一种缠绕机多功能导丝头的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及复合材料成型领域，具体来说，是一种具有温度控制、张力检测、速度测量、丝束汇聚等功能的两自由度数控缠绕机导丝头，可以沿X轴平动，沿A轴转动。
【背景技术】
[0002]纤维缠绕成型是复合材料成型的一种重要方法，纤维缠绕成型中纤维张力控制，纤维表面温度的控制与复合材料制品机械性能，制品的强度和抗疲劳性能与缠绕张力有密切关系。
[0003]现有通用缠绕机导丝头部分只具备移动和转动功能，将纤维缠绕至成型产品上，不具备张力控制和温度控制的设备。但这种通用纤维缠绕机导丝头对张力和温度控制效果不够满足要求，不能实现在一定空间的精确张力控制和温度控制。
【发明内容】
[0004]为了克服现有纤维缠绕机不能精确控制纤维张力和温度，缠绕制品质量不佳的缺点，提出一种缠绕机多功能导丝头，可使缠绕制品达到较高工艺参数指标，且对纤维进行精确的温度、张力控制。
[0005]本发明一种缠绕机多功能导丝头，导丝头箱体、放卷导向辊、加热辊、温度传感器、张力传感器辊、张力传感器、测速辊、速度编码器、丝束汇聚辊、丝嘴加热辊、丝嘴支架、分线梳、旋转机构与平移机构。
[0006]所述放卷导向辊、加热辊、张力传感器辊、测速辊、丝束汇聚辊由前至后安装在导丝头箱体底部。其中，放卷导向辊为4个，呈口字型设置；加热辊、张力传感器辊、测速辊、丝束汇聚辊轴线均与水平面平行。加热辊上部竖直布置有温度传感器；张力传感器辊通过支架固定在张力传感器上，张力传感器固定于导丝头箱体上；测速辊的转轴一端通过联轴器连接速度编码器；丝束汇聚辊用来对纤维进行汇聚，使纤维传导路径保持在加热辊、张力传感器辊、测速辊的中部。
[0007]所述旋转机构设置于丝束汇聚辊后方，包括齿轮箱体、旋转转盘、小齿轮、大齿轮与伺服电机A。其中，旋转转盘与齿轮箱体间通过轴承相连；且通过伺服电机A驱动齿轮箱体内相互啮合的大齿轮与小齿轮驱动旋转转盘转动。
[0008]所述丝嘴支架水平设置，前端固定安装在旋转转盘上；丝嘴支架中部安装有分线梳，后端通过支架安装有丝嘴加热棍。
[0009]所述平移机构安装在导丝头箱体顶部，包括连接板、拖动平台、丝杠螺母结构、小同步带轮、大同步带轮、同步带与伺服电机B。其中，连接板与拖动平台间设置有丝杠螺母结构；丝杠螺母结构通过伺服电机B驱动小同步带轮、大同步带轮、同步带构成的传动机构运动，带动拖动平台运动前后方向移动。
[0010]当纤维束经过上述结构的导丝头时，纤维穿过口字型布置的四个放卷导向辊后，依次经加热辊下方、张力传感器辊上方、测速辊下方、丝束汇聚辊上方，经过丝束汇聚辊进行汇聚后，穿过旋转机构中旋转转盘上的纤维通道，由分线梳的齿状结构将多簇纤维束分离成单簇纤维；随后纤维由丝嘴加热辊下方缠绕后，经丝嘴加热辊再次进行加热后，最终缠绕需要成型的缠绕制品上；通过旋转机构使丝嘴加热辊具有绕A轴旋转功能，同时通过平移机构使本发明导丝头具有X方向直线运动功能，进而在纤维缠绕过程中适应缠绕制品外径的变化，适应不同尺寸纤维缠绕制品以及实现设定缠绕线型的要求。
[0011]本发明的优点在于:
[0012]1、本发明导丝头集成功能空间占用小；
[0013]2、本发明导丝头通过合理的辊子布置，测量张力准确；
[0014]3、本发明导丝头通过速度测量辅助完成张力控制；
[0015]4、本发明导丝头具有温度控制和丝束汇聚功能。
【附图说明】
[0016]图1为本发明导丝头结构示意图；
[0017]图2为本发明导丝头中加热辊结构示意图；
[0018]图3为本发明导丝头中旋转机构结构示意图；
[0019]图4为本发明导丝头中平移机构结构示意图；
[0020]图1 中:
[0021]100放卷导向棍，101加热辊，102温度传感器，103张力传感器辊，104张力传感器，105测速辊，106速度编码器，107丝束汇聚辊；108旋转机构，109丝嘴支架，110分线梳，111丝嘴加热辊，112热风机，113导丝头箱体。
[0022]图2 中:
[0023]200辊子轴，201辊子外套，202弹性挡圈，203深沟球轴承，204加热器，205匀热衬套，206止动挡圈与207圆螺母。
[0024]图3 中:
[0025]300齿轮箱体，301旋转转盘，302转轴、303轴承，304小齿轮、305大齿轮，306伺服电机。
[0026]图4 中:
[0027]401连接板，402拖动平台，403丝杠螺母结构，404小同步带轮，405大同步带轮，406同步带，407伺服电机B。
【具体实施方式】
[0028]本发明缠绕机多功能导丝头，包括导丝头箱体113、放卷导向辊100、加热辊101、温度传感器102、张力传感器辊103、张力传感器104、测速辊105、速度编码器106、丝束汇聚辊107、丝嘴加热辊111、丝嘴支架109、分线梳110、热风机112、旋转机构108与平移机构109，如图1、图4所示。
[0029]所述导丝头箱体113底部固定安装辊架，辊架上由前至后通过支架安装有放卷导向辊100、加热辊101、张力传感器辊103、测速辊105、丝束汇聚辊107 ；
[0030]其中，放卷导向辊100为4个，呈口字型设置，形成限位穿入通道，即:其中两个放卷导向辊100轴线垂直水平面设置，且位于同一竖直平面A内；另两个放卷导向辊100轴线与水平面平行设置，同样位于竖直平面B内。通过4个放卷导向辊100实现纤维运动过程中的限位。
[0031]加热辊101、张力传感器辊103、测速辊105、丝束汇聚辊107轴线均与水平面平行。其中，加热辊101上部竖直布置有温度传感器102，温度传感器102安装于导丝头箱体113上，通过温度传感器102测量的纤维温度，依据温度传感器102的反馈值调节加热辊101对纤维的加热温度。张力传感器辊103通过支架固定在张力传感器104上，张力传感器104固定与辊架上，纤维在张力传感器辊103上产生的压力可以由张力传感器104获得，通过换算得出纤维张力值。测速辊105的转轴一端通过联轴器连接速度编码器106，通过速度编码器106测量测速辊105的转速。丝束汇聚辊107用来对纤维进行汇聚，使纤维传导路径保持在加热辊101、张力传感器辊103、测速辊105的中部。上述加热辊101与张力传感器辊103的中心距离和张力传感器辊103与测速辊105的中心距离相同，并且加热辊101与测速辊105空间位置低于张力传感器辊103，由此保证张力传感器辊103上较大的包角，并且张力传感器104前后位置的纤维张力相同，从而使张力传感器104测得数据更加准确。测速辊105空间位置低于其前后的张力传感器辊103和丝束汇聚辊107，并且与张力传感器辊103和丝束汇聚辊107的中心距离相同，使速度编码器106测得数据更加准确。
[0032]本发明加热辊101与丝嘴加热辊111均采用下述结构:
[0033]如图2所示，加热辊101包括辊子轴200、辊子外套201、弹性挡圈202、深沟球轴承203、加热器204、匀热衬套205、止