[发明专利]一种碳纤维预浸带摆动式平稳张力缓冲方法及装置

说明书

一种碳纤维预浸带摆动式平稳张力缓冲方法及装置，包括缓冲电机和缓冲装置主轴，缓冲电机输出轴上套装有摆杆和微型离合器，摆杆和微型离合器相连，摆杆两端各装有一个摆杆导轮，预浸带以Z字型绕过两个摆杆导轮。本发明中采用摆杆作为缓冲元件，降低了缓冲过程中由于缓冲元件惯性导致的张力波动；采用微型离合器作为张力控制元件，由电机驱动离合器，向摆杆传递稳定的驱动转矩，该转矩与摆杆受预浸带张力作用的转矩平衡，从而使预浸带保持稳定的张力，通过控制离合器输出转矩可以调整预浸带张力值，张力值稳定且可以很小；可以在缓冲过程中维持预浸带平稳的张力。

技术领域

本发明涉及纤维自动铺放张力控制领域，具体涉及一种碳纤维预浸带摆动式平稳张力缓冲方法及装置，消除了由于缓冲元件往复运动摩擦力导致的缓冲过程中预浸带张力大幅波动，可以在缓冲过程中维持预浸带平稳小张力。

背景技术

复合材料自动铺放技术是一种低成本、自动化、数值化的先进制造技术，由于其精度高、速度快、材料利用率高的优势，已经成为航空航天领域中复合材料构件的主要制造技术。自动铺放技术使用预浸带作为铺放原料，铺放过程中预浸带的张力控制至关重要，预浸带张力值大小直接影响了所铺放构件的尺寸精度和内部缺陷等参数。

自动铺放技术要求预浸带的张力不能太高，否则会导致铺放凹曲面时预浸带出现桥架现象，无法粘接在构件铺层表面，同时要求铺放过程中张力值稳定，不能有较大波动，否则不仅会导致铺放精度的不一致，还会导致所铺放构件内部产生内应力，甚至重大缺陷，预浸带张力控制系统中还应有缓冲机构，用来补偿铺放速度和放料速度不一致时张力控制系统中预浸带长度的变化。

目前自动铺放设备的张力控制系统中，大多采用气缸作为缓冲元件和张力控制元件，这种方式利用气缸力维持预浸带张力，在正常情况下可以保证张力的稳定，但是在缓冲时，气缸出现往复运动，往复运动过程中气缸内摩擦力作用方向相反，由于气缸自身摩擦力不可消除且不可忽略，在用于张力控制系统的小型或微型气缸中摩擦力的影响尤为明显，所以摩擦力的作用会直接体现在预浸带张力上，导致预浸带张力的大幅波动，甚至是瞬时的张力陡增，这将严重影响铺放质量。

发明内容

为了克服现有张力控制系统缓冲时张力大幅波动的问题，本发明的目的是提供一种碳纤维预浸带摆动式平稳张力缓冲方法及装置，消除了由于缓冲元件往复运动摩擦力导致的缓冲过程中预浸带张力大幅波动，可以在缓冲过程中维持预浸带平稳张力。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种碳纤维预浸带摆动式平稳张力缓冲装置，包括缓冲电机和缓冲装置主轴，缓冲电机输出轴上套装有摆杆和微型离合器，摆杆和微型离合器相连，摆杆两端各装有一个摆杆导轮，预浸带以Z字型绕过两个摆杆导轮。

本发明进一步的改进在于，摆杆的转动中心在摆杆的中点位置或偏离中心位置。

本发明进一步的改进在于，在两个摆杆导轮之间设置有两个固定导轮，摆杆导轮之间的预浸带以S型绕过固定导轮，并且绕过每个摆杆导轮两侧的预浸带近似平行，摆杆的摆动角度范围为±15°。

本发明进一步的改进在于，摆杆上外壁上设置有外齿圈；角位移传感器的输入轴上设置有与外齿圈相啮合的传动齿轮。

本发明进一步的改进在于，缓冲电机的输出轴上设置有缓冲装置主轴；微型离合器包括内圈和外圈，微型离合器的内圈上开设有联动槽，缓冲装置主轴上开设有主轴销孔，联动销装于主轴销孔内，位于联动槽内。

本发明进一步的改进在于，摆杆套装在微型离合器的外圈上，摆杆上开设有卡槽，微型离合器外圈上设置有与卡槽相配合的凸台；

摆杆的圆柱状套筒上还设置有限位叉孔，限位叉孔内设置有限位叉。