[發明專利]一種用于管狀碳纖維纏絲機構的纏絲裝置及纏絲軌跡方法

有效

• 申請號: 201811397961.5
• 申請日: 2018-11-22
• 公開（公告）號: CN109279446B
• 公開（公告）日: 2021-03-02
• 發明（設計）人: 劉志強;郭昊;陳超;徐江敏;張亞男;何家俊
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學;江蘇科技大學海洋裝備研究院
• 主分類號: B65H54/553
• 分類號: B65H54/553;B65H54/72;B65H54/70
• 代理公司: 北京一格知識產權代理事務所(普通合伙) 11316
• 代理人: 滑春生

1.一種用于管狀碳纖維纏絲機構的纏絲軌跡方法，該方法基于管狀碳纖維纏絲機構的纏絲裝置完成，其特征在于：具體方法如下：

S1：裝夾定位：

S1.1:計算用于管狀碳纖維零件纏絲機構的X軸、Y軸、Z軸、R軸、S軸、W軸各軸初始位置理論目標原點記為O，按右旋法建立三維笛卡爾直角坐標系，將目標點的纏絲軌跡分解主矢量以及芯模旋轉量，即其中

S1.2:調節芯模底座下方螺絲，移動芯模底座到預定位置其中l₁為芯模夾具內總長，l₂使為芯模總長，使芯模中心于理論目標原點O上；

S1.3：擰松芯模主軸箱上三抓卡盤，手持鋪絲芯模，對準主軸箱芯模孔套嵌入其中，夾裝好圓形或者方形芯模；

S1.4：預設置選擇纏絲的方向角度θ，角度θ為各層不同角度交叉網格纏絲；

S1.5：控制X軸、Y軸、Z軸絲桿上伺服電機回轉使絲嘴旋轉模塊回到中心位置，控制絲嘴偏轉伺服電機以及絲嘴旋轉伺服電機旋動，使絲嘴旋轉模塊傳動第二旋轉帶輪實際中心位置與理論原點O重合；S2：纏絲方法：

S2.1:導入待纏工件模型，選定待纏工件軸向面，判斷待纏工件包容圓柱R₀，包容長度L；

S2.2:設置軸向面方向上半徑為r+d,r+2d....r+kd的等距組圓，其中d為絲束厚度,r為芯模半徑，k為最大整數，與待纏工件求交得軌跡面；

S2.3:當待纏工件管狀外層非圓層結構過多采用時采用分層出軌跡，額外輸入待纏工件管狀外層非圓層結構處半徑r₂，r₂半以內采用所述S2.2相同軌跡求軌跡面，在r₂到r+kd中，輸入與XOY面成為一定角度θ₁一定距離d₁的初始面，在初始面法線上一串距離為d，2d...k₁d的等距面與待纏工件外層相交，得到軌跡面，k₁為最大整數；

S2.4:依據輸入各層纏絲軌跡方向θ，在該θ方向上距離為0,10d....10k₂d的等距組面，k₂為最大整數，與所述S2.2,S2.3軌跡面相交求得軌跡線；

S2.5:離散軌跡線記錄離散點，在各線開始處加入送絲指令，斷點處加入切絲指令，實現個性化纏絲；

所述用于管狀碳纖維纏絲機構的纏絲裝置，包括芯模旋轉模塊、絲嘴偏轉與旋轉模塊和運動平臺模塊；

所述芯模旋轉模塊包括芯模底座、頂尖底座、頂尖和三爪卡盤；所述芯模底座呈L型結構包括水平底座和立柱；所述頂尖底座設置在芯模底座的水平底座上，且頂尖底座的底端可沿著水平底座的延伸方向進行移動或固定；所述頂尖設置在頂尖底座上，所述三爪卡盤設置在芯模底座的立柱上，所述頂尖的軸心與三爪卡盤的軸心為同一軸線，所述頂尖與三爪卡盤之間設置有芯模；所述三爪卡盤通過一設置在立柱上的芯模驅動電機驅動旋轉；

所述絲嘴偏轉與旋轉模塊包括絲嘴、絲嘴偏轉電機、絲嘴旋轉電機、橫向支撐板、縱向導向板和吊桿軸；所述絲嘴環繞設置在芯模的圓周外側，所述絲嘴的頂端通過一豎直的連接板與吊桿軸的一端相連，所述絲嘴旋轉電機設置在豎直的連接板上，所述絲嘴旋轉電機驅動絲嘴旋轉；所述吊桿軸沿著豎直方向通過回轉軸承設置在橫向支撐板上，所述吊桿軸上設置有一與絲嘴偏轉電機輸出端相連的皮帶輪，所述絲嘴偏轉電機設置在橫向支撐板上且絲嘴偏轉電機的輸出端通過皮帶帶動吊桿軸上的皮帶輪轉動實現吊桿軸的轉動；所述縱向導向板沿豎直方向設置在運動平臺模塊上，縱向導向板與橫向支撐板垂直，且橫向支撐板通過伺服電機驅動的絲杠結構傳動實現橫向支撐板沿著縱向導向板在豎直方向往復移動；

所述運動平臺模塊包括絲桿支撐座、絲桿、平臺運動電機和移動平臺；所述絲桿支撐座沿著延伸方向開有一容納絲桿的容納槽且該容納槽的邊緣上設置有與移動平臺配合導向滑軌；所述絲桿通過回轉軸承座設置在絲桿支撐座的容納槽內；所述平臺運動電機的輸出端通過聯軸器與絲桿的一端相連；所述移動平臺的底端設置有一與絲桿配合的螺紋結構，移動平臺在平臺運動電機的驅動下沿著絲桿的延伸方向往復移動。

2.根據權利要求1所述的一種用于管狀碳纖維纏絲機構的纏絲軌跡方法，其特征在于：所述頂尖底座上以及立柱上等高水平設置有一芯模支撐架，且芯模支撐架上設置有與芯模外輪廓貼合的支撐輥。

3.根據權利要求1所述的一種用于管狀碳纖維纏絲機構的纏絲軌跡方法，其特征在于：所述絲杠結構沿著豎直方向設置在運動平臺模塊上，所述橫向支撐板與絲杠結構的銜接處設置有螺紋結構，在絲杠的傳動下橫向支撐板實現沿著豎直方向移動。