[实用新型]用于碳纤维预浸带稳定输送的角度式张力控制装置

说明书

用于碳纤维预浸带稳定输送的角度式张力控制装置，包括放卷电机、背衬纸收集辊、摆杆机构、张力缓冲机构、角度检测机构与控制系统；其中，料卷与放卷电机相连，料卷上的碳纤维预浸带由放卷电机主动放出，绕过背衬纸收集辊实现预浸带与背衬纸的分离，然后经摆杆机构进入张力缓冲机构，角度检测机构用于将碳纤维预浸带中张力大小的变化转换为角度大小的变化，并实时反馈给控制系统，实现张力控制。本实用新型中通过小位移大角度的转化，有利于提高张力控制的快速响应性大大地提高控制的响应性，能够快速地对张力进行调节控制。本实用新型结构简单，穿绕预浸带方便，工作效率高，同时节约了在纱架中的占用空间。

技术领域

本实用新型属于纤维自动化铺放技术领域，涉及自动铺丝设备中张力控制的重要模块，具体涉及用于碳纤维预浸带稳定输送的角度式张力控制装置。

背景技术

复合材料是由增强相和基体相组成的多相材料。纤维增强复合材料的增强相为纤维，基体相多为有机聚合物，具有高比模量、高比强度、良好的抗疲劳性与抗腐蚀性以及可设计性强等诸多优点，因此在航空、航天、风电叶片以及汽车等多个领域得到了日益广泛的应用。纤维自动铺丝技术是在纤维缠绕成型技术与纤维自动铺带技术的基础上发展起来的一种自动化程度很高的新型复合材料成型制造技术，并继承了纤维缠绕和自动铺带技术的优点，为加工复杂形体的构件提供可能。

在碳纤维预浸带铺放过程中，预浸带的张力对于提高复合材料构件力学性能、避免加工缺陷、保证重送精度具有重要作用。所以保证预浸带输送张力稳定是预浸带输送系统的重要任务之一。

铺放速度的变化是导致预浸带张力变化的主要原因。当由低速逐渐加速到高速的过程中，张力将会增大，反之将会减小。

在加工封闭型面复合材料构件时，对于凹曲面零件，过大的张力会导致“桥架”现象，无法粘接在构件上一铺层表面；过低的张力则会在铺层表面产生褶皱，导致构件局部树脂含量过高，力学性能降低。

实用新型内容

为了解决碳纤维预浸带输送张力稳定的控制问题，本实用新型提出了一种用于碳纤维预浸带稳定输送的角度式张力控制装置。

为实现上述目的，本实用新型采用如下的技术方案：

用于碳纤维预浸带稳定输送的角度式张力控制装置，包括放卷电机、背衬纸收集辊、摆杆机构、张力缓冲机构、角度检测机构与控制系统；其中，料卷与放卷电机相连，料卷上的碳纤维预浸带由放卷电机主动放出，绕过背衬纸收集辊实现预浸带与背衬纸的分离，然后经摆杆机构进入张力缓冲机构，角度检测机构用于将碳纤维预浸带中张力大小的变化转换为角度大小的变化，并实时反馈给控制系统，实现张力控制。

本实用新型进一步的改进在于，摆杆机构包括旋转气缸与摆杆；旋转气缸固定在机架上，摆杆与旋转气缸的输出轴一端固定，旋转气缸带动摆杆做往复摆动。

本实用新型进一步的改进在于，摆杆为U型摆杆。

本实用新型进一步的改进在于，张力缓冲机构包括张力辊、支撑轴、连接板、直线导轨、滑块、轴向挡圈以及滚轮；其中，支撑轴的一端设置有滚轮，滚轮设置在摆杆内，并能够沿摆杆内表面进行移动；张力辊设置在支撑轴上，支撑轴的另一端设置有连接板，连接板上设置有直线导轨，直线导轨上设置有滑块，并且滑块能够沿直线导轨移动。

本实用新型进一步的改进在于，还包括角度放大机构，角度放大机构用于将张力辊的小位移转化为大角度，并传递给角度检测机构。

本实用新型进一步的改进在于，角度放大机构包括大齿轮、齿条、大齿轮支撑轴、小齿轮、小齿轮支撑轴与轴套；其中，齿条设置在连接板上，大齿轮设置在大齿轮支撑轴上，大齿轮支撑轴上套装有轴套，小齿轮设置在小齿轮支撑轴上，齿条经大齿轮将转矩传递给小齿轮。