CN106739021A - 一种单向纤维丝束成型设备及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种单向纤维丝束成型设备及其使用方法，该单向纤维丝束成型设备包括单向丝束卡具，单向丝束卡具设置在卡具板座上，连杆穿过卡具板座与恒力弹簧基板相连；卡具板座和恒力弹簧基板之间的连杆上套设有恒力弹簧，连杆的右端穿过反力架且与推进器板座连接，推进器板座的左侧面上设置有套设在螺纹轴上的螺旋母，反力架上设有数据采集端与导力弹簧相连的称重传感器，导力弹簧的左端与单向丝束卡具右端相连接；反力架的上设置有与螺旋轴的左端相连的电机，螺旋轴穿过推进器板座的第二通孔与力控制器板座轴套相连，称重传感器通过数据线与力控制器相连接，力控制器与电机相连接。其方便高效，配力设定简单方便，可降低成本，提高效率。

Description

一种单向纤维丝束成型设备及其使用方法

技术领域

本发明涉及复合材料成型技术领域，具体涉及一种单向纤维丝束成型设备及其使用方法。

背景技术

目前，在单向纤维丝束复材制件成型加工过程中，需要将一束纤维的每根丝施加几乎一致的力，或将相同等量丝束在同一作用力下固化，现有技术中在进行上述操作时，多采用砝码吊坠方式，该方式在操作单向纤维丝束复材制件过程中存在配力设定复杂性高和效率低的问题，不利于单向纤维丝束复材制件的制造。

专利号为“ZL201320110931.8”，授权公告号为“CN203128639U”，名称为“一种连续纤维增强金属基复合材料板带铸轧成型设备”的中国实用新型专利，公开了一种连续纤维增强金属基复合材料板带铸轧成型设备，包括放料装置、张力装置、液面控制部分、铸造主体部分、冷却机构、轧机及收料装置；该设备的复合材料板带制备工艺为：纤维放料—纤维施加张力—纤维预热与金属液加热保温—纤维浸润—金属液补热—金属液反向凝固—板带轧制—板带收卷。其虽然可以制作复合材料板带，但是其同样存在配力设定复杂性高的问题。

专利号为“ZL201410201308.2”，授权公告号为“CN103991203A”，名称为“长纤维增强热塑料直接在线成型设备”的中国发明专利，公开了一种长纤维增强热塑料直接在线成型设备，包括钢平台、挤出装置、计量加料装置和玻纤加入装置，挤出装置包括挤出机，挤出装置的中部还有一玻纤引入口，玻纤加入装置包括设置于玻纤引入口上方的玻纤加热装置。其虽然能够通过设置一台挤出机实现长纤维增强热塑料直接在线成型操作，但是其同样存在配力设定复杂性高和效率低的问题。

综上所述，现有的一些纤维丝束成型设备，多存在配力设定复杂性高和效率低的问题，为此，需要一种单向纤维丝束成型设备及其使用方法，解决现有技术中所存在的上述问题，使其方便高效，配力设定简单方便，降低成本，提高效率，满足单向纤维丝束复材制件成型的需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种单向纤维丝束成型设备及其使用方法，解决现有技术中所存在的配力设定复杂性较高和效率低的问题，使其方便高效，且配力设定简单方便，降低成本，提高效率，满足单向纤维丝束复材制件成型的需求。

为实现上述目的，本发明方法一方面提供一种单向纤维丝束成型设备，包括单向丝束卡具，单向丝束卡具设置在卡具板座的右侧面上，卡具板座的上设置有第一通孔，连杆的左端穿过第一通孔与恒力弹簧基板相连接；

卡具板座左侧的连杆上套设有恒力弹簧，恒力弹簧的右端与卡具板座的左侧面相连接，恒力弹簧的左端与恒力弹簧基板的右侧面相连接；

连杆的右端穿过反力架且与推进器板座)连接，推进器板座的左侧面上设置有螺旋推进器，螺旋推进器包括圆柱形的螺纹轴和螺旋母，螺纹轴的外壁上设置有外螺纹，螺旋母的内壁上设置有与外螺纹相配合的内螺纹，螺旋母通过内螺纹与外螺纹相配合套设在螺纹轴的外部；

反力架的左侧面上设置有称重传感器，称重传感器上设置有数据采集端，数据采集端与导力弹簧的右端相连接，导力弹簧的左端与单向丝束卡具右端相连接；

反力架的右侧面上设置有电机，电机与螺旋轴的左端相连接，推进器板座设置在螺旋母的右侧，推进器板座上设置有第二通孔，螺旋轴的右端穿过第二通孔且与力控制器板座轴套相连接，力控制器设置在力控制器板座轴套上，称重传感器通过数据线与力控制器相连接，力控制器与电机相连接；

反力架和力控制器板座轴套固定设置在基架上。

在以上方案中优选的是，卡具板座的下面连接设置有滑块，基架上对应滑块的位置处设置有左右方向的滑轨，滑块设置在滑轨中。

还可以优选的是，单向丝束卡具包括卡瓦和外丝筒内锥形组合孔件；

卡瓦由至少两个相互组合的分割圆卡瓦片相互组合构成的卡瓦，分割圆卡瓦片的内表面设置为内分割圆直腔弧面，分割圆卡瓦片的外表面设置为外锥形圆弧面；各个分割圆卡瓦片的内分割圆直腔弧面相互组合构成单向丝束卡具的内通孔，各个分割圆卡瓦片的外锥形圆弧面相互组合构成单向丝束卡具外圆锥面；

外丝筒内锥形组合孔件的上部设置为圆筒部分，下部设置为与圆筒部分相连接的圆锥筒部分，卡瓦设置在其圆锥筒部分内；外丝筒内锥形组合孔件内位于卡瓦外侧的位置处设置有顶丝；

外丝筒内锥形组合孔件的外壁上设置有外螺纹，外螺纹与调整螺母的内螺纹相配合，使得调整螺母套设在外丝筒内锥形组合孔件外部。

还可以优选的是，导力弹簧设置有弹簧导向装置。

还可以优选的是，弹簧导向装置包括套设在导力弹簧外部的导向套。

还可以优选的是，弹簧导向装置包括穿入设置在导力弹簧内部的导向杆。

还可以优选的是，导力弹簧的左端套设在单向丝束卡具的外部，称重传感器与导力弹簧设置为同轴结构。

还可以优选的是，连杆的数量为四根，四根连杆均匀对称地分布在单向丝束卡具的周围。

还可以优选的是，连杆、恒力弹簧、导力弹簧、电机轴和滑轨的底面均与基架的底面平行；卡具板座、反力架、推进器板座、力控制器板座轴套、恒力弹簧板座和滑块的纵向轴线均与基架的底面垂直。

本发明另一方面提供一种单向纤维丝束成型设备的使用方法，采用如本发明一个方面所述的单向纤维丝束成型设备，且包括以下步骤：

将单向丝束卡具卡住单向纤维丝束的端部，开启电机；数据采集端采集导力弹簧的受力数据并将该数据经称重传感器传输至力控制器，力控制器根据该受力数据形成控制信号，并将该控制信号控制输出至电机；

当力控制器检测到受力数据大于设定的预应力值时，力控制器输出的控制信号控制电机的转向能够带动螺旋推进器向左移动，以减小恒力弹簧的拉力；

当力控制器检测到受力数据小于设定的预应力值时，力控制器输出的控制信号控制电机反向转动，能够带动螺旋推进器向右移动，以增大恒力弹簧的拉力；

当力控制器检测到受力数据等于设定的预应力值时，力控制器输出的控制信号控制电机静止，以保持恒力弹簧的拉力不变。

本发明具有如下优点：

本发明的单向纤维丝束成型设备及其使用方法，能够解决现有技术中所存在的配力设定复杂性高和效率低的问题，使其方便高效，配力设定简单方便，降低成本，提高效率，满足单向纤维丝束复材制件成型的需求。

附图说明

图1为本发明的单向纤维丝束成型设备的俯视图；

图2为本发明的单向纤维丝束成型设备的主视图。

图中，1为单向丝束卡具，11为卡具板座，2为连杆，3为承重传感器，4为数据采集端，5为导力弹簧，6为力控制器，61为力控制器板座轴套，7为电机，8为基架，9为反力架，10为螺旋母，101为推进器板座，12为恒力弹簧基板，13为恒力弹簧，14为滑轨，15为滑块。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1

一种单向纤维丝束成型设备，如图1和图2所示，包括单向丝束卡具1，单向丝束卡具1设置在卡具板座11的右侧面上，卡具板座11的上设置有第一通孔，连杆2的左端穿过第一通孔与恒力弹簧基板12相连接；

卡具板座11左侧的连杆2上套设有恒力弹簧13，恒力弹簧13的右端与卡具板座11的左侧面相连接，恒力弹簧13的左端与恒力弹簧基板12的右侧面相连接；

连杆2的右端穿过反力架9且与推进器板座101)连接，推进器板座101的左侧面上设置有螺旋推进器，螺旋推进器包括圆柱形的螺纹轴71和螺旋母10，螺纹轴71的外壁上设置有外螺纹，螺旋母10的内壁上设置有与外螺纹相配合的内螺纹，螺旋母10通过内螺纹与外螺纹相配合套设在螺纹轴71的外部；

反力架9的左侧面上设置有称重传感器3，称重传感器3上设置有数据采集端4，数据采集端4与导力弹簧5的右端相连接，导力弹簧5的左端与单向丝束卡具1右端相连接；

反力架9的右侧面上设置有电机7，电机7与螺旋轴71的左端相连接，推进器板座101设置在螺旋母10的右侧，推进器板座101上设置有第二通孔，螺旋轴71的右端穿过第二通孔且与力控制器板座轴套61相连接，力控制器6设置在力控制器板座轴套61上，称重传感器3通过数据线与力控制器6相连接，力控制器6与电机7相连接；

反力架9和力控制器板座轴套61固定设置在基架8上。

实施例2

一种单向纤维丝束成型设备，与实施例1相似，所不同的是，卡具板座11的下面连接设置有滑块15，基架8上对应滑块15的位置处设置有左右方向的滑轨14，滑块15设置在滑轨14中。

这样，能够使得滑块15对卡具板座11起到支撑作用，并使其能够在基架8的滑轨15中进行滑动调整。

需要说明的是，滑块15的数量可以为两个，分别设置在卡具板座11的下面的两侧，相对应与滑块15的位置处，基架8上也设置两条滑轨14，以供两个滑块15分别在其中滑动调整。滑块15的底部还可以设置成圆弧形，或滑块15的底部还可以连接设置有滑轮，以方便滑块15在滑轨14中的滑动，使得调整工作更加顺畅。

实施例3

一种单向纤维丝束成型设备，与实施例2相似，所不同的是，单向丝束卡具1包括卡瓦和外丝筒内锥形组合孔件；

卡瓦由至少两个相互组合的分割圆卡瓦片相互组合构成的卡瓦，分割圆卡瓦片的内表面设置为内分割圆直腔弧面，分割圆卡瓦片的外表面设置为外锥形圆弧面；各个分割圆卡瓦片的内分割圆直腔弧面相互组合构成单向丝束卡具1的内通孔，各个分割圆卡瓦片的外锥形圆弧面相互组合构成单向丝束卡具1外圆锥面；

外丝筒内锥形组合孔件的上部设置为圆筒部分，下部设置为与圆筒部分相连接的圆锥筒部分，卡瓦设置在其圆锥筒部分内；外丝筒内锥形组合孔件内位于卡瓦外侧的位置处设置有顶丝；

外丝筒内锥形组合孔件的外壁上设置有外螺纹，外螺纹与调整螺母的内螺纹相配合，使得调整螺母套设在外丝筒内锥形组合孔件外部。

这样，能够使得单向丝束卡具1更为高效稳定的夹住单向纤维丝束，以提高其成型加工的效率和安全稳定性。

实施例4

一种单向纤维丝束成型设备，与实施例3相似，所不同的是，导力弹簧5设置有弹簧导向装置。

这样，能够使得导力弹簧5的运动更加稳定，保证成型设备的工作稳定性。

优选的，弹簧导向装置包括套设在导力弹簧5外部的导向套。

优选的，弹簧导向装置包括穿入设置在导力弹簧5内部的导向杆。

需要说明的是，导力弹簧5和恒力弹簧13分别可以设置为弹簧组的结构，如导力弹簧5设置为导力弹簧组，恒力弹簧13设置为恒力弹簧组，以分别提高导力和恒力的效果。

实施例5

一种单向纤维丝束成型设备，与实施例4相似，所不同的是，导力弹簧5的左端套设在单向丝束卡具1的外部，称重传感器3与导力弹簧5设置为同轴结构。

这样，能够提高导力弹簧5、单向丝束卡具1及称重传感器3之间结构的稳定性，使得称重传感器3的测量数据更加准确可靠，提高成型加工的成品率。

实施例6

一种单向纤维丝束成型设备，与实施例5相似，所不同的是，连杆2的数量为四根，四根连杆2均匀对称地分布在单向丝束卡具1的周围。

这样，能够提高成型设备整体的稳定性，提高成型效果。

实施例7

一种单向纤维丝束成型设备，与实施例6相似，所不同的是，连杆2、恒力弹簧13、导力弹簧5、电机轴71和滑轨14的底面均与基架8的底面平行；卡具板座11、反力架9、推进器板座101、力控制器板座轴套61、恒力弹簧板座12和滑块15的纵向轴线均与基架8的底面垂直。

需要说明的是，电机7与力控制器6相控制连接，力控制器6将控制信号传输给电机7，以使得电机7根据需要正转或反转调整张力。

这样，能够保证单向纤维丝束的成型质量，提高生产的成品率。

实施例8

一种单向纤维丝束成型设备的使用方法，采用如实施例1至实施例7所述的单向纤维丝束成型设备，且包括以下步骤：

将单向丝束卡具1卡住单向纤维丝束的端部，开启电机7；数据采集端4采集导力弹簧5的受力数据并将该数据经称重传感器3传输至力控制器6，力控制器6根据该受力数据形成控制信号，并将该控制信号控制输出至电机7；

当力控制器6检测到受力数据大于设定的预应力值时，力控制器6输出的控制信号控制电机7的转向能够带动螺旋推进器10向左移动，以减小恒力弹簧13的拉力；

当力控制器6检测到受力数据小于设定的预应力值时，力控制器6输出的控制信号控制电机7反向转动，能够带动螺旋推进器10向右移动，以增大恒力弹簧13的拉力；

当力控制器6检测到受力数据等于设定的预应力值时，力控制器6输出的控制信号控制电机7静止，以保持恒力弹簧13的拉力不变。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种单向纤维丝束成型设备，包括单向丝束卡具(1)，单向丝束卡具(1)设置在卡具板座(11)的右侧面上，其特征在于：卡具板座(11)的上设置有第一通孔，连杆(2)的左端穿过第一通孔与恒力弹簧基板(12)相连接；

卡具板座(11)左侧的连杆(2)上套设有恒力弹簧(13)，恒力弹簧(13)的右端与卡具板座(11)的左侧面相连接，恒力弹簧(13)的左端与恒力弹簧基板(12)的右侧面相连接；

连杆(2)的右端穿过反力架(9)且与推进器板座(101)连接，推进器板座(101)的左侧面上设置有螺旋推进器，螺旋推进器包括圆柱形的螺纹轴(71)和螺旋母(10)，螺纹轴(71)的外壁上设置有外螺纹，螺旋母(10)的内壁上设置有与外螺纹相配合的内螺纹，螺旋母(10)通过内螺纹与外螺纹相配合套设在螺纹轴(71)的外部；

反力架(9)的左侧面上设置有称重传感器(3)，称重传感器(3)上设置有数据采集端(4)，数据采集端(4)与导力弹簧(5)的右端相连接，导力弹簧(5)的左端与单向丝束卡具(1)右端相连接；

反力架(9)的右侧面上设置有电机(7)，电机(7)与螺旋轴(71)的左端相连接，推进器板座(101)设置在螺旋母(10)的右侧，推进器板座(101)上设置有第二通孔，螺旋轴(71)的右端穿过第二通孔且与力控制器板座轴套(61)相连接，力控制器(6)设置在力控制器板座轴套(61)上，称重传感器(3)通过数据线与力控制器(6)相连接，力控制器(6)与电机(7)相连接；

反力架(9)和力控制器板座轴套(61)固定设置在基架(8)上。

2.如权利要求1所述的单向纤维丝束成型设备，其特征在于：卡具板座(11)的下面连接设置有滑块(15)，基架(8)上对应滑块(15)的位置处设置有左右方向的滑轨(14)，滑块(15)设置在滑轨(14)中。

3.如权利要求1所述的单向纤维丝束成型设备，其特征在于：单向丝束卡具(1)包括卡瓦和外丝筒内锥形组合孔件；

卡瓦由至少两个相互组合的分割圆卡瓦片相互组合构成的卡瓦，分割圆卡瓦片的内表面设置为内分割圆直腔弧面，分割圆卡瓦片的外表面设置为外锥形圆弧面；各个分割圆卡瓦片的内分割圆直腔弧面相互组合构成单向丝束卡具(1)的内通孔，各个分割圆卡瓦片的外锥形圆弧面相互组合构成单向丝束卡具(1)外圆锥面；

外丝筒内锥形组合孔件的上部设置为圆筒部分，下部设置为与圆筒部分相连接的圆锥筒部分，卡瓦设置在其圆锥筒部分内；外丝筒内锥形组合孔件内位于卡瓦外侧的位置处设置有顶丝；

外丝筒内锥形组合孔件的外壁上设置有外螺纹，外螺纹与调整螺母的内螺纹相配合，使得调整螺母套设在外丝筒内锥形组合孔件外部。

4.如权利要求1所述的单向纤维丝束成型设备，其特征在于：导力弹簧(5)设置有弹簧导向装置。

5.如权利要求4所述的单向纤维丝束成型设备，其特征在于：弹簧导向装置包括套设在导力弹簧(5)外部的导向套。

6.如权利要求5所述的单向纤维丝束成型设备，其特征在于：弹簧导向装置包括穿入设置在导力弹簧(5)内部的导向杆。

7.如权利要求1-6中任一项所述的单向纤维丝束成型设备，其特征在于：导力弹簧(5)的左端套设在单向丝束卡具(1)的外部，称重传感器(3)与导力弹簧(5)设置为同轴结构。

8.如权利要求7所述的单向纤维丝束成型设备，其特征在于：连杆(2)的数量为四根，四根连杆(2)均匀对称地分布在单向丝束卡具(1)的周围。

9.如权利要求8所述的单向纤维丝束成型设备，其特征在于：连杆(2)、恒力弹簧(13)、导力弹簧(5)、电机轴(71)和滑轨(14)的底面均与基架(8)的底面平行；卡具板座(11)、反力架(9)、推进器板座(101)、力控制器板座轴套(61)、恒力弹簧板座(12)和滑块(15)的纵向轴线均与基架(8)的底面垂直。

10.一种单向纤维丝束成型设备的使用方法，其特征在于：采用如权利要求1-9中任一项所述的单向纤维丝束成型设备，且包括以下步骤：

将单向丝束卡具(1)卡住单向纤维丝束的端部，开启电机(7)；数据采集端(4)采集导力弹簧(5)的受力数据并将该数据经称重传感器(3)传输至力控制器(6)，力控制器(6)根据该受力数据形成控制信号，并将该控制信号控制输出至电机(7)；

当力控制器(6)检测到受力数据大于设定的预应力值时，力控制器(6)输出的控制信号控制电机(7)的转向能够带动螺旋推进器(10)向左移动，以减小恒力弹簧(13)的拉力；

当力控制器(6)检测到受力数据小于设定的预应力值时，力控制器(6)输出的控制信号控制电机(7)反向转动，能够带动螺旋推进器(10)向右移动，以增大恒力弹簧(13)的拉力；

当力控制器(6)检测到受力数据等于设定的预应力值时，力控制器(6)输出的控制信号控制电机(7)静止，以保持恒力弹簧(13)的拉力不变。