一种碳纤维预浸丝束摆杆式分段小张力输送方法及装置，铺放时，预浸丝束经放卷模块后由输送模块送出，进入恒张力摆杆式缓冲模块，预浸丝束张力被输送模块分隔为相互独立的两部分，输送模块之前的碳纤维预浸丝束张力值大小由放卷模块控制，输送模块之后的碳纤维预浸丝束张力值大小由恒张力摆杆式缓冲模块控制，从而实现预浸丝束不同部分不同张力的控制。本发明专利技术能够使输送过程中不同位置的预浸丝束维持不同大小的张力，即铺放压辊处张力较小而放料位置处张力较大，同时保证预浸丝束在缓冲过程中也能维持稳定小张力，不出现较大波动，并且结构简单。
【技术实现步骤摘要】
一种碳纤维预浸丝束摆杆式分段小张力输送方法及装置
本专利技术涉及一种碳纤维预浸丝束输送方法，具体涉及一种碳纤维预浸丝束摆杆式分段小张力输送方法及装置，实现了纤维丝束稳定的分段小张力控制。
技术介绍
以连续碳纤维增强树脂基复合材料为代表的先进复合材料具有高比模量、高强度等优点，广泛应用于航空航天等领域，并显示出越来越重要的地位。复合材料自动铺放技术是一种低成本、自动化、数值化的先进制造技术，由于其精度高、速度快、材料利用率高的优势，已经成为航空航天领域中复合材料构件的主要制造技术。输送系统是自动铺放设备中的重要组成部分，在输送系统中对丝束进行可靠的张力控制，是保证铺放精度、铺放质量的基础。目前的自动铺放设备中，大多采用料卷电机与张力机构作为张力控制方案，这种控制方案需要根据铺放速度控制料卷电机转速，使料卷放料速度与铺放速度同步，由于送料过程中料卷卷径会不断减小，还需估算料卷实时卷径，根据卷径校准料卷电机转速，当铺放速度与放料速度存在偏差时，由张力机构反馈偏差方向与大小，从而调整放料速度，使之重新适应当前铺放速度。现有张力控制方案虽然能将丝束张力控制在一定范围内，但还存在诸多问题：料卷卷径使用编码器计算放料长度对卷径进行估算，装置复杂、运算量大且存在误差；张力机构采用气缸提供丝束张力，并提供必要缓冲余量，由于气缸内存在摩擦力，气缸的往复行程会产生输出力偏差，该偏差会直接反映在丝束张力上，难以消除，使丝束张力产生波动，影响铺放精度与质量；自动铺放设备要求铺放压辊处丝束的张力尽可能小，一般为10N以下，避免铺放凹曲面时出现脱粘，同时要求在放料位置处丝束能有较大的张力，保证隔离膜收卷顺利，张力过小会使隔离膜收卷发生冗余甚至反缠，造成设备停机甚至损坏，而现有张力控制方案在输送过程中丝束的张力是连续的，即放料位置处张力与铺放压辊处张力基本一致，不能满足丝束在不同位置有不同张力的需求。
技术实现思路
为了克服现有碳纤维预浸丝束输送装置中的问题，本专利技术的目的是提供一种碳纤维预浸丝束摆杆式分段小张力输送方法及装置，能够使输送过程中不同位置的预浸丝束维持不同大小的张力，即铺放压辊处张力较小而放料位置处张力较大，同时保证预浸丝束在缓冲过程中也能维持稳定小张力，不出现较大波动，并且结构简单。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种碳纤维预浸丝束摆杆式分段小张力输送装置，包括安装架、安装板、放卷模块、牵引模块以及张力机构，其中，安装板固定在安装架上，安装板上依次设置放卷模块、张力机构与牵引模块；放卷模块设置在张力机构一端，牵引模块设置在张力机构另一端；张力机构包括依次设置的输送模块、恒张力摆动式缓冲模块和采集模块。本专利技术进一步的改进在于，恒张力摆动式缓冲模块包括摆杆、摆杆导轮组、缓冲电机、缓冲模块主轴以及微型离合器；其中，缓冲电机固定在安装板上，缓冲电机的输出轴与缓冲模块主轴相连，微型离合器一端与缓冲模块主轴相连，另一端与摆杆相连，摆杆两端设置有摆杆导轮组，采集模块与摆杆相连。本专利技术进一步的改进在于，放卷模块包括放卷料轴、放卷料盘以及离合器；其中，放卷料轴固定在安装板上，放卷料盘安装在放卷料轴上，离合器一端固定在放卷料轴上，另一端固定在放卷料盘上。本专利技术进一步的改进在于，安装板上还设置有用于对碳纤维预浸丝束的导向的放卷导轮组。本专利技术进一步的改进在于，输送模块包括输送电机、输送辊、压轮组、压紧气缸以及气缸座；输送电机和气缸座固定在安装板上，输送电机的输出轴与输送辊相连，并驱动输送辊转动，压紧气缸安装在气缸座上，压轮组固定在压紧气缸的活塞杆上，压轮组位于输送辊正下方，碳纤维预浸丝束位于压轮组与输送辊之间。本专利技术进一步的改进在于，安装板上还设置有张力导轮组。本专利技术进一步的改进在于，采集模块包括角位移传感器和传动齿轮；角位移传感器固定在安装板上，传动齿轮设置在输入轴上，传动齿轮与摆杆上的外齿圈相啮合。一种碳纤维预浸丝束摆杆式分段小张力输送方法输送方法，铺放时，预浸丝束经放卷模块后由输送模块送出，进入恒张力摆杆式缓冲模块，通过放卷模块控制输送模块之前的碳纤维预浸丝束张力，通过恒张力摆杆式缓冲模块控制输送模块之后的碳纤维预浸丝束张力，从而实现预浸丝束的分段小张力输送。本专利技术进一步的改进在于，当铺放速率与输送模块的输送速率不一致时，张力机构中的碳纤维预浸丝束长度发生变化，使摆杆发生转动，根据摆杆转动角度和转动速率调节输送模块输送速率，使摆杆重新回到平衡位置。本专利技术进一步的改进在于，当张力机构为多个时，各张力机构串联布置，铺放时预浸丝束经放卷模块后由前端张力机构的输送模块送出，通过放卷装置控制前端张力机构中的输送模块前的碳纤维预浸丝束的张力；通过各张力机构中恒张力摆杆式缓冲模块独立控制各张力机构中的碳纤维预浸丝束张力，从而实现碳纤维预浸丝束输送。与现有技术相比，本专利技术具有的有益效果：本专利技术中输送时，碳纤维预浸丝束将放卷模块由输送模块送出，进入恒张力摆杆式缓冲模块，预浸丝束张力被输送模块分隔为相互独立的两部分，输送模块之前的碳纤维预浸丝束张力值大小由放卷模块控制，输送模块之后的碳纤维预浸丝束张力值大小由恒张力摆杆式缓冲模块控制，从而实现预浸丝束不同部分不同张力的控制。进一步的，本专利技术中采用微型离合器作为缓冲装置张力控制元件，利用离合器内摩擦副向摆杆施加稳定驱动力矩，该驱动力与预浸丝束张力作用在摆杆上的力矩平衡，从而给预浸丝束提供稳定张力值，在缓冲过程中离合器内摩擦副摩擦力大小和方向均不改变，保证了预浸丝束张力大小维持稳定；采用摆杆作为缓冲装置，缓冲行程为缓冲时摆杆末端转过圆弧弦长之和，通过增加摆杆长度可以增加缓冲行程，同时由于力臂加长，还有降低预浸丝束张力的作用，使该缓冲装置可提供可靠缓冲行程，并且将预浸丝束张力控制在很小的范围内；该预浸丝束输送装置中的输送模块、恒张力摆杆式缓冲模块和采集模块共同组成张力机构，张力机构可以无限串联，由各张力机构中的输送模块将预浸丝束张力分段，由各张力机构中的恒张力摆动式缓冲模块控制各分段小张力值，从而实现多段张力控制，各分段之间张力值相互独立，不干扰，且在缓冲过程中也能维持稳定小张力，不出现较大波动。进一步的，采用输送辊作为输送装置，无需根据实时卷径校准输送电机转速，因此无需编码器计算放料长度估算料卷实时卷径，降低运算量。本专利技术中预浸丝束经放卷模块后由输送模块送出，进入恒张力摆杆式缓冲模块，通过放卷模块控制输送模块之前的碳纤维预浸丝束张力值大小，通过恒张力摆杆式缓冲模块控制输送模块之后的碳纤维预浸丝束张力值大小，从而实现预浸丝束不同部分的张力的独立控制，从而实现分段小张力输送。本专利技术可以满足铺放过程中碳纤维预浸丝束不同位置不同张力的需求，所以克服了现有技术中，由于丝束的张力是连续的，即放料位置处张力与铺放压辊处张力基本一致，不能满足丝束在不同位置有不同张力的需求的问题。附图说明图1为分段式张力碳纤维预浸丝束输送方法示意图。图2为张力机构串联示意图。图本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种碳纤维预浸丝束摆杆式分段小张力输送装置，其特征在于，包括安装架(1)、安装板(2)、放卷模块(3)、牵引模块(5)以及张力机构(4)，其中，安装板(2)固定在安装架(1)上，安装板(2)上依次设置放卷模块(3)、张力机构(4)与牵引模块(5)；放卷模块(3)设置在张力机构(4)一端，牵引模块(5)设置在张力机构(4)另一端；/n张力机构(4)包括依次设置的输送模块(410)、恒张力摆动式缓冲模块(420)和采集模块(430)。/n
【技术特征摘要】
1.一种碳纤维预浸丝束摆杆式分段小张力输送装置，其特征在于，包括安装架(1)、安装板(2)、放卷模块(3)、牵引模块(5)以及张力机构(4)，其中，安装板(2)固定在安装架(1)上，安装板(2)上依次设置放卷模块(3)、张力机构(4)与牵引模块(5)；放卷模块(3)设置在张力机构(4)一端，牵引模块(5)设置在张力机构(4)另一端；
张力机构(4)包括依次设置的输送模块(410)、恒张力摆动式缓冲模块(420)和采集模块(430)。
2.根据权利要求1所述的一种碳纤维预浸丝束摆杆式分段小张力输送装置，其特征在于，恒张力摆动式缓冲模块(420)包括摆杆(421)、摆杆导轮组(422)、缓冲电机(423)、缓冲模块主轴(424)以及微型离合器(425)；其中，缓冲电机(423)固定在安装板(2)上，缓冲电机(423)的输出轴与缓冲模块主轴(424)相连，微型离合器(425)一端与缓冲模块主轴(424)相连，另一端与摆杆(421)相连，摆杆(421)两端设置有摆杆导轮组(422)，采集模块(430)与摆杆(421)相连。
3.根据权利要求1所述的一种碳纤维预浸丝束摆杆式分段小张力输送装置，其特征在于，放卷模块(3)包括放卷料轴(301)、放卷料盘(302)以及离合器(303)；其中，放卷料轴(301)固定在安装板(2)上，放卷料盘(302)安装在放卷料轴(301)上，离合器(303)一端固定在放卷料轴(301)上，另一端固定在放卷料盘(302)上。
4.根据权利要求3所述的一种碳纤维预浸丝束摆杆式分段小张力输送装置，其特征在于，安装板(2)上还设置有用于对碳纤维预浸丝束(6)的导向的放卷导轮组(304)。
5.根据权利要求1所述的一种碳纤维预浸丝束摆杆式分段小张力输送装置，其特征在于，输送模块(410)包括输送电机(411)、输送辊(412)、压轮组(413)、压紧气缸(414)以及气缸座(415)；输送电机(411)和气缸座(415)固定在安装板(2)...
【专利技术属性】
技术研发人员：张小辉，张绍磊，张富淦，段玉岗，辛志博，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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