一种用于网格结构成型的桌面式四轴联动纤维缠绕机制造技术

一种用于网格结构成型的桌面式四轴联动纤维缠绕机，本发明专利技术涉及一种纤维缠绕机，本发明专利技术为了解决现有缠绕机无法满足网格结构缠绕及微型航天器构件缠绕成型的问题，它包括机床平台、移动架体、架体移动驱动机构、纤维放卷机构、挑纱机构、浸胶机构、伸缩臂组件、丝嘴组件、主轴回转部件和环向肋缠绕组件；架体移动驱动机构、主轴回转部件和环向肋缠绕组件安装在机床平台上，主轴回转部件位于架体移动驱动机构和环向肋缠绕组件之间，移动架体安装在架体移动驱动机构上，纤维放卷机构、挑纱机构、浸胶机构、伸缩臂组件和丝嘴组件安装在移动架体上，本发明专利技术属于复合材料成型领域。

A Desktop Four-Axis Linkage Filament Winding Machine for Mesh Structural Forming

A desktop four-axis linkage filament winding machine for mesh structure forming is described. The present invention relates to a filament winding machine. To solve the problem that the existing winding machine can not meet the requirements of mesh structure winding and micro-spacecraft component winding, it includes machine tool platform, mobile frame, frame moving driving mechanism, fiber unwinding mechanism, yarn lifting mechanism, dipping mechanism, expansion and contraction mechanism. Arm assembly, nozzle assembly, spindle rotation component and circumferential rib winding component; frame moving driving mechanism, spindle rotating component and circumferential rib winding component are installed on machine tool platform, spindle rotating component is located between frame moving driving mechanism and circumferential rib winding component, mobile frame is installed on frame moving driving mechanism, fiber unwinding mechanism, yarn lifting mechanism and dipping mechanism. The telescopic arm assembly and the nozzle assembly are mounted on the mobile frame, and the invention belongs to the field of composite material forming.

【技术实现步骤摘要】
一种用于网格结构成型的桌面式四轴联动纤维缠绕机
本专利技术涉及一种纤维缠绕机，具体涉及一种用于网格结构成型的桌面式四轴联动纤维缠绕机，属于复合材料成型领域。
技术介绍
纤维缠绕是制造纤维增强树脂基复合材料的一种自动化成型方法，其将浸渍过树脂的连续纤维或布带、预浸纱按照一定规律缠绕到芯模上，然后经固化、脱模，获得制品，制品具有轻质、高强、耐腐蚀等特点，纤维缠绕机是实现该工艺的关键装备。在航天领域，数控纤维缠绕机主要用于火箭、导弹发动机壳体、喷管、卫星结构件等的复合材料成型。随着我国航天事业及空间应用的发展，微型航天器由于其重量轻、发射成本低，日益受到业界的重视。微型航天器的构件，如储箱、推进器等一般采用纤维复合材料缠绕的方式成型。纤维复合材料网格结构具有比强度高、比模量大的优点，能够有效实现航天器结构的减重。而目前市场上的缠绕机常常是为了大型构件设计，占用空间大、生产成本高，且无法实现网格结构的缠绕，无法满足微型航天器中纤维缠绕构件的成型。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有缠绕机无法满足网格结构缠绕及微型航天器构件缠绕成型的问题，进而提供一种用于网格结构成型的桌面式四轴联动纤维缠绕机。本专利技术为解决上述问题而采用的技术方案是：它包括机床平台、移动架体、架体移动驱动机构、纤维放卷机构、挑纱机构、浸胶机构、伸缩臂组件、丝嘴组件、主轴回转部件和环向肋缠绕组件；架体移动驱动机构、主轴回转部件和环向肋缠绕组件安装在机床平台上，主轴回转部件位于架体移动驱动机构和环向肋缠绕组件之间，移动架体安装在架体移动驱动机构上，纤维放卷机构、挑纱机构、浸胶机构、伸缩臂组件和丝嘴组件安装在移动架体上。本专利技术的有益效果：本专利技术提供一种新型的可用于网格结构缠绕成型的桌面式四坐标联动缠绕机，可以实现回转体芯模的四坐标缠绕，满足微小航天器壳体的成型；本专利技术含有环向肋缠绕机构，具有多个固定丝嘴和一个运动丝嘴，能够同时成型网格结构的环向肋和螺旋肋，有效的减少了由于单丝嘴缠绕网格结构时在交叉点处纤维弯曲和堆积带来的纤维堆积和架空缺陷，提高了网格构件的性能，并实现了网格结构的自动化成型；同时含有张力控制机构，能够对缠绕过程中张力的进行监控和控制，改善缠绕制品的质量；集成了恒温水浴浸胶槽，可以改善缠绕过程中树脂温度，改善树脂的流动性，扩大了树脂类型的选用范围。本缠绕机适用材料种类丰富，既适用于热固性预浸带的干法缠绕，又可用于碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维等材料的湿法缠绕成型。该缠绕机采用模块化设计，采用标准自动化组件，维护使用方便，采用桌面式结构，占用空间小，能够很好的满足实验室缠绕样件的需求；而且缠绕成型速度快，生产效率高。附图说明图1是本申请整体结构轴测图。图2是本申请整体结构轴测图。图3是本申请整体结构主视图。图4是图3的俯视图。图5是本申请主轴回转部件7和环向肋缠绕组件8连接示意图。图6是本申请机床平台1、移动架体2、纤维放卷机构3、挑纱机构4、伸缩臂组件5、丝嘴组件6、架体移动驱动机构9和浸胶机构10连接示意图。图7是本申请浸胶机构10俯视示意图。图8是本申请浸胶机构10主视示意图。具体实施方式具体实施方式一：结合图1-图8说明本实施方式，本实施方式所述一种用于网格结构成型的桌面式四轴联动纤维缠绕机，它包括机床平台1、移动架体2、架体移动驱动机构9、纤维放卷机构3、挑纱机构4、浸胶机构10、伸缩臂组件5、丝嘴组件6、主轴回转部件7和环向肋缠绕组件8；架体移动驱动机构9、主轴回转部件7和环向肋缠绕组件8安装在机床平台1上，主轴回转部件7位于架体移动驱动机构9和环向肋缠绕组件8之间，移动架体2安装在架体移动驱动机构9上，纤维放卷机构3、挑纱机构4、浸胶机构10、伸缩臂组件5和丝嘴组件6安装在移动架体2上。本专利技术的采用基于Powerlink以太网通信的控制器，通过工控机控制界面控制以太网通信实现上位机、控制器、I/O模块、伺服驱动器等单元的实时通信，构成缠绕机的控制系统，可实现四坐标联动，Powerlink以太网通信的控制器具有接线简单，维护方便的优点，Powerlink是上海亦之智能科技有限公司，型号为OAT_PLC_IMX6-1的控制器。具体实施方式二：结合图1-图5说明本实施方式，本实施方式所述一种用于网格结构成型的桌面式四轴联动纤维缠绕机，主轴回转部件7包括主轴伺服电机11、减速器12、主轴伺服电机联轴器13、主轴14、芯模、主轴卡盘16、支撑卡盘17、滑块18、滑轨19和两个主轴支撑柱15，主轴伺服电机11、减速器12、主轴伺服电机联轴器13、主轴14、芯模、主轴卡盘16、支撑卡盘17依次沿直线固定连接，主轴伺服电机11的外壳体与减速器12的壳体和主轴伺服电机联轴器13的支架一端固定连接，主轴伺服电机联轴器13的另一端与一个主轴支撑柱15固定连接，主轴14转动连接安装在主轴支撑柱15上，主轴14下方主轴支撑柱15的底端固定安装在机床平台1上，支撑卡盘17与另一个主轴支撑柱15转动连接，主轴支撑柱15的底端固定安装有一个滑块18，滑块18滑动设置在滑轨19上，滑轨19固定安装在机床平台1上，其它方法与具体实施方式一相同。具体实施方式三：结合图1-图5说明本实施方式，本实施方式所述一种用于网格结构成型的桌面式四轴联动纤维缠绕机，环向肋缠绕组件8包括纱架21和纱团20，纱团20安装在纱架21上，纱架21固定安装在机床平台1。其它方法与具体实施方式二相同。具体实施方式四：结合图1-图4说明本实施方式，本实施方式所述一种用于网格结构成型的桌面式四轴联动纤维缠绕机，架体移动驱动机构9包括架体移动驱动伺服电机22、架体移动驱动伺服电机减速器23和架体移动同步带直线运动模组24；架体移动驱动伺服电机22通过架体移动驱动伺服电机减速器23与同步带直线运动模组24输入端连接，架体移动同步带直线运动模组24安装在机床平台1上，移动架体2固定安装在架体移动同步带直线运动模组24的模组移动滑块上。其它方法与具体实施方式一相同。具体实施方式五：结合图1-图4说明本实施方式，本实施方式所述一种用于网格结构成型的桌面式四轴联动纤维缠绕机，纤维放卷机构3包括纤维放卷固定架25、纤维放卷伺服电机26、纤维放卷被动轮27、纤维放卷同步带28、纤维放卷电机主动轮29和纤维放卷转轴30；纤维放卷固定架25固定安装在移动架体2的顶端，纤维放卷转轴30的两端转动连接安装在纤维放卷固定架25上，纤维放卷被动轮27套装在纤维放卷转轴30的一端上，纤维放卷伺服电机26固定座安装在纤维放卷固定架25上，纤维放卷电机主动轮29固定套装在纤维放卷伺服电机26输出端上，纤维放卷被动轮27和纤维放卷电机主动轮29通过纤维放卷同步带28连接。其它方法与具体实施方式一相同。具体实施方式六：结合图1-图4说明本实施方式，本实施方式所述一种用于网格结构成型的桌面式四轴联动纤维缠绕机，挑纱机构4包括挑纱滚轮33、挑纱弹簧固定架32、两个挑纱滚轮连接板31和两个挑纱滚轮拉紧弹簧34；挑纱弹簧固定架32固定安装在移动架体2位于底端的一端上，两个挑纱滚轮连接板31转动连接安装在挑纱弹簧固定架32上，且挑纱滚轮33转动连接安装在两个挑纱滚轮连接板31上，每个挑纱滚轮拉紧弹簧34的一端固定在挑纱弹簧固定架32上，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于网格结构成型的桌面式四轴联动纤维缠绕机,其特征在于：它包括机床平台(1)、移动架体(2)、架体移动驱动机构(9)、纤维放卷机构(3)、挑纱机构(4)、浸胶机构(10)、伸缩臂组件(5)、丝嘴组件(6)、主轴回转部件(7)和环向肋缠绕组件(8)；架体移动驱动机构(9)、主轴回转部件(7)和环向肋缠绕组件(8)安装在机床平台(1)上，主轴回转部件(7)位于架体移动驱动机构(9)和环向肋缠绕组件(8)之间，移动架体(2)安装在架体移动驱动机构(9)上，纤维放卷机构(3)、挑纱机构(4)、浸胶机构(10)、伸缩臂组件(5)和丝嘴组件(6)安装在移动架体(2)上。

【技术特征摘要】
1.一种用于网格结构成型的桌面式四轴联动纤维缠绕机,其特征在于：它包括机床平台(1)、移动架体(2)、架体移动驱动机构(9)、纤维放卷机构(3)、挑纱机构(4)、浸胶机构(10)、伸缩臂组件(5)、丝嘴组件(6)、主轴回转部件(7)和环向肋缠绕组件(8)；架体移动驱动机构(9)、主轴回转部件(7)和环向肋缠绕组件(8)安装在机床平台(1)上，主轴回转部件(7)位于架体移动驱动机构(9)和环向肋缠绕组件(8)之间，移动架体(2)安装在架体移动驱动机构(9)上，纤维放卷机构(3)、挑纱机构(4)、浸胶机构(10)、伸缩臂组件(5)和丝嘴组件(6)安装在移动架体(2)上。2.根据权利要求1所述一种用于网格结构成型的桌面式四轴联动纤维缠绕机,其特征在于：主轴回转部件(7)包括主轴伺服电机(11)、减速器(12)、主轴伺服电机联轴器(13)、主轴(14)、芯模、主轴卡盘(16)、支撑卡盘(17)、滑块(18)、滑轨(19)和两个主轴支撑柱(15)，主轴伺服电机(11)、减速器(12)、主轴伺服电机联轴器(13)、主轴(14)、芯模、主轴卡盘(16)、支撑卡盘(17)依次沿直线固定连接，主轴伺服电机(11)的外壳体与减速器(12)的壳体和主轴伺服电机联轴器(13)的支架一端固定连接，主轴伺服电机联轴器(13)的另一端与一个主轴支撑柱(15)固定连接，主轴(14)转动连接安装在主轴支撑柱(15)上，主轴(14)下方主轴支撑柱(15)的底端固定安装在机床平台(1)上，支撑卡盘(17)与另一个主轴支撑柱(15)转动连接，主轴支撑柱(15)的底端固定安装有一个滑块(18)，滑块(18)滑动设置在滑轨(19)上，滑轨(19)固定安装在机床平台(1)上。3.根据权利要求1所述一种用于网格结构成型的桌面式四轴联动纤维缠绕机,其特征在于：环向肋缠绕组件(8)包括纱架(21)和纱团(20)，纱团(20)安装在纱架(21)上，纱架(21)固定安装在机床平台(1)。4.根据权利要求1所述一种用于网格结构成型的桌面式四轴联动纤维缠绕机,其特征在于：架体移动驱动机构(9)包括架体移动驱动伺服电机(22)、架体移动驱动伺服电机减速器(23)和架体移动同步带直线运动模组(24)；架体移动驱动伺服电机(22)通过架体移动驱动伺服电机减速器(23)与同步带直线运动模组(24)输入端连接，架体移动同步带直线运动模组(24)安装在机床平台(1)上，移动架体(2)固定安装在架体移动同步带直线运动模组(24)的模组移动滑块上。5.根据权利要求1所述一种用于网格结构成型的桌面式四轴联动纤维缠绕机,其特征在于：纤维放卷机构(3)包括纤维放卷固定架(25)、纤维放卷伺服电机(26)、纤维放卷被动轮(27)、纤维放卷同步带(28)、纤维放卷电机主动轮(29)和纤维放卷转轴(30)；纤维放卷固定架(25)固定安装在移动架体(2)的顶端，纤维放卷转轴(30)的两端转动连接安装在纤维放卷固定架(25)上，纤维放卷被动轮(27)套装在纤维放卷转轴(30)的一端上，纤维放卷伺服电机(26)固定座安装在纤维放卷固定架(25)上，纤维放卷电机主动轮(29)固定套装在纤维放卷伺服电机(26)输出端上，纤维放卷被动轮(27)和纤维放卷电机主动轮(29)通过纤维放卷同步带(28)连接。6.根据权利要求1所述一种用于网格结构成型的桌面式四轴联动纤维缠绕机,其特征在于：挑纱机构(4)包括挑纱滚轮(33)、挑纱弹簧固定架(32)、两个挑纱滚轮连接板(31)和两个挑纱滚轮拉紧弹簧(34)；挑纱弹簧固定架(32)固定安装在移动架体(2)位于底端的一端上，两个挑纱滚轮连接板(31)转动连接安装在挑纱弹簧固定架(32)上，且挑纱滚轮(33)转动连接安装在两个挑纱滚轮连接板(31)上，每个挑纱滚轮拉紧弹簧(34)的一端...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩振宇，张鹏，金鸿宇，富宏亚，邵忠喜，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23