机械张力装置的制作方法

本实用新型属于非金属丝线缠绕张力控制领域，尤其涉及一种机械张力装置。

背景技术：

现代航空航天领域，由于对航空工具的要求越来越高，相应地对材料的要求也越来越高，其中最显著的就是要求材料轻质高强，早期的改变主要是将钢铁材料部分改换成铝合金或者其他合金材料，近年来，铝合金等合金材料有时也不能满足需求，于是研发人员开始考虑使用复合材料。于是增材技术逐渐被广泛接受，其核心是基材使用金属，然后在其表面缠绕、铺放或者涂覆非金属材料，譬如经有机液体浸润过的玻璃纤维等。

在缠绕的过程中，纱线的张力会因为各种因素产生波动，譬如纱线本身质地不均匀，工件表面不平滑以及其他人为的和非人为的因素，因此就需要对纱线张力进行控制，使其恢复平衡，否则就会影响工件缠绕质量。缠绕分为干法缠绕和湿法缠绕。干法缠绕在缠绕前没有浸胶程序，湿法缠绕在缠绕前有浸胶程序，浸胶后的丝线经缠绕再进行烘烤，烘烤后即达到要求。

现有的装置往往不太方便调节，或者太贵而导致生产成本上升。因此，本领域需要提供一种新的张力装置解决上述问题。

技术实现要素：

本实用新型提供一种机械张力装置，旨在解决目前使用不方便、成本太高的问题。

本实用新型是这样实现的，一种机械张力装置，包括：

固定于其他结构的正方形的安装板；

用于通过制动进行力矩控制进而实现张力控制的设于所述安装板一侧的磁粉制动器；

用于安装缠绕用的纱团的设于所述安装板另一侧的纱团安装轴；

垂直贯穿且活动设于所述安装板，一端连接所述安装板一侧的磁粉制动器，另一端连接所述安装板另一侧的所述纱团安装轴的制动连接轴；

横向设于磁粉制动器同侧的，带有齿且所述齿条中部位于磁粉制动器转轴正上方，且可沿自身轴向移动的横杆；

套设于所述横杆外部一端的压簧；

垂直于所述横杆中部的所述齿条，竖直向上，且最下部与所述齿条啮合的可左右摆动的摆臂；所述摆臂包括位于其最下部的与所述齿条啮合的摆臂齿轮；

垂直连接摆臂上部，与所述纱团设置在同一侧的供纱线经过的随所述摆臂左右摆动的长杆状滚筒；

设于所述摆臂最下端的贯穿所述安装板的摆臂转轴；

与所述摆臂转轴连接的测量所述摆臂旋转角度，进而将测量信号传输至PLC控制器，PLC控制器经过处理后将输出信号输出至磁粉制动器，以最终调节所述滚筒摆动角度的角度传感器。

优选地，所述角度传感器的输入轴与所述摆臂转轴通过联轴器连接。

优选地，所述滚筒以可相对于所述摆臂上部旋转的方式与所述摆臂上部连接。

优选地，所述压簧的长短可以通过调节所述横杆在所述压簧一侧端部的螺母调节，或者根据需要更换安装不同参数的所述压簧。

优选地，所述横杆上部，所述摆臂两侧对称设有可防止所述摆臂摆动幅度过大的限位块。

优选地，所述摆臂右侧设置有进行断纱报警的接近开关。

本技术方案提供的机械张力装置主要由所述磁粉制动器、所述安装板、所述横杆、所述压簧、所述摆臂和所述角度传感器等组成。磁粉制动器价格一般较为低廉，或者可以根据需要选择性价比高的磁粉制动器，所述角度传感器满足要求即可，也可以选择价格低廉的。其他的所述安装板、所述横杆、所述压簧、所述摆臂都是普通的机械零件，容易加工，所述压簧则是标准件，故而整个装置的成本相对较低，并没有伺服电机等较为昂贵的零部件，在只需要较低控制精度的场合非常适用。

本装置基本不需要手工操作，所述角度传感器、磁粉制动器均与PLC控制系统相连，根据控制系统设定的参数自动控制即可。所述横杆、所述压簧、所述摆臂均可在自己的活动范围内根据张力自动适应性地动作，无需太多人工操作，适用操作方便。且机械零件不容易出故障，维修成本低。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的机械张力装置的主视图；

图2是图1提供的机械张力装置的A-A视图；

图3是角度传感器与摆臂转轴连接部分的结构示意图。

其中，1、安装板，2、横杆，21、齿条，3、横杆安装块，4、压簧，5、摆臂，51、摆臂齿轮，6、限位块，7、接近开关，8、摆臂转轴，9、滚筒，10、角度传感器，11、角度传感器支架，12、联轴器，13、磁粉制动器，14、制动连接轴，15、纱团安装轴；

01、纱团、02、纱团芯轴，03、纱线。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图1～图3，所述机械张力装置，包括：

固定于其他结构的正方形的安装板1；

用于通过制动进行力矩控制进而实现张力控制的设于所述安装板1一侧的磁粉制动器13；

用于安装缠绕用的纱团01的设于所述安装板1另一侧的纱团安装轴15；

垂直贯穿且活动设于所述安装板1，一端连接所述安装板1一侧的所述磁粉制动器13，另一端连接所述安装板1另一侧的所述纱团安装轴15的制动连接轴14；

横向设于所述磁粉制动器13同侧的，带有齿的齿条21中部位于磁粉制动器13转轴正上方，且可沿自身轴向移动的横杆2；

套设于所述横杆2外部一端的压簧4；

垂直于所述横杆2中部的所述齿条21，竖直向上，且最下部与所述齿条21啮合的可左右摆动的摆臂5；所述摆臂5包括位于其最下部的与所述齿条21啮合的摆臂齿轮51；

垂直连接所述摆臂5上部，与所述纱团01设置在同一侧的供纱线03经过的随摆臂5左右摆动的长杆状滚筒9；

设于摆臂5最下端的贯穿所述安装板1的摆臂转轴8；

与所述摆臂转轴8连接的测量所述摆臂5旋转角度，进而将测量信号传输至PLC控制器，PLC控制器经过处理后将输出信号输出至所述磁粉制动器13，以最终调节所述滚筒9摆动角度的角度传感器16(图1和图2中未示，请参阅图3)。

进一步地，所述角度传感器10的输入轴与所述摆臂转轴8通过联轴器12连接。所述联轴器12可将所述摆臂转轴8的旋转运动的角度蒋确地传递到所述角度传感器10，从而使整个装置更精确地控制所述纱线03上的张力。

进一步地，所述滚筒9以可相对于所述摆臂5上部旋转的方式与所述摆臂5上部连接。滚动的所述滚筒9可以在所述纱线03从所述滚筒9表面经过时减小对所述纱线03的损伤(滑动摩擦变为滚动摩擦)，所述纱线03少受损伤，可保证工件缠绕后的强度和质量。也可以使所述纱线03上的张力更容易控制。

进一步地，所述压簧4的长短可以通过调节所述横杆2在所述压簧4一侧端部的螺母调节，或者根据需要更换安装不同参数的所述压簧4。请参阅图1，所述压簧4的右端的螺母可以通过旋转调节所述压簧4的长度，从而使所述压簧4可以与不同的所述磁粉制动器13、所述纱团01配合，而不需重新设计一套装置。更换不同参数的所述压簧4也可以达到此目的。

进一步地，所述横杆2上部，所述摆臂5两侧对称设有可防止所述摆臂5摆动幅度过大的限位块6。如图1，所述摆臂5两侧有对称设置的两个所述限位块6，从而可以限制所述摆臂5的运动，对所述摆臂5起到保护作用。同时可以对所述纱线03起到保护作用。

进一步地，所述摆臂5右侧设置有进行断纱报警的接近开关7。所述摆臂5摆至右侧比较靠近所述限位块6的位置时，往往所述纱线03上的张力比较大，此处设置所述接近开关7，在所述纱线03张力比较大时，可进行提醒，从而提前做出处理，以防所述纱线03绷断。

请参阅图3，进一步地，还包括用于安装所述角度传感器10的角度传感器支架11。

请主要参阅图1和图2，工作时，所述纱团01放纱，所述磁粉制动器13提供与放纱方向相反的力矩，放出的所述纱线03向上到达所述摆臂5左侧(请参见图1)，然后所述纱线03从所述摆臂5右侧引出直至下一道工序。若所述纱线03上的张力一直恒定不变，维持在需要的数值，则所述摆臂5一直处于理论平衡位置，即中间位置，如图1，此时所述纱线03与所述摆臂5形成的张力与所述压簧4形成的弹力平衡，所述摆臂5通过所述摆臂齿轮51对所述齿条21施加向左的力，而所述压簧4则对所述齿条21施加向右的力，此时两个力相等，所述摆臂5处于中间位置。此处横杆安装块3固定不动，所述横杆2在所述压簧4和所述摆臂5的作用下可左右移动。

若下一道工序与所述摆臂5之间的所述纱线03上的张力增大，则通过所述角度传感器支架11固定的所述角度传感器10检测到所述摆臂转轴8的旋转角度，所述角度传感器10将信号传输至PLC控制器，PLC控制器经过处理后将相应的动作信号传输至所述磁粉制动器13，使所述磁粉制动器13按要求降低制动力矩，即增大所述纱线03的放线速度，则从所述纱团01至下一道工序间的所述纱线03上的张力会相应减小，向右偏摆的所述摆臂5因张力逐渐趋向平衡会向左侧摆动，直至回复至中间平衡位置。调节过程为实时动态调节，所述角度传感器10不间断地检测角度信号，直至所述摆臂5回复平衡位置，方停止输出反馈信号，而所述磁粉制动器13也根据控制信号不断地调整，直至张力满足要求。

所述纱线03至下一道工序间的所述纱线03上的张力减小的情况与上述情况相反，调节方式也与上述方式相反，在此不再赘述。通过对张力的动态控制，即可将张力始终控制在需要的数值附近。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。