CN118683082A - 铺丝头装置和铺丝设备 - Google Patents

Abstract

本申请属于铺丝设备技术领域，提供了一种铺丝头装置和铺丝设备，铺丝头装置具有第一对称轴，铺丝头装置包括执行机构，执行机构适于传送带束，执行机构包括导向组件和压实组件，压实组件具有第二对称轴，第二对称轴与第一对称轴同轴设置，压实组件从远离第二对称轴的方向向靠近第二对称轴方向并继续远离第二对称轴后再靠近第二对称轴的方向布设。导向组件的多个导向结构沿着靠近第二对称轴并向远离第二对称轴，且又向第二对称轴靠近的方向布设，使得导向组件能够紧凑地布设，导向组件在对带束进行导向的过程中，不会与其它部件发生干涉，提高了铺丝头在铺丝过程中的铺丝质量。

Description

铺丝头装置和铺丝设备

技术领域

本申请属于铺丝设备技术领域，具体涉及铺丝头装置和铺丝设备。

背景技术

随着科学技术的发展，以碳纤维为主的复合材料应用领域越来越多。而碳纤维复合材料自动铺放技术被广泛应用于航空航天、装备成型等领域。

复合材料自动铺放技术涉及到预浸料的切割、铺放、固化、脱模等步骤，每个步骤都会对最终铺放质量产生影响，其中最关键的一个步骤就是预浸料的铺放。

在相关技术中，铺丝头设有执行机构，执行机构用于铺丝，执行机构在铺丝的过程中，如果与其它部件发生干涉，就很容易影响到铺丝头的铺丝效果。

发明内容

有鉴于此，本申请提供了一种铺丝头装置和铺丝设备，以解决相关技术中铺丝头的执行机构容易与其它部件发生干涉的问题。

一方面，本申请提供了一种铺丝头装置，铺丝头装置具有第一对称轴所述铺丝头装置包括执行机构，所述执行机构适于传送带束，所述执行机构包括导向组件和压实组件，所述压实组件具有第二对称轴，所述第二对称轴与所述第一对称轴同轴设置，所述压实组件从远离所述第二对称轴的方向向靠近所述第二对称轴方向并继续远离所述第二对称轴后再靠近所述第二对称轴的方向布设。

在一些实施方式中，所述导向组件还包括导向轮、张力传感器和张紧机构，在垂直所述第二对称轴的延伸方向上，所述导向轮、所述张力传感器和所述张紧机构依次布设。

在一些实施方式中，所述张紧机构包括：第一支撑轮；第二支撑轮，与所述第一支撑轮分别位于所述第二对称轴的相对两侧；张紧轮，设于所述第一支撑轮与所述第二支撑轮之间；直线运动机构，与所述张紧轮连接，所述直线运动机构适于驱动所述张紧轮直线运动以张紧带束。

在一些实施方式中，所述张力传感器设于所述导向轮与所述第一支撑轮之间，以使得绕过张力传感器的带束呈直角状态。

在一些实施方式中，所述导向轮设于所述第二对称轴的第一侧，所述导向组件还包括均设置于所述第二对称轴的第二侧的第一导带件、夹紧重送机构、剪切机构和第二导带件。

在一些实施方式中，所述铺丝头装置还包括冷却机构，所述冷却机构设于所述第二对称轴的第一侧。

在一些实施方式中，所述冷却机构包括：冷却器；软导管，一端与所述冷却器连接，所述软导管的另一端延伸至所述压实组件。

在一些实施方式中，所述铺丝头装置还包括浮动机构，所述浮动机构包括固定部和活动部，所述活动部与所述执行机构连接，所述固定部设有测距装置，所述测距装置适于检测所述执行机构的位置。

在一些实施方式中，所述带束为单束窄带，所述带束的带材宽度范围在3.175毫米至10毫米之间；或所述带束为热塑性复合材料窄带或超高分子量聚乙烯复合带。

另一方面，本申请还提供了一种铺丝设备，包括任一项所述的铺丝头装置。

有益效果为：导向组件包括多个导向结构，多个导向结构沿着靠近第二对称轴并向远离第二对称轴，且又向第二对称轴靠近的方向布设，使得导向组件能够紧凑地布设，导向组件在对带束进行导向的过程中，不会与其它部件发生干涉，提高了铺丝头在铺丝过程中的铺丝质量。

附图说明

为了更清楚地说明本申请具体实施方式或相关技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例的铺丝头装置的主视结构示意图；

图2为本申请一实施例的铺丝头装置的后视结构示意图；

图3为本申请一实施例的铺丝头装置的侧视结构示意图；

图4为本申请一实施例的铺丝头装置的立体结构示意图。

附图标记说明：

10、铺丝头装置；100、执行机构；120、导向组件；121、导向轮；122、张力传感器；123、张紧机构；1231、第一支撑轮；1232、第二支撑轮；1233、张紧轮；1234、直线运动机构；124、第一导带件；1241、第一导向块；1242、第二导向块；125、夹紧重送机构；126、剪切机构；127、第二导带件；130、压实组件；1301、第二对称轴；200、冷却机构；210、冷却器；220、软导管；300、浮动机构；310、固定部；320、活动部；400、测距装置；500、加热装置；600、送料机构；700、温度检测机构；800、带束。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

下面结合图1至图4，描述本申请的实施例。

如图1和图4所示，根据本申请的实施例，提供了一种铺丝头装置10，铺丝头装置10具有第一对称轴，铺丝头装置10包括执行机构100，执行机构100适于传送带束800，执行机构100包括导向组件120和压实组件130，压实组件130具有第二对称轴1301，第二对称轴1301与第一对称轴同轴设置，压实组件130从远离第二对称轴1301的方向向靠近第二对称轴1301方向并继续远离第二对称轴1301后再靠近第二对称轴1301的方向布设。

铺丝头装置10还包括浮动机构300，浮动机构300包括固定部310和活动部320，活动部320与执行机构100连接。

本实施例中，执行机构100安装于活动部320上，活动部320为板状结构。

压实组件130包括连接架和压实轮，连接架与活动部320连接，连接架具有U型结构，形成了安装腔，压实轮设于安装腔内。U型结构的侧壁设有连接孔，压实轮设有轮轴，轮轴安装到连接孔处。其中，轮轴形成第二对称轴1301。

上述的铺丝头装置10用于铺丝。带束800在导向组件120的导向作用下传送至压实组件130，压实组件130对带束800进行压紧。

导向组件120包括多个导向结构，多个导向结构沿着靠近第二对称轴1301并向远离第二对称轴1301，且又向第二对称轴1301靠近的方向布设，使得导向组件120能够紧凑地布设在活动部320上，导向组件120在对带束800进行导向的过程中，不会与其它部件发生干涉，提高了铺丝头在铺丝过程中的铺丝质量。执行机构100可实现最小重送距离约73mm。执行机构100可用于对复杂曲率的带束800的铺设。其中，复杂曲率为曲率不一致的带束800。

在另外一个实施例中，导向组件120还包括导向轮121、张力传感器122和张紧机构123，在垂直第二对称轴1301的延伸方向上，导向轮121、张力传感器122和张紧机构123依次布设。

在本实施例中，导向轮121包括轮本体和轮轴，轮本体安装到轮轴上，轮轴安装到活动部320上。轮轴垂直活动部320进行安装。导向轮121的轮本体形成凹槽结构，使得轮本体的工作面的中部凹陷，而两侧凸出，从而可对进入凹槽结构的带束800形成了限位。可理解地，轮本体也可以包括两个小轮，两个小轮同轴套设在导向轮121的轮轴上，且两个小轮相互间隔设置，使得两个小轮之间形成凹槽结构。

张力传感器122设于导向轮121的下方，张力传感器122也形成有凹槽结构，在此不再赘述。张力传感器122可以检测通过导向轮121导向并进入张紧机构123的带束800的张力，如果张力小了，则增加张紧机构123的张紧力；如果张力大了，则减少张紧机构123的张紧力。因此，通过设置传感器，可以控制张紧机构123的张紧力的大小。

在垂直第二对称轴1301的方向上，导向轮121、张力传感器122和张紧机构123依次布设，从而使得导向组件120的整体结构更为紧凑，且整体结构强度能够得以保证。

本实施例中，在与第二对称轴1301垂直的延伸方向上依次布设导向轮121、张力储传感器和张紧机构123，其中，与第二对称轴1301垂直的延伸方向可以在一个与第二对称轴1301垂直的垂直面上，且该与第二对称轴1301垂直的延伸方向较长，导向轮121、张力传感器122和张紧机构123可以布设在该垂直面上。

在另一个实施例中，张力传感器122设于导向轮121与第一支撑轮1231之间，以使得绕过张力传感器122的带束800呈直角状态。

本实施例中，在带束800的传送路径上，张力传感器122设于带束800的拐角处，且带束800的拐角为直角，从而张力传感器122检测到的张力数据最为精确，有利于张紧机构123对带束800进行张紧。

在另一个实施例中，张紧机构123包括第一支撑轮1231、第二支撑轮1232和张紧轮1233，第二支撑轮1232与第一支撑轮1231分别位于第二对称轴1301的相对两侧；张紧轮1233设于第一支撑轮1231与第二支撑轮1232之间，直线运动机构1234与张紧轮1233连接，直线运动机构1234适于驱动张紧轮1233直线运动以张紧带束800。

张紧机构123用于对绕过张力传感器122的带束800进行张紧，以利于导向组件120对带束800进行导向。

上述的第二支撑轮1232设于第一支撑轮1231的斜下方，并在第一支撑轮1231与第二支撑轮1232之间设置张紧轮1233。张紧轮1233的中心线位于第一支撑轮1231的斜下方，第二支撑轮1232的中心线位于第一支撑轮1231的斜下方，使得带束800绕过第一支撑轮1231后倾斜地去绕张紧轮1233，使得张紧轮1233更便于对带束800进行张紧。带束800绕过张紧轮1233后竖直下行并支撑于第二支撑轮1232上。

直线运动机构1234为气缸，气缸的伸缩杆连接有安装架，安装架呈U形，张紧轮1233安装于安装架内。气缸的伸缩杆在伸出或缩回时，可以同步带动张紧轮1233伸出或缩回，从而可以调节带束800的张紧程度。

在另一个实施例中，导向轮121设于第二对称轴1301的第一侧，导向组件120还包括均设置于第二对称轴1301的第二侧的第一导带件124、夹紧重送机构125、剪切机构126和第二导带件127。

在本实施例中，第二对称轴1301的第一侧设置导向轮121、张力传感器122和第一支撑轮1231，第二对称轴1301的第二侧设置张紧轮1233、第二支撑轮1232、第一导带件124、夹紧重送机构125、剪切机构126和第二导带件127。

其中，第二支撑轮1232与张紧轮1233的设置位置，使得带束800从外向内并靠近第二对称轴1301的方向延伸，也就是，第二支撑轮1232的设置位置，使得第二支撑轮1232对绕过张紧轮1233的带束800可以起到很好的支撑作用。

本实施例中，第二导带件127、剪切机构126、夹紧重送机构125和第一导带件124从下到上依次设置垂直于第二对称轴1301，使得导向组件120的构成结构更为紧凑。

第一导带件124包括第一导向块1241和第二导向块1242，第一导向块1241具有供带束800穿过的孔，第二导向块1242也具有供带束800穿过的孔。第一导向、夹紧重送机构125、第二导向块1242从上到下依次设置。夹紧重送机构125包括夹紧气缸、第一轮体和第二轮体，第二轮体通过轮体轴连接于固定板上，第一轮体连接于夹紧气缸的伸缩杆，第一轮体具有凹槽结构，第二轮体具有圆柱形外表面。夹紧气缸直线运动，使得第一轮体靠近第二轮体而与第二轮体配合夹紧带束800。

第二导带件127为弧形块状结构，第二导带件127具有供带束800穿过的孔，带束800穿过第二导带件127而进入压实轮进行压实。

在另外一个实施例中，铺丝头装置10还包括冷却机构200，冷却机构200设于第二对称轴1301的第一侧。

冷却机构200对剪切后的带束800进行冷却。冷却机构200设于第二对称轴1301的第一侧，第一侧与第二侧相对，使得整体结构均为紧凑。

在另外一个实施例中，如图2所示，冷却机构200包括冷却器210和软导管220，软导管220的一端与冷却器210连接，软导管220的另一端延伸至压实组件130。

在本实施例中，冷却结构设于活动部320上。冷却器210可以对进入软管的气流进行降温，降温后的气流通过软导管220流动至软导管220的出口，从而对带束800进行降温。通过设置软导管220，相比设置硬质管路，使得软导管220具有更好的柔性。

在另一个实施例中，铺丝头装置10还包括浮动机构300，浮动机构300包括固定部310和活动部320，活动部320与执行机构100连接，固定部310设有测距装置400，测距装置400适于检测执行机构100的位置。

本实施例中，执行机构100安装于活动部320上，活动部320为板状结构。

压实组件130包括连接架和压实轮，连接架与活动部320连接，连接架具有U型结构，形成了安装腔，压实轮设于安装腔内。U型结构的侧壁设有连接孔，压实轮设有轮轴，轮轴安装到连接孔处。其中，轮轴形成第二对称轴1301。

在本实施例中，在纱箱上平行设置有两个直线导轨，浮动机构300的活动部320上安装有滑块，浮动机构300通过滑块与直线导轨配合使用，浮动机构300的固定部310与运动机构固定连接，实现运动机构带动铺丝头运动。运动机构为多轴运动机构，为满足复杂曲率铺放至少为4轴，若平面铺放时，可为三轴运动机构。

压紧气缸的一端与固定部310相连，压紧气缸的另一端与活动部320相连，压紧气缸可以驱动浮动机构300在直线导轨上滑动。

铺丝头装置10还包括测距装置400，测距装置400为激光测距机构，测距装置400安装在浮动机构300的固定部310的一侧，测距装置400主要由激光传感器、连接件、反射板组成。通过激光传感器监测激光传感器与反射板之间的距离，从而可以确定执行机构100的位置。

测距装置400实时监测执行机构100的末端与浮动机构300的固定部310之间的相对位移，能够为运动机构提供空间调整依据。

如图4所示，铺丝头装置10还包括加热装置500，加热装置500安装在执行机构100的固定部310。

加热装置500由无刷高温热风机和导风嘴501组成，导风嘴501朝向穿过第二导带件127的带束800吹热风。

加热装置500中的热源提供不限于热风机，还可以由激光加热、红外加热、氙灯、可变斑激光等热源更换替代。

如图3所示，铺丝头装置10还包括温度检测机构700，温度监测机构安装在执行机构100，温度监测机构主要由温度传感器和连接件组成。

在本实施例中，浮动机构300连接有送料机构600、执行机构100和测距装置400。

送料机构600安装在执行机构100的一侧，送料机构600主要由料盘夹紧件、送料安装板、料轴联轴器、磁滞阻尼安装架、磁阻阻尼、料轴轴承座和导带辅助件组成。

在另一个实施例中，带束800为单束窄带，带束800的带材宽度范围在3.175毫米至10毫米之间；或带束800为热塑性复合材料窄带或超高分子量聚乙烯复合带。

根据本申请的实施例，提供了一种铺丝设备，铺丝设备包括任一项的铺丝头装置10。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本申请创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种铺丝头装置，具有第一对称轴，其特征在于，所述铺丝头装置(10)包括执行机构(100)，所述执行机构(100)适于传送带束(800)，所述执行机构(100)包括导向组件(120)和压实组件(130)，所述压实组件(130)具有第二对称轴(1301)，所述第二对称轴(1301)与所述第一对称轴同轴设置，所述压实组件(130)从远离所述第二对称轴(1301)的方向向靠近所述第二对称轴(1301)方向并继续远离所述第二对称轴(1301)后再靠近所述第二对称轴(1301)的方向布设。

2.根据权利要求1所述的铺丝头装置，其特征在于，所述导向组件(120)还包括导向轮(121)、张力传感器(122)和张紧机构(123)，在垂直所述第二对称轴(1301)的延伸方向上，所述导向轮(121)、所述张力传感器(122)和所述张紧机构(123)依次布设。

3.根据权利要求2所述的铺丝头装置，其特征在于，所述张紧机构(123)包括：

第一支撑轮(1231)；

第二支撑轮(1232)，与所述第一支撑轮(1231)分别位于所述第二对称轴(1301)的相对两侧；

张紧轮(1233)，设于所述第一支撑轮(1231)与所述第二支撑轮(1232)之间；

直线运动机构(1234)，与所述张紧轮(1233)连接，所述直线运动机构(1234)适于驱动所述张紧轮(1233)直线运动以张紧带束(800)。

4.根据权利要求3所述的铺丝头装置，其特征在于，所述张力传感器(122)设于所述导向轮(121)与所述第一支撑轮(1231)之间，以使得绕过张力传感器(122)的带束(800)呈直角状态。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的铺丝头装置，其特征在于，所述导向轮(121)设于所述第二对称轴(1301)的第一侧，所述导向组件(120)还包括均设置于所述第二对称轴(1301)的第二侧的第一导带件(124)、夹紧重送机构(125)、剪切机构(126)和第二导带件(127)。

6.根据权利要求5所述的铺丝头装置，其特征在于，所述铺丝头装置(10)还包括冷却机构(200)，所述冷却机构(200)设于所述第二对称轴(1301)的第一侧。

7.根据权利要求6所述的铺丝头装置，其特征在于，所述冷却机构(200)包括：

冷却器(210)；

软导管(220)，一端与所述冷却器(210)连接，所述软导管(220)的另一端延伸至所述压实组件(130)。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的铺丝头装置，其特征在于，所述铺丝头装置(10)还包括浮动机构(300)，所述浮动机构(300)包括固定部(310)和活动部(320)，所述活动部(320)与所述执行机构(100)连接，所述固定部(310)设有测距装置(400)，所述测距装置(400)适于检测所述执行机构(100)的位置。

9.根据权利要求1至4中任一项所述的铺丝头装置，其特征在于，所述带束(800)为单束窄带，所述带束(800)的带材宽度范围在3.175毫米至10毫米之间；或所述带束(800)为热塑性复合材料窄带或超高分子量聚乙烯复合带。

10.一种铺丝设备，其特征在于，包括如权利要求1至9中任一项所述的铺丝头装置(10)。