的肩部d2-2進行限位，再通過將連接臂dl通過螺釘固定在連杆c4上，即可實現對重送輪裝置的安裝和定位。
[0076]另外，在外部驅動的作用下，重送輪始終壓緊在纖維絲束上，即使重送輪有磨損，也能保證與纖維絲束的緊密接觸，補償掉磨損造成的間隙，因此可以說，所述重送輪具有磨損自補償能力。
[0077]所述重送輪軸e放置於重送輪裝置d的下方，用於與重送輪裝置d配合使用，通過重送輪軸e的摩擦力將介於重送輪裝置d和重送輪軸e之間的纖維絲束送至導向槽f的對應槽內；[0078]圖11是根據本發明一實施例的重送輪軸的結構示意圖，如圖11所示，所述重送輪軸e為槽軸結構，其兩軸端e2用於安裝軸承；其中一個軸端e2具有一細徑，細徑上開有鍵槽el，用於連接外部傳動部件，如齒輪、帶輪等；所述重送輪軸e的軸部徑向開設有多條等間隔均布的纖維絲束導向槽e3，以約束纖維絲束按照預定方向運動，所述導向槽e3與導向槽f的開口寬度及間隔一致，配合使用。
[0079]所述導向槽f放置於重送輪軸e與導向刀座j之間，用於對纖維絲束進行導向，使得纖維絲束順利從重送輪軸e進入到導向刀座j的導向通道中；
[0080]圖12是根據本發明一實施例的導向槽的結構示意圖，如圖12所示，所述導向槽f為直角梯形結構，其直角梯形底面上等間隔均布多條溝槽，以約束纖維絲束的運動方向。梯形倒角的設計可以避免導向槽f與重送輪軸e配合運動時發生機械幹涉。
[0081]所述傳動臂g的一端與所述連杆裝置c連接，一端與壓止剪切裝置i連接，用於將連杆裝置C上的動力和運動傳遞到壓止剪切裝置i上，實現連杆裝置C旋轉運動向壓止剪切裝置i直線運動的轉化；
[0082]圖13 Ca)是根據本發明一實施例的傳動臂的結構示意圖，圖13 (b)是根據本發明一實施例的傳動連接臂的結構示意圖，如圖13 (a)和(b)所示,所述傳動臂g由相對連接的一對傳動連接臂組成，所述傳動連接臂為片狀長圓形結構，其兩端分別設有兩個大通孔gl，分別用於同傳動臂連接軸承系c2和壓止剪切裝置i的壓剪軸承系il連接；傳動連接臂的中部加工有凸臺g3，用於提高傳動連接臂的強度和剛度；所述凸臺g3上開有多個埋頭孔g2，用於通過沉頭螺釘將兩片傳動連接臂的凸臺相對，連接到一起，以實現傳動臂g與傳動臂連接軸承系c2和壓剪軸承系il的連接緊固。兩片傳動連接臂的凸臺之間留有間隙，通過在間隙中間添加墊片，可以調整傳動連接臂之間的間距，使得與傳動臂連接的軸承系只承受其軸向受力，保證軸承系自如旋轉。
[0083]所述壓止剪切裝置i與所述傳動臂g連接，並放置在導向刀座j上，用於在所述導向刀座j的運動導向下對於纖維絲束進行壓止和剪切；
[0084]圖14是根據本發明一實施例的壓止剪切裝置的結構示意圖，如圖14所示，所述壓止剪切裝置i包括壓剪軸承系il、本體i2、固定螺釘i3、剪切刀片i4和壓緊裝置i5，其中:
[0085]所述壓剪軸承系il位於所述壓止剪切裝置i的上部，其具有如前所述驅動臂連接軸承系Cl相同的結構，用於與傳動臂g連接。
[0086]所述壓剪軸承系i I包括一對軸承i 1-1和嵌在軸承中間的連接軸i 1-2組成，如圖6所示。
[0087]圖15(a)是根據本發明一實施例的本體的軸測圖，圖15(b)是根據本發明一實施例的本體的剖視圖，如圖15(a)和(b)所示，所述本體i2作為纖維絲束導向、壓緊止動和剪切的功能載體，配合其他零部件，共同實現對纖維絲束的導向、壓緊和剪切。
[0088]所述本體i2的外圍為矩形結構，其用於實現對剪切壓緊止動裝置的運動進行導向，約束整個剪切壓緊止動裝置只能沿圖15(a)所示的箭頭方向進行運動，不能旋轉；
[0089]所述本體i2的頂部貫設有方形通孔i2_l，用於安裝壓剪軸承系il，所述方形通孔i2-l外部鍃有圓形凹槽，圓形凹槽的設計是為了避免壓剪軸承系il上的軸承內外圈與本體i2出現機械幹涉；
[0090]所述本體i2在方形通孔i2_l的側邊垂直開設有螺紋通孔i2_2，用於安裝頂絲，以限制壓剪軸承系il的竄動和旋轉，保持壓剪軸承系il與本體i2之間穩定的位置關係。
[0091]所述本體i2的右側上部豎直開設有導向通孔i2_4，導向通孔i2_4的上端開設有內螺紋孔i2-3，導向通孔i2-4的下端開設有內螺紋孔i2-6，導向通孔i2-4的背部開設有縫隙i2-5，導向通孔i2-4和螺紋孔i2-3、i2-6同軸。
[0092]所述內螺紋孔i2_3用於安裝壓緊螺釘i5_l，通過調整壓緊螺釘i5_l的旋入深度，可以調節安裝在所述導向通孔i2_4上部的壓緊彈簧i5-2的壓緊力，進而調節對安裝在所述導向通孔i2-4下部的導向壓緊杆i5-3施加的壓緊力；
[0093]所述導向通孔i2_4和縫隙i2_5用於對導向壓緊杆i5_3進行導向，以約束導向壓緊杆i5_3沿著設定的運動方向進行直線運動；
[0094]所述內螺紋孔i2_6與上部的內螺紋孔i2_3同軸，用於安裝限位螺母i5_4，用於將導向壓緊杆i5_3限制在導向通孔i2-4的內部，防止導向壓緊杆i5-3從所述本體i2中脫離；
[0095]所述本體i2左下部開設有凹槽i2_7，以作為剪切刀片i4的安裝槽位，通過此槽位可對剪切刀片i4進行粗定位，槽的深度設計保證後續安裝的固定螺釘i3不會凸出此槽位，造成與其他部件的機械幹涉；
[0096]所述凹槽i2_7的側面貫設有一對螺紋孔i2_8，其通過固定螺釘i3將剪切刀片i4固定在所述本體i2上，構成上剪切裝置；
[0097]所述本體i2的最下方貫設有方形通孔i2_9，作為集成的複合材料纖維絲束的內導向通道，此通道與導向刀座j的導向通道相配合，共同組成一段完整的絲束導向通道，保證具有斷口的纖維絲束順利進入下一工作流程，避免出現卡絲或絲束滑出導向通道等故障。
[0098]圖16是根據本發明一實施例的壓緊裝置的結構示意圖，如圖16所示，所述壓緊裝置i5包括壓緊螺釘i5-l、壓緊彈簧i5-2、導向壓緊杆i5-3和限位螺母i5-4，其中:
[0099]所述壓緊螺釘i5_l為標準螺釘，安裝於所述本體i2的內螺紋孔i2_3內，其與安裝在所述導向通孔i2-4上部的壓緊彈簧i5-2配合使用，以對壓緊裝置i5的壓緊力進行調節。
[0100]所述導向壓緊杆i5-3安裝在所述導向通孔i2_4的下部，圖17是根據本發明一實施例的導向壓緊杆的結構示意圖，如圖17所示，所述導向壓緊杆i5-3包括導向翼柱i5-3-l、連接杆i5-3-2、鎖緊螺母i5-3-3和壓止頭i5_3_4，其中:
[0101]圖18是根據本發明一實施例的導向翼柱的結構示意圖，如圖18所示，所述導向翼柱i5-3-l位於導向壓緊杆i5-3的上部，為圓柱翼型結構，其圓柱部分保證所述導向壓緊杆i5-3在所述本體i2的導向通孔i2-4中平穩滑動，翼型結構插入所述本體i2的縫隙i2_5中，以約束導向壓緊杆i5_3隻能沿導向通孔i2-4滑動，不發生旋轉運動；
[0102]所述導向翼柱i5-3_l的頂部為平面，其與壓緊彈簧i5_2接觸，用於承載來自壓緊彈簧i5-2的壓緊力；
[0103]所述導向翼柱i5-3_l的底面中部開有螺紋孔，用於與連接杆i5-3_2進行螺紋連接;
[0104]圖19是根據本發明一實施例的壓止頭的結構示意圖，如圖19所示，所述壓止頭i5-3-4為半圓柱狀結構，圓柱結構設計降低了對壓止頭與複合材料接觸角度的要求，保證壓止頭即使有一定安裝或定位偏差也可以緊密壓緊複合材料纖維絲束。壓止頭i5-3-4上部平面上開設有螺紋孔，用於和連接杆i5-3-2進行螺紋連接，構成導向壓緊杆整體。同時，採用螺紋連接還可對壓止頭i5-3-4與連接杆i5-3-2之間的相對角度進行調節；另外，在外部驅動的作用下，壓止頭始終壓緊在纖維絲束上，即使壓止頭有磨損，也能保證與纖維絲束的緊密接觸，補償掉磨損造成的間隙，因此可以說，所述壓止頭具有磨損自補償能力。
[0105]圖20是根據本發明一實施例的連接杆的結構示意圖，如圖20所示，所述連接杆15-3-2為雙頭螺柱結構，所述連接杆i5-3-2的一端與導向翼柱i5-3-l底面的螺紋孔進行螺紋連接，另一端與壓止頭i5-3-4上部平面的螺紋孔進行螺紋連接；
[0106]所述鎖緊螺母i5-3_3設於壓止頭i5-3_4和連接杆i5_3_2之間，其與連接杆15-3-2採用螺紋進行連接，當壓止頭i5-3-4和連接杆i5_3_2的位置和角度調定後，通過鎖緊螺母i5-3-3將壓止頭i5-3-4鎖定到連接杆i5_3_2上，從而保證連接杆i5_3_2和壓止頭i5_3_4之間穩定的位置和角度關係。
[0107]所述限位螺母i5_4為中空結構的外螺紋結構，其上半部分為螺紋部分，下半部分為六面體部分，上半部分螺紋與本體i2的內螺紋i2-6進行螺紋連接，下半部分的六面體方便使用工具將限位螺母i5_4旋緊。
[0108]圖21是根據本發明一實施例的限位螺母的結構示意圖，如圖21所示，所述限位螺母i5-4採用中空結構設計，其允許導向壓緊杆i5-3的連接杆i5-3-2穿過此孔道，並可在此中空孔道中不受幹涉地自由運動。同時，限位螺母i5-4的上端面又可對導向壓緊杆i5-3的導向翼柱i5-3-l進行限位，避免壓緊裝置脫離本體。
[0109]圖22是根據本發明一實施例的剪切刀片的結構示意圖，如圖22所示，所述剪切刀片i4為矩形片狀結構的單面刀刃，所述剪切刀片i4刀刃朝外，安裝在本體i2的凹槽i2-7內，以對剪切刀片i4進行初定位，所述剪切刀片i4上開設有兩個圓孔，通過安裝固定螺釘i3，將所述剪切刀片i4固定在本體i2上。
[0110]圖23是根據本發明一實施例的導向刀座的結構示意圖，如圖23所示，所述導向刀座j放置在所述壓止剪切裝置i的下方，用於對於所述壓止剪切裝置i的運動方向進行引導，以配合壓止剪切裝置i構成絲束導向通道，並進行剪切和壓止，所述導向刀座j包括刀臺jl、下剪刃j2和壓板j3，其中:
[0111]圖24(a)是根據本發明一實施例的16束絲束刀臺的正視圖，圖24(b)是根據本發明一實施例的16束絲束刀臺的仰視圖，如圖24所示，所述刀臺jl為方型結構，左右兩側對稱開設有導向槽jl-1，用於對所述刀臺jl的安裝進行精確定位，所述導向槽jl-1的兩側開設有多個螺紋孔jl-2，用於連接刀臺jl和固定架；
[0112]所述刀臺jl的上部等間距開設有多個，比如16個矩形導向槽孔jl-3，用於對壓止剪切裝置i進行運動導向，所述矩形導向槽孔jl-3與壓止剪切裝置i精密配合，約束壓止剪切裝置i在矩形導向槽孔jl-3的內隙中平動和旋轉運動，使得壓止剪切裝置i只能按照如圖15(a)箭頭所示的方向進行直線運動；
[0113]所述刀臺jl的下部等間距開設有多個，比如16個倒U型通槽j 1-4，用做纖維絲束的導向通道，所述倒U型通槽jl-4、矩形導向槽孔jl-3的數量與纖維絲束的數量相同。所述倒U型通槽jl-4作為導向系統的一部分，其孔型和間距與鋪絲機的導向系統的尺寸完全匹配，與外接導向模塊一起，構成完整的導向系統。[0114]所述刀臺jl的前端面為第一安裝面jl-5，用於配合連接複合材料纖維絲束傳送用的外接導向模塊；
[0115]所述刀臺jl的底面為第二安裝面j 1-6，其作為下剪刃j2和壓板j3的安裝基面，用於將下剪刃j2和壓板j3安裝在刀臺jl上。
[0116]所述刀臺jl的底部等間距開有多個安裝螺紋孔jl-7，所述多個安裝螺紋孔jl-7分兩列上下對稱分布，每列比如可以為17個，作為下剪刃j2和壓板j3的安裝螺紋孔，通過螺釘即可將下剪刃j2和壓板j3精確安裝在刀臺jl的安裝面jl-6上。
[0117]所述刀臺jl的底部左右對稱開設有多個比如4個固定螺紋孔jl-8，用於對壓板j3進行輔助固定，通過螺釘即可將壓板j3緊密固定在刀臺jl的安裝面jl-6上。
[0118]圖25是根據本發明一實施例的下剪刃的結構示意圖，如圖25所示,所述下剪刃j2為長方體結構，下剪刃j2與多套壓止剪切裝置i共同構成導向剪切系統；
[0119]所述下剪刃j2上均布多個比如17個通孔j2_l，其與刀臺jl上的安裝螺紋孔jl-7螺紋孔一一對應，以通過螺釘將下剪刃j2與刀臺jl連接起來，與壓止剪切裝置i共同構成對複合材料纖維絲束的剪切系統，同時，下剪刃j2與刀臺jl構成封閉的絲束導向通道；
[0120]每條下剪刃j2採用刃口對稱設計，即每條下剪刃j2包括兩個對稱設計的刃口J2-2和j2-3，在使用過程中，當其中一個刃口磨損後，可方便進行快速更換，採用另一個刃口，以保持系統的正常運行 。
[0121]圖26是根據本發明一實施例的壓板的結構示意圖，如圖26所示，所述壓板j3為長方體結構，其寬度比下剪刃j2略寬，所述壓板j3配合壓止剪切裝置i的導向壓緊杆i5-3，共同構成對複合材料纖維絲束的壓緊止動系統和複合材料纖維絲束導向通道；
[0122]所述壓板j3上左右對稱開設有多個，比如4個輔助通孔j3_l，其與刀臺jl上的固定螺紋孔jl-8 —一對應；
[0123]所述壓板j3上均布固定螺紋孔17個通孔j3_2，其與刀臺j I上的安裝螺紋孔jl-7--對應；
[0124]通過螺釘將壓板j3與刀臺jl連接，與壓止剪切裝置i的導向壓緊杆i5_3共同構成對複合材料纖維絲束的壓緊止動系統和複合材料纖維絲束導向通道，其中，對應的重送輪裝置、重送輪軸、壓止剪切裝置和導向刀座構成獨立的多套重送剪切壓緊止動裝置，多套重送剪切壓緊止動裝置可獨立進行調整，彼此獨立，沒有相互影響，而且重送剪切壓緊止動裝置的數量可以根據實際要求進行數量上的增減。
[0125]16束絲束中的一束絲束為例，本發明重送、導向、壓緊止動和剪切一體化裝置的工作狀態為:
[0126]1、鋪放狀態:
[0127]在此狀態下，壓止剪切裝置與重送輪裝置都沒有同纖維絲束接觸，纖維絲束在外部鋪放裝置的作用下在導向通道自由通行，如圖27 (a)所示；
[0128]2、壓緊狀態:
[0129]在接收到對纖維絲束進行剪切的指令後，驅動臂在外部驅動裝置的作用下，推動連杆裝置繞固定臂連接軸承系逆時針旋轉，此時重送輪裝置遠離纖維絲束，壓止剪切裝置的壓止頭靠近直至接觸到纖維絲束，剪切刀片尚未接觸到纖維絲束，如圖27 (b)所示；
[0130]3、剪切狀態:[0131]在外部驅動裝置繼續推動下，壓止頭保持與纖維絲束的緊密接觸，由於壓緊彈簧的壓縮量增大，使得壓緊力持續增大，同時，下切的剪切刀片與下剪刃配合將纖維絲束剪斷，最外端纖維絲束在外部鋪放裝置的帶動下鋪敷到模具表面，剩下的另一段纖維絲束停留在壓止剪切裝置的內導向通道內，如圖27 (c)所示；
[0132]4、主動導向狀態:
[0133]當纖維絲束需要進行重送時，反向回撤驅動臂，壓止剪切裝置在傳動臂的帶動下沿導向刀座垂直向上運動，滯留在壓止剪切裝置內導向通道中纖維絲束隨著壓止剪切裝置的運動被向上拉起。壓止剪切裝置的內導向通道的底面比導向刀座的導向通道底面略高一點，以保證纖維絲束在重送過程中順暢進入另一半位於導向刀座下遊的外導向通道，避免嵌入內外導向通道之間的縫隙中，如圖27 Cd)所示；
[0134]5、重送狀態:
[0135]接收到對纖維絲束進行重送的指令後，驅動臂在外力作用下，拉動連杆裝置繞固定臂連接軸承系順時針旋轉，此時重送輪裝置接近直至將纖維絲束壓緊到重送輪軸上，壓止剪切裝置的壓止頭遠離纖維絲束，在重送輪軸的驅動下，纖維絲束順利進入導向通道中，如圖27 Ce)所示；
[0136]6、鋪放狀態:
[0137]推動驅動臂，使得連杆裝置繞固定臂連接軸承系逆時針旋轉，此時重送輪裝置遠離纖維絲束，壓止剪切裝置的壓止頭不接觸到纖維絲束，纖維絲束進入鋪放狀態，如圖27(f)所示。
[0138]由上可知，本發明重送剪切導向壓緊一體化裝置將原有的重送、壓緊止動、剪切三套驅動系統簡化為一套驅動系統，減少了驅動器件的數量；重送與壓緊止動互斥功能設計，不會產生控制上的誤動；採用一體化導向通道設計，通過剪切機構主動輔助絲束在導向裝置內通行，保障絲束高可靠的通過性；輕量化設計，減輕質量；多套重送剪切壓緊止動裝置可獨立進行調整，彼此獨立，沒有相互影響，重送剪切壓緊止動裝置可以根據實際要求進行數量上的增減；重送裝置採用標準化設計，可整體拆卸更換；壓緊止動裝置採用標準化設計，可整體拆卸更換；可通過調節壓止頭和剪切刀片的刃口的垂直距離進行調整及壓緊彈簧剛度的配合，適應不同材料、不同厚度的纖維絲束的壓緊剪切；壓緊止動和剪切之間的配合時隙可通過調節壓止頭和剪切刀片的刃口的垂直距離進行調整，避免了獨立壓緊止動和獨立剪切之間控制時序的失調問題；採用標準接頭設計，固定臂和驅動臂的連接塊都可以標準互換；驅動系統可以採用氣動驅動，但不局限於氣動，也可以採用電動平臺驅動；壓緊止動輪具有磨損自補償能力；重送輪具有磨損自補償能力；驅動系統採用直線運動，不需要旋轉運動。
[0139]以上所述的具體實施例，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施例而已，並不用於限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種重送剪切導向壓緊一體化裝置，其特徵在於，該裝置包括:驅動臂、固定臂、連杆裝置、重送輪裝置、重送輪軸、導向槽、傳動臂、壓止剪切裝置和導向刀座，其中: 所述驅動臂的一端與所述連杆裝置連接，一端與外部驅動裝置連接，用於將外部驅動裝置的動力傳遞到所述一體化裝置上； 所述固定臂的一端與所述連杆裝置連接，一端與外部固定裝置連接，用於保持固定臂與外部固定裝置穩定的相對位置，為所述連杆裝置提供固定的旋轉中心； 所述連杆裝置與驅動臂、固定臂、傳動臂和重送輪裝置連接； 所述重送輪裝置與所述連杆裝置連接，所述重送輪軸放置於重送輪裝置的下方，用於與重送輪裝置配合使用，通過重送輪軸的摩擦力將介於重送輪裝置和重送輪軸之間的纖維絲束送至導向槽的對應槽內； 所述導向槽放置於重送輪軸與導向刀座之間，用於對纖維絲束進行導向，使得纖維絲束順利從重送輪軸進入到導向刀座的導向通道中； 所述傳動臂的一端與所述連杆裝置連接，一端與壓止剪切裝置連接，用於將連杆裝置上的動力和運動傳遞到壓止剪切裝置上； 所述壓止剪切裝置與所述傳動`臂連接，並放置在導向刀座上，用於在所述導向刀座的運動導向下對於纖維絲束進行壓止和剪切； 所述導向刀座放置在所述壓止剪切裝置的下方，用於對於所述壓止剪切裝置的運動方向進行引導，以配合壓止剪切裝置構成絲束導向通道，並進行剪切和壓止。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述驅動臂包括驅動連接塊和兩片連接臂，其中: 所述驅動連接塊為由上下兩個矩形塊組成的結構，位於下部的小矩形塊橫設有螺紋通孔，用於將兩片連接臂連接在小矩形塊的兩側；位於上部的大矩形塊的頂部開設有螺紋孔，用於與外部驅動裝置進行螺紋連接； 所述連接臂為片狀矩形圓頭結構，其下部開設有大通孔，用於與所述連杆裝置的驅動臂連接軸承系連接，上部開設有埋頭孔，用於通過沉頭螺釘與驅動連接塊連接到一起； 所述固定臂與驅動臂的結構形式相同。
3.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述連杆裝置包括驅動臂連接軸承系、傳動臂連接軸承系、固定臂連接軸承系和連杆，其中: 所述驅動臂連接軸承系位於所述連杆的上部，其用於通過驅動臂與外部驅動裝置連接; 所述傳動臂連接軸承系位於所述驅動臂連接軸承系的下方，用於通過傳動臂與壓止剪切裝置連接，以通過傳動臂向壓止剪切裝置傳遞動力和運動； 所述固定臂連接軸承系位於所述傳動臂連接軸承系的下方，用於與固定臂連接，進而為連杆裝置提供固定的旋轉中心； 所述連杆對應矩形通孔的側面開有多個螺紋通孔，用於安裝頂絲，以限制對應的驅動臂連接軸承系、傳動臂連接軸承系和固定臂連接軸承系在連杆內的竄動和旋轉。
4.根據權利要求3所述的裝置，其特徵在於，所述驅動臂連接軸承系、傳動臂連接軸承系、固定臂連接軸承系的結構相同，均由一對軸承和嵌在軸承中間的連接軸組成，其中: 所述軸承為帶肩的標準軸承；所述連接軸為圓頭方軸。
5.根據權利要求4所述的裝置，其特徵在於，所述圓頭方軸的中部為截面為矩形的長方體軸體，其與連杆的方形軸孔相配合；所述長方體軸體的各頂端車有軸肩，以對軸承內圈進行限位，避免長方體軸體對軸承外圈的機械幹涉；圓頭方軸的最外部為圓柱形軸體，其用於安裝軸承。
6.根據權利要求3所述的裝置，其特徵在於，所述連杆的底部為凸臺，作為連杆與重送輪裝置的安裝連接面；所述凸臺上開有一組螺紋通孔，用於與重送輪裝置連接。
7.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述重送輪裝置包括兩片連接臂、一對軸承和重送輪，其中: 所述連接臂為片狀圓頭結構，其下部開設有大通孔，用於與軸承連接，其上部開設有埋頭孔，以通過沉頭螺釘將兩片連接臂與連杆連接到一起； 所述重送輪設有軸肩，用於對軸承的內圈進行限位，連接臂對軸承的肩部進行限位。
8.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述重送輪軸為槽軸結構，其兩軸端用於安裝軸承；其中一個軸端具有一細徑，細徑上開有鍵槽，用於連接外部傳動部件；所述重送輪軸的軸部徑向開設有多條等間隔均布的纖維絲束導向槽，以約束纖維絲束按照預定方向運動。
9.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述導向槽為直角梯形結構，其直角梯形底面上等間隔均布多條溝槽，以約束纖維絲束的運動方向。
10.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述傳動臂由相對連接的一對傳動連接臂組成，所述傳動連接臂為片狀長圓形結構，其兩端分別設有兩個大通孔，分別用於同傳動臂連接軸承系和壓止剪切裝置的壓剪軸承系連接；傳動連接臂的中部加工有凸臺，用於提高傳動連接臂的強度和剛度；所述凸臺上開有多個埋頭孔，用於通過沉頭螺釘將兩片傳動連接臂的凸臺相對，連接到一起。
【文檔編號】B29C70/38GK103640229SQ201310746770
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年12月30日 優先權日:2013年12月30日
【發明者】吳保林, 徐德 申請人:中國科學院自動化研究所