[发明专利]一种热塑性复合材料缠绕设备

说明书

技术领域

本发明属于复合材料缠绕成型技术领域，尤其涉及一种热塑性复合材料缠绕设备。

背景技术

缠绕成型是复合材料成型中一种非常重要的工艺，缠绕成型得到的复合材料具有高强度、低密度等优异的性能，其在管道、压力容器、航空航天等领域具有广泛应用。缠绕成型根据树脂基体的不同又可以分为热固性缠绕和热塑性缠绕，热固性缠绕在我国的发展历史已经有几十年了，缠绕工艺和设备都比较成熟。但是热固性缠绕由于其树脂基体是热固性材料，使得该材料在环保上及抗冲击等方面有所欠缺，与此同时，随着国家对高性能新型复合材料及环保产品的大力发展，热塑性缠绕将会有广阔的发展空间。

热塑性缠绕一般采用二步法实现，第一步先制备连续纤维增强热塑性树脂预浸渍材料，第二步即将预浸渍材料通过缠绕设备缠绕成所需制品。由于连续纤维增强热塑性树脂预浸渍材料是一种固体形态，无法直接进行缠绕，这与热固性缠绕工艺存在着本质区别，工艺的不同从而使得对缠绕设备也具有不同的要求。因此设计开发一套适用于热塑性缠绕的设备是热塑性缠绕发展的必备条件。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种自动化程度高、易实现工业化生产的热塑性复合材料缠绕设备。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种热塑性复合材料缠绕设备，其特征在于，该设备包括小车、芯轴、缠绕机构和机架，所述的小车和芯轴安装在机架上，所述的缠绕机构安装在小车上，通过三轴联动控制小车水平往复运动、芯轴和缠绕机构旋转运动。

所述的小车安装在机架上的丝杠上，通过交流伺服电机驱动丝杠使得小车做往复直线运动。

所述的芯轴一端通过卡盘固定在机架上，另一端通过顶针固定在机架上，通过交流伺服电机驱动卡盘转动，进而带动芯轴旋转。

所述的缠绕机构包括支撑座、驱动装置、转筒、红外加热器、导辊、放卷装置和张力仪，所述的支撑座固定在小车上，所述的驱动装置由伺服电机、传动装置及滚动轴承组成，所述的伺服电机连接传动装置，传动装置及滚动轴承连接转筒，伺服电机控制驱动传动装置驱动转筒转动，所述的红外加热器包括第一红外加热器和第二红外加热器，其中第一红外加热器安装在转筒上，对缠绕前预浸渍材料进行加热，第二红外加热器安装在小车上，对已缠绕在芯轴上的预浸渍材料进行加热；待缠绕的热塑性复合材料由放卷装置放卷经导辊牵引至芯轴，进行缠绕。

所述的放卷装置为预浸带片材放卷装置或者复合纤维纱架。

所述的放卷装置为预浸带片材放卷装置时，放卷装置安装固定在转筒上，与转筒一起旋转；所述的放卷装置为复合纤维纱架时，放卷装置直接落座在地上。

所述的支撑座将转筒和驱动装置固定在小车上。

所述的传动装置为齿轮或者同步齿形带。

所述的滚动轴承配合传动装置使转筒易于转动。

所述的转筒固定在支撑座上，用于控制缠绕角度，并固定第一红外加热器，转筒前端设有保温头，用于减小预浸渍材料从转筒到芯轴的过程中的温度损失；所述的导辊连接固定在转筒上，用于控制缠绕张力和方向；所述的转筒上还连接固定有张力仪，用于测量缠绕过程中的张力大小；所述的放卷装置用于放卷，并带有张力控制装置。

与现有技术相比，本发明为热塑性缠绕提供了一种自动化程度较高的缠绕设备，能够实现热塑性缠绕的工业化生产。

附图说明

图1为本发明实施例1热塑性缠绕设备的结构示意图；

图2为本发明实施例2热塑性缠绕设备的结构示意图。

图中，(1)小车、(2)芯轴、(3)缠绕机构、(4)支撑座、(5)齿轮、(6)伺服电机、(7)滚动轴承a、(8)滚动轴承b、(9)导辊a、(10)导辊b、(11)转筒、(12)红外加热器a、(13)红外加热器b、(14)红外加热器c、(15)张力仪、(16)保温头、(17)放卷装置、(17’)纱架、(18)导纱板。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

如图1所示，一种热塑性复合材料缠绕设备，该设备为三轴联动控制系统缠绕机，其结构组成包括小车1、芯轴2、缠绕机构3和机架，所述的小车1和芯轴2安装在机架上，所述的缠绕机构3安装在小车1上，通过三轴联动控制小车1水平往复运动、芯轴2和缠绕机构3旋转运动。本发明中缠绕机构3是热塑性缠绕与热固性缠绕最大的区别所在，也是本发明的核心部分。