一种用于纤维束张力调控的变杆长刚柔耦合机构制造技术

本发明专利技术公开了一种用于纤维束张力调控的变杆长刚柔耦合机构，纤维束在传输过程中，依次经过前导丝辊、张力调节辊以及后导丝辊，其中前、后导丝辊位置固定，张力调节辊位置可调，通过对张力调节辊位置的调节实现纤维束张力的调控。本发明专利技术采用变杆长刚柔耦合机构及伺服电机、电动推杆双驱动控制方式，可以在不同工况条件下选择采用固定杆长四杆机构或变杆长五杆机构对张力进行调控，调控方式更加灵活，增加了纤维束张力调控范围，提高了系统响应速度及调控精度，有效避免了因张力波动造成的纤维束磨损。

【技术实现步骤摘要】
一种用于纤维束张力调控的变杆长刚柔耦合机构
本专利技术涉及纤维束传输过程张力调控机构，具体来说，是一种用于纤维束张力调控的变杆长刚柔耦合机构。
技术介绍
纤维束传输过程中，张力波动是造成纤维磨损、起毛、断丝甚至降低结构产品成型质量的重要影响因素之一。由于纤维束从放料到成型通常需要经过复杂的传输过程，且传送路径往往较长、传送辊轮数量较多，张力波动明显，因此，如何实现纤维束张力的精确调控、改善产品成型质量已经成为重要研究方向之一。目前，常见的纤维束张力调控机构大多采用舞蹈辊或摆动杆的结构形式，张力调节辊轮只能沿某一方向做直线运动或圆弧摆动，驱动方式一般采用电机或气缸单一驱动，对辊轮的位置进行调节，从而实现张力的调控。现有的单自由度或固定杆长结构的纤维束张力调控机构受空间位置以及机构限制，调节辊轮运动轨迹受限，张力调控范围较小，且单杆结构不稳定，无法保证张力的精确调控；同时，纯刚性结构刚度较强，张力调控精度可能受机构动作惯性作用影响，精度不足，限制了纤维束恒张力、低磨损传输，可靠性较低。
技术实现思路
为了解决上述纤维束传输时张力调控机构的问题，本专利技术提出一种用于纤维束张力调控的变杆长刚柔耦合机构，采用伺服电机和电动推杆配合双驱动控制方式，通过改变张力调节杆的长度和角度，可以根据张力波动大小及调控范围选择固定杆长的四杆机构或变杆长五杆机构，对张力调节辊论的位置进行调整，进而对纤维束张力进行调控，实现了纤维束恒张力传输。本专利技术用于纤维束张力调控的变杆长刚柔耦合机构，包括前导丝辊、后导丝辊与两者之间设置的张力调节辊。所述张力调节辊通过安装于摆动架上的可上下移动的支架上；同时采用电机、电动推杆双驱动控制方式控制摆动架的摆动及张力调节辊的滑动；其中电动推杆的机体部分末端与伺服电机相连；电动推杆的推杆部分输出端通过转轴与支架一侧连接。由此本专利技术用于纤维束张力调控的变杆长刚柔耦合机构，可根据不同工况选用固定杆长四杆机构或变杆长五杆机构，实现张力调控快速响应或张力调节辊任意轨迹调节。当张力调控范围较小、要求张力调控快速响应时，采用变杆长四杆张力调控机构进行张力调节：当张力变大时，电机输出轴顺时针转动，带动电动推杆绕电机轴线顺时针旋转，电动推杆的推杆部分角度发生变化，带动摆动架绕转动轴逆时针转动；同时，支架带动张力调节辊向下运动，使得张力调节辊与前导丝辊、后导丝辊之间的距离减小，达到减小张力的目的。反之，当纤维束传输过程中张力减小时，伺服电机反转，带动摆动架顺时针转动，张力调节辊向上运动，与前导丝辊、后导丝辊的距离增加，实现纤维束张力的增大。当张力调控范围较大、要求张力调节辊位置变化可沿任意轨迹时，采用变杆长五杆张力调控机构进行张力调节：当张力变大时，电机输出轴顺时针转动，带动电动推杆绕电机轴线顺时针旋转；同时，电动推杆驱动电动推杆的推杆部分收缩，电动推杆的推杆部分的角度和长度发生变化，带动摆杆绕转动轴逆时针转动；同时，支架带动张力调节辊向下运动，使得张力调节辊与前导丝辊、后导丝辊之间的距离减小，达到减小张力的目的。反之，当纤维束传输过程中张力减小时，伺服电机反转，张力调节杆伸长，带动摆动架顺时针转动，张力调节辊向上运动架转轴，与前导丝辊、后导丝辊的距离增加，实现纤维束张力的增大。本专利技术的优点在于：1、本专利技术用于纤维束张力调控的变杆长刚柔耦合机构，可以根据不同工况条件(张力波动大小、调控范围等)选择采用固定杆长四杆机构或变杆长五杆机构的张力调控机构，调控方式更加灵活。2、本专利技术用于纤维束张力调控的变杆长刚柔耦合机构，采用伺服电机单驱动固定杆长的四杆张力调控机构时，为RRPR机构，调控方式简单，响应速度快，可实现调控机构对张力的迅速调节。3、本专利技术用于纤维束张力调控的变杆长刚柔耦合机构，采用伺服电机、电动推杆双驱动变杆长五杆张力调控机构时，为RPRPR机构，张力调节辊运动轨迹范围更广，避免了传统的舞蹈辊或摆动杆为实现大范围张力调控而采取的大尺寸机构，空间结构更紧凑，可实现调控机构对张力的精准调节。4、本专利技术用于纤维束张力调控的变杆长刚柔耦合机构，张力调节杆、摆杆与基座三者在张力调控过程中形成了稳定的三角结构，改善了传统单杆结构的不稳定性，有助于提高张力调控精度。5、本专利技术用于纤维束张力调控的变杆长刚柔耦合机构，采用柔性弹簧与刚性杆件耦合的调控机构，张力调节时弹簧受压或受拉，起到缓冲作用，降低了机构动作惯性作用对张力调节辊位置的影响，提高了调控系统的稳定性。附图说明图1是本专利技术用于纤维束张力调控的变杆长刚柔耦合机构的三维示意图。图2是本专利技术用于纤维束张力调控的变杆长刚柔耦合机构的正向示意图。图3是本专利技术用于纤维束张力调控的变杆长刚柔耦合机构的张力调节辊剖面示意图。图4是本专利技术用于纤维束张力调控的变杆长刚柔耦合机构采用固定杆长四杆机构进行张力调节时机构动作示意图。图5是本专利技术一种用于纤维束张力调控的变杆长刚柔耦合机构采用变杆长五杆机构进行张力调节时机构动作示意图。图中：1-基座2-前导丝辊3-后导丝辊4-伺服电机5-摆动架6-支架7-电动推杆8-弹簧基板9-弹簧10-张力调节辊11-前导丝辊基板12-后导丝辊基板13-电机安装基板14-摆动架转轴15-导轨16-凹型槽17-张力调节杆18-纤维束具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步的详细说明。本专利技术一种用于纤维束张力调控的变杆长刚柔耦合机构包括基座1、前导丝辊2、后导丝辊3、伺服电机4、摆动架5、支架6、电动推杆7、弹簧基板8、弹簧9与张力调节辊10，如图1、图2所示。所述基座1设计为矩形横截面平台；基座1中部前后位置分别通过前导丝辊基板11与后导丝辊基板12架设有前导丝辊2与后导丝辊3。前导丝辊基板11下端通过螺栓固定于基座1左右两侧，上端分别与前导丝轴两端固定，前导丝轴上通过轴承同轴安装前导丝辊2。同样，后导丝辊基板12下端通过螺栓固定于基座1左右两侧，上端分别与后导丝轴两端固定，后导丝轴上通过轴承同轴安装后导丝辊3。所述伺服电机4通过电机安装基板13架设于前导丝辊2前方；电机安装基板13下端通过螺栓固定安装在基座1一侧，上端固定安装有伺服电机4，且伺服电机4输出轴轴向沿左右方向设置。所述摆动架5具有左摆杆、右摆杆以及顶梁，且左摆杆与右摆杆的上端别与顶梁两端相接形成一体的U结构框架。其中，左摆杆与右摆杆下端通过摆动架转轴14安装在基座1上，位置位于前导丝辊2与后导丝辊3之间，使摆动架5可绕摆动架转轴14摆动，位置固定，角度可变。上述左摆杆与右摆杆相对侧面上沿各自轴向安装有导轨15，用于安装支架6。所述支架6为U型框架结构，左右两侧外壁上开设有凹型槽16，分别与左摆杆与右摆杆上的导轨15滑动配合连接，使支架6可沿导轨15滑动；且凹型槽16地面与导轨15间留有一定距离，用于安装张力调节辊10，如图3所示。张力调节辊10通过轴承安装于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于纤维束张力调控的变杆长刚柔耦合机构，包括前导丝辊、后导丝辊与两者之间设置的张力调节辊；其特征在于：张力调节辊通过安装于摆动架上的可上下移动的支架上；同时采用电机、电动推杆双驱动控制方式控制摆动架的摆动及张力调节辊的滑动；电动推杆的机体部分末端与伺服电机相连；电动推杆的推杆部分输出端通过转轴与支架一侧连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于纤维束张力调控的变杆长刚柔耦合机构，包括前导丝辊、后导丝辊与两者之间设置的张力调节辊；其特征在于：张力调节辊通过安装于摆动架上的可上下移动的支架上；同时采用电机、电动推杆双驱动控制方式控制摆动架的摆动及张力调节辊的滑动；电动推杆的机体部分末端与伺服电机相连；电动推杆的推杆部分输出端通过转轴与支架一侧连接。


2.如权利要求1所述一种用于纤维束张力调控的变杆长刚柔耦合机构，其特征在于：摆动架两侧安装滑轨与支架间滑动配合连接，支架上安装张力调节辊，实现张力调节辊的上下滑动。


3.如权利要求1所述一种用于纤维束张力调控的变杆长刚柔耦合机构，其特征在于：可摆动框架上位于张力调节辊下方安装有弹簧基板，弹簧基板与张力调节辊间通过弹簧相连，对张力调节辊的上下运动起到缓冲作用。


4.如权利要求3所述一种用于纤维束张力调控的变杆长刚柔耦合机构，其特征在于：弹簧为两根分别设置于摆动架两侧。


5.如权利要求1所述一种用于纤维束张力调控的变杆长刚柔耦合机构，其特征在于：根据不同工况选用固定杆长四杆机构或变杆长五杆机构，实现张力调控快速响应或张力调节辊任意...

【专利技术属性】
技术研发人员：张武翔，衣明辉，丁希仑，邵一鑫，邓慧超，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11