单驱动的复合材料铺丝头一体化装置及其重送轮轴系统制造方法及图纸

本发明专利技术属于复合材料自动铺放成型技术领域，具体提供一种单驱动的复合材料铺丝头一体化装置及其重送轮轴系统。本发明专利技术旨在解决现有的单驱动的复合材料铺丝头一体化装置在进行转角铺放或变曲率曲面的铺放过程中铺放质量较差的问题。为此，本发明专利技术的重送轮轴系统包括传动轴和多个单向轮装置；每一个单向轮装置都包括与传动轴同轴固定的内圈和与重送轮装置匹配的外圈，外圈与内圈同轴连接，并且外圈和内圈之间的连接设置成使外圈仅能朝一个方向相对于内圈自由转动。本发明专利技术具有上述重送轮轴系统的单驱动的复合材料铺丝头一体化装置能够允许多条丝束的铺放路径长度不一致，允许多条丝束的铺放速度不一致，维持每一条丝束的铺放张力稳定，提高了铺放质量。

【技术实现步骤摘要】
单驱动的复合材料铺丝头一体化装置及其重送轮轴系统
本专利技术属于复合材料自动铺放成型
，具体提供一种单驱动的复合材料铺丝头一体化装置及其重送轮轴系统。
技术介绍
复合材料具有高比强度、高比模量、耐疲劳、减振性好、工艺性好等优点，这些优点对飞行器的性能具有很大的价值，在航天航空工业中已经得到了广泛的应用。同时在其他行业，如体育器材、船舶、高铁等领域，复合材料的用量也在日益增多。对高曲率轮廓复材整体构件，如飞机机身段，以及其他诸如喷气发动机整流罩、进气道、喷管、锥形管、压气机叶片、圆形或“C”形通道管等椭圆高曲率轮廓整体复材构件，使用复合材料自动铺带机设备将难以满足铺放制造的要求。复合材料自动铺丝机由于可以对多束窄条丝带进行单独控制，可根据铺放层轮廓形状对丝束进行独立切断控制，可铺放复杂的、甚至带窗口的曲面。因此，对于此类复杂构件，需要使用自动铺丝机来实现铺放加工制造。自动铺丝机的铺丝头是复合材料铺丝机最核心的部件，铺丝头的核心功能装置主要实现对多束复材纤维丝束的独立重送、压紧止动、剪切、导向等功能，这是铺丝机实现对复杂轮廓铺放的保障和前提条件。现有的铺丝头采用的分立装置实现对复合材料纤维丝束的重送、压紧止动和剪切功能。每套装置都需要采用独立的驱动系统进行驱动控制。在铺丝头的结构方面，不仅驱动元件的数量翻倍，还增加了装置的总质量和体积；在控制方面，由于要对每一束纤维丝束进行独立的重送、压紧止动和剪切，重送系统、压紧止动系统和剪切系统必须要相互协同，才能保证丝束准确的切断和铺放，在复杂性方面也有所增加。一旦出现控制失调，重送、压紧止动和剪切系统没有按照设定功能进行配合，三套运动控制系统的动作发生时序偏差，出现重送、压紧止动和剪切系统同时动作或不动作，都会影响铺丝机的正常工作，轻则导致铺丝精度不准确，功能不正常，重则会导致铺丝机系统运行故障。为此，公开号为CN103640229A的专利申请中公开了一种单驱动的复合材料铺丝头一体化装置。虽然，该复合材料铺丝头一体化装置通过一个驱动系统和控制系统就能够控制多个铺丝头同时作业。但是，由于该复合材料铺丝头一体化装置的多个铺丝头使用的是同一根重送轴，使得复合材料铺丝头一体化装置在进行转角铺放或变曲率曲面的铺放过程中，会出现多条丝束的铺放路径长度不一致，铺放速度不一致，铺放张力不稳定的情况，影响铺放质量。相应地，本领域需要一种新的单驱动的复合材料铺丝头一体化装置来解决上述问题。
技术实现思路
为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决现有的单驱动的复合材料铺丝头一体化装置在进行转角铺放或变曲率曲面的铺放过程中铺放质量较差的问题，本专利技术提供了一种单驱动的复合材料铺丝头一体化装置的重送轮轴系统，所述复合材料铺丝头一体化装置包括与外部固定装置枢转连接的连杆装置、一端与所述连杆装置枢转连接的驱动臂、枢转地设置在所述连杆装置上的重送轮装置和所述重送轮轴系统；所述重送轮轴系统包括传动轴和多个单向轮装置；其中，每个所述单向轮装置都包括与所述传动轴同轴固定的内圈和与所述重送轮装置匹配的外圈，所述外圈与所述内圈同轴连接，并且所述外圈和所述内圈之间的连接设置成使所述外圈仅能朝一个方向相对于所述内圈自由转动。在上述重送轮轴系统的优选技术方案中，所述外圈的内侧设置有多个斜槽；所述单向轮装置还包括一端与所述内圈相连接的棘爪，所述棘爪的另一端能够嵌入所述斜槽中；当所述外圈朝一个方向转动时所述棘爪能够滑出所述斜槽，当所述外圈朝另一个方向转动时所述棘爪与所述斜槽的侧壁相抵并因此被所述内圈限制转动。在上述重送轮轴系统的优选技术方案中，所述单向轮装置还包括弹簧，所述弹簧的一端与所述内圈相抵，所述弹簧的另一端与所述棘爪相抵，所述弹簧用于给所述棘爪提供弹簧力，以便使所述棘爪压紧所述外圈的内侧。在上述重送轮轴系统的优选技术方案中，所述内圈的外侧设置有指向自身轴线的盲孔，所述盲孔用于容纳所述弹簧。在上述重送轮轴系统的优选技术方案中，所述单向轮装置还包括滚珠，所述滚珠卡置在所述弹簧靠近所述棘爪的一端，所述弹簧通过所述滚珠与所述棘爪相抵。在上述重送轮轴系统的优选技术方案中，所述棘爪靠近所述内圈的一侧设置有用于容纳所述滚珠的导向槽。在上述重送轮轴系统的优选技术方案中，所述单向轮装置还包括端盖，所述端盖通过螺栓与所述内圈的端部固定连接，并因此将所述内圈和所述外圈固定到一起，防止所述外圈沿所述内圈的轴线方向窜动。在上述重送轮轴系统的优选技术方案中，所述外圈的外侧沿周向设置有一圈凹槽，所述凹槽用于卡置复合材料丝束。在上述重送轮轴系统的优选技术方案中，所述传动轴上设置有第一键槽，所述内圈的内侧设置有第二键槽；所述重送轮轴系统还包括键，所述键能够嵌入所述第一键槽和所述第二键槽中，并因此将所述传动轴和所述内圈同轴固定到一起；并且/或者，所述重送轮轴系统还包括设置在两个相邻的单向轮装置之间的多个第一限位环；并且/或者，所述重送轮轴系统还包括设置在所述传动轴上的轴承。此外，本专利技术还提供了一种单驱动的复合材料铺丝头一体化装置，所述复合材料铺丝头一体化装置包括上述重送轮轴系统的优选技术方案中任一项所述的重送轮轴系统。本领域技术人员能够理解的是，在本专利技术的优选技术方案中，每一个单向轮装置都包括与传动轴同轴固定的内圈和与重送轮装置匹配的外圈，外圈与内圈同轴连接，并且外圈和内圈之间的连接设置成使外圈仅能朝一个方向相对于内圈自由转动。使得本专利技术的重送轮轴系统不仅能够在复合材料线束被主动重送时，通过传动轴驱动多个外圈同时转动，与重送轮装置配合主动输送复合材料线束；本专利技术的重送轮轴系统还能够在复合材料线束被随动铺放时，使复合材料线束带动与其对应的外圈自由转动。因此，本专利技术的单驱动的复合材料铺丝头一体化装置能够在进行转角铺放或变曲率曲面的铺放过程中，允许多条丝束的铺放路径长度不一致，允许多条丝束的铺放速度不一致，维持每一条丝束的铺放张力稳定，提高了铺放质量。附图说明下面参照附图来描述本专利技术的优选实施方式，附图中：图1是本专利技术的单驱动的复合材料铺丝头一体化装置的结构示意图；图2是本专利技术的重送轮轴系统的结构示意图，其中图2(a)是前视图，图2(b)是图2(a)的剖视图；图3是本专利技术的传动轴的等轴侧视图；图4是本专利技术的单向轮装置的结构示意图，其中图4(a)是剖视图，图4(b)是侧视图；图5是本专利技术的外圈的结构示意图，其中图5(a)是主视图，图5(b)是图5(a)的侧视图；图6是本专利技术的内圈的剖视图；图7是本专利技术的棘爪的结构示意图；图8是本专利技术的端盖的结构示意图；图9是本专利技术的限位环的前视图；图10是本专利技术的键的结构示意图；图11是本专利技术的复合材料铺丝头一体化装置在剪切压紧状态下的工作示意图；图12是本专利技术的复合材料铺丝头一体化装置在主动重送状态下的工作示意图；图13是图11和图12中单向轮装置的放大视图；图14是本专利技术的复合材料铺丝头一体化装置在随动铺放状态下的工作示意图；图15是图14中单向轮装置的放大视图。附图标记列表：a、驱动臂；b、固定臂；c、连杆装置；d、重送轮装置；e、重送轮轴系统；f、导向槽；g、传动臂；h、复合材料纤维丝束；i、压止剪切装置；j、导向刀座。e1、轴端轴承；e2、传动轴；e3、单向轮装置；e4、第一限位环；e5、长键；e本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单驱动的复合材料铺丝头一体化装置的重送轮轴系统，所述复合材料铺丝头一体化装置包括与外部固定装置枢转连接的连杆装置、一端与所述连杆装置枢转连接的驱动臂、枢转地设置在所述连杆装置上的重送轮装置和所述重送轮轴系统；其特征在于，所述重送轮轴系统包括传动轴和多个单向轮装置；其中，每个所述单向轮装置都包括与所述传动轴同轴固定的内圈和与所述重送轮装置匹配的外圈，所述外圈与所述内圈同轴连接，并且所述外圈和所述内圈之间的连接设置成使所述外圈仅能朝一个方向相对于所述内圈自由转动。

【技术特征摘要】
1.一种单驱动的复合材料铺丝头一体化装置的重送轮轴系统，所述复合材料铺丝头一体化装置包括与外部固定装置枢转连接的连杆装置、一端与所述连杆装置枢转连接的驱动臂、枢转地设置在所述连杆装置上的重送轮装置和所述重送轮轴系统；其特征在于，所述重送轮轴系统包括传动轴和多个单向轮装置；其中，每个所述单向轮装置都包括与所述传动轴同轴固定的内圈和与所述重送轮装置匹配的外圈，所述外圈与所述内圈同轴连接，并且所述外圈和所述内圈之间的连接设置成使所述外圈仅能朝一个方向相对于所述内圈自由转动。2.根据权利要求1所述的重送轮轴系统，其特征在于，所述外圈的内侧设置有多个斜槽；所述单向轮装置还包括一端与所述内圈相连接的棘爪，所述棘爪的另一端能够嵌入所述斜槽中；当所述外圈朝一个方向转动时所述棘爪能够滑出所述斜槽，当所述外圈朝另一个方向转动时所述棘爪与所述斜槽的侧壁相抵并因此被所述内圈限制转动。3.根据权利要求2所述的重送轮轴系统，其特征在于，所述单向轮装置还包括弹簧，所述弹簧的一端与所述内圈相抵，所述弹簧的另一端与所述棘爪相抵，所述弹簧用于给所述棘爪提供弹簧力，以便使所述棘爪压紧所述外圈的内侧。4.根据权利要求3所述的重送轮轴系统，其特征在于，所述内圈的外侧设置有指向自身轴线的盲孔，所述盲孔用于容纳所...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴保林，
申请(专利权)人：中国科学院自动化研究所，天津中科智能技术研究院有限公司，中科智信达天津科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11