本发明涉及复合材料自动铺放成型技术领域，具体涉及一种分瓣式丝束供应装置。
背景技术：
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，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。对于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，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。
传统的铺丝机丝束供应装置与铺丝头系统分离安装，丝束距离铺丝头的路径长，传输阻尼大，供丝效果差；有些类型的丝束供应装置虽集成在铺丝头上，但为了丝束进入铺丝头的方向一致，安装在铺丝头某侧位置，导致铺丝机械臂受力不均，动态特性不好，并且铺丝机在特定角度铺放时，导致丝束供应装置与铺丝机的机械臂发生碰撞干涉，铺放角度受到限制。
相应地，本领域需要一种新的分瓣式环形丝束供应装置来解决上述问题。
技术实现要素：
为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决现有铺丝机的机械臂受力不均、动态特性差、碰撞干涉、互换性差及拆装效率低的问题，本发明的分瓣式丝束供应装置与铺丝头的机械臂连接，所述丝束供应装置包括基座、与所述基座连接的多个单瓣供料组件、合丝环板和转向轮组件，所述单瓣供料组件呈环形分布于所述基座四周并且以可拆卸的方式与所述基座连接。
在上述分瓣式丝束供应装置的优选技术方案中，所述基座为圆盘结构，所述丝束供应装置包括两组合丝环板和转向轮组件，每组的合丝环板设于对应的转向轮组件的外侧，所述两组合丝环板和转向轮组件沿所述基座的直径对称布置，所述单瓣供料组件的丝束经过所述两组合丝环板和转向轮组件合聚于所述铺丝头。
在上述分瓣式丝束供应装置的优选技术方案中，所述基座为通过连接部分彼此相连的两层圆盘结构，第一层圆盘远离所述连接部分的一侧设有固定所述机械臂的连接孔，第二层圆盘靠近所述连接部分的一侧周向设有多个导向块，所述导向块用于连接所述单瓣供料组件。
在上述分瓣式丝束供应装置的优选技术方案中，所述基座的第二层圆盘的远离所述连接部分的一侧设有一对平行的侧板，所述合丝环板安装于所述侧板的同侧端部，设置于所述合丝环板内侧的所述转向轮组件与所述侧板连接。
在上述分瓣式丝束供应装置的优选技术方案中，所述转向轮组件包括与所述侧板连接的第二安装板、设于所述第二安装板间且平行设置的转向轮轴和转向压料轴、设置于所述转向轮轴上的转向轮和与所述转向轮相适配的转向轮隔套，所述转向压料轴与所述转向轮接合以便确保通过所述转向轮的丝束保持正确的位置和方向。
在上述分瓣式丝束供应装置的优选技术方案中，所述转向压料轴上设有导向圆凸台，所述导向圆凸台与所述转向轮的丝槽相接合。
在上述分瓣式丝束供应装置的优选技术方案中，所述第二安装板的顶端中央设有卡槽，所述卡槽与所述转向轮的轴相适配，所述转向压料轴在所述卡槽的任一侧连接到所述第二安装板。
在上述分瓣式丝束供应装置的优选技术方案中，所述单瓣供料组件包括第一安装板和安装在所述第一安装板的一侧的复合材料料筒、复合材料衬纸缠绕筒和转向辊，所述复合材料料筒带动所述复合材料衬纸缠绕筒转动从而将复合材料衬纸缠绕于所述复合材料衬纸缠绕筒上。
在上述分瓣式丝束供应装置的优选技术方案中，所述复合材料料筒的端部设有与其轴连接的第一传动带轮，所述复合材料衬纸缠绕筒的同侧端部设有与其轴连接的第二传动带轮，所述第一传动带轮和所述第二传动带轮安装于所述第一安装板的另一侧，所述第一传动带轮通过传动带带动所述第二传动带轮转动。
在上述分瓣式丝束供应装置的优选技术方案中，所述第一传动带轮的外侧还设有与所述复合材料料筒轴连接的制动器，以便对丝束的张力进行控制；并且/或者所述第一安装板上设有与所述复合材料料筒、复合材料衬纸缠绕筒和转向辊相适配的安装孔；并且/或者所述第一安装板上还设有与所述导向块相适配的插槽；并且/或者所述第一安装板上还设有减重长孔。
本发明的丝束供应装置的单瓣供料组件设置为环形的独立单路供丝组件，其分瓣均匀，可独立安装、互换使用，拆卸效率极高，解决了供料装置集中在铺丝头后方一侧布置带来的碰撞干涉、角度受到限制问题，实现360°最大范围的转动工作。合丝环板和转向轮组件对称分布在铺丝头两侧，消除铺丝机铺放时机械臂受力不均和动态特性不好的问题。本发明的分瓣式环形丝束供应装置能够为铺丝头提供多条纤维丝束的供给、恒张力控制、丝束的顺展调节的功能，保证多条纤维丝在剪切、重送、铺压过程中丝束的独立性和稳定性，顺利形成分布均匀、表面平整的纤维布匹，实现稳定的高质量铺放效果。
附图说明
下面参照附图来描述本发明的分瓣式环形丝束供应装置。附图中：
图1为本发明的分瓣式丝束供应装置的示意图；
图2为本发明的分瓣式丝束供应装置的基座的示意图(一)；
图3为本发明的分瓣式丝束供应装置的基座的示意图(二)；
图4为本发明的分瓣式丝束供应装置的基座的导向块的示意图；
图5为本发明的分瓣式丝束供应装置的单瓣供料组件的示意图；
图6为本发明的分瓣式丝束供应装置的单瓣供料组件的第一安装板的示意图；
图7为本发明的分瓣式丝束供应装置的转向轮组件的示意图；
图8为本发明的分瓣式丝束供应装置的转向轮组件的第二安装板的示意图；
图9为本发明的分瓣式丝束供应装置的转向轮组件的转向压料轴的示意图；
附图标记列表
1、复合材料衬纸；2、复合材料丝束；3、转向轮组件；4、合丝环板；5、单瓣供料组件；6、侧板；7、基座；31、第二安装板；32、转向轮轴；33、转向轮隔套；34、转向轮；35、转向压料轴；51、第一安装板；52、转向辊；53、复合材料料筒；54、复合材料衬纸缠绕筒；55、第一传动带轮；56、传动带；57、磁粉制动器；58、第二传动带轮；71、基座本体；72、导向块；311、连接孔i；312、卡槽；313、倒角；314、连接孔j；351、连接孔k；352、导向圆凸台；511、插槽；512、连接孔e；513、减重长孔；514、连接孔f；515、透孔a；516、连接孔g；517、透孔b；518、连接孔h；711、连接孔a；712、连接孔b；713、连接止孔；714、连接孔c；715、连接孔d；721、导向块压面；722、导向块凸台；723、连接孔e。
具体实施方式
下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。例如，虽然附图示出了各种构件的具体数量和位置关系，但是这些数量和位置关系非一成不变，本领域技术人员可以根据需要对其作出调整，以便适应具体的应用场合。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1所示，本发明的丝束供应装置包括基座7、平行设置在基座7上的两块侧板6、多个单瓣供料组件5、两块合丝环板4、两个转向轮组件3。每块合丝环板4设于对应转向轮组件3的外侧，每一对合丝环板4和转向轮组件3均沿基座7的直径对称布置，侧板6和合丝环板4组成封闭结构。单瓣供料组件5呈环形分布于基座7的四周，单瓣供料组件5提供复合材料丝束2，复合材料丝束2通过合丝环板4与转向轮组件3连接。单瓣供料组件5设置为独立单路供丝组件，分瓣均匀，环形布置，可独立安装，独立拆卸，解决了供料装置集中在铺丝头后方一侧布置带来的碰撞干涉、角度受到限制问题，实现360°最大范围的转动工作。合丝环板4和转向轮组件3对称分布在铺丝头(未示出)的两侧，消除铺丝机铺放时机械臂受力不均和动态特性不好的问题。
如图2和3所示，基座7包括两层圆盘结构的基座本体71和导向块72，圆盘结构中间设有柱状连接部分。第一层圆盘远离连接部分的一侧设有固定机械臂(未示出)的连接孔b 712，连接孔b 712设置在第一层圆盘的外边缘，连接孔b 712里侧设有机械臂的连接止孔713，第二层圆盘靠近连接部分的一侧周向设有多个导向块72，数量与单瓣供料组件5一一对应。本实施例的优选数量为8个，但也可以根据需要选择其他数量。导向块72通过连接孔c 714固定在第二层圆盘上。
如图4和6所示，导向块72包括导向块压面721、导向块凸台722和连接孔e 723。导向块压面721对第一安装板51起到配合固定作用，导向块凸台722与第一安装板51的插槽511适配，连接孔e 723用于将自身固定到基座本体71上。安装时，将第一安装板51的插槽511插到导向块72的导向块凸台722上，然后用快紧螺钉(未示出)穿过连接孔d 715和连接孔e 512即可完成安装。导向块凸台722与插槽511的配合设计，便于单瓣供料组件5快速定位，也使单瓣供料组件5可以便捷地从基座7上拆下，灵活地产生检修操作空间。
基座7的第二层圆盘远离连接部分的一侧连接有一对平行的侧板6，侧板6沿第二层圆盘的直径对称布置，合丝环板4安装于侧板6的同侧端部，合丝环板4为圆弧形，与侧板6组成封闭结构。合丝环板4的内侧设有转向轮组件3，转向轮组件3垂直于侧板6并与其连接。
如图7、8和9所示，转向轮组件3包括第二安装板31、转向轮轴32、转向轮隔套33、转向轮34和转向压料轴35。优选地，第二安装板31为设有卡槽312的T字型结构，卡槽312设于第二安装板31的顶端中央，转向轮轴32卡接在卡槽312中。转向轮轴32上设有转向轮34和与转向轮34相适配的转向轮隔套33。第二安装板31上还连接有与转向轮轴32平行的转向压料轴35，转向压料轴35上设有多个导向圆凸台352，导向圆凸台352与转向轮34的丝槽相适配。导向圆凸台352将丝束压入丝槽内，使丝束保持正确的位置和方向。T字型结构的两个凸起部分均设有连接孔i 311，根据丝束输送方向，转向压料轴35可连接其中任意一个。卡槽312的端部还设有2个倒角313，利于转向轮轴32和装配在上面的转向轮34和转向轮隔套33一体组件的快速插入。卡槽312便于转向轮轴32和装配在上面的转向轮34和转向轮隔套33一体组件的快速拆装，利于该处紧凑结构的穿丝操作。另外，第二安装板31的竖向部分还设有与侧板6连接固定的连接孔j 314。转向轮组件3实现每一路丝束转换方向到铺丝头处。
如图5和6所示，单瓣供料组件5包括第一安装板51和安装在第一安装板上51同一侧的的复合材料料筒53、复合材料衬纸缠绕筒54和转向辊52。复合材料料筒53带动复合材料衬纸缠绕筒54转动从而将复合材料衬纸1缠绕于复合材料衬纸缠绕筒54上。具体地，复合材料料筒53的端部设有与其轴连接的第一传动带轮55，复合材料衬纸缠绕筒54的同侧端部设有与其轴连接的第二传动带轮58，第一传动带轮55和第二传动带轮58安装于第一安装板51的另一侧，第一传动带轮55通过传动带56带动第二传动带轮58转动。此外，第一传动带轮55的外侧还设有与复合材料料筒53轴连接的磁粉制动器57，通过设置磁粉制动器57的制动力矩，可以使丝束保持恒定的张力。本实施例中采用磁粉离合器，但本发明的技术方案不局限于磁粉制动器。
第一安装板51设有与复合材料料筒53相适配的透孔a 515和连接孔g 516，复合材料料筒53穿过透孔a 515并通过连接孔g 516再次固定。第一安装板51还设有与复合材料衬纸缠绕筒54相适配的透孔b 517和连接孔h 518。连接方式与复合材料料筒53原理相同。第一安装板51还设有与转向辊52相适配的连接孔f 514。其底部设置有与导向块72相适配的插槽511及固定单瓣供料组件5的连接孔e 512。第一安装板51的中心设有减重长孔513。第一安装板51可以正反面安装，实现转向辊52与复合材料衬纸缠绕筒54的互换位置，从而满足单瓣供料组件5每一个分瓣都可以互换安装。
本发明的单瓣供料组件5具备了多条纤维丝束的供给、恒张力控制、丝束的顺展调节等功能，保证多条纤维丝束在剪切、重送、铺压过程中丝束的独立性、稳定性，顺利形成分布均匀、表面平整的纤维布匹。同时，消除了供料装置集中在铺丝头后方一侧布置导致的碰撞干涉，角度受限的问题，实现了360°最大范围的转动工作。并且，单瓣供料组件5为独立单路供丝组件，分瓣均匀，环形布置，可独立安装，独立拆卸，因此供丝系统中所有单路供丝组件的互换使用。
具体地，单瓣供料组件5的工作原理如下：
当铺压或重送时，复合材料丝束2被张紧力往前拉，单瓣供料组件5的复合材料料筒53转动供应复合材料丝束2，同时单瓣供料组件5的复合材料衬纸缠绕筒54被带动旋转，将复合材料料筒53上缠松下来的复合材料衬纸1缠绕在复合材料衬纸缠绕筒54上。
更具体地，磁粉制动器57旋转轴与复合材料料筒53的轴及第一传动带轮55连为一体，可以产生恒定阻力扭矩，复合材料衬纸缠绕筒54轴与第二传动带轮58连为一体，第一传动带轮55与第二传动带轮58被传动带56连接传动，从而复合材料料筒53转动时，通过第一传动带轮55、传动带56、第二传动带轮58带动复合材料衬纸缠绕筒54转动。
优选地，本发明的连接孔全部为螺纹孔，但这仅仅是示例性的，本发明的技术方案并不局限于此。在不偏离本发明的基本原理的前提下，所述连接孔中的一部分或全部可以采用非螺纹孔的形式。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。