阅读说明：本技术 一种多绕丝头同步进给系统 (Multi-wire-winding-head synchronous feeding system ) 是由 金永根 张华� 逄博 陆秀丽 于 2019-12-04 设计创作，主要内容包括：一种多绕丝头同步进给系统,它涉及一种进给系统。本发明为了解决现有的单绕丝头缠绕方式存在缠绕效率低、不能充分发挥原材料性能的问题。本发明的导向支撑固定架与行走小车支架连接,导向支撑轮安装在导向支撑固定架上,短节距精密滚子链条安装在导向支撑轮的外圆周上,减速机支板安装在导向支撑轮的中部右侧,导向链轮座板安装在减速机支板上,导向链轮安装在导向链轮座板上并与短节距精密滚子链条啮合,驱动单元安装在减速机支板上并带动导向链轮转动；一套进给机构和一套送丝机构为一组绕丝头,多组绕丝头呈环形阵列的形式安装在导向支撑轮上。本发明用于复合材料的缠绕。(A multi-wire-winding-head synchronous feeding system relates to a feeding system. The invention aims to solve the problems that the existing single-winding-head winding mode has low winding efficiency and can not give full play to the performance of raw materials. The invention relates to a guide support fixing frame which is connected with a walking trolley bracket, a guide support wheel is arranged on the guide support fixing frame, a short-pitch precision roller chain is arranged on the outer circumference of the guide support wheel, a speed reducer support plate is arranged on the right side of the middle part of the guide support wheel, a guide chain wheel seat plate is arranged on the speed reducer support plate, a guide chain wheel is arranged on the guide chain wheel seat plate and is meshed with the short-pitch precision roller chain, and a driving unit is arranged on the speed reducer support plate and drives the guide chain wheel to rotate; one set of feeding mechanism and one set of wire feeding mechanism are a set of wire forming heads, and the plurality of sets of wire forming heads are arranged on the guide supporting wheel in an annular array mode. The winding device is used for winding the composite material.)

一种多绕丝头同步进给系统

技术领域

本发明涉及一种同步进给系统，具体涉及一种多绕丝头同步进给系统。

背景技术

随着科技的快速发展，树脂与玻璃纤维在技术上不断进步，复合材料缠绕制品在各行业的应用也越来越广泛，对其性能提出越来越高的要求，其中容器类制品及圆柱型与大锥角圆锥体组合型容器(大口径比、大锥角等)因其较高的性能要求，需要对其进行若干工艺层的全部缠绕，如采用常规的单绕丝头缠绕方式存在如下问题：

1、此类容器一般中间段筒身直径与两端极孔直径的比值很大，因此其缠绕角很小(缠绕角＝极孔直径d与筒身直径D之比的反正弦)，为了保证稳定缠绕，其纱片宽很小，所以缠绕效率很低。

2、由于彼此独立分开的多数纱从一个绕丝头合并成一片纱带后抽出，当缠绕方向变化时由于存在折弯半径，左右两侧的纱线长度必然不一致，导致纱线间产生摩擦而引起纱线的起毛，其张力也不尽相同，不能充分发挥原材料的性能。

3、为保证稳定的缠绕，其用纱量必然受到限制，其结果，一方面生产效率受到很大限制，树脂暴露在外的时间必然会加长，导致不能很好的发挥原材料性能及固化后的成品性能，甚至不得已修改缠绕工艺，另一方面极孔附近处出现纤维带重复性重叠造成的严重的架空现象(切点数越少、孔径比越大、纱带宽越窄这一现象越严重)，这时极孔附近的形状已发生了变化，与开始缠绕时的形状有较大差别，直接影响落纱轨迹导致纱带在制品表面上的不均匀分布，有时甚至无法再进行正常的缠绕工作。

为了尽可能的充分发挥原材料性能、满足有些特殊工艺要求、进一步提高生产效率，缠绕时尽可能地增加纱团数量，传统的单绕丝头缠绕方式已不能满足此类要求。

综上所述，现有的单绕丝头缠绕方式存在缠绕效率低、不能充分发挥原材料性能的问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的单绕丝头缠绕方式存在缠绕效率低、不能充分发挥原材料性能的问题。进而提供一种多绕丝头同步进给系统。

本发明的技术方案是：一种多绕丝头同步进给系统包括主驱动机构、多套进给机构和多套送丝机构；主驱动机构包括导向支撑固定架、导向支撑轮、短节距精密滚子链条、导向链轮座板、导向链轮、减速机支板和驱动单元，导向支撑固定架与行走小车支架连接，导向支撑轮安装在导向支撑固定架上，短节距精密滚子链条安装在导向支撑轮的外圆周上，减速机支板安装在导向支撑轮的中部右侧，导向链轮座板安装在减速机支板上，导向链轮安装在导向链轮座板上并与短节距精密滚子链条啮合，驱动单元安装在减速机支板上并带动导向链轮转动；一套进给机构和一套送丝机构为一组绕丝头，多组绕丝头呈环形阵列的形式安装在导向支撑轮上。

进一步地，驱动单元包括减速机支板、减速机锁紧垫板、伺服电机、减速机和传动组件，减速机通过减速机锁紧垫板安装在减速机支板上，伺服电机安装在减速机上，伺服电机与减速机无隙直联，减速机通过传动组件带动导向链轮转动。

进一步地，传动组件包括主动链轮、从动链轮和传动链条，主动链轮安装在减速机的输出轴上，主动链轮和与进给齿轮同轴的进给驱动链轮之间通过传动链条连接。

进一步地，进给机构包括进给机构固定板座、进给机构锁紧板、进给驱动链轮、绕丝咀、收丝机构、导轮机构、移动副、转轴和进给齿轮；

进给机构固定板座通过进给机构锁紧板安装在导向支撑轮上，且进给机构固定板座的右侧伸出导向支撑轮并悬置，转轴竖直穿设在进给机构固定板座上，进给驱动链轮安装在转轴的下部并与导向支撑轮上的短节距精密滚子链条啮合，进给齿轮安装在转轴的上部，且进给齿轮与移动副的齿条啮合，绕丝咀安装在移动副的齿条上，收丝机构安装在绕丝咀外侧的进给机构固定板座上，移动副安装在进给机构固定板座上，导轮机构安装在进给机构固定板座上，导轮机构与收丝机构位于移动副的同一侧，具体为机械式张力器一侧。

优选地，导轮机构包括水平滚轮和竖直滚轮，水平滚轮和竖直滚轮由前至后依次安装在进给机构固定板座上。对从张力器引过来的丝线进行限位及导向，同时又不额外增加张力。

进一步地，移动副包括线性导轨副、齿条，线性导轨副安装在进给机构固定板座上，齿条安装在线性导轨副上。

进一步地，送丝机构包括固定座板、锁紧板、丝团、张力调解摆杆和机械式张力器；固定座板通过锁紧板安装在导向支撑轮上，丝团安装在固定座板上，机械式张力器安装在固定座板上，张力调解摆杆的一端与机械式张力器连接，张力调解摆杆的另一端悬置，丝线由丝团引出，经张力调解摆杆、导轮机构、收丝机构至绕丝咀处，再由绕丝咀缠绕到芯模或制品表面上。

优选地，绕丝头数量在1～8范围内可灵活改变，在不同的工艺层中其实际用绕丝头的组数为该工艺层切点数的整倍数。

本发明与现有技术相比具有以下效果：

1、本发明采用多绕丝头，使得纱线路径短、纱路清晰、保持稳定持续的小张力：每团纱针对一个绕丝头，消除了纱线间的摩擦及粘连，尽量保持纤维原有性能。保持稳定持续的小张力对缠绕特别提出小张力要求的特殊制品(如药柱、橡胶气囊等)来说非常必要。另外由于每只绕丝头只用一根纱线，故不需要分纱梳，因此纱经中过纱窗口全程通常，不存在过纱窗口或纱梳意外堵住而引起缠绕张力突然急剧增加的现象。

2、本发明能够减少张力波动、减少磨损、各路张力值基本一致：纱团装在张力器上，张力器与绕丝头间设有导轮及双轮收丝机构，绕丝头采用坚硬小孔径陶瓷环，从而尽量减少了磨损，保证了各路纱线的张力值大致一致，收丝机构保证了纱线最小的张力值，从而最大可能的发挥了原材料性能。

3、本发明能够有效的减缓纱片在极孔附近处堆积现象及显著提高缠绕效率：可方便提供数倍于不同切点数的缠绕，显著提高生产效率，切点数越小的工艺层缠绕其效果越明显，由于多绕丝头同步进给机构是沿圆周均匀分布的，这种布局更利于分散并减缓极孔附近处的纤维堆积及架空现象。

附图说明

图1是本发明的整体结构主视图；图2是主驱动机构的示意图；图3是图1在A处的向视图；图4是图3在C处的向视图；图5是送丝机构的结构示意图。

其中，图4和图5中的双点划线表示丝线的缠绕行走路径。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1至图5说明本实施方式，本实施方式的一种多绕丝头同步进给系统包括主驱动机构、多套进给机构和多套送丝机构；主驱动机构包括导向支撑固定架1、导向支撑轮2、短节距精密滚子链条3、导向链轮座板4、导向链轮5、减速机支板6和驱动单元，导向支撑固定架1与行走小车支架A连接，导向支撑轮2安装在导向支撑固定架1上，短节距精密滚子链条3安装在导向支撑轮2的外圆周上，减速机支板6安装在导向支撑轮2的中部右侧，导向链轮座板4安装在减速机支板6上，导向链轮5安装在导向链轮座板4上并与短节距精密滚子链条3啮合，驱动单元安装在减速机支板6上并带动导向链轮5转动；一套进给机构和一套送丝机构为一组绕丝头，多组绕丝头呈环形阵列的形式安装在导向支撑轮2上。

本实施方式的导向链轮5的数量为2个。便于为稳定驱动短节距精密滚子链条3进行转动。

本发明采用多绕丝头同步进给系统的目的：

1、实现较小、稳定的缠绕张力，进一步减少纱线的张力波动及磨损，保证每股纱线的缠绕张力基本一致。

2、分散及减缓纱片在极孔处的堆积、架空现象，从而保证纱线在制品表面有规律的均匀排布，尽可能减少纱片堆积造成几何形状改变而引起的纱片的滑移，导致纱线在制品表面不均匀排布，甚至无法正常缠绕。

3、容器类制品的缠绕一般需要有若干不同的工艺层，不同的工艺层一般来说其切点数也不一样。多绕丝头同步进给机构沿圆周均匀布局，本机构可方便提供不同的切点数，且其绕丝头数量为切点数的倍数，因此显著提高缠绕效率及不同工艺层的缠绕需求。

具体实施方式二：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的驱动单元包括减速机支板6、减速机锁紧垫板7、伺服电机8、减速机9和传动组件，减速机9通过减速机锁紧垫板7安装在减速机支板6上，伺服电机8安装在减速机9上，伺服电机8与减速机9无隙直联，减速机9通过传动组件带动导向链轮5转动。如此设置，结构简单，驱动方式可靠。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的传动组件包括主动链轮10、进给驱动链轮15和传动链条11，主动链轮10安装在减速机9的输出轴上，主动链轮10和与进给齿轮23同轴的进给驱动链轮15之间通过传动链条11连接。如此设置，传递可靠，运动精度高。其它组成和连接关系与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：结合图1、图3和图4说明本实施方式，本实施方式的进给机构包括进给机构固定板座13、进给机构锁紧板14、进给驱动链轮15、绕丝咀16、收丝机构17、导轮机构18、移动副19、转轴20和进给齿轮23；

进给机构固定板座13通过进给机构锁紧板14安装在导向支撑轮2上，且进给机构固定板座13的右侧伸出导向支撑轮2并悬置，转轴20竖直穿设在进给机构固定板座13上，进给驱动链轮15安装在转轴20的下部并与导向支撑轮2上的短节距精密滚子链条3啮合，进给齿轮23安装在转轴20的上部，且进给齿轮23与移动副19的齿条22啮合，绕丝咀16安装在移动副19的齿条22上，收丝机构17安装在绕丝咀16外侧的进给机构固定板座13上，移动副19安装在进给机构固定板座13上，导轮机构18安装在进给机构固定板座13上，导轮机构18与收丝机构17位于移动副19的同一侧，具体为机械式张力器一侧。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二或三相同。

具体实施方式五：结合图1、图3和图4说明本实施方式，本实施方式的导轮机构18包括水平滚轮18-1和竖直滚轮18-2，水平滚轮18-1和竖直滚轮18-2由前至后依次安装在进给机构固定板座13上。一对水平滚轮在前，另一对竖直滚轮在后，如此设置，对从张力器引过来的丝线进行限位及导向，同时又不额外增加张力。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三或四相同。

具体实施方式六：结合图1、图3和图4说明本实施方式，本实施方式的移动副19包括线性导轨副21、齿条22，线性导轨副21安装在进给机构固定板座13上，齿条22安装在线性导轨副21上。如此设置，连接方式简单，可靠。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四或五相同。

具体实施方式七：结合图1和图5说明本实施方式，本实施方式的送丝机构包括固定座板24、锁紧板、丝团28、张力调解摆杆27和机械式张力器26；固定座板24通过锁紧板安装在导向支撑轮2上，丝团28安装在固定座板24上，机械式张力器26安装在固定座板24上，张力调解摆杆27的一端与机械式张力器26连接，张力调解摆杆27的另一端悬置，丝线由丝团28引出，经张力调解摆杆27、导轮机构18、收丝机构17至绕丝咀16处，再由绕丝咀16缠绕到芯模或制品表面上。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五或六相同。

具体实施方式八：结合图1说明本实施方式，本实施方式的绕丝头数量在1～8范围内可灵活改变，在不同的工艺层中其实际用绕丝头的组数为该工艺层切点数的整倍数。如此设置，能够显著提高生产效率。其它组成和连接关系与具体实施方式一至七中任意一项相同。

具体实施方式九：结合图1说明本实施方式，本实施方式的还包括防护罩30，防护罩30罩在主驱动机构、多个进给机构和多个送丝机构上。如此设置，便于保护绕丝的安全、顺利进行。其它组成和连接关系与具体实施方式一至八中任意一项相同。

本发明的工作原理：

工作时，伺服电机接受数控系统的指令，通过减速机带动主驱动链轮旋转，主驱动链轮驱动精密滚子链使其沿导向支撑轮做圆周滚动运动，同时精密滚子链驱动与之啮合的进给驱动链轮做旋转运动，进给驱动链轮带动与之同轴安装的进给齿轮做同步旋转运动，进给齿轮驱动进给齿条带动安装在进给齿条上的绕丝头做径向直线往复进给运动。多绕丝头同步进给机构有以下几个方面特点：

1：制造成本低、便与维护、抗污能力强及所需驱动功率低。

主驱动采用精密滚子链传动形式，这种形式结构最简节、最紧凑，所需驱动力最小及成本最低，避免了结构上较为复杂的齿轮传动形式及同步带传动形式。后两种形式随着绕丝头数量的增多及进给行程的增大，不但其成本也较本文采用的传动形式高，所需的驱动功率也大。前者的大中间盘：导向支撑轮是固定不动的，无需使用轴承支撑，而后两种形式的大中间盘：大齿轮盘或大同步带轮盘需做圆周运动，所以应增设可靠的径向支撑及轴向支撑结构，结构上较前者复杂。转动它所需功率肯定比带动精密滚子链移动要大的多。

2：绕丝头数量的组合形式多样化，减缓封头附近的堆积、架空及提高缠绕效率。

实际缠绕过程中往往不同工艺层采用不同的切点数，本机构可提供切点数整数倍的绕丝头数量。由于采用了绕丝头及进给机构沿圆周均匀分布结构形式，同时充分考虑了导向支撑轮外径对绕丝头组合数的包容性，通过辅助定位分度盘可方便的调整实际使用的绕丝头数量及容易保证调整后的绕丝头沿圆周及径向均匀分布，从而在实际缠绕过程中大大缓解了封头附近的堆积、架空现象及成倍提高缠绕效率。

3：具有稳定的纱线张力及可实现小的纱线张力。

纱线路径短而简洁，除绕丝头外，其余与纱线接触的零件均为转动件，摩擦阻力极小，并且丝团安装在可随动控制张力大小的张力器上，为提供很小的纱线张力从结构上提供了保证，这一特点对缠绕张力值要求较高的小张力缠绕橡胶类气囊来说尤为重要。由于各绕丝头的路径在结构上完全相同，因此其张力其本上完全同步一致。

4：运动快速响应性好，运行平稳。

由于采用了单根线性导轨副定位导向，外来负荷全部由齿条来承担，结构上优化设计保证进给机构轻质，导轨副选用微间隙配合形式，其运行阻力很小，因此移动体本身的惯量很小，所以进给机构具有优秀的快速响应性及运动平稳性。

5：所需的进给力很小。

本系统采用了进给机构在垂直面内沿圆周均匀径向分布的结构形式，因此克服进给机构中移动件重量所引起的所需进给力几乎相互抵消，只需提供克服移动件的运行阻力、张力及移动件变速引起的动负荷即可。一般每个进给机构的移动件重量所引起的进给力都大于后三者之和，由此可见这种布局形式所需的进给力很小。

6、本发明的主要技术参数

绕丝咀径向进给机构数量：8只；

最大进给行程：400mm；

进给最大速度：0.5m/s；

出纱方式：外抽；

缠绕方式：干法；

缠绕制品形状：旋转对称(轴对称)制品

纱盘轴内径:Φ32mm；

纱盘最大长度:240mm；

纱盘最大外径:Φ210mm；

每根最大张力:2㎏；

丝咀径向进给重复运动精度:±0.2㎜；

缠绕最大总张力：24㎏。