基于伺服電機(jī)的纖維拉力控制器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種基于伺服電機(jī)的纖維拉力控制器，包括伺服電機(jī)、纖維紗團(tuán)和位于壓輥上的壓力傳感器，伺服電機(jī)通過聯(lián)軸器與用于帶動纖維紗團(tuán)轉(zhuǎn)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(jī)的電壓控制端連接；纖維紗團(tuán)中的纖維束引出后直接穿過紗篦桿引入膠槽。本實(shí)用新型去掉了現(xiàn)有技術(shù)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(jī)提供一定的電壓值，從而使伺服電機(jī)輸出的與纖維紗團(tuán)旋轉(zhuǎn)方向相反的力矩，這樣隨著纏繞動作的進(jìn)行，就對纖維束產(chǎn)生了一定的拉力，通過調(diào)節(jié)伺服電機(jī)的電壓輸入值，就可以調(diào)節(jié)纖維拉力值，以滿足生產(chǎn)要求，最終實(shí)現(xiàn)快速調(diào)節(jié)拉力的目的。
【專利說明】
基于伺服電機(jī)的纖維拉力控制器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于纖維纏繞技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于伺服電機(jī)的纖維拉力控制器?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]隨著航天航空等軍事和民用領(lǐng)域工業(yè)的迅速發(fā)展，特別是航天、航空等尖端技術(shù)的突飛猛進(jìn)，不斷地對材料的性能提出越來越高的要求，使傳統(tǒng)的單一材料在全面滿足強(qiáng)度、韌性、重量和穩(wěn)定性要求方面遇到越來越多的困難。在這種情況下，出現(xiàn)了一類新的材料，即復(fù)合材料。與傳統(tǒng)金屬材料相比，復(fù)合材料具有許多突出的優(yōu)點(diǎn)。如:高比強(qiáng)度、良好的化學(xué)、物理穩(wěn)定性(耐酸、耐堿、阻燃等)、減震和防磁等。復(fù)合材料因上述的先進(jìn)性能而呈現(xiàn)迅猛的發(fā)展勢頭，屬于當(dāng)代科學(xué)技術(shù)前沿的納米復(fù)合材料和智能復(fù)合材料，也將步入實(shí)用階段。除在固體火箭發(fā)動機(jī)、各類航天器等航空、航天及國防等高技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用以外， 復(fù)合材料的應(yīng)用逐漸滲透到化工、建筑、汽車和運(yùn)輸?shù)让裼妙I(lǐng)域中，被廣泛應(yīng)用于制造各種壓力容器、化工管道、貯罐和車身等。但是復(fù)合材料的發(fā)展必須依賴于機(jī)械制造業(yè)為其提供先進(jìn)的工藝設(shè)備，傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)備已不能滿足新材料、新工藝的發(fā)展要求，因而研制適合復(fù)合材料生產(chǎn)的先進(jìn)、高性能纖維纏繞機(jī)和作為其必備輔助裝置的精密拉力控制系統(tǒng)已經(jīng)成為科學(xué)技術(shù)發(fā)展的需要。[〇〇〇3]纖維纏繞機(jī)是纖維纏繞技術(shù)的主要設(shè)備，纖維纏繞制品的設(shè)計(jì)和性能要通過纏繞機(jī)來實(shí)現(xiàn)。按控制形式纏繞機(jī)可分為機(jī)械式纏繞機(jī)、數(shù)字控制纏繞機(jī)、微機(jī)控制纏繞機(jī)及計(jì)算機(jī)數(shù)控纏繞機(jī)，這實(shí)際上也是纏繞機(jī)發(fā)展的四個階段。目前最常用的主要是機(jī)械式和計(jì)算機(jī)數(shù)控纏繞機(jī)，PLC控制，集多種包裝方式于一體，可根據(jù)包裝物的自身需求，選擇標(biāo)準(zhǔn)包裝方式，單層包裝方式或加強(qiáng)包裝方式等纖維纏繞機(jī)是纖維纏繞工藝的主要設(shè)備，通常由機(jī)身、傳動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等幾部分組成。輔助設(shè)備包括浸膠裝置、拉力測控系統(tǒng)、紗架、芯模加熱器、預(yù)浸紗加熱器及固化設(shè)備等。
[0004]在纏繞制品生產(chǎn)過程中，纏繞機(jī)是生產(chǎn)的核心設(shè)備。在纏繞設(shè)備中，拉力控制是保證制品質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)，直接影響到最終制品的質(zhì)量。纖維纏繞成型是一種重要的復(fù)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(zhì)量的重要工藝參數(shù)，對纏繞過程中拉力的實(shí)時控制具有重要意義。目前纖維纏繞系統(tǒng)中，拉力控制系統(tǒng)大多采用磁粉制動器或者伺服電機(jī)作為系統(tǒng)執(zhí)行元件，在實(shí)時控制中存在響應(yīng)速度較慢的缺點(diǎn)。
[0005]我們研究所現(xiàn)有的控制纖維拉力的技術(shù)方案，如圖1所示，多采用以伺服電機(jī)1為執(zhí)行件，纖維紗團(tuán)2固定夾緊在紗輥上，紗輥與伺服電機(jī)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(gòu)成)的氣壓大小來控制拉力的大小，通過氣動裝置后再經(jīng)過紗篦桿6進(jìn)入膠槽7。生產(chǎn)過程中，模具旋轉(zhuǎn)，通過纖維束帶動紗輥旋轉(zhuǎn)。在生產(chǎn)過程中，通過拉力傳感器11反饋的數(shù)值來進(jìn)行實(shí)時的調(diào)節(jié)，通過調(diào)節(jié)氣壓的大小來改變拉力。但是，隨著纏繞技術(shù)越來越廣泛的應(yīng)用，在生產(chǎn)中要求:快、準(zhǔn)、穩(wěn)，其中，快是要求拉力的調(diào)節(jié)要快，要快速達(dá)到要求的拉力大小，準(zhǔn)是要求拉力的大小調(diào)節(jié)要達(dá)到預(yù)期的大小，穩(wěn)是拉力的波動要小，在一些小尺寸的產(chǎn)品中，用氣動裝置的話需要一定的調(diào)節(jié)時間，達(dá)不到快速調(diào)節(jié)拉力的要求。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是:提供一種基于伺服電機(jī)的纖維拉力控制器，能夠?qū)崿F(xiàn)快速調(diào)節(jié)拉力的目的。
[0007]本實(shí)用新型為解決上述技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案為:一種基于伺服電機(jī)的纖維拉力控制器，包括伺服電機(jī)、纖維紗團(tuán)和位于壓輥上的壓力傳感器，其特征在于:所述的伺服電機(jī)通過聯(lián)軸器與用于帶動纖維紗團(tuán)轉(zhuǎn)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(jī)的電壓控制端連接;所述的纖維紗團(tuán)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(jī)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(shè)置在聯(lián)軸器與安裝板之間。
[0009]按上述方案，所述的傳動軸上設(shè)有凸臺，纖維紗團(tuán)的一端通過第一塑料擋圈頂在凸臺上，纖維紗團(tuán)的另一端設(shè)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(shè)有與所述的螺母匹配的螺紋。
[0010]本實(shí)用新型的有益效果為:
[0011]1、去掉了現(xiàn)有技術(shù)中的氣動裝置，纖維紗團(tuán)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(jī)提供一定的電壓值，從而使伺服電機(jī)輸出的與纖維紗團(tuán)旋轉(zhuǎn)方向相反的力矩，這樣隨著纏繞動作的進(jìn)行，就對纖維束產(chǎn)生了一定的拉力，通過調(diào)節(jié)伺服電機(jī)的電壓輸入值，就可以調(diào)節(jié)纖維拉力值，以滿足生產(chǎn)要求，最終實(shí)現(xiàn)快速調(diào)節(jié)拉力的目的。
[0012]2、通過在伺服電機(jī)輸出端設(shè)置軸承座，并設(shè)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(wěn)定性。
[0013]3、傳動軸上設(shè)置凸臺，并且通過塑料擋圈和螺母的配合，進(jìn)一步的保證了纖維紗團(tuán)轉(zhuǎn)動時候的穩(wěn)定性，從而提高纖維束拉力的穩(wěn)定性，并且通過螺母的裝卸來更換纖維紗團(tuán)，方便。
[0014]4、本實(shí)用新型沒有采用氣動裝置，直接采用伺服電機(jī)控制拉力，通過電信號的指令直接控制伺服電機(jī)來達(dá)到控制拉力的目的，快速，穩(wěn)定，不會受到氣壓的影響，并且易于制造、結(jié)構(gòu)簡單。
【附圖說明】
[0015]圖1為現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2為本實(shí)用新型一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖3為本實(shí)用新型一實(shí)施例的裝配圖。
[0018]圖中:1、伺服電機(jī)，2、纖維紗團(tuán)，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(lián)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(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合具體實(shí)例和附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。
[0020]如圖2和圖3所示，一種基于伺服電機(jī)的纖維拉力控制器，包括伺服電機(jī)1、纖維紗團(tuán)2和位于壓輥10上的壓力傳感器11，所述的伺服電機(jī)I通過聯(lián)軸器16與用于帶動纖維紗團(tuán)2轉(zhuǎn)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(jī)I的電壓控制端連接;所述的纖維紗團(tuán)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(shè)有壓輥9)后經(jīng)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(yōu)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(jī)I固定連接(本實(shí)施例中法蘭通過六角螺栓14和六角螺母15與伺服電機(jī)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(shè)置在聯(lián)軸器16與安裝板20之間，向心球軸承18與軸承座20之間設(shè)有孔用彈性擋圈19。
[0022]進(jìn)一步優(yōu)選的，所述的傳動軸23上設(shè)有凸臺，纖維紗團(tuán)2的一端通過第一塑料擋圈21頂在凸臺上，纖維紗團(tuán)2的另一端設(shè)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(shè)有與所述的螺母22匹配的螺紋。
[0023]本實(shí)用新型的工作原理為:采用直接用伺服電機(jī)來控制拉力大小的方法，開始給伺服電機(jī)一個適當(dāng)?shù)牧?，在纏繞傳動軸轉(zhuǎn)起時，通過拉力傳感器反饋的電壓信號，經(jīng)過數(shù)據(jù)采集卡，轉(zhuǎn)換為電子信號，傳入控制器，通過反饋計(jì)算后，立即輸出一個壓力信號來控制力矩的大小，從而實(shí)現(xiàn)對拉力大小的控制。
[0024]以上實(shí)施例僅用于說明本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)思想和特點(diǎn)，其目的在于使本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員能夠了解本實(shí)用新型的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不限于上述實(shí)施例。所以，凡依據(jù)本實(shí)用新型所揭示的原理、設(shè)計(jì)思路所作的等同變化或修飾，均在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于伺服電機(jī)的纖維拉力控制器，包括伺服電機(jī)、纖維紗團(tuán)和位于壓輥上的壓 力傳感器，其特征在于:所述的伺服電機(jī)通過聯(lián)軸器與用于帶動纖維紗團(tuán)轉(zhuǎn)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(jī)的電壓控制端 連接;所述的纖維紗團(tuán)中的纖維束引出后直接穿過紗篦桿引入膠槽。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于伺服電機(jī)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(jī)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(shè)置在聯(lián)軸器與安裝板之間。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于伺服電機(jī)的纖維拉力控制器，其特征在于:所述的傳動軸 上設(shè)有凸臺，纖維紗團(tuán)的一端通過第一塑料擋圈頂在凸臺上，纖維紗團(tuán)的另一端設(shè)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(shè)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(fā)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(xué)