本发明专利技术涉及一种复合材料自动铺丝的丝束低张力装置，包括沿丝束运动方向依次分布的丝束低张力控制机构、减张控制机构、丝束送进机构和运动控制器；丝束低张力控制机构包括放料伺服电机、收料伺服电机、直线位移传感器、弹簧元件、放料辊、浮动辊及收料辊，放料伺服电机用于驱动放料辊转动以实现丝束的移动，收料伺服电机用于驱动收料辊进行转动，弹簧元件的自由端与浮动辊弹性连接且用于驱动其进行往复运动，直线位移传感器用于实时检测并反馈浮动辊的位置至运动控制器；运动控制器用于分别控制放料伺服电机、收料伺服电机。该复合材料自动铺丝的丝束低张力装置的目的是解决由于丝束张力调整难度大而导致铺放成型质量较低的问题。题。题。
【技术实现步骤摘要】
一种复合材料自动铺丝的丝束低张力装置
[0001]本专利技术涉及复合材料成型
，具体涉及一种复合材料自动铺丝的丝束低张力装置。
技术介绍
[0002]复合材料预浸丝束在成型过程中，各个丝束是独立传输的，经历了送丝、铺放、裁切等过程。丝束的传输路径是先人工穿好丝束，丝束和衬纸一起缠绕着衬纸回收辊，衬纸回收辊负责剥离回收衬纸，剥离衬纸后的丝束通过导向辊，到达送丝轮和压紧轮，这就完成了丝束的手动穿丝。铺放开始时，由放料电机驱动丝束卷送料，衬纸回收电机输出恒定的扭矩以回收衬纸，压紧轮由气缸驱动，以一定的压力压紧丝束贴近送丝轮，丝束在送丝轮的滚动摩擦力和丝束的张力作用下传输到压辊轮上，压辊压住丝束铺放在铺放层上，完成复合材料预浸丝束的铺放成型。
[0003]张力的过大或者过小都会对送丝准确性、铺丝头终端丝束的铺放产生影响，造成铺丝质量的不稳定。目前控制丝束张力的方法从原理上主要为以下两种：
[0004]一、(申请号：202210264037.X)提出的丝束低张力控制机构采用浮动辊、导轨和气缸来实现往复动作。丝束低张力控制机构安装有超声波传感器，当丝束的张力与往复机构上设定的力的大小不平衡时，丝束带动浮动辊往复运动，此时超声波传感器接受信号并控制伺服电机输出相关的速度，使丝束张力与丝束低张力控制机构设定的力大小达到平衡，从而控制丝束的张力，经过丝束低张力控制机构的丝束进入以单组摩擦轮，被动摩擦为原理的减张机构中，最后进入铺丝头内进行丝束铺放；
[0005]二、(申请号：201910784578.3)该装置包括设置在上板顶面上的输送电机和制动器，设置在纱架板地面上的隔离膜收卷机构、输送装置安装板以及料卷机构，输送装置安装板上安装有气缸、张紧机构与输送装置，张紧机构与输送装置相连，制动器与料卷机构相连，预浸丝束从料卷机构送出，经隔离膜收卷机构，再通过张紧机构后进入输送装置。该装置可以将丝束的铺放张力有效减少2N，提高张力控制响应性。
[0006]采用上述专利一的方式，丝束低张力控制机构位置信号反馈采用超声波传感器等方式，在进行设备加减速铺放过程中，响应速度可能会跟不上丝束张力变化的速度；而通过气缸作为检测张力大小的往复机构，由于结构的限制，能实现的设定张力往往会大于丝束铺放最佳状态时丝束上的张力。除此之外，减张机构采用被动摩擦的方式，一定程度上可以实现丝束张力的释放，平衡丝束上的张力，但是只采用一个导向轮，即使采取大包角，增加丝束与摩擦机构的接触面积，可实现丝束减张的能力有限，当铺放速度在较高加速度下很快达到较高铺放速度或频繁加减速时，减张机构所能产生的丝束送进力大小不可调，所能平衡丝束的张力远小于对该情况下丝束产生的张力大小，从而造成丝束张力过大。
[0007]采用上述专利二的方式，一定程度上可以减少丝束的张力，但是面对丝束大加速度铺放引起的张力大的情况，该装置的张力减小能力有限，并且每根丝束都需要配置一套减张机构，每套减张机构配置一台电机，会造成铺丝头整体结构尺寸大且控制方式复杂，同
时不能满足每根丝束进入铺丝头前的张力大小一致。
[0008]因此，专利技术人提供了一种复合材料自动铺丝的丝束低张力装置。
技术实现思路
[0009](1)要解决的技术问题
[0010]本专利技术实施例提供了一种复合材料自动铺丝的丝束低张力装置，解决了由于丝束张力调整难度大而导致铺放成型质量较低的技术问题。
[0011](2)技术方案
[0012]本专利技术提供了一种复合材料自动铺丝的丝束低张力装置，包括沿丝束运动方向依次分布的丝束低张力控制机构、减张控制机构、丝束送进机构和运动控制器；其中，
[0013]所述丝束低张力控制机构包括放料伺服电机、收料伺服电机、直线位移传感器、弹簧元件、放料辊、浮动辊及收料辊，所述放料伺服电机用于驱动所述放料辊转动以实现丝束的移动，所述收料伺服电机用于驱动所述收料辊进行转动，所述弹簧元件的自由端与所述浮动辊弹性连接且用于驱动所述浮动辊沿其弹性形变方向进行往复运动，所述直线位移传感器用于实时检测并反馈所述浮动辊的位置至所述运动控制器；
[0014]所述减张控制机构用于对丝束进行减张处理；
[0015]所述运动控制器用于根据接收到的信号分别控制所述放料伺服电机、所述收料伺服电机。
[0016]进一步地，所述减张控制机构包括第一导向轮、第二导向轮及摩擦轮，所述第一导向轮、所述第二导向轮均贴合设置于丝束的第一侧表面，所述摩擦轮贴合设置于丝束的第二侧表面。
[0017]进一步地，所述摩擦轮与丝束之间的包络角范围为95
°
～140
°
。
[0018]进一步地，所述丝束送进机构包括送丝辊、压紧轮、气缸及铺放速度反馈编码器，所述送丝辊、所述压紧轮分别贴合设置于丝束的相对两侧的表面，所述气缸用于调节所述压紧轮对丝束的压力，所述铺放速度反馈编码器用于检测并反馈丝束的铺放速度至所述运动控制器。
[0019]进一步地，所述压紧轮用于以恒定压力压紧丝束以使其贴近所述送丝辊。
[0020]进一步地，所述丝束低张力装置还包括第一伺服驱动器及第二伺服驱动器，所述运动控制器通过所述第一伺服驱动器、所述第二伺服驱动器分别与对应的所述放料伺服电机、所述收料伺服电机电控连接。
[0021]进一步地，所述放料伺服电机采用速度控制模式。
[0022]进一步地，所述收料伺服电机采用力矩控制模式。
[0023]进一步地，所述丝束低张力装置还包括信号处理模块，所述直线位移传感器通过所述信号处理模块与所述运动控制器连接。
[0024]进一步地，所述丝束低张力装置还包括压辊及铺放模具，所述压辊用于将经所述丝束送进机构送进的丝束压实并铺放在所述铺放模具。
[0025](3)有益效果
[0026]综上，本专利技术通过两个伺服电机来直接驱动放料辊和收料辊，由运动控制器实现对伺服电机的位置环、速度环、电流环控制，实现放料辊和收料辊的运动线速度与铺放速度
相匹配；在铺放过程中，当铺放速度发生突变时，这时弹簧元件的位置会发生变化，测量出浮动辊的位置偏差量，通过模拟量模块将位移信号转换为数字信号，由运动控制器运算出相应的调整量，从而调整放料伺服电机、收料伺服电机的转速，实现对丝束低张力的恒定控制。
附图说明
[0027]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对本专利技术实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0028]图1是本专利技术实施例提供的一种复合材料自动铺丝的丝束低张力装置的结构示意图；
[0029]图2是本专利技术实施例提供的一种复合材料自动铺丝的丝束低张力装置的丝束低张力控制机构的结构示意图；
[0030]图3是本专利技术实施例提供的一种复合材料自动铺丝的丝束低张力装置的减张控制机构的结构示意图；本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种复合材料自动铺丝的丝束低张力装置，其特征在于，包括沿丝束运动方向依次分布的丝束低张力控制机构(100)、减张控制机构(200)、丝束送进机构(300)和运动控制器(500)；其中，所述丝束低张力控制机构(100)包括放料伺服电机(101)、收料伺服电机(102)、直线位移传感器(103)、弹簧元件(104)、放料辊(105)、浮动辊(106)及收料辊(107)，所述放料伺服电机(101)用于驱动所述放料辊(105)转动以实现丝束的移动，所述收料伺服电机(102)用于驱动所述收料辊(107)进行转动，所述弹簧元件(104)的自由端与所述浮动辊(106)弹性连接且用于驱动所述浮动辊(106)沿其弹性形变方向进行往复运动，所述直线位移传感器(103)用于实时检测并反馈所述浮动辊(106)的位置至所述运动控制器(500)；所述减张控制机构(200)用于对丝束进行减张处理；所述运动控制器(500)用于根据接收到的信号分别控制所述放料伺服电机(101)、所述收料伺服电机(102)。2.根据权利要求1所述的复合材料自动铺丝的丝束低张力装置，其特征在于，所述减张控制机构(200)包括第一导向轮(201)、第二导向轮(202)及摩擦轮(203)，所述第一导向轮(201)、所述第二导向轮(202)均贴合设置于丝束的第一侧表面，所述摩擦轮(203)贴合设置于丝束的第二侧表面。3.根据权利要求2所述的复合材料自动铺丝的丝束低张力装置，其特征在于，所述摩擦轮(203)与丝束之间的包络角范围为95
°
～140
°
。4.根据权利要求1所述的复合材料自动铺丝的丝束低张力装置，其特征在于，所述丝束...
【专利技术属性】
技术研发人员：肖世宏，张盛桂，李佳益，冯长征，高诚，马志涛，
申请(专利权)人：中国航空制造技术研究院，
类型：发明
国别省市：
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