基于伺服電機的纖維拉力控制器的制造方法
【專利摘要】本實用新型提供一種基于伺服電機的纖維拉力控制器，包括伺服電機、纖維紗團和位于壓輥上的壓力傳感器，伺服電機通過聯軸器與用于帶動纖維紗團轉動的傳動軸連接，壓力傳感器的輸出端與控制器連接，控制器的輸出端與伺服電機的電壓控制端連接；纖維紗團中的纖維束引出后直接穿過紗篦桿引入膠槽。本實用新型去掉了現有技術中的氣動裝置，在壓輥上的壓力傳感器的輸出端與控制器連接，控制器通過向伺服電機提供一定的電壓值，從而使伺服電機輸出的與纖維紗團旋轉方向相反的力矩，這樣隨著纏繞動作的進行，就對纖維束產生了一定的拉力，通過調節伺服電機的電壓輸入值，就可以調節纖維拉力值，以滿足生產要求，最終實現快速調節拉力的目的。
【專利說明】
基于伺服電機的纖維拉力控制器
技術領域
[0001]本實用新型屬于纖維纏繞技術領域，具體涉及一種基于伺服電機的纖維拉力控制器。【背景技術】
[0002]隨著航天航空等軍事和民用領域工業的迅速發展，特別是航天、航空等尖端技術的突飛猛進，不斷地對材料的性能提出越來越高的要求，使傳統的單一材料在全面滿足強度、韌性、重量和穩定性要求方面遇到越來越多的困難。在這種情況下，出現了一類新的材料，即復合材料。與傳統金屬材料相比，復合材料具有許多突出的優點。如:高比強度、良好的化學、物理穩定性(耐酸、耐堿、阻燃等)、減震和防磁等。復合材料因上述的先進性能而呈現迅猛的發展勢頭，屬于當代科學技術前沿的納米復合材料和智能復合材料，也將步入實用階段。除在固體火箭發動機、各類航天器等航空、航天及國防等高技術領域的應用以外， 復合材料的應用逐漸滲透到化工、建筑、汽車和運輸等民用領域中，被廣泛應用于制造各種壓力容器、化工管道、貯罐和車身等。但是復合材料的發展必須依賴于機械制造業為其提供先進的工藝設備，傳統的機械設備已不能滿足新材料、新工藝的發展要求，因而研制適合復合材料生產的先進、高性能纖維纏繞機和作為其必備輔助裝置的精密拉力控制系統已經成為科學技術發展的需要。[〇〇〇3]纖維纏繞機是纖維纏繞技術的主要設備，纖維纏繞制品的設計和性能要通過纏繞機來實現。按控制形式纏繞機可分為機械式纏繞機、數字控制纏繞機、微機控制纏繞機及計算機數控纏繞機，這實際上也是纏繞機發展的四個階段。目前最常用的主要是機械式和計算機數控纏繞機，PLC控制，集多種包裝方式于一體，可根據包裝物的自身需求，選擇標準包裝方式，單層包裝方式或加強包裝方式等纖維纏繞機是纖維纏繞工藝的主要設備，通常由機身、傳動系統和控制系統等幾部分組成。輔助設備包括浸膠裝置、拉力測控系統、紗架、芯模加熱器、預浸紗加熱器及固化設備等。
[0004]在纏繞制品生產過程中，纏繞機是生產的核心設備。在纏繞設備中，拉力控制是保證制品質量的關鍵技術，直接影響到最終制品的質量。纖維纏繞成型是一種重要的復合材料成型工藝，在纖維纏繞成型的過程中纖維紗帶受到的拉力是影響所得制品質量的重要工藝參數，對纏繞過程中拉力的實時控制具有重要意義。目前纖維纏繞系統中，拉力控制系統大多采用磁粉制動器或者伺服電機作為系統執行元件，在實時控制中存在響應速度較慢的缺點。
[0005]我們研究所現有的控制纖維拉力的技術方案，如圖1所示，多采用以伺服電機1為執行件，纖維紗團2固定夾緊在紗輥上，紗輥與伺服電機1軸相連，通過氣動裝置(由氣動擺桿3、氣動擺臂4和氣缸5構成)的氣壓大小來控制拉力的大小，通過氣動裝置后再經過紗篦桿6進入膠槽7。生產過程中，模具旋轉，通過纖維束帶動紗輥旋轉。在生產過程中，通過拉力傳感器11反饋的數值來進行實時的調節，通過調節氣壓的大小來改變拉力。但是，隨著纏繞技術越來越廣泛的應用，在生產中要求:快、準、穩，其中，快是要求拉力的調節要快，要快速達到要求的拉力大小，準是要求拉力的大小調節要達到預期的大小，穩是拉力的波動要小，在一些小尺寸的產品中，用氣動裝置的話需要一定的調節時間，達不到快速調節拉力的要求。
【實用新型內容】
[0006]本實用新型要解決的技術問題是:提供一種基于伺服電機的纖維拉力控制器，能夠實現快速調節拉力的目的。
[0007]本實用新型為解決上述技術問題所采取的技術方案為:一種基于伺服電機的纖維拉力控制器，包括伺服電機、纖維紗團和位于壓輥上的壓力傳感器，其特征在于:所述的伺服電機通過聯軸器與用于帶動纖維紗團轉動的傳動軸連接，所述的壓力傳感器的輸出端與控制器連接，控制器的輸出端與伺服電機的電壓控制端連接;所述的纖維紗團中的纖維束引出后直接穿過紗篦桿引入膠槽。
[0008]按上述方案，所述的傳動軸通過軸承安裝在安裝板上;所述的軸承包括2個緊貼的向心球軸承和軸承座，軸承座的一端通過法蘭與伺服電機固定連接，軸承座的另一端通過法蘭固定在安裝板上，所述的向心球軸承設置在聯軸器與安裝板之間。
[0009]按上述方案，所述的傳動軸上設有凸臺，纖維紗團的一端通過第一塑料擋圈頂在凸臺上，纖維紗團的另一端設有第二塑料擋圈，第二塑料擋圈外通過螺母固定;傳動軸上設有與所述的螺母匹配的螺紋。
[0010]本實用新型的有益效果為:
[0011]1、去掉了現有技術中的氣動裝置，纖維紗團中的纖維束引出后直接穿過紗篦桿引入膠槽，而在壓輥上的壓力傳感器的輸出端與控制器連接，控制器通過向伺服電機提供一定的電壓值，從而使伺服電機輸出的與纖維紗團旋轉方向相反的力矩，這樣隨著纏繞動作的進行，就對纖維束產生了一定的拉力，通過調節伺服電機的電壓輸入值，就可以調節纖維拉力值，以滿足生產要求，最終實現快速調節拉力的目的。
[0012]2、通過在伺服電機輸出端設置軸承座，并設置2個緊貼的向心球軸承，能夠有效的防止傳動軸的抖動，提高纖維束拉力的穩定性。
[0013]3、傳動軸上設置凸臺，并且通過塑料擋圈和螺母的配合，進一步的保證了纖維紗團轉動時候的穩定性，從而提高纖維束拉力的穩定性，并且通過螺母的裝卸來更換纖維紗團，方便。
[0014]4、本實用新型沒有采用氣動裝置，直接采用伺服電機控制拉力，通過電信號的指令直接控制伺服電機來達到控制拉力的目的，快速，穩定，不會受到氣壓的影響，并且易于制造、結構簡單。
【附圖說明】
[0015]圖1為現有技術的結構示意圖。
[0016]圖2為本實用新型一實施例的結構示意圖。
[0017]圖3為本實用新型一實施例的裝配圖。
[0018]圖中:1、伺服電機，2、纖維紗團，3、氣動擺桿，4、氣動擺臂，5、氣缸，6、紗蓖桿，7、膠槽，8、過膠滾子，9 (1 )、壓輥，11、拉力傳感器，12纖維束，13、纏繞件，14、六角螺栓，15、六角螺母，16、聯軸器，17、軸承座，18、向心球軸承，19、孔用彈性擋圈，20、安裝板，21、第一塑料擋圈，22、螺母，23、傳動軸，24、第二塑料擋圈。
【具體實施方式】
[0019]下面結合具體實例和附圖對本實用新型做進一步說明。
[0020]如圖2和圖3所示，一種基于伺服電機的纖維拉力控制器，包括伺服電機1、纖維紗團2和位于壓輥10上的壓力傳感器11，所述的伺服電機I通過聯軸器16與用于帶動纖維紗團2轉動的傳動軸23連接，所述的壓力傳感器11的輸出端與控制器連接，控制器的輸出端與伺服電機I的電壓控制端連接;所述的纖維紗團2中的纖維束12引出后直接穿過紗篦桿6引入膠槽7。纖維束12通過過膠滾子8(過膠滾子8上設有壓輥9)后經過壓輥10、壓力傳感器11和絲嘴，以某個速度繞上纏繞件13。
[0021]優選的，所述的傳動軸23通過軸承安裝在安裝板20上;所述的軸承包括2個緊貼的向心球軸承18和軸承座17，軸承座17的一端通過法蘭與伺服電機I固定連接(本實施例中法蘭通過六角螺栓14和六角螺母15與伺服電機I連接)，軸承座17的另一端通過法蘭固定在安裝板20上，所述的向心球軸承18設置在聯軸器16與安裝板20之間，向心球軸承18與軸承座20之間設有孔用彈性擋圈19。
[0022]進一步優選的，所述的傳動軸23上設有凸臺，纖維紗團2的一端通過第一塑料擋圈21頂在凸臺上，纖維紗團2的另一端設有第二塑料擋圈24，第二塑料擋24圈外通過螺母22固定;傳動軸23上設有與所述的螺母22匹配的螺紋。
[0023]本實用新型的工作原理為:采用直接用伺服電機來控制拉力大小的方法，開始給伺服電機一個適當的力矩，在纏繞傳動軸轉起時，通過拉力傳感器反饋的電壓信號，經過數據采集卡，轉換為電子信號，傳入控制器，通過反饋計算后，立即輸出一個壓力信號來控制力矩的大小，從而實現對拉力大小的控制。
[0024]以上實施例僅用于說明本實用新型的設計思想和特點，其目的在于使本領域內的技術人員能夠了解本實用新型的內容并據以實施，本實用新型的保護范圍不限于上述實施例。所以，凡依據本實用新型所揭示的原理、設計思路所作的等同變化或修飾，均在本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種基于伺服電機的纖維拉力控制器，包括伺服電機、纖維紗團和位于壓輥上的壓 力傳感器，其特征在于:所述的伺服電機通過聯軸器與用于帶動纖維紗團轉動的傳動軸連 接，所述的壓力傳感器的輸出端與控制器連接，控制器的輸出端與伺服電機的電壓控制端 連接;所述的纖維紗團中的纖維束引出后直接穿過紗篦桿引入膠槽。2.根據權利要求1所述的基于伺服電機的纖維拉力控制器，其特征在于:所述的傳動軸 通過軸承安裝在安裝板上;所述的軸承包括2個緊貼的向心球軸承和軸承座，軸承座的一端 通過法蘭與伺服電機固定連接，軸承座的另一端通過法蘭固定在安裝板上，所述的向心球 軸承設置在聯軸器與安裝板之間。3.根據權利要求1所述的基于伺服電機的纖維拉力控制器，其特征在于:所述的傳動軸 上設有凸臺，纖維紗團的一端通過第一塑料擋圈頂在凸臺上，纖維紗團的另一端設有第二 塑料擋圈，第二塑料擋圈外通過螺母固定;傳動軸上設有與所述的螺母匹配的螺紋。
【文檔編號】B65H57/14GK205575262SQ201620346356
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年4月22日
【發明人】田會方, 熊海亮, 王志輝, 吳迎峰, 丁鋒
【申請人】武漢理工大學