缠绕装置、缠绕方法及管状复合材料的制备设备与流程

1.本发明涉及复合管道材料制备技术领域，尤其涉及一种缠绕装置、缠绕方法及管状复合材料的制备设备。


背景技术：

2.通过在筒状模具外缠绕玻璃钢复合材料成型的管状结构，具有重量低，耐腐蚀性、结构完整性、刚度高，质量分布均匀的优点。为了提高管状结构的刚度及力学性能并降低壳体重量，管状结构包括内层玻璃纤维和外层玻璃纤维，及位于内层玻璃纤维和外层玻璃纤维之间的夹芯片材层。
3.上述管状结构的制备过程如下：(1)、将连续的玻璃纤维材料环向缠绕在筒状模具上形成内层玻璃纤维层；(2)、将多个片状物或条状物围绕内层玻璃纤维层表面周向平行的排列铺设得夹芯片材层；(3)、按照缠绕工艺，将连续的玻璃纤维材料环向缠绕在夹芯片材层外侧，形成外层玻璃纤维层。
4.在壳体结构的外径较大时，所需使用的夹芯片材的尺寸较大，长度及数量也较大。在内层玻璃纤维层外铺设夹芯片材时，需要分别对夹芯片材和筒状模具进行单独固定，耗时长，夹芯片材的缠绕效率低，夹芯片材的缠绕质量不高，不适用于批量生产。
5.为此，现有技术提出了一种先把多个片材依次相连形成卷帘型的带料，再把卷帘型的带料缠绕在筒状模具上形成夹芯片材层。在夹芯片材层缠绕多层时，但由于卷帘型的带料的特性，会造成不同夹芯片材层、夹芯片材层和位于夹芯片材层内侧的内缠绕层及夹芯片材层和位于夹芯片材层外侧的外缠绕层之间出现分层现象的概率较大；而且可能会出现局部应力集中现象。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提出一种缠绕装置、缠绕方法及管状复合材料的制备设备，能够提高将夹芯片材缠绕在模具轴表面的缠绕效率，提高缠绕质量。
7.为达此目的，本发明采用以下技术方案：
8.缠绕装置，包括：
9.放卷轴，所述放卷轴能够绕自身轴向周向转动；
10.模具轴，所述模具轴能够绕自身轴向周向转动以将所述放卷轴上的料带缠绕于所述模具轴外；
11.还包括：
12.捆绑带，所述模具轴穿过所述捆绑带；
13.绑带支架，所述绑带支架能够升降，且与所述捆绑带相连。
14.作为上述缠绕装置的一种可选技术方案，所述捆绑带设置有至少两个，至少两个所述捆绑带沿所述模具轴的轴向间隔分布。
15.作为上述缠绕装置的一种优选技术方案，所述绑带支架和所述捆绑带一一对应设
置。
16.作为上述缠绕装置的一种可选技术方案，还包括：
17.升降支架，所述升降支架能够升降；
18.升降驱动单元，所述升降驱动单元能够使所述绑带支架相对于所述升降支架升降。
19.作为上述缠绕装置的一种可选技术方案，还包括：
20.放卷支架，所述放卷轴连接于所述放卷支架且能够相对于所述放卷支架绕自身轴向周向转动，所述放卷支架连接于所述升降支架。
21.作为上述缠绕装置的一种可选技术方案，所述绑带支架上设有能够绕自身轴向周向转动的滚轮，所述捆绑带绕过所述滚轮和所述模具轴并与所述模具轴、所述滚轮形成带轮结构。
22.作为上述缠绕装置的一种可选技术方案，所述放卷轴穿过所述捆绑带。
23.为了实现上述目的，本发明还提供了一种缠绕方法，用于上述任一方案所述的缠绕装置，包括以下步骤：
24.控制绑带支架升降以对捆绑带进行收紧；
25.将所述放卷轴上的料带一端固定于所述模具轴外；
26.控制所述模具轴绕其自身轴向以预设转速周向转动，以将所述放卷轴上的料带缠绕于所述模具轴外。
27.为了实现上述目的，本发明还提供了一种管状复合材料的制备设备，其特征在于，包括上述任一方案所述的缠绕装置。
28.本发明有益效果：本发明提供的缠绕装置及缠绕方法，能够通过升降绑带支架对捆绑带进行收紧，利用捆绑带将料带压接于模具轴的外周壁，提高缠绕时的料带拉紧效果，能够有效避免缠绕时出现分层现象，保证在模具轴外缠绕形成的夹芯片材层表面光滑，避免了局部应力集中现象。
29.本发明提供的管状复合材料的制备设备，包括上述的缠绕装置，在用于将多个片材形成管状复合材料的夹芯片材层时，可以实现通过缠绕的方式形成夹芯片材层，形成夹芯片材层的效率较高，而且夹芯片材和模具轴之间的界面贴合效果好。
附图说明
30.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
31.图1是本发明实施例提供的缠绕装置的结构示意图；
32.图2是图1中a处的局部放大示意图。
33.图中：
34.1、放卷轴；2、模具轴；3、捆绑带；4、绑带支架；5、升降支架；51、吊装件；6、滚轮；7、放卷支架；
35.100、料带；101、片材。
具体实施方式
36.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
37.在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
38.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
39.在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的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”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
40.如图1和图2所示，本实施例提供了一种缠绕装置，包括模具轴2和放卷轴1，其中，放卷轴1能够绕自身轴向周向转动；模具轴2能够绕自身轴向周向转动以将放卷轴1上的料带100缠绕于模具轴2外。
41.料带100指的是能够收卷的连续性带状结构，示例性地，料带100为将多个片材101依次间隔设置且通过热熔胶网眼布或者编织线相连形成的卷帘状的料带100。在将料带100缠绕于模具轴2外后形成管状复合材料的夹芯片材层，单个片材101沿模具轴2的轴向延伸。需要说明的是，料带100不仅限于卷帘状的料带100，也不仅限于用于在模具轴2外缠绕形成夹芯片材层。
42.将放卷轴1上所缠绕的料带100一端固定于模具轴2外，之后控制模具轴2转动，即可将放卷轴1上的料带100缠绕于模具轴2外。需要说明的是，模具轴2的横截面为但不仅限于圆形。可选地，为了进行减重，在保证刚度的基础上，上述模具轴2和放卷轴1可以采用空心结构。
43.在将料带100特别是卷帘型的料带100缠绕于模具轴2外形成夹芯片材层时，极易出现分层现象。为此，上述缠绕装置还包括捆绑带3和绑带支架4，其中，模具轴2穿过捆绑带3；绑带支架4能够升降且与捆绑带3相连。能够通过升降绑带支架4的升降对捆绑带3进行收紧，利用捆绑带3将料带100压接于模具轴2的外周壁，提高缠绕时的料带100拉紧效果，能够有效避免缠绕时出现分层现象，保证在模具轴2外缠绕形成的夹芯片材层表面光滑，避免了局部应力集中现象。
44.在一些实施例中，捆绑带3设置有至少两个，至少两个捆绑带3沿模具轴2的轴向间隔分布。通过设置多个捆绑带3，不仅可以通过防止缠绕于模具轴2上的料带100轴向窜动，
还能从多个位置将料带100压紧于模具轴2的外周壁，进一步提高缠绕时的料带100缠绕效果。捆绑带3的个数可以根据料带100沿模具轴2轴向的长度以及实际的缠绕效果确定，示例性地，捆绑带3设置有八个。
45.可选地，绑带支架4和捆绑带3一一对应设置，可以通过绑带支架4的升降实现对应捆绑带3的单独收紧，根据料带100的实际情况调节至少部分捆绑带3的收紧力，从而有效避免捆绑带3出现局部收紧效果不一致的问题，而且可以在实际缠绕过程中根据实际需求实时地对个别捆绑带3进行收紧。
46.在一些实施例中，缠绕装置还包括升降支架5和升降驱动单元，其中，升降支架5能够升降，如此设置，有利于通过升降支架5的升降实现所有的捆绑带3同步升降，以进行捆绑带3的初步收紧；再通过升降驱动单元实现对应的捆绑带3进行单独收紧，有利于缩短对捆绑带3进行收紧所消耗的时间，提高捆绑带3进行收紧时的控制精度，从而提高捆绑带3的收紧效果。
47.示例性地，升降驱动单元的固定端连接于升降支架5，升降驱动单元的活动端连接于绑带支架4。上述升降驱动单元可以为伸缩缸，如气缸、液压缸等，还可以为电推杆等，在此不再一一举例说明。
48.在一些实施例中，升降支架5的顶部设置有吊装件51，用于与吊装结构钩挂连接。通过吊装结构实现整个升降支架5的升降。吊装件51可以为具有吊孔的吊环，还可以为吊钩，具体取决于吊装结构。示例性地，吊装结构上具有吊钩，吊装件51为具有吊孔的吊环，吊装结构的具体结构为本领域的现有技术，在此不再具体介绍。示例性地，吊装件51具有至少两个，至少两个吊装件51沿模具轴2的轴向间隔设置。
49.在一些实施例中，绑带支架4上设有能够绕自身轴向周向转动的滚轮6，捆绑带3绕过滚轮6、模具轴2并与模具轴2、滚轮6形成带轮结构。如此设计，有利于减小捆绑带3和料带100之间的摩擦，提高将放卷轴1上的料带100缠绕于模具轴2外的缠绕效果和缠绕效率。
50.在一些实施例中，放卷轴1穿过捆绑带3。如此设计，可以实现对整个缠绕装置的合理布局，避免滚轮6和放卷轴1之间发生干涉，减小缠绕装置的占用空间。示例性地，绑带支架4和放卷轴1位于模具轴2的同一侧。如此设计，可以尽可能地增大捆绑带3和料带100之间的接触面积，提高捆绑带3将料带100压紧于模具轴2外的压紧效果，从而提高缠绕效果。
51.在一些实施例中，模具轴2连接有用于驱动其绕自身轴向周向转动的模具驱动单元，模具驱动单元为变速驱动结构。如此设置可以实现根据需求调节模具轴2的转速。
52.在将料带100上的第一个片材101固定于模具轴2后，模具驱动单元控制模具轴2转动，将料带100上的片材101逐个缠绕到模具轴2外形成闭环，如此有利于提高片材101和模具轴2之间的界面贴合效果。
53.示例性地，在利用收卷工装对卷帘型的料带100进行收卷之后，通过吊装结构将缠绕有料带100的放卷轴1转移至缠绕工位，以便于通过上述缠绕装置将放卷轴1上的卷帘型的料带100缠绕于模具轴2。需要说明的是，放卷轴1是收卷工装的一部分且可拆卸，便于在收卷工装进行收卷后，拆掉缠绕有料带100的放卷轴1并通过吊装结构将缠绕有料带100的放卷轴1转移至缠绕工位。
54.可选地，上述模具驱动单元为电机，成本低，速度调节方便。
55.在一些实施例中，为了提高捆绑带3使料带100和模具轴2贴合的界面贴合效果，上
述捆绑带3为弹性皮带。
56.在一些实施例中，如图2所示，缠绕装置还包括放卷支架7，放卷轴1连接于放卷支架7且能够相对于放卷支架7绕自身轴向周向转动，放卷支架7连接于升降支架5。在升降支架5升降时，能够同步带动放卷支架7升降，缠绕有料带100的放卷轴1同步升降，有利于提高捆绑带3使片材101和模具轴2贴合的贴合效果。
57.本发明还提供了一种管状复合材料的制备设备，用于缠绕形成管状复合材料，复合管道材料包括至少两层缠绕层，及位于相邻两层缠绕层之间的夹芯片材层，夹芯片材层由多个片材101周向间隔排列而成。在一些实施例中，夹芯片材层还可以由多个条状物周向间隔排列而成。
58.该管状复合材料的制备设备包括带料成型装置和上述的缠绕装置，其中，带料成型装置用于将多个片材101依次相连形成卷帘型的料带100，之后可以再通过收卷工装对料带100进行收卷。以复合管道材料为三层结构，分别为两层缠绕层和位于两层缠绕层之间的夹芯片材层为例，为了便于说明，将位于夹芯片材层内侧的缠绕层记为内缠绕层，位于夹芯片材层外侧的缠绕层记为外缠绕层。
59.在将内缠绕层缠绕于模具轴2外之后，再通过上述缠绕装置将放卷轴1上的料带100缠绕于内缠绕层外形成夹芯片材层；之后在夹芯片材层外缠绕形成外缠绕层。
60.本发明还提供了一种缠绕方法，用于上述的缠绕装置，该缠绕方法具体包括以下步骤：
61.s1、控制绑带支架4升降以对捆绑带3进行收紧；
62.s2、将放卷轴1上的料带100一端固定于模具轴2外；
63.s3、控制模具轴2绕其自身轴向以预设转速周向转动，以将放卷轴1上的料带100缠绕于模具轴2外。
64.为了提高料带100和模具轴2之间的界面贴合效果，步骤s2中，在控制模具轴2绕其自身轴向以预设转速周向转动的同时，控制放卷轴1绕自身轴向以预设转速周向转动。
65.下面以在内缠绕层外缠绕多个片材101形成夹芯片材层为例，对采用上述缠绕装置的具体缠绕过程进行具体介绍。
66.s10、将多个片材101依次连接形成卷帘型的料带100，并通过收卷工装对料带100进行收卷；
67.s20、通过吊装结构将缠绕有料带100的放卷轴1转移至缠绕工位；
68.s30、在缠绕有内缠绕层的模具轴2穿过捆绑带3后安装在一个模具支架并连接模具驱动单元；
69.s40、通过吊装结构控制升降支架5升降，对捆绑带3进行初步拉紧；
70.s50、通过升降驱动单元控制对应的捆绑带3升降，对每个捆绑带3的进行进一步的拉紧；
71.s60、将步骤s20中的放卷轴1上的料带100一端粘贴固定于模具轴2外的内缠绕层外，控制模具驱动单元驱动模具轴2转动，将料带100根据模具轴2的转动缓慢地缠绕在内缠绕层外形成夹芯片材层。
72.需要说明的是，在步骤s60中，料带100顺着模具轴2的周向，在捆绑带3的辅助下布满模具轴2的整个圆周区域形成夹芯片材层。夹芯片材层的层数可以不止一层。
73.此外，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。