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专利号: 2018113979615
申请人: 江苏科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 输送;包装;贮存;搬运薄的或细丝状材料
更新日期:2025-08-07
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种用于管状碳纤维缠丝机构的缠丝装置,其特征在于:包括芯模旋转模块、丝嘴偏转与旋转模块和运动平台模块;

所述芯模旋转模块包括芯模底座、顶尖底座、顶尖和三爪卡盘;所述芯模底座呈L型结构包括水平底座和立柱;所述顶尖底座设置在芯模底座的水平底座上,且顶尖底座的底端可沿着水平底座的延伸方向进行移动或固定;所述顶尖设置在顶尖底座上,所述三爪卡盘设置在芯模底座的立柱上,所述顶尖的轴心与三爪卡盘的轴心为同一轴线,所述顶尖与三爪卡盘之间设置有芯模;所述三爪卡盘通过一设置在立柱上的芯模驱动电机驱动旋转;

所述丝嘴偏转与旋转模块包括丝嘴、丝嘴偏转电机、丝嘴旋转电机、横向支撑板、纵向导向板和吊杆轴;所述丝嘴环绕设置在芯模的圆周外侧,所述丝嘴的顶端通过一竖直的连接板与吊杆轴的一端相连,所述丝嘴旋转电机设置在竖直的连接板上,所述丝嘴旋转电机驱动丝嘴旋转;所述吊杆轴沿着竖直方向通过回转轴承设置在横向支撑板上,所述吊杆轴上设置有一与丝嘴偏转电机输出端相连的皮带轮,所述丝嘴偏转电机设置在横向支撑板上且丝嘴偏转电机的输出端通过皮带带动吊杆轴上的皮带轮转动实现吊杆轴的转动;所述纵向导向板沿竖直方向设置在运动平台模块上,纵向导向板与横向支撑板垂直,且横向支撑板通过伺服电机驱动的丝杠结构传动实现横向支撑板沿着纵向导向板在竖直方向往复移动;

所述运动平台模块包括丝杆支撑座、丝杆、平台运动电机和移动平台;所述丝杆支撑座沿着延伸方向开有一容纳丝杆的容纳槽且该容纳槽的边缘上设置有与移动平台配合导向滑轨;所述丝杆通过回转轴承座设置在丝杆支撑座的容纳槽内;所述平台运动电机的输出端通过联轴器与丝杆的一端相连;所述移动平台的底端设置有一与丝杆配合的螺纹结构,移动平台在平台运动电机的驱动下沿着丝杆的延伸方向往复移动。

2.根据权利要求1所述的一种用于管状碳纤维缠丝机构的缠丝装置,其特征在于:所述顶尖底座上以及立柱上等高水平设置有一芯模支撑架,且芯模支撑架上设置有与芯模外轮廓贴合的支撑辊。

3.根据权利要求1所述的一种用于管状碳纤维缠丝机构的缠丝装置,其特征在于:所述丝杠结构沿着竖直方向设置在运动平台模块上,所述横向支撑板与丝杠结构的衔接处设置有螺纹结构,在丝杠的传动下横向支撑板实现沿着竖直方向移动。

4.一种用于管状碳纤维缠丝机构的缠丝轨迹方法,其特征在于:具体方法如下:

S1:装夹定位:

S1.1:计算用于管状碳纤维零件缠丝机构的X轴、Y轴、Z轴、R轴、S轴、W轴各轴初始位置理论目标原点记为O,按右旋法建立三维笛卡尔直角坐标系,将目标点的缠丝轨迹分解主矢量以及芯模旋转量,即 其中S1.2:调节芯模底座下方螺丝,移动芯模底座到预定位置 其中l1为芯模夹具内总长,l2使为芯模总长,使芯模中心于理论目标原点O上;

S1.3:拧松芯模主轴箱上三抓卡盘,手持铺丝芯模,对准主轴箱芯模孔套嵌入其中,夹装好圆形或者方形芯模;

S1.4:预设置选择缠丝的方向角度θ,角度θ为各层不同角度交叉网格缠丝;

S1.5:控制X轴、Y轴、Z轴丝杆上伺服电机回转使丝嘴旋转模块回到中心位置,控制丝嘴偏转伺服电机以及丝嘴旋转伺服电机旋动,使丝嘴旋转模块传动第二旋转带轮实际中心位置与理论原点O重合;

S2:缠丝方法:

S2.1:导入待缠工件模型,选定待缠工件轴向面,判断待缠工件包容圆柱R0,包容长度L;

S2.2:设置轴向面方向上半径为r+d,r+2d....r+kd的等距组圆,其中d为丝束厚度,r为芯模半径,k为 最大整数,与待缠工件求交得轨迹面;

S2.3:当待缠工件管状外层非圆层结构过多采用时采用分层出轨迹,额外输入待缠工件管状外层非圆层结构处半径r2,r2半以内采用所述S2.2相同轨迹求轨迹面,在r2到r+kd中,输入与XOY面成为一定角度θ1一定距离d1的初始面,在初始面法线上一串距离为d,

2d...k1d的等距面与待缠工件外层相交,得到轨迹面,k1为 最大整数;

S2.4:依据输入各层缠丝轨迹方向θ,在该θ方向上距离为0,10d....10k2d的等距组面,k2为 最大整数,与所述S2.2,S2.3轨迹面相交求得轨迹线;

S2.5:离散轨迹线记录离散点,在各线开始处加入送丝指令,断点处加入切丝指令,实现个性化缠丝。