[發明專利]一種多功能碳纖維鋪放壓實機構

在審

• 申請號: 201810094044.3
• 申請日: 2018-01-31
• 公開（公告）號: CN108340595A
• 公開（公告）日: 2018-07-31
• 發明（設計）人: 丁希侖;呂永鑫;張武翔;劉斐
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: B29C70/38
• 分類號: B29C70/38;B29C70/54
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 周長琪

本發明多功能碳纖維鋪放壓實機構、旋轉機構、導絲輥與壓實加熱輥。所述的平移機構由伺服電機驅動滾珠絲杠傳動，進行前后方向的移動；同時，通過彈簧的作用進行前后方向的被動移動；旋轉機構由電機直接驅動實現輥子支架±45°的旋轉；導絲輥和壓實加熱輥安裝于輥子支架上，位于機構正前方。預浸纖維通過纖維傳導裝置經導絲輥下方和壓實加熱輥上方到達芯模表面，導絲輥的旋轉可使纖維均鋪于芯模表面，壓實加熱輥將纖維與芯模完全貼合并對預浸纖維進行加熱。本發明集成功能占用空間小；且通過位置測量輔助完成壓實力測量及控制，實現壓實力的精確控制；同時具有導絲和溫度控制功能。

技術領域

本發明涉及復合材料成型領域，具體來說，是一種具有導絲、溫度控制、壓實力控制的兩自由度碳纖維鋪放壓實機構。

背景技術

碳纖維復合材料具有高比強度、高比模量、優秀的抗疲勞性能、隱身性能和抗腐蝕性等，能夠滿足尖端技術領域對于材料性能的苛刻要求。碳纖維自動鋪絲成型技術是復合材料成型的一種重要方法。

碳纖維自動鋪絲成型技術可用以制造具有凹面的結構件，其實現方式是通過壓實機構將碳纖維壓實于芯模表面。現有鋪絲機中的壓實機構只簡單配備了氣缸、液壓缸或直線電機直接驅動壓輥，對碳纖維進行壓實成型，其對壓實力的控制不夠精確，溫度控制和導絲功能都由其它模塊實現，增加了系統結構的復雜性。

發明內容

本發明針對現有鋪絲設備中的壓實機構對壓實力的控制不夠精確，且壓實機構功能單一的問題，提出了一種具有導絲、溫度控制、壓實力控制的多功能碳纖維鋪放壓實機構。

本發明多功能碳纖維鋪放壓實機構，包括底板、平移機構、旋轉機構與壓實機構。

所述平移機構具有由前后鏈接支撐板與底部鏈接地板構成的框架結構，框架結構通過導軌安裝于底板上。上述前后鏈接支撐板間安裝有滾珠絲杠；滾珠絲杠由驅動機構驅動轉動；滾珠絲杠上的螺母與支撐板固定。支撐板與前后鏈接支撐板間設置有彈簧。上述前方的鏈接支撐板具有向前延伸的旋轉機構安裝臺。

所述旋轉機構安裝于旋轉機構安裝臺上，為由電機驅動的轉軸，轉軸端部安裝壓實機構。

所述壓實機構包括壓實加熱輥、導絲輥與輥架；其中，輥架固定轉軸端部；壓實加熱輥與導絲輥安裝于輥架上。

由此，通過旋轉機構控制輥架旋轉，使纖維沿芯模軸向均勻展開鋪于芯模上；由驅動機構驅動壓實機構前后移動，使壓實加熱輥將纖維與芯模完全貼合，并對預浸纖維進行加熱。且在壓實加熱輥與芯模表面接觸后，產生壓力導致彈簧變形，通過位移傳感器測量彈簧的變形量得到壓實加熱輥的壓實力，通過PID單位負反饋控制方法控制，控制滾珠絲杠轉動，從而可以調節彈簧的壓縮量，使得壓實加熱輥輸出恒定壓實力。

本發明的優點在于：

1、本發明多功能碳纖維鋪放壓實機構，集成功能占用空間小；

2、本發明多功能碳纖維鋪放壓實機構，通過位置測量輔助完成壓實力測量及控制，實現壓實力的精確控制；

3、本發明多功能碳纖維鋪放壓實機構，具有導絲和溫度控制功能。

附圖說明

圖1是本發明多功能碳纖維鋪放壓實機構整體結構示意圖；

圖2是本發明多功能碳纖維鋪放壓實機構中平移機構結構示意圖；

圖3是本發明多功能碳纖維鋪放壓實機構中旋轉機構與壓實機構結構示意圖；

圖4是本發明多功能碳纖維鋪放壓實機構中加熱壓實輥結構剖面圖；

圖5是本發明多功能碳纖維鋪放壓實機構中導絲輥弧形外壁示意圖。

圖中：