适用于窄带预浸纱铺放设备放料及送料的控制方法技术

本发明专利技术公开了一种适用于窄带预浸纱铺放设备放料及送料控制技术，包括如下步骤：步骤S1、模块化的盘状纱箱，内置贮纱盘，回纱及张力装置。步骤S2、带料在收膜轴处完成分离，进入带料输送系统。步骤S3、预浸纱卷采用张力闭环自动控制，每束预浸纱的放纱张力独立控制，保证预浸窄带传纱路径不松弛。步骤S4、送纱采用伺服电机和减速机完成，具有自动回纱功能。步骤S5、送纱长度采用可以自由定义，在控制终端输入目标长度，通过PLC转换成轴组运动信号。采用整体优化设计技术，对其结构进行设计，在满足强度刚度的条件下，尽可能减轻多窄带头结构部件的质量。件的质量。件的质量。

【技术实现步骤摘要】
适用于窄带预浸纱铺放设备放料及送料的控制方法


[0001]本专利技术涉及复合材料自动铺缠成型
，尤其涉及一种适用于窄带预浸纱铺放设备铺放料的控制方法。

技术介绍

[0002]多窄带铺放设备的特点是采用了比自动铺丝的丝束(6.35mm)宽数倍的窄带预浸料，在适当保持预浸料型适应模具型面能力的同时，大幅提高铺放效率。多窄带铺放是发达国家自动铺放设备的发展热点，其工作原理与一般的自动铺丝设备基本一致，研究难点在于窄带预浸料的储存，张力控制以及精准送纱。
[0003]自动铺丝所使用的标准预浸料宽度为6.35mm，其料卷存储工艺为将宽度较大的预浸料通过多丝束预浸料分切机进行分切，并通过螺旋式复绕的工艺与隔离膜一起在纸筒上完成收卷。纸筒长度一般为300
‑
500mm。这导致设备的体积较大，运动范围受限，灵活性较差。本项目拟采用的窄带带宽400mm是目前的自动铺丝带宽的数倍，未分切的料卷宽度宽达1000
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1500mm,现有技术难以直接套用，只能通过对整体进行分切，分切精度差，层间张力较小，料卷松垮，直接使用时容易出现脱落、散开、偏离导向等诸多问题。
[0004]自动铺放过程中，由于铺放头具有一定运动速率，当其突然停止时，放纱轴会因惯性继续放纱，若未采取控制措施，会出现预浸纱松弛、跳辊等纱路故障，降低铺放效率。在铺放过程中，成型压力由加压装置中的铺放辊提供，使铺层间紧密结合。因此，送纱装置需保证预浸纱被准确送至铺放辊下方，否则将无法实现自动铺放。送纱辊与预浸纱的协调运动由摩擦力产生，但由于送纱辊与预浸纱形成的包络角有限以及未加热预浸纱表面黏性较低，当预浸纱输送速率突然发生变化时，不足以提供送纱辊与预浸纱协调运动所需的摩擦力时，送纱辊与预浸纱之间就会发生“打滑”，无法将预浸纱送至铺放辊下方。

技术实现思路

[0005]为解决上述问题，本专利技术公开了一种适用于窄带预浸纱铺放设备放料及送料控制技术。
[0006]多窄带铺放头主体结构主要采用模块化设计思想，便于组合及拆装，同时模块化设计还有利于输送通道堵塞时的拆卸和清理。为了提高铺放头操作灵活性，其体积要尽可能小，采用高强度航空铝合金进行制作。采用整体优化设计技术，对其结构进行设计，在满足强度刚度的条件下，尽可能减轻多窄带头结构部件的质量。
[0007]传统铺丝装备长度至少在1000mm以上，无论是安装在机器人还是机床上都对加工环境提出了诸多限制，尤其限制适用模具的范围，大曲率变化的模具难以通过自动铺放的方法进行加工的原因之一就是受到设备体积的影响。同时，本铺层头的丝束宽度为40mm，这种宽度的丝束无法采用料卷形式卷绕。为此，一种可以快拆的盘状纱储纱/张力系统被设计出来。纱盘上用键槽传递扭矩，通过放纱轴上的球头柱塞与纱盘上的轴向定位槽配合实现轴向定位。通过采用这种方法，既实现了铺放头结构的压缩与精简，又解决了带料储存的问
题。
[0008]本专利技术提供一种适用于多窄带铺放设备的机构设计及控制技术方案。
[0009]步骤一S1、模块化的盘状纱箱，内置贮纱盘，回纱及张力装置。在贮料盘下方安装带料直径检测传感器，实时检测剩余带料直径，并发送到PLC，PLC结合带料厚度进行计算，得出剩余带料长度，实现带料剩余长度的检测功能。
[0010]步骤二S2、带料在收膜轴处完成分离，进入带料输送系统。
[0011]步骤三S3、预浸纱卷采用张力闭环自动控制，每束预浸纱的放纱张力独立控制。
[0012]窄带张力控制特点是：第一，小张力、高精度。在多窄带铺放机处于送料阶段时，将预浸料窄带从放卷轴上抽出的驱动力来自于压紧轮和重送轮提供的摩擦力。第二，目标张力能够实时改变。不同的曲面曲率、铺放轨迹以及温度、压力等工艺参数的变化均会对预浸料窄带张力提出不同的取值要求。因此，设计了由张力检测辊、电阻尺、张力补偿弹簧、放纱轴电机组成张力控制系统，实现机构的动态张力平衡。穿料时经过张力检测辊，张力检测辊装在电阻尺上，用弹簧补偿所受预浸料张力，并用电阻尺测量弹簧长度，即张力，将其反馈给放纱轴电机，调节其输出力矩，进而维持张力平衡，保证预浸窄带传纱路径不松弛。所设计的张力控制系统能够根据实际工作状况实时改变目标张力值，并且调整目标张力的过程要求响应迅速、张力变化平稳。
[0013]当铺放轨迹平滑，曲率变化较小，铺放参数相对恒定时，张力补偿弹簧被拉出后即保持相对静止，确保带料张力平衡；当铺放轨迹多变，曲率变化较大，铺放参数也不断改变时，张力补偿弹簧被拉出后会不断调整位置，铺放速度较快即向外被拉出，铺放速度减蛮则自动向内回收，使张力变大。整个铺放过程中，张力检测辊保持动态平衡，
[0014]步骤四S4、送纱采用伺服电机和减速机完成，具有自动回纱功能，满足窄带输送速度≥3m/min。多窄带自动铺放头有专门的预浸纱输送装置。该送纱装置由主动辊和辅动辊组成，主动辊连接电机，辅动辊与气缸相连。
[0015]步骤五S5、送纱长度采用可以自由定义，在控制终端输入目标长度，通过PLC转换成轴组运动信号。
[0016]本专利技术具有如下优点和效益：
[0017]1、本专利技术所述的张力控制系统，具有完全闭环、自主调节、动态平衡的优点，可以很好地维持铺放过程中的张力平衡，在铺放不同模具表面，铺放速度不断变化的情况下，保证铺放工作的平稳进行。
[0018]2、本专利技术所述的带料输送系统，通过伺服电机旋转主动辊并带动辅助辊运动，结合送带气缸动作，实现送带过程完全可控，送带长度自由定义，满足自动铺放的加工需求。
[0019]3、本专利技术所述的带料贮存系统，通过可拆卸的料盘和气缸控制的球头螺柱进行固定，具有快速换料、安装方便的优势，可提高铺放的加工效率。
[0020]4、本专利技术所述的收膜系统，通过速度传感器和收膜伺服电机对收膜张力进行闭环控制，实现收膜过程的自主调节，保证了收膜过程的稳定性。
附图说明
[0021]图1为贮料盘设计示意图；
[0022]图2为预浸纱放料及张力控制系统正视图；
[0023]图3为预浸纱放料及张力控制系统俯视图；
[0024]图4为预浸纱送纱机构示意图；
[0025]图5为张力控制系统三维图。
[0026]图6为测速传感器。
具体实施方式
[0027]下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本专利技术，应理解下述具体实施方式仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
[0028]多窄带自动铺放头有专门的预浸纱输送装置，装置原理如图4示。该送纱装置由主动辊和辅动辊组成，主动辊连接电机，辅动辊与气缸相连，当铺放头准备送纱时，辅动辊下压，电机接收送纱指令驱动主动辊，主动辊与辅动辊共同旋转将预浸纱输送至加压装置。
[0029]步骤一S1、模块化的盘状本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于窄带预浸纱铺放设备铺放料的控制方法，其特征在于：对放料和收膜张力的闭环控制，具体包括如下步骤：步骤S1、带料从模块化的料盘出发，料盘与放料轴连接，放料轴通过伺服电机来闭环控制放料的张力；步骤S2、带料通过收膜盘时，收膜轴通过电机产生收膜张力使得带料与膜分离；步骤S3、带料通过张力检测辊时，张力补偿弹簧会补偿铺放所产生的张力，张力补偿弹簧与电阻尺连接，当铺放张力变化时，电阻尺的电阻也会产生变化，放料轴的伺服电机接收到反馈的电信号后会控制输出力矩的变化，从而维持放料张力的平衡，实现闭环控制。2.步骤S4、带料通过导向轴时，传感器会通过挡光片来测量铺放的实时速度，收膜电机根据铺放速度来控制收膜张力变化，实现收膜张力的闭环控制。3.步骤S5、最终带料通过切送止单元，被压辊压实在模具上。4.根据权利要求1所述的一种适用于窄带预浸纱铺放设备铺放料的控制方法，其特征在于，所述步骤S1：设计一种可以快拆的盘状纱储纱/张力系统，料盘由两侧的盘片和中间的套筒组成，盘片通过四个内六角螺钉固定在套筒两侧的端面上，套筒内圈开有球头柱塞槽和键槽，用以轴向定位和传动；纱盘上用键槽传递扭矩，通过放纱轴上的球头柱塞与纱盘上的轴向定位槽配合实现轴向定位。5.根据权利要求1所述的一种适用于窄带预浸纱铺放设备铺放料的控制方法，其特征在于，所述步骤S2：带料在收膜轴处实现料膜分离，带料向下进入张力检测辊，离型膜缠绕在收膜轴上并由力矩电机提供复绕动力。6.根据权利要求1所述一种适用于窄带预浸纱铺放设备铺放料的控制方法，其特征在于，所述步骤S3：张力控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：文立伟，许恩涛，田潇，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：