本发明专利技术公开了一种空心轮结构杆状碳纤维缠绕机构装置，包括依次安装连接的支撑联接架、丝嘴旋转组件和丝嘴缠绕组件。支撑联接架一方面对丝嘴旋转组件和丝嘴缠绕组件起着支撑作用，另一方面可将整体装置固定联接在三坐标运动平台或多自由度机械手臂上，使丝嘴到达空间指定位置。丝嘴旋转组件和丝嘴缠绕组件固定联接在支撑联接架上。丝嘴旋转组件使丝嘴能够根据芯模截面在空间坐标系的位置角度(0～180°)旋转到合适的角度。丝嘴缠绕组件环绕着芯模，当丝嘴旋转组件旋转到合适的位置，丝嘴缠绕组件中的转环，将围绕芯模作有规律的旋转，将碳纤维丝束缠绕着芯模上，完成零件的缠绕工作。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于碳纤维零件加工成型领域，涉及一种用于碳纤维零件缠绕成型的空心轮结构杆状碳纤维缠绕机构装置。
技术介绍
碳纤维既具有碳材料的固有特性，又兼备纺织纤维的柔软可加工性，具有优异的力学性能，近年来被广泛应用于航空、航天、汽车、化工、能源、交通、建筑、电子、体育运动器材等领域。目前，已经成熟的碳纤维应用形式有四种，即碳纤维、碳纤维织物、碳纤维预浸料坯和切短纤维。碳纤维主要以“缠绕成形法”应用为主。碳纤维织物是碳纤维重要的应用形式，可分为碳纤维机织物、碳纤维针织物、碳纤维毡和碳纤维异型织造织物。碳纤维织物主要以“树脂转注成形法(RTM也称真空辅助成型工艺)”应用为主。预浸料坯是将碳纤维按照一个方向一致排列或碳纤维织物经树脂浸泡，加热和塑化，使其转化成片状的一种产品。切短纤维是指将PAN基碳纤维长丝切成数毫米长的短纤维，与塑料、金属、橡胶等材料进行复合，以增加材料的强度和耐磨性。目前，国内碳纤维产品的应用形式主要以碳纤维织物或碳纤维预浸料为主，其中碳纤维预浸料生产自动化程度较低，需要人工成本比较大，碳纤维编织物对于外形稍微复杂点物体，编织比较困难，难以实现大规模生产。所以，碳纤维产品大规模自动化生产，选择碳纤维缠绕成型法，具体现实可行的意义。目前市场上已有的传统碳纤维缠绕机构缠绕过程中丝嘴处于被动配合状态中，针对芯模形状复杂的情况，不能够很好地进行缠绕工作，需要新型的碳纤维缠绕机构。
技术实现思路
<br>技术问题：本专利技术提供一种能够提高缠绕效率，同时保证缠绕零件复杂性的空心轮结构杆状碳纤维缠绕机构装置。技术方案：本专利技术的空心轮结构杆状碳纤维缠绕机构装置，包括支撑联接架、设置在所述支撑联接架上侧的丝嘴旋转组件、设置在支撑联接架下侧的丝嘴缠绕组件。所述丝嘴旋转组件包括固定在支撑联接架上的偏转电机、由所述偏转电机驱动的左同步带轮、固定在支撑联接架上的轴承端盖、与所述轴承端盖过盈配合的上轴承和下轴承、安装在所述上轴承和下轴承中的吊杆轴、设置在所述吊杆轴上的右同步带轮，左同步带轮和右同步带轮通过两者之间设置的偏转同步带进行传动。所述丝嘴缠绕组件包括设置在支撑联接架下方的转环支撑架、固定在所述转环支撑架上的旋转电机、由所述旋转电机驱动的上同步带轮、设置在转环支撑架下侧的固定轴承、与所述固定轴承过盈配合的转环轴、安装在所述转环轴上的下同步带轮、联接在所述转环轴上的转盘，所述上同步带轮和下同步带轮通过两者之间设置的旋转同步带进行传动，所述转盘的侧面边缘设置有碳纤维丝架和丝嘴，所述碳纤维丝架上放置的碳纤维丝带通过丝嘴并在转盘旋转的作用下缠绕样件芯模的表面。进一步的，本专利技术装置中，丝嘴缠绕组件通过螺纹联接的方式固定在吊杆轴下端，通过吊杆轴的旋转将丝嘴缠绕组件转到指定位置。本专利技术中，支撑联接架用于将整体装置固定在三坐标平台或多自由度机械手臂上，丝嘴旋转组件用于实现整体装置根据所需缠绕样件的截面形状进行偏转，丝嘴缠绕组件用于将碳纤维丝带缠绕在所需缠绕样件芯模表面。作为一种实施例，所述支撑联接架可固定联接在三坐标运动平台或多自由度机械手臂上，使丝嘴可以达到指定空间位置，且配合限位传感器，控制运动范围，起到保险作用。作为一种实施例，所述丝嘴缠绕组件通过螺纹联接的方式固定在吊杆轴上，通过吊杆轴的旋转实现丝嘴缠绕组件旋转到指定位置。作为一种实施例，所述碳纤维丝架自带阻尼的张力控制系统，使得碳纤维丝带能够以恒定的张力缠绕样件芯模的表面。作为一种实施例，空心轮结构杆状碳纤维缠绕机构装置的控制方法，由上位机PC和下位机单片机协调控制组成，上位机解析样件生成G代码，通过RS232通信协议传输到下位机，下位机作为执行机构，将G代码转换成电机运动控制信号，实现对应的缠绕运动控制。本专利技术将传统的碳纤维缠绕机构注入空心轮结构，丝嘴位于空心轮结构上，空心轮结构根据芯模形状选择合适角度，在丝嘴的引导作用下围绕芯模旋转。一方面提高缠绕效率，另一方面保证缠绕零件的复杂性。有益效果：与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：1、缠绕算法简单。传统杆状碳纤维缠绕机构中丝嘴的空间位置在所需缠绕样件芯模的某一边，本专利技术所述的空心轮结构杆状碳纤维缠绕机构中，丝嘴可以达到样件芯模空间位置中的任一点，因此传统碳纤维缠绕机构丝嘴运动和芯模旋转配合难度较大，需要专门的软件，控制难度较大，而本专利技术的空心轮结构碳纤维缠绕机构相对来说，丝嘴运动和芯模旋转配合难度较低，整体缠绕算法较为简单。2、缠绕效率高。传统杆状碳纤维缠绕机构由于本身缠绕算法的约束很难实现快速缠绕的工作，而本专利技术的空心轮结构碳纤维缠绕机构由于采取了空心轮结构，能够更加快速地实现缠绕工作。3、实现多线头缠绕。传统杆状碳纤维缠绕机构往往只有一个丝嘴，实现单线头缠绕，而本专利技术的空心轮结构碳纤维缠绕机构可以在转盘上安装多个丝束架和对应的多个丝嘴，可以实现多线头同时缠绕，提高缠绕效率和缠绕质量。4、实现空间复杂构型的杆状零件缠绕。传统杆状碳纤维缠绕机构由于算法的复杂性和自身结构原因，难以实现空间复杂构型的杆状零件的缠绕工作，而本专利技术的空心轮结构碳纤维缠绕机构由于结构的优势和算法的简易性，能够较好地完成缠绕工作。附图说明图1为本专利技术的空心轮结构杆状碳纤维缠绕机结构图；图2为本专利技术的丝嘴旋转组件前视结构图；图3为本专利技术的丝嘴缠绕组件结构图；图4为本专利技术的丝嘴缠绕组件右视结构图。图中有：支撑联接架1、丝嘴旋转组件2、丝嘴缠绕组件3、偏转电机201、左同步带轮202、电机架203、上轴承204、轴承端盖205、吊杆轴206、右同步带轮207、偏转同步带208、下轴承209、旋转电机301、上同步带轮302、转环支撑架303、固定轴承304、转环轴305、下同步带轮306、旋转同步带307、转盘308、碳纤维丝架309、丝嘴310。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术的技术方案进行详细的说明。如图1所示，本专利技术的一种空心轮结构杆状碳纤维缠绕机构装置的结构，按照依次安装的顺序包括支撑联接架1、丝嘴旋转组件2和丝嘴缠绕组件3。所述支撑联接架1用于将整体装置固定在三坐标平台或多自由度机械手臂上，所述丝嘴旋转组件2用于实现整体装置根据所需缠绕样件的截面形状进行偏转，所述丝嘴缠绕组件3用于将碳纤维丝带缠绕在所需缠绕样件芯模表面在三坐标平台或多自由度手臂的运动控制下，使空心轮结构杆状碳纤维缠绕机构可以到达指定空间位置，且配合限位传感器，控制运动本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种空心轮结构杆状碳纤维缠绕机构装置，其特征在于，该装置包括支撑联接架(1)、设置在所述支撑联接架(1)上侧的丝嘴旋转组件(2)、设置在支撑联接架(1)下侧的丝嘴缠绕组件(3)；所述丝嘴旋转组件(2)包括固定在支撑联接架(1)上的偏转电机(201)、由所述偏转电机(201)驱动的左同步带轮(202)、固定在支撑联接架(1)上的轴承端盖(205)、与所述轴承端盖(205)过盈配合的上轴承(204)和下轴承(209)、安装在所述上轴承(204)和下轴承(209)中的吊杆轴(206)、设置在所述吊杆轴(206)上的右同步带轮(207)，所述左同步带轮(202)和右同步带轮(207)通过两者之间设置的偏转同步带(208)进行传动；所述丝嘴缠绕组件(3)包括设置在支撑联接架(1)下方的转环支撑架(303)、固定在所述转环支撑架(303)上的旋转电机(301)、由所述旋转电机(301)驱动的上同步带轮(302)、设置在转环支撑架(303)下侧的固定轴承(304)、与所述固定轴承(304)过盈配合的转环轴(305)、安装在所述转环轴(305)上的下同步带轮(306)、联接在所述转环轴(305)上的转盘(308)，所述上同步带轮(302)和下同步带轮(306)通过两者之间设置的旋转同步带(307)进行传动，所述转盘(308)的侧面边缘设置有碳纤维丝架(309)和丝嘴(310)，所述碳纤维丝架(309)上放置的碳纤维丝带通过丝嘴(310)并在转盘(308)旋转的作用下缠绕样件芯模的表面。...
【技术特征摘要】
1.一种空心轮结构杆状碳纤维缠绕机构装置，其特征在于，该装置包括支撑联
接架(1)、设置在所述支撑联接架(1)上侧的丝嘴旋转组件(2)、设置在支撑联接
架(1)下侧的丝嘴缠绕组件(3)；
所述丝嘴旋转组件(2)包括固定在支撑联接架(1)上的偏转电机(201)、由所
述偏转电机(201)驱动的左同步带轮(202)、固定在支撑联接架(1)上的轴承端盖
(205)、与所述轴承端盖(205)过盈配合的上轴承(204)和下轴承(209)、安装在
所述上轴承(204)和下轴承(209)中的吊杆轴(206)、设置在所述吊杆轴(206)
上的右同步带轮(207)，所述左同步带轮(202)和右同步带轮(207)通过两者之间
设置的偏转同步带(208)进行传动；
所述丝嘴缠绕组件(3)包括设置在支撑联接架(1)下方的转环支撑架(303)、
固定在所述转环支撑架(303)上的旋...
【专利技术属性】
技术研发人员：王兴松，龚成明，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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