一种对纤维丝束进行重送剪切导向压紧的方法
【专利摘要】本发明公开了一种对纤维丝束进行重送剪切导向压紧的方法，该方法包括：纤维丝束在压止剪切装置和导向刀座形成的导向通道内自由通行；驱动臂推动连杆装置逆时针旋转，重送轮装置远离纤维丝束，压止剪切装置的压止头靠近接触到纤维丝束；压止剪切装置的压紧弹簧的压缩量增大，压止力随着增大，压止剪切装置将纤维丝束剪断，最外端纤维丝束铺敷到模具表面；反向回撤驱动臂，压止剪切装置沿导向刀座垂直向上运动，滞留纤维丝束被向上拉起；驱动臂拉动连杆装置顺时针旋转，纤维丝束进入导向通道；连杆装置逆时针旋转，重送轮装置远离纤维丝束，进入铺放状态。本发明有效简化控制的过程、降低了控制方法的复杂性、提高控制效率，增强系统的可靠性。
【专利说明】一种对纤维丝束进行重送剪切导向压紧的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及复合材料自动铺放成型【技术领域】，尤其是对于多束复合纤维丝束材料铺放成型过程，主要用于采用单个驱动器实现对复合材料丝束铺放控制过程中多束纤维丝束的重送、导向、压紧止动和剪切。
【背景技术】
[0002]复合材料具有高比强度、高比模量，耐疲劳，减振性好，工艺性好等优点，这些优点对飞行器的性能具有很大的价值，在航天航空工业中已经得到了广泛的应用，同时在其他行业，如体育器材、船舶、高铁等领域，复合材料的用量也在日益增多。
[0003]对高曲率轮廓复材整体构件，如飞机机身段，以及其他诸如喷气发动机整流罩、进气道、喷管、锥形管、压气机叶片、圆形或“C”形通道管等椭圆高曲率轮廓整体复材构件，使用复合材料自动铺带机设备将难以满足铺放制造的要求。复合材料自动铺丝机由于可以对多束窄条丝带进行单独控制，可根据铺放层轮廓形状对丝束进行独立切断控制，可铺放复杂的、甚至带窗口的曲面。因此，对于此类复杂构件，需要使用自动铺丝机来实现铺放加工制造。
[0004]铺丝头是复合材料铺丝机最核心的部件，铺丝头的核心功能装置主要实现对多束复材纤维丝束的独立重送、压紧止动、剪切、导向等功能，这是铺丝机实现对复杂轮廓铺放的保障和如提条件。
[0005]现有的铺丝头采用的分立装置能够实现对复合材料纤维丝束的重送、压紧止动和剪切功能，但每套装置都需要采用独立的驱动系统进行驱动控制。在铺丝头的结构方面，由于采用分立功能装置，不仅驱动元件的数量翻倍，而且还增加了装置的总质量和体积；更为严重的是在增加了控制系统复杂性的同时降低了系统可靠性。由于要对每一束纤维丝束进行独立的重送、压紧止动和剪切，重送系统、压紧止动系统和剪切系统必须要相互协同，才能保证丝束的准确切断和铺放。一旦出现控制失调，重送、压紧止动和剪切系统没有按照设定功能进行配合，三套运动控制系统的动作发生时序偏差，就会出现重送、压紧止动和剪切系统同时动作或不动作，都会影响铺丝机的正常工作，轻则导致铺丝精度不准确，功能不正常，重则会导致铺丝机系统运行故障。
[0006]针对上述情况，本发明提出了一种基于重送剪切导向压紧多合一装置的控制方法，通过在三个状态间的切换，即可实现期望的铺放功能，而且各功能之间不会发生控制时序不匹配、功能动作失调紊乱等情况。本发明方法可有效简化控制的过程、提高控制效率，增强系统的可靠性。
【发明内容】
[0007]为了解决上述问题，本发明提出一种利用重送剪切导向压紧一体化装置对纤维丝束进行重送剪切导向压紧的方法。
[0008]本发明提出一种利用重送剪切导向压紧一体化装置对纤维丝束进行重送剪切导向压紧的方法，所述重送剪切导向压紧的一体化装置包括驱动臂、连杆装置、重送轮装置、重送轮轴、传动臂、压止剪切装置和导向刀座，该方法包括以下步骤:
[0009]步骤1、将所述重送剪切导向压紧一体化装置置于铺放状态，纤维丝束在外部铺放装置的作用下在所述压止剪切装置和导向刀座形成的导向通道内自由通行；
[0010]步骤2、所述重送剪切导向压紧一体化装置在接收到对纤维丝束进行剪切的指令后，驱动臂在外部驱动装置的作用下，推动连杆装置逆时针旋转，重送轮装置远离纤维丝束，压止剪切装置的压止头靠近直至接触到纤维丝束；
[0011]步骤3、外部驱动装置继续推动，压止剪切装置的压止头保持与纤维丝束紧密接触，压止剪切装置的压紧弹簧的压缩量增大，同时，压止剪切装置下切的剪切刀片与下剪刃配合将纤维丝束剪断，最外端纤维丝束在外部铺放装置的带动下铺敷到模具表面，剩下的另一段纤维丝束停留在压止剪切装置的内导向通道内；
[0012]步骤4、当纤维丝束需要进行重送时，反向回撤驱动臂，压止剪切装置在传动臂的带动下沿导向刀座垂直向上运动，滞留在压止剪切装置的内导向通道中的纤维丝束随着压止剪切装置的运动被向上拉起；
[0013]步骤5、接收到对纤维丝束进行重送的指令后，驱动臂在外部驱动装置的作用下拉动连杆装置顺时针旋转，此时重送轮装置接近直至将纤维丝束压紧到重送轮轴上，压止剪切装置的压止头远离纤维丝束，在重送轮轴的驱动下，纤维丝束顺利进入导向通道中；
[0014]步骤6、推动驱动臂，使得连杆装置逆时针旋转，此时重送轮装置远离纤维丝束，压止剪切装置的压止头不接触到纤维丝束，纤维丝束进入铺放状态。
[0015]本发明将丝束导向和剪切装置融为一体，通过剪切机构的动作主动辅助丝束在导向装置内通行，可提高丝束剪切后重送的可靠性，避免丝束在铺放过程中的越位跑偏和嵌入连接缝隙等问题。因此，本发明将导向、剪切和压紧止动装置集成为一个整体，对于纤维丝束进行重送剪切导向压紧，极大程度地提高了系统结构紧凑性、降低了控制方法的复杂性、同时还保证了铺丝头系统整体的可靠性，快速维护性方面也得到提高。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是本发明对纤维丝束进行重送剪切导向压紧的方法流程图；
[0017]图2是根据本发明一实施例的16束复合材料纤维丝束重送剪切导向压紧一体化装置的结构示意图；
[0018]图3是根据本发明一实施例的单束复合材料纤维丝束重送剪切导向压紧一体化装置的结构示意图；
[0019]图4是根据本发明一实施例的重送剪切导向压紧的一体化装置的工作流程示意图；
[0020]图5是根据本发明一实施例的驱动臂的结构示意图；
[0021]图6(a)是根据本发明一实施例的驱动连接块的结构示意图，图6(b)是根据本发明一实施例的连接臂的结构示意图；
[0022]图7是根据本发明一实施例的连杆装置的结构示意图；
[0023]图8是根据本发明一实施例的连接轴承系的结构示意图；
[0024]图9是根据本发明一实施例的连接轴的结构示意图；[0025]图10是根据本发明一实施例的连杆的结构示意图；
[0026]图11是根据本发明一实施例的重送轮装置的结构示意图；
[0027]图12是根据本发明一实施例的重送轮装置部件的结构示意图；
[0028]图13是根据本发明一实施例的重送轮轴的结构示意图；
[0029]图14是根据本发明一实施例的导向槽的结构示意图；
[0030]图15 Ca)是根据本发明一实施例的传动臂的结构示意图，图15 (b)是根据本发明一实施例的传动连接臂的结构示意图；
[0031]图16是根据本发明一实施例的压止剪切装置的结构示意图；
[0032]图17(a)是根据本发明一实施例的本体的轴测图，图17(b)是根据本发明一实施例的本体的剖视图；
[0033]图18是根据本发明一实施例的压紧装置的结构示意图；
[0034]图19是根据本发明一实施例的导向压紧杆的结构示意图；
[0035]图20是根据本发明一实施例的导向翼柱的结构示意图；
[0036]图21是根据本发明一实施例的压止头的结构示意图；
[0037]图22是根据本发明一实施例的连接杆的结构示意图；
[0038]图23是根据本发明一实施例的限位螺母的结构示意图；
[0039]图24是根据本发明一实施例的剪切刀片的结构示意图；
[0040]图25是根据本发明一实施例的导向刀座的结构示意图；
[0041]图26(a)是根据本发明一实施例的16束丝束刀台的正视图，图26(b)是根据本发明一实施例的16束丝束刀台的仰视图；
[0042]图27是根据本发明一实施例的下剪刃的结构示意图；
[0043]图28是根据本发明一实施例的压板的结构示意图。
【具体实施方式】
[0044]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
[0045]本发明提出一种利用重送剪切导向压紧一体化装置对纤维丝束(16束或更多)进行重送剪切导向压紧的方法，图2是根据本发明一实施例的16束复合材料纤维丝束重送剪切导向压紧一体化装置的结构示意图，图3是根据本发明一实施例的单束复合材料纤维丝束重送剪切导向压紧一体化装置的结构示意图，图4是根据本发明一实施例的重送剪切导向压紧的一体化装置的工作流程示意图，如图2和图3所示，所述重送剪切导向压紧的一体化装置包括驱动臂a、固定臂b、连杆装置C、重送轮装置d、重送轮轴e、导向槽f、传动臂g、复合材料纤维丝束K压止剪切装置i和导向刀座j，其中:
[0046]所述驱动臂a的一端与所述连杆装置c连接，一端与外部驱动装置连接，用于将外部驱动装置的动力传递到所述一体化装置上；
[0047]图5是根据本发明一实施例的驱动臂的结构示意图，如图5所示，所述驱动臂a包括驱动连接块al和两片连接臂a2，其中:
[0048]图6(a)是根据本发明一实施例的驱动连接块的结构示意图，如图6(a)所示，所述驱动连接块al为由上下两个矩形块组成的结构，位于下部的小矩形块横设有螺纹通孔al-2，用于将两片连接臂a2连接在小矩形块的两侧；位于上部的大矩形块的顶部开设有螺纹孔al-Ι，用于与外部驱动装置进行螺纹连接。所述螺纹通孔al-2和螺纹孔al-Ι的数量和孔径不限于图6(a)中所示的3个孔，可根据实际连接要求进行更改。
[0049]图6(b)是根据本发明一实施例的连接臂的结构示意图，如图6(b)所示，所述连接臂a2为片状矩形圆头结构，其下部开设有大通孔a2_2，用于与所述连杆装置c的驱动臂连接轴承系Cl连接，上部开设有埋头孔a2_l，其尺寸与数量与所述驱动连接块al的螺纹孔al-Ι相匹配，用于通过沉头螺钉与驱动连接块al连接到一起。
[0050]所述驱动连接块al与连接臂a2共同组成驱动臂，用于将外部驱动装置与重送、导向、剪切、压紧止动一体化装置连接到一起，以将外部驱动装置的动力传递到所述一体化装置上。
[0051]所述固定臂b的一端与所述连杆装置c连接，一端与外部固定装置连接，用于保持固定臂b与外部固定装置稳定的相对位置，为所述连杆装置c提供固定的旋转中心；
[0052]所述固定臂b与驱动臂a采用相同的结构形式，只是在尺寸上不同，这里不再赘述。
[0053]所述连杆装置c与驱动臂a、固定臂b、传动臂g和重送轮装置d连接；
[0054]图7是根据本发明一实施例的连杆装置的结构示意图，如图7所示，所述连杆装置c包括驱动臂连接轴承系Cl、传动臂连接轴承系c2、固定臂连接轴承系c3和连杆c4，其中:
[0055]所述驱动臂连接轴承系Cl位于所述连杆c4的上部，其用于通过驱动臂a与外部驱动装置连接；
[0056]所述传动臂连接轴承系c2位于所述驱动臂连接轴承系Cl的下方，用于通过传动臂g与压止剪切装置i连接，以通过传动臂g向压止剪切装置i传递动力和运动，即通过传动臂连接轴承系c2将传动臂g的驱动力转化为压止剪切装置i的沿其导向方向的运动驱动力，同时保证传动臂g与压止剪切装置i沿其各自的导向方向运行；
[0057]所述固定臂连接轴承系c3位于所述传动臂连接轴承系c2的下方，用于与固定臂b连接，进而为连杆装置c提供固定的旋转中心；
[0058]所有的连接轴承系结构都是相同的，均由一对轴承(cl-1、c2-l、c3-l)和嵌在轴承中间的连接轴(cl-2、c2-2、c3-2)组成，如图8所示。
[0059]所述轴承(cl-1、c2_l、c3-l)为带肩的标准轴承；
[0060]所述连接轴(cl-2、c2_2、c3_2)为圆头方轴结构，如图9所示。圆头方轴(cl_2、c2-2、c3-2)的中部为截面为矩形的长方体轴体(cl-2-l、c2-2-l、c3-2-l)，其与连杆c4的方形轴孔相配合，长方形轴体的设计一方面起到定位轴位置的作用，另一个作用是矩形结构设计可以防止轴体在连杆c4的方形轴孔内旋转，并可通过采用顶丝顶紧轴体，约束方轴沿其轴向的窜动。
[0061]在所述长方体轴体(cl-2-1、c2-2-l、C3-2-1)的各顶端车有轴肩(cl_2_2、c2-2-2、c3-2-2)，其作用是对轴承(cl-l、c2-l、c3-l)内圈进行限位，还可避免长方体轴体(c 1-2-1、c2~2~l、c3-2~l)与轴承(cl-1、c2~l、c3~l)外圈的机械干涉。
[0062]所述连接轴(cl-2、c2_2、c3_2)的最外部为圆柱形轴体(cl_2_3、c2_2_3、c3-2-3)，用于安装轴承(cl-1、c2-l、c3_l)。
[0063]图10是根据本发明一实施例的连杆的结构示意图，如图10所示，所述连杆c4上开有多个矩形通孔(c4-l、c4-3、c4-5)，各矩形通孔外部锪有圆形凹槽，用于对应安装所述驱动臂连接轴承系Cl、连接臂连接轴承系c2和固定臂连接轴承系c3，圆形凹槽的设计是避免驱动臂连接轴承系Cl、连接臂连接轴承系c2和固定臂连接轴承系c3上的轴承内圈与连杆c4出现机械干涉；
[0064]所述连杆c4对应矩形通孔的侧面开有多个螺纹通孔(c4_2、c4_4、c4_6)，用于安装顶丝，以限制对应的驱动臂连接轴承系Cl、传动臂连接轴承系c2和固定臂连接轴承系c3在连杆c4内的窜动和旋转，保持驱动臂连接轴承系Cl、传动臂连接轴承系c2、固定臂连接轴承系c3与连杆c4之间稳定的位置关系。
[0065]所述连杆c4的底部为凸台c4_7，作为连杆c4与重送轮装置d的安装连接面，所述凸台c4-7的设计增加了连杆c4与重送轮装置d的连接厚度，保证具有足够的刚度和强度，同时还在空间上保证安装后的重送轮装置d的整体厚度控制在一定的范围内，防止多丝束共同工作时，多套系统之间的机械干涉。
[0066]所述凸台c4_7上开有一组螺纹通孔c4_8，螺纹通孔的数量与重送轮装置d的开孔数量对应，用于与重送轮装置d连接。
[0067]所述重送轮装置d与所述连杆装置c连接。图11是根据本发明一实施例的重送轮装置的结构示意图，如图11所示，所述重送轮装置d包括两片连接臂dl、一对轴承d2和重送轮d3，其中:
[0068]连接臂dl的结构如图12 (a)所示，重送轮d3的结构如图12 (b)所示。轴承d2选用带肩轴承，其结构如图12(c)所示。
[0069]所述连接臂dl为片状圆头结构，其下部开设有大通孔dl-2，用于与轴承d2连接，其上部开设有埋头孔dl-Ι，埋头孔dl-Ι的尺寸与数量与连杆c4的螺纹通孔c4-8相匹配，以通过沉头螺钉将两片连接臂dl与连杆c4连接到一起。
[0070]所述重送轮d3设有轴肩，用于对轴承d2的内圈d2-l进行限位，连接臂dl对轴承d2的肩部d2-2进行限位，再通过将连接臂dl通过螺钉固定在连杆c4上，即可实现对重送轮装置的安装和定位。
[0071]另外，在外部驱动的作用下，重送轮始终压紧在纤维丝束上，即使重送轮有磨损，也能保证与纤维丝束的紧密接触，补偿掉磨损造成的间隙，因此可以说，所述重送轮具有磨损自补偿能力。
[0072]所述重送轮轴e放置于重送轮装置d的下方，用于与重送轮装置d配合使用，通过重送轮轴e的摩擦力将介于重送轮装置d和重送轮轴e之间的纤维丝束送至导向槽f的对应槽内；
[0073]图13是根据本发明一实施例的重送轮轴的结构示意图，如图13所示，所述重送轮轴e为槽轴结构，其两轴端e2用于安装轴承；其中一个轴端e2具有一细径，细径上开有键槽el，用于连接外部传动部件，如齿轮、带轮等；所述重送轮轴e的轴部径向开设有多条等间隔均布的纤维丝束导向槽e3，以约束纤维丝束按照预定方向运动，所述导向槽e3与导向槽f的开口宽度及间隔一致，配合使用。
[0074]所述导向槽f放置于重送轮轴e与导向刀座j之间，用于对纤维丝束进行导向，使得纤维丝束顺利从重送轮轴e进入到导向刀座j的导向通道中；
[0075]图14是根据本发明一实施例的导向槽的结构示意图，如图14所示，所述导向槽f为直角梯形结构，其直角梯形底面上等间隔均布多条沟槽，以约束纤维丝束的运动方向。梯形倒角的设计可以避免导向槽f与重送轮轴e配合运动时发生机械干涉。
[0076]所述传动臂g的一端与所述连杆装置c连接，一端与压止剪切装置i连接，用于将连杆装置c上的动力和运动传递到压止剪切装置i上，实现连杆装置c旋转运动向压止剪切装置i直线运动的转化；
[0077]图15 Ca)是根据本发明一实施例的传动臂的结构示意图，图15 (b)是根据本发明一实施例的传动连接臂的结构示意图，如图15 (a)和(b)所示,所述传动臂g由相对连接的一对传动连接臂组成，所述传动连接臂为片状长圆形结构，其两端分别设有两个大通孔gl，分别用于同传动臂连接轴承系c2和压止剪切装置i的压剪轴承系il连接；传动连接臂的中部加工有凸台g3，用于提高传动连接臂的强度和刚度；所述凸台g3上开有多个埋头孔g2，用于通过沉头螺钉将两片传动连接臂的凸台相对，连接到一起，以实现传动臂g与传动臂连接轴承系c2和压剪轴承系il的连接紧固。两片传动连接臂的凸台之间留有间隙，通过在间隙中间添加垫片，可以调整传动连接臂之间的间距，使得与传动臂连接的轴承系只承受其轴向受力，保证轴承系自如旋转。
[0078]所述压止剪切装置i与所述传动臂g连接，并放置在导向刀座j上，用于在所述导向刀座j的运动导向下对于纤维丝束进行压止和剪切；
[0079]图16是根据本发明一实施例的压止剪切装置的结构示意图，如图16所示，所述压止剪切装置i包括压剪轴承系il、本体i2、固定螺钉i3、剪切刀片i4和压紧装置i5，其中:
[0080]所述压剪轴承系il位于所述压止剪切装置i的上部，其具有如前所述驱动臂连接轴承系Cl相同的结构，用于 与传动臂g连接。
[0081 ] 所述压剪轴承系i I包括一对轴承i 1-1和嵌在轴承中间的连接轴i 1-2组成，如图8所示。
[0082]图17(a)是根据本发明一实施例的本体的轴测图，图17(b)是根据本发明一实施例的本体的剖视图，如图17(a)和(b)所示，所述本体i2作为纤维丝束导向、压紧止动和剪切的功能载体，配合其他零部件，共同实现对纤维丝束的导向、压紧和剪切。
[0083]所述本体i2的外围为矩形结构，其用于实现对剪切压紧止动装置的运动进行导向，约束整个剪切压紧止动装置只能沿图17(a)所示的箭头方向进行运动，不能旋转；
[0084]所述本体i2的顶部贯设有方形通孔i2_l，用于安装压剪轴承系il，所述方形通孔?2-1外部锪有圆形凹槽，圆形凹槽的设计是为了避免压剪轴承系il上的轴承内外圈与本体i2出现机械干涉；
[0085]所述本体i2在方形通孔i2_l的侧边垂直开设有螺纹通孔i2_2，用于安装顶丝，以限制压剪轴承系il的窜动和旋转，保持压剪轴承系il与本体i2之间稳定的位置关系。
[0086]所述本体i2的右侧上部竖直开设有导向通孔i2_4，导向通孔i2_4的上端开设有内螺纹孔i2-3，导向通孔i2-4的下端开设有内螺纹孔i2-6，导向通孔i2-4的背部开设有缝隙i2-5，导向通孔i2-4和螺纹孔i2-3、?2-6同轴。
[0087]所述内螺纹孔i2_3用于安装压紧螺钉i5_l，通过调整压紧螺钉i5_l的旋入深度，可以调节安装在所述导向通孔i2_4上部的压紧弹簧i5-2的压紧力，进而调节对安装在所述导向通孔i2-4下部的导向压紧杆i5-3施加的压紧力；
[0088]所述导向通孔i2_4和缝隙i2_5用于对导向压紧杆i5_3进行导向，以约束导向压紧杆i5-3沿着设定的运动方向进行直线运动；
[0089]所述内螺纹孔i2_6与上部的内螺纹孔i2_3同轴，用于安装限位螺母i5_4，用于将导向压紧杆i5_3限制在导向通孔i2-4的内部，防止导向压紧杆i5-3从所述本体i2中脱离；
[0090]所述本体i2左下部开设有凹槽i2_7，以作为剪切刀片i4的安装槽位，通过此槽位可对剪切刀片i4进行粗定位，槽的深度设计保证后续安装的固定螺钉i3不会凸出此槽位，造成与其他部件的机械干涉；
[0091]所述凹槽i2_7的侧面贯设有一对螺纹孔i2_8，其通过固定螺钉i3将剪切刀片i4固定在所述本体i2上，构成上剪切装置；
[0092]所述本体i2的最下方贯设有方形通孔i2_9，作为集成的复合材料纤维丝束的内导向通道，此通道与导向刀座j的导向通道相配合，共同组成一段完整的丝束导向通道，保证具有断口的纤维丝束顺利进入下一工作流程，避免出现卡丝或丝束滑出导向通道等故障。
[0093]图18是根据本发明一实施例的压紧装置的结构示意图，如图18所示，所述压紧装置i5包括压紧螺钉i5-l、压紧弹簧i5-2、导向压紧杆i5-3和限位螺母i5-4，其中: [0094]所述压紧螺钉i5_l为标准螺钉，安装于所述本体i2的内螺纹孔i2_3内，其与安装在所述导向通孔i2-4上部的压紧弹簧i5-2配合使用，以对压紧装置i5的压紧力进行调节。
[0095]所述导向压紧杆i5_3安装在所述导向通孔i2_4的下部，图19是根据本发明一实施例的导向压紧杆的结构示意图，如图19所示，所述导向压紧杆i5-3包括导向翼柱i5-3-l、连接杆i5-3-2、锁紧螺母i5-3-3和压止头i5_3_4，其中:
[0096]图20是根据本发明一实施例的导向翼柱的结构示意图，如图20所示，所述导向翼柱i5-3-l位于导向压紧杆i5-3的上部，为圆柱翼型结构，其圆柱部分保证所述导向压紧杆?5-3在所述本体i2的导向通孔i2-4中平稳滑动，翼型结构插入所述本体i2的缝隙i2-5中，以约束导向压紧杆i5_3只能沿导向通孔i2-4滑动，不发生旋转运动；
[0097]所述导向翼柱i5-3_l的顶部为平面，其与压紧弹簧i5_2接触，用于承载来自压紧弹簧i5-2的压紧力；
[0098]所述导向翼柱i5-3_l的底面中部开有螺纹孔，用于与连接杆i5-3_2进行螺纹连接;
[0099]图21是根据本发明一实施例的压止头的结构示意图，如图21所示，所述压止头i5-3-4为半圆柱状结构，圆柱结构设计降低了对压止头与复合材料接触角度的要求，保证压止头即使有一定安装或定位偏差也可以紧密压紧复合材料纤维丝束。压止头i5-3-4上部平面上开设有螺纹孔，用于和连接杆i5-3-2进行螺纹连接，构成导向压紧杆整体。同时，采用螺纹连接还可对压止头i5-3-4与连接杆i5-3-2之间的相对角度进行调节；另外，在外部驱动的作用下，压止头始终压紧在纤维丝束上，即使压止头有磨损，也能保证与纤维丝束的紧密接触，补偿掉磨损造成的间隙，因此可以说，所述压止头具有磨损自补偿能力。
[0100]图22是根据本发明一实施例的连接杆的结构示意图，如图22所示，所述连接杆?5-3-2为双头螺柱结构，所述连接杆i5-3-2的一端与导向翼柱i5-3-l底面的螺纹孔进行螺纹连接，另一端与压止头i5-3-4上部平面的螺纹孔进行螺纹连接；[0101]所述锁紧螺母i5-3-3设于压止头i5-3-4和连接杆i5_3_2之间，其与连接杆?5-3-2采用螺纹进行连接，当压止头i5-3-4和连接杆i5_3_2的位置和角度调定后，通过锁紧螺母i5-3-3将压止头i5-3-4锁定到连接杆i5_3_2上，从而保证连接杆i5_3_2和压止头i5_3_4之间稳定的位置和角度关系。
[0102]所述限位螺母i5_4为中空结构的外螺纹结构，其上半部分为螺纹部分，下半部分为六面体部分，上半部分螺纹与本体i2的内螺纹i2-6进行螺纹连接，下半部分的六面体方便使用工具将限位螺母i5_4旋紧。
[0103]图23是根据本发明一实施例的限位螺母的结构示意图，如图23所示，所述限位螺母i5-4采用中空结构设计，其允许导向压紧杆i5-3的连接杆i5-3-2穿过此孔道，并可在此中空孔道中不受干涉地自由运动。同时，限位螺母i5-4的上端面又可对导向压紧杆i5-3的导向翼柱i5-3-l进行限位，避免压紧装置脱离本体。
[0104]图24是根据本发明一实施例的剪切刀片的结构示意图，如图24所示，所述剪切刀片i4为矩形片状结构的单面刀刃，所述剪切刀片i4刀刃朝外，安装在本体i2的凹槽i2-7内，以对剪切刀片i4进行初定位，所述剪切刀片i4上开设有两个圆孔，通过安装固定螺钉i3，将所述剪切刀片i4固定在本体i2上。
[0105]图25是根据本发明一实施例的导向刀座的结构不意图，如图25所不,所述导向刀座j放置在所述压止剪切装置i的下方，用于对于所述压止剪切装置i的运动方向进行引导，以配合压止剪切装置i构成丝束导向通道，并进行剪切和压止，所述导向刀座j包括刀台jl、下剪刃j2和压板j3，其中:
[0106]图26(a)是根据本发明一实施例的16束丝束刀台的正视图，图26(b)是根据本发明一实施例的16束丝束刀台的仰视图，如图26所示，所述刀台jl为方型结构，左右两侧对称开设有导向槽jl-Ι，用于对所述刀台jl的安装进行精确定位，所述导向槽jl-Ι的两侧开设有多个螺纹孔jl-2，用于连接刀台jl和固定架；
[0107]所述刀台jl的上部等间距开设有多个，比如16个矩形导向槽孔jl-3，用于对压止剪切装置i进行运动导向，所述矩形导向槽孔jl-3与压止剪切装置i精密配合，约束压止剪切装置i在矩形导向槽孔jl-3的内隙中平动和旋转运动，使得压止剪切装置i只能按照如图17(a)箭头所示的方向进行直线运动；
[0108]所述刀台jl的下部等间距开设有多个，比如16个倒U型通槽jl-4，用做纤维丝束的导向通道，所述倒U型通槽jl-4、矩形导向槽孔jl-3的数量与纤维丝束的数量相同。所述倒U型通槽jl-4作为导向系统的一部分，其孔型和间距与铺丝机的导向系统的尺寸完全匹配，与外接导向模块一起，构成完整的导向系统。
[0109]所述刀台jl的前端面为第一安装面jl-5，用于配合连接复合材料纤维丝束传送用的外接导向模块；
[0110]所述刀台jl的底面为第二安装面jl-6，其作为下剪刃j2和压板j3的安装基面，用于将下剪刃j2和压板j3安装在刀台jl上。
[0111]所述刀台jl的底部等间距开有多个安装螺纹孔jl-7，所述多个安装螺纹孔jl-7分两列上下对称分布，每列比如可以为17个，作为下剪刃j2和压板j3的安装螺纹孔，通过螺钉即可将下剪刃j2和压板j3精确安装在刀台jl的安装面jl-6上。
[0112]所述刀台jl的底部左右对称开设有多个比如4个固定螺纹孔jl-8，用于对压板j3进行辅助固定，通过螺钉即可将压板j3紧密固定在刀台jl的安装面jl-6上。
[0113]图27是根据本发明一实施例的下剪刃的结构示意图，如图27所示，所述下剪刃j2为长方体结构，下剪刃j2与多套压止剪切装置i共同构成导向剪切系统；
[0114]所述下剪刃j2上均布多个比如17个通孔j2_l，其与刀台jl上的安装螺纹孔jl-7螺纹孔一一对应，以通过螺钉将下剪刃j2与刀台jl连接起来，与压止剪切装置i共同构成对复合材料纤维丝束的剪切系统，同时，下剪刃j2与刀台jl构成封闭的丝束导向通道；
[0115]每条下剪刃j2采用刃口对称设计，即每条下剪刃j2包括两个对称设计的刃口J2-2和j2_3，在使用过程中，当其中一个刃口磨损后，可方便进行快速更换，采用另一个刃口，以保持系统的正常运行。
[0116]图28是根据本发明一实施例的压板的结构示意图，如图28所示，所述压板j3为长方体结构，其宽度比下剪刃j2略宽，所述压板j3配合压止剪切装置i的导向压紧杆i5-3，共同构成对复合材料纤维丝束的压紧止动系统和复合材料纤维丝束导向通道；
[0117]所述压板j3上左右对称开设有多个，比如4个辅助通孔j3_l，其与刀台jl上的固定螺纹孔jl-8 —一对应；
[0118]所述压板j3上均布固定螺纹孔17个通孔j3_2，其与刀台j I上的安装螺纹孔jl_7--对应；
[0119]通过螺钉将压板j3与刀台jl连接，与压止剪切装置i的导向压紧杆i5_3共同构成对复合材料纤维丝束的压紧止动系统和复合材料纤维丝束导向通道，其中，对应的重送轮装置、重送轮轴、压止剪切 装置和导向刀座构成独立的多套重送剪切压紧止动装置，多套重送剪切压紧止动装置可独立进行调整，彼此独立，没有相互影响，而且重送剪切压紧止动装置的数量可以根据实际要求进行 数量上的增减。
[0120]接下来本发明以16束丝束中的一束丝束为例，对于所述重送剪切导向压紧方法进行说明，如图1和图4所示，所述方法包括以下步骤:
[0121]步骤1、将所述重送剪切导向压紧一体化装置置于铺放状态，此时，压止剪切装置与重送轮装置都没有同纤维丝束接触，纤维丝束在外部铺放装置的作用下在所述压止剪切装置和导向刀座形成的导向通道内自由通行，如图4 Ca)所示；
[0122]步骤2、所述重送剪切导向压紧一体化装置在接收到对纤维丝束进行剪切的指令后，驱动臂在外部驱动装置的作用下，推动连杆装置逆时针旋转，重送轮装置远离纤维丝束，压止剪切装置的压止头靠近直至接触到纤维丝束，压止剪切装置的剪切刀片尚未接触到纤维丝束，此时所述重送剪切导向压紧一体化装置处于压紧状态，如图4 (b)所示；
[0123]步骤3、外部驱动装置继续推动，压止剪切装置的压止头保持与纤维丝束紧密接触，压止剪切装置的压紧弹簧的压缩量增大，使得压紧力持续增大，同时，压止剪切装置下切的剪切刀片与下剪刃配合将纤维丝束剪断，最外端纤维丝束在外部铺放装置的带动下铺敷到模具表面，剩下的另一段纤维丝束停留在压止剪切装置的内导向通道内，此时所述重送剪切导向压紧一体化装置处于剪切状态，如图4 (C)所示；
[0124]步骤4、当纤维丝束需要进行重送时，反向回撤驱动臂，压止剪切装置在传动臂的带动下沿导向刀座垂直向上运动，滞留在压止剪切装置的内导向通道中的纤维丝束随着压止剪切装置的运动被向上拉起，其中，压紧剪切装置的内导向通道的底面比导向刀座的导向通道的底面略高一点，以保证纤维丝束在重送过程中顺畅进入另一半位于导向刀座下游的外导向通道，避免嵌入内外导向通道之间的缝隙中，此时所述重送剪切导向压紧一体化装置处于主动导向状态，如图4 (d)所示；
[0125]步骤5、接收到对纤维丝束进行重送的指令后，驱动臂在外部驱动装置的作用下，拉动连杆装置顺时针旋转，此时重送轮装置接近直至将纤维丝束压紧到重送轴上，压止剪切装置的压止头远离纤维丝束，在重送轴的驱动下，纤维丝束顺利进入导向通道中，此时所述重送剪切导向压紧一体化装置处于重送状态，如图4 Ce)所示；
[0126]步骤6、推动驱动臂，使得连杆装置逆时针旋转，此时重送轮装置远离纤维丝束，压止剪切装置的压止头不接触到纤维丝束，纤维丝束进入铺放状态，此时所述重送剪切导向压紧一体化装置处于铺放状态，如图4 (f)所示，这样就完成了对于纤维丝束的重送剪切导向压紧。
[0127]由上可知，本发明重送剪切导向压紧一体化装置将原有的重送、压紧止动、剪切三套驱动系统简化为一套驱动系统，减少了驱动器件的数量；重送与压紧止动互斥功能设计，不会产生控制上的误动；采用一体化导向通道设计，通过剪切机构主动辅助丝束在导向装置内通行，保障丝束高可靠的通过性；轻量化设计，减轻质量；多套重送剪切压紧止动装置可独立进行调整，彼此独立，没有相互影响，重送剪切压紧止动装置可以根据实际要求进行数量上的增减；重送装置采用标准化设计，可整体拆卸更换；压紧止动装置采用标准化设计，可整体拆卸更换；可通过调节压止头和剪切刀片的刃口的垂直距离进行调整及压紧弹簧刚度的配合，适应不同材料、不同厚度的纤维丝束的压紧剪切；压紧止动和剪切之间的配合时隙可通过调节压止头和剪切刀片的刃口的垂直距离进行调整，避免了独立压紧止动和独立剪切之间控制时序的失调问题；采用标准接头设计，固定臂和驱动臂的连接块都可以标准互换；驱动系统可以采用气动驱动，但不局限于气动，也可以采用电动平台驱动；压紧止动轮具有磨损自补偿能力；重送轮具有磨损自补偿能力；驱动系统采用直线运动，不需要旋转运动。
[0128]以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种利用重送剪切导向压紧一体化装置对纤维丝束进行重送剪切导向压紧的方法，所述重送剪切导向压紧的一体化装置包括驱动臂、连杆装置、重送轮装置、重送轮轴、传动臂、压止剪切装置和导向刀座，其特征在于，该方法包括以下步骤: 步骤1、将所述重送剪切导向压紧一体化装置置于铺放状态，纤维丝束在外部铺放装置的作用下在所述压止剪切装置和导向刀座形成的导向通道内自由通行； 步骤2、所述重送剪切导向压紧一体化装置在接收到对纤维丝束进行剪切的指令后，驱动臂在外部驱动装置的作用下，推动连杆装置逆时针旋转，重送轮装置远离纤维丝束，压止剪切装置的压止头靠近直至接触到纤维丝束； 步骤3、外部驱动装置继续推动，压止剪切装置的压止头保持与纤维丝束紧密接触，压止剪切装置的压紧弹簧的压缩量增大，同时，压止剪切装置下切的剪切刀片与下剪刃配合将纤维丝束剪断，最外端纤维丝束在外部铺放装置的带动下铺敷到模具表面，剩下的另一段纤维丝束停留在压止剪切装置的内导向通道内； 步骤4、当纤维丝束需要进行重送时，反向回撤驱动臂，压止剪切装置在传动臂的带动下沿导向刀座垂直向上运动，滞留在压止剪切装置的内导向通道中的纤维丝束随着压止剪切装置的运动被向上拉起； 步骤5、接收到对纤维丝束进行重送的指令后，驱动臂在外部驱动装置的作用下拉动连杆装置顺时针旋转，此时重送轮装置接近直至将纤维丝束压紧到重送轮轴上，压止剪切装置的压止头远离纤维丝束，在重送轮轴的驱动下，纤维丝束顺利进入导向通道中； 步骤6、推动驱动臂，使得连杆装置逆时针旋转，此时重送轮装置远离纤维丝束，压止剪切装置的压止头不接触到纤维丝束，纤维丝束进入铺放状态。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述驱动臂的一端与所述连杆装置连接，一端与外部驱动装置连接，用于将外部驱动装置的动力传递到所述一体化装置上。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述压紧剪切装置的内导向通道的底面比导向刀座的导向通道的底面略高一点。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述压止剪切装置与所述传动臂连接，并放置在导向刀座上，用于在所述导向刀座的运动导向下对于纤维丝束进行压止和剪切。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述传动臂的一端与所述连杆装置连接，一端与压止剪切装置连接，用于将连杆装置上的动力和运动传递到压止剪切装置上。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述重送轮装置与所述连杆装置连接，用于与放置于其下方的重送轮轴相配合，对介于重送轮装置和重送轮轴之间的纤维丝束进行动导向。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述压止剪切装置包括压剪轴承系、本体、固定螺钉、剪切刀片和压紧装置，其中，所述本体的最下方贯设有方形通孔，作为集成的纤维丝束的内导向通道。
【文档编号】B29C70/38GK103692663SQ201310746755
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年12月30日 优先权日:2013年12月30日
【发明者】吴保林, 徐德 申请人:中国科学院自动化研究所