基于伺服电机的纤维拉力控制器的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种基于伺服电机的纤维拉力控制器，包括伺服电机、纤维纱团和位于压辊上的压力传感器，伺服电机通过联轴器与用于带动纤维纱团转动的传动轴连接，压力传感器的输出端与控制器连接，控制器的输出端与伺服电机的电压控制端连接；纤维纱团中的纤维束引出后直接穿过纱篦杆引入胶槽。本实用新型去掉了现有技术中的气动装置，在压辊上的压力传感器的输出端与控制器连接，控制器通过向伺服电机提供一定的电压值，从而使伺服电机输出的与纤维纱团旋转方向相反的力矩，这样随着缠绕动作的进行，就对纤维束产生了一定的拉力，通过调节伺服电机的电压输入值，就可以调节纤维拉力值，以满足生产要求，最终实现快速调节拉力的目的。
【专利说明】
基于伺服电机的纤维拉力控制器
技术领域
[0001]本实用新型属于纤维缠绕技术领域，具体涉及一种基于伺服电机的纤维拉力控制器。【背景技术】
[0002]随着航天航空等军事和民用领域工业的迅速发展，特别是航天、航空等尖端技术的突飞猛进，不断地对材料的性能提出越来越高的要求，使传统的单一材料在全面满足强度、韧性、重量和稳定性要求方面遇到越来越多的困难。在这种情况下，出现了一类新的材料，即复合材料。与传统金属材料相比，复合材料具有许多突出的优点。如:高比强度、良好的化学、物理稳定性(耐酸、耐碱、阻燃等)、减震和防磁等。复合材料因上述的先进性能而呈现迅猛的发展势头，属于当代科学技术前沿的纳米复合材料和智能复合材料，也将步入实用阶段。除在固体火箭发动机、各类航天器等航空、航天及国防等高技术领域的应用以外， 复合材料的应用逐渐渗透到化工、建筑、汽车和运输等民用领域中，被广泛应用于制造各种压力容器、化工管道、贮罐和车身等。但是复合材料的发展必须依赖于机械制造业为其提供先进的工艺设备，传统的机械设备已不能满足新材料、新工艺的发展要求，因而研制适合复合材料生产的先进、高性能纤维缠绕机和作为其必备辅助装置的精密拉力控制系统已经成为科学技术发展的需要。[〇〇〇3]纤维缠绕机是纤维缠绕技术的主要设备，纤维缠绕制品的设计和性能要通过缠绕机来实现。按控制形式缠绕机可分为机械式缠绕机、数字控制缠绕机、微机控制缠绕机及计算机数控缠绕机，这实际上也是缠绕机发展的四个阶段。目前最常用的主要是机械式和计算机数控缠绕机，PLC控制，集多种包装方式于一体，可根据包装物的自身需求，选择标准包装方式，单层包装方式或加强包装方式等纤维缠绕机是纤维缠绕工艺的主要设备，通常由机身、传动系统和控制系统等几部分组成。辅助设备包括浸胶装置、拉力测控系统、纱架、芯模加热器、预浸纱加热器及固化设备等。
[0004]在缠绕制品生产过程中，缠绕机是生产的核心设备。在缠绕设备中，拉力控制是保证制品质量的关键技术，直接影响到最终制品的质量。纤维缠绕成型是一种重要的复合材料成型工艺，在纤维缠绕成型的过程中纤维纱带受到的拉力是影响所得制品质量的重要工艺参数，对缠绕过程中拉力的实时控制具有重要意义。目前纤维缠绕系统中，拉力控制系统大多采用磁粉制动器或者伺服电机作为系统执行元件，在实时控制中存在响应速度较慢的缺点。
[0005]我们研究所现有的控制纤维拉力的技术方案，如图1所示，多采用以伺服电机1为执行件，纤维纱团2固定夹紧在纱辊上，纱辊与伺服电机1轴相连，通过气动装置(由气动摆杆3、气动摆臂4和气缸5构成)的气压大小来控制拉力的大小，通过气动装置后再经过纱篦杆6进入胶槽7。生产过程中，模具旋转，通过纤维束带动纱辊旋转。在生产过程中，通过拉力传感器11反馈的数值来进行实时的调节，通过调节气压的大小来改变拉力。但是，随着缠绕技术越来越广泛的应用，在生产中要求:快、准、稳，其中，快是要求拉力的调节要快，要快速达到要求的拉力大小，准是要求拉力的大小调节要达到预期的大小，稳是拉力的波动要小，在一些小尺寸的产品中，用气动装置的话需要一定的调节时间，达不到快速调节拉力的要求。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型要解决的技术问题是:提供一种基于伺服电机的纤维拉力控制器，能够实现快速调节拉力的目的。
[0007]本实用新型为解决上述技术问题所采取的技术方案为:一种基于伺服电机的纤维拉力控制器，包括伺服电机、纤维纱团和位于压辊上的压力传感器，其特征在于:所述的伺服电机通过联轴器与用于带动纤维纱团转动的传动轴连接，所述的压力传感器的输出端与控制器连接，控制器的输出端与伺服电机的电压控制端连接;所述的纤维纱团中的纤维束引出后直接穿过纱篦杆引入胶槽。
[0008]按上述方案，所述的传动轴通过轴承安装在安装板上;所述的轴承包括2个紧贴的向心球轴承和轴承座，轴承座的一端通过法兰与伺服电机固定连接，轴承座的另一端通过法兰固定在安装板上，所述的向心球轴承设置在联轴器与安装板之间。
[0009]按上述方案，所述的传动轴上设有凸台，纤维纱团的一端通过第一塑料挡圈顶在凸台上，纤维纱团的另一端设有第二塑料挡圈，第二塑料挡圈外通过螺母固定;传动轴上设有与所述的螺母匹配的螺纹。
[0010]本实用新型的有益效果为:
[0011]1、去掉了现有技术中的气动装置，纤维纱团中的纤维束引出后直接穿过纱篦杆引入胶槽，而在压辊上的压力传感器的输出端与控制器连接，控制器通过向伺服电机提供一定的电压值，从而使伺服电机输出的与纤维纱团旋转方向相反的力矩，这样随着缠绕动作的进行，就对纤维束产生了一定的拉力，通过调节伺服电机的电压输入值，就可以调节纤维拉力值，以满足生产要求，最终实现快速调节拉力的目的。
[0012]2、通过在伺服电机输出端设置轴承座，并设置2个紧贴的向心球轴承，能够有效的防止传动轴的抖动，提高纤维束拉力的稳定性。
[0013]3、传动轴上设置凸台，并且通过塑料挡圈和螺母的配合，进一步的保证了纤维纱团转动时候的稳定性，从而提高纤维束拉力的稳定性，并且通过螺母的装卸来更换纤维纱团，方便。
[0014]4、本实用新型没有采用气动装置，直接采用伺服电机控制拉力，通过电信号的指令直接控制伺服电机来达到控制拉力的目的，快速，稳定，不会受到气压的影响，并且易于制造、结构简单。
【附图说明】
[0015]图1为现有技术的结构示意图。
[0016]图2为本实用新型一实施例的结构示意图。
[0017]图3为本实用新型一实施例的装配图。
[0018]图中:1、伺服电机，2、纤维纱团，3、气动摆杆，4、气动摆臂，5、气缸，6、纱蓖杆，7、胶槽，8、过胶滚子，9 (1 )、压辊，11、拉力传感器，12纤维束，13、缠绕件，14、六角螺栓，15、六角螺母，16、联轴器，17、轴承座，18、向心球轴承，19、孔用弹性挡圈，20、安装板，21、第一塑料挡圈，22、螺母，23、传动轴，24、第二塑料挡圈。
【具体实施方式】
[0019]下面结合具体实例和附图对本实用新型做进一步说明。
[0020]如图2和图3所示，一种基于伺服电机的纤维拉力控制器，包括伺服电机1、纤维纱团2和位于压辊10上的压力传感器11，所述的伺服电机I通过联轴器16与用于带动纤维纱团2转动的传动轴23连接，所述的压力传感器11的输出端与控制器连接，控制器的输出端与伺服电机I的电压控制端连接;所述的纤维纱团2中的纤维束12引出后直接穿过纱篦杆6引入胶槽7。纤维束12通过过胶滚子8(过胶滚子8上设有压辊9)后经过压辊10、压力传感器11和丝嘴，以某个速度绕上缠绕件13。
[0021]优选的，所述的传动轴23通过轴承安装在安装板20上;所述的轴承包括2个紧贴的向心球轴承18和轴承座17，轴承座17的一端通过法兰与伺服电机I固定连接(本实施例中法兰通过六角螺栓14和六角螺母15与伺服电机I连接)，轴承座17的另一端通过法兰固定在安装板20上，所述的向心球轴承18设置在联轴器16与安装板20之间，向心球轴承18与轴承座20之间设有孔用弹性挡圈19。
[0022]进一步优选的，所述的传动轴23上设有凸台，纤维纱团2的一端通过第一塑料挡圈21顶在凸台上，纤维纱团2的另一端设有第二塑料挡圈24，第二塑料挡24圈外通过螺母22固定;传动轴23上设有与所述的螺母22匹配的螺纹。
[0023]本实用新型的工作原理为:采用直接用伺服电机来控制拉力大小的方法，开始给伺服电机一个适当的力矩，在缠绕传动轴转起时，通过拉力传感器反馈的电压信号，经过数据采集卡，转换为电子信号，传入控制器，通过反馈计算后，立即输出一个压力信号来控制力矩的大小，从而实现对拉力大小的控制。
[0024]以上实施例仅用于说明本实用新型的设计思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本实用新型的内容并据以实施，本实用新型的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本实用新型所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种基于伺服电机的纤维拉力控制器，包括伺服电机、纤维纱团和位于压辊上的压 力传感器，其特征在于:所述的伺服电机通过联轴器与用于带动纤维纱团转动的传动轴连 接，所述的压力传感器的输出端与控制器连接，控制器的输出端与伺服电机的电压控制端 连接;所述的纤维纱团中的纤维束引出后直接穿过纱篦杆引入胶槽。2.根据权利要求1所述的基于伺服电机的纤维拉力控制器，其特征在于:所述的传动轴 通过轴承安装在安装板上;所述的轴承包括2个紧贴的向心球轴承和轴承座，轴承座的一端 通过法兰与伺服电机固定连接，轴承座的另一端通过法兰固定在安装板上，所述的向心球 轴承设置在联轴器与安装板之间。3.根据权利要求1所述的基于伺服电机的纤维拉力控制器，其特征在于:所述的传动轴 上设有凸台，纤维纱团的一端通过第一塑料挡圈顶在凸台上，纤维纱团的另一端设有第二 塑料挡圈，第二塑料挡圈外通过螺母固定;传动轴上设有与所述的螺母匹配的螺纹。
【文档编号】B65H57/14GK205575262SQ201620346356
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年4月22日
【发明人】田会方, 熊海亮, 王志辉, 吴迎峰, 丁锋
【申请人】武汉理工大学