[发明专利]一种多功能碳纤维铺放压实机构

说明书

本发明多功能碳纤维铺放压实机构、旋转机构、导丝辊与压实加热辊。所述的平移机构由伺服电机驱动滚珠丝杠传动，进行前后方向的移动；同时，通过弹簧的作用进行前后方向的被动移动；旋转机构由电机直接驱动实现辊子支架±45°的旋转；导丝辊和压实加热辊安装于辊子支架上，位于机构正前方。预浸纤维通过纤维传导装置经导丝辊下方和压实加热辊上方到达芯模表面，导丝辊的旋转可使纤维均铺于芯模表面，压实加热辊将纤维与芯模完全贴合并对预浸纤维进行加热。本发明集成功能占用空间小；且通过位置测量辅助完成压实力测量及控制，实现压实力的精确控制；同时具有导丝和温度控制功能。

技术领域

本发明涉及复合材料成型领域，具体来说，是一种具有导丝、温度控制、压实力控制的两自由度碳纤维铺放压实机构。

背景技术

碳纤维复合材料具有高比强度、高比模量、优秀的抗疲劳性能、隐身性能和抗腐蚀性等，能够满足尖端技术领域对于材料性能的苛刻要求。碳纤维自动铺丝成型技术是复合材料成型的一种重要方法。

碳纤维自动铺丝成型技术可用以制造具有凹面的结构件，其实现方式是通过压实机构将碳纤维压实于芯模表面。现有铺丝机中的压实机构只简单配备了气缸、液压缸或直线电机直接驱动压辊，对碳纤维进行压实成型，其对压实力的控制不够精确，温度控制和导丝功能都由其它模块实现，增加了系统结构的复杂性。

发明内容

本发明针对现有铺丝设备中的压实机构对压实力的控制不够精确，且压实机构功能单一的问题，提出了一种具有导丝、温度控制、压实力控制的多功能碳纤维铺放压实机构。

本发明多功能碳纤维铺放压实机构，包括底板、平移机构、旋转机构与压实机构。

所述平移机构具有由前后链接支撑板与底部链接地板构成的框架结构，框架结构通过导轨安装于底板上。上述前后链接支撑板间安装有滚珠丝杠；滚珠丝杠由驱动机构驱动转动；滚珠丝杠上的螺母与支撑板固定。支撑板与前后链接支撑板间设置有弹簧。上述前方的链接支撑板具有向前延伸的旋转机构安装台。

所述旋转机构安装于旋转机构安装台上，为由电机驱动的转轴，转轴端部安装压实机构。

所述压实机构包括压实加热辊、导丝辊与辊架；其中，辊架固定转轴端部；压实加热辊与导丝辊安装于辊架上。

由此，通过旋转机构控制辊架旋转，使纤维沿芯模轴向均匀展开铺于芯模上；由驱动机构驱动压实机构前后移动，使压实加热辊将纤维与芯模完全贴合，并对预浸纤维进行加热。且在压实加热辊与芯模表面接触后，产生压力导致弹簧变形，通过位移传感器测量弹簧的变形量得到压实加热辊的压实力，通过PID单位负反馈控制方法控制，控制滚珠丝杠转动，从而可以调节弹簧的压缩量，使得压实加热辊输出恒定压实力。

本发明的优点在于：

1、本发明多功能碳纤维铺放压实机构，集成功能占用空间小；

2、本发明多功能碳纤维铺放压实机构，通过位置测量辅助完成压实力测量及控制，实现压实力的精确控制；

3、本发明多功能碳纤维铺放压实机构，具有导丝和温度控制功能。

附图说明

图1是本发明多功能碳纤维铺放压实机构整体结构示意图；

图2是本发明多功能碳纤维铺放压实机构中平移机构结构示意图；

图3是本发明多功能碳纤维铺放压实机构中旋转机构与压实机构结构示意图；

图4是本发明多功能碳纤维铺放压实机构中加热压实辊结构剖面图；

图5是本发明多功能碳纤维铺放压实机构中导丝辊弧形外壁示意图。

图中：