本發(fā)明涉及一種不同直徑的外徑纏繞裝置及其纏繞成型方法，尤其適用于纖維纏繞工裝領(lǐng)域。

背景技術(shù)：
隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，許多行業(yè)涉及到纖維纏繞領(lǐng)域。目前，對(duì)于纖維纏繞類(lèi)裝置人們更多的是關(guān)注其纖維的張力控制及其測(cè)量方法，還有就是纖維的纏繞方法。纏繞纖維的工件通常為圓柱體形，在圓柱體外圍纏繞纖維可以加強(qiáng)其圓柱體的強(qiáng)度。當(dāng)前對(duì)是否適應(yīng)不同直徑的工件，以及對(duì)纖維在吐絲和纏繞過(guò)程中是否保持平展重視不夠。然而，就目前而言，現(xiàn)在的纖維纏繞裝置對(duì)纖維張力控制及其測(cè)量精度不高而且效率低下，因而，急需一種新型的纏繞工裝方案。為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種對(duì)不同直徑的外徑纏繞工裝裝置及其纏繞成型方法，可以確保纖維的平展，可以精確的實(shí)現(xiàn)對(duì)纖維的精確控制和測(cè)量，可以對(duì)不同直徑的工件進(jìn)行纏繞?？煽啃院茫雀?。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了克服現(xiàn)有的纖維纏繞設(shè)備不能使用于不同直徑的工件的問(wèn)題，本發(fā)明可提供一種對(duì)不同直徑的外徑纏繞工裝裝置及其纏繞成型方法。該裝置不僅能對(duì)不同直徑的工件進(jìn)行纏繞，而且能準(zhǔn)確地對(duì)纖維的張力進(jìn)行控制，還能確保展紗過(guò)程中纖維的平展。為達(dá)到以上目的，本發(fā)明所采用的解決方案是：一種纖維纏繞裝置，其包括第一工作臺(tái)、第二工作臺(tái)、第三工作臺(tái)、纖維張力控制機(jī)構(gòu)、展紗機(jī)構(gòu)，所述纖維張力控制機(jī)構(gòu)包括交流伺服電機(jī)、需要纏繞纖維的工件，所述第一工作臺(tái)上裝有交流伺服電機(jī)，所述交流伺服電機(jī)與支撐固定第一工作臺(tái)的回轉(zhuǎn)支撐相連接，所述工件固定在所述第一工作臺(tái)上，所述交流伺服電機(jī)帶動(dòng)所述工件轉(zhuǎn)動(dòng)，其特征在于，在一定距離位置上固定一旋轉(zhuǎn)立柱，所述旋轉(zhuǎn)立柱上固定一水平的直線導(dǎo)軌，所述第二工作平臺(tái)和第三工作平臺(tái)裝在所述水平的直線導(dǎo)軌上，通過(guò)控制所述第二工作平臺(tái)和第三工作平臺(tái)在水平直線導(dǎo)軌上的位置，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)不同直徑的工件進(jìn)行纏繞。在所述第二工作臺(tái)裝有所述纖維張力控制機(jī)構(gòu)，在第三工作臺(tái)上裝有所述展紗機(jī)構(gòu)。所述纖維張力控制機(jī)構(gòu)還包括磁粉離合器、導(dǎo)向輪、張力控制器、展紗輪、吐絲嘴、纖維軸輥、磁粉制動(dòng)器、手搖柄。所述纖維纏繞裝置采用螺旋纏繞方式，該裝置還包含裝有滾珠絲杠副。所述纖維纏繞裝置通過(guò)旋轉(zhuǎn)立柱、滾珠絲杠副、直線導(dǎo)軌互相配合實(shí)現(xiàn)不同直徑工件進(jìn)行纖維纏繞。所述展紗機(jī)構(gòu)包括磁粉制動(dòng)器、纖維軸輥、帶制動(dòng)的伺服電機(jī)、滾珠絲杠副、吐絲嘴、展紗輪、導(dǎo)紗輪。另外還提供了一種利用上述纖維纏繞裝置進(jìn)行纏繞成型的方法。一種纖維纏繞裝置的纏繞成型方法，至少包含以下步驟：(1)將紗卷安裝于展紗機(jī)構(gòu)的纖維軸輥的芯軸上，端頭設(shè)有上壓蓋和下壓蓋壓緊卷紗，從而實(shí)現(xiàn)纖維軸輥的安裝；(2)在一端，伺服電機(jī)經(jīng)過(guò)磁粉離合器驅(qū)動(dòng)工件進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，在另一端，伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)纖維軸輥進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，纖維經(jīng)吐絲嘴后經(jīng)過(guò)展紗輪進(jìn)行展紗，平展的纖維經(jīng)過(guò)張力控制器后，又經(jīng)過(guò)導(dǎo)向輪，最后纏繞在工件上，張力控制器通過(guò)測(cè)量驅(qū)動(dòng)工件和驅(qū)動(dòng)纖維軸輥之間的速度差，來(lái)進(jìn)行纖維張力的測(cè)量，并能將測(cè)量的結(jié)果反饋到磁粉離合器和磁粉制動(dòng)器，來(lái)對(duì)速度進(jìn)行控制，從而對(duì)纖維的張力進(jìn)行控制，并且能夠?qū)崿F(xiàn)電動(dòng)機(jī)的反向轉(zhuǎn)動(dòng)。在工作臺(tái)上裝有精密減速器的交流伺服電機(jī)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)支撐，回轉(zhuǎn)支撐與工作臺(tái)連接，在工作臺(tái)上固定好需要纏繞纖維的工件，這樣電機(jī)就可以驅(qū)動(dòng)工件進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。在測(cè)定好的距離位置上固定一旋轉(zhuǎn)立柱，在旋轉(zhuǎn)立柱上裝有水平的直線導(dǎo)軌，在水平導(dǎo)軌上裝有兩個(gè)工作臺(tái)，其中在兩個(gè)工作臺(tái)上都裝有豎直的直線導(dǎo)軌，并且在兩個(gè)工作臺(tái)上分別裝有展紗機(jī)構(gòu)和張力控制機(jī)構(gòu)，通過(guò)控制兩個(gè)工作臺(tái)上的豎直直線導(dǎo)軌在水平直線導(dǎo)軌上的位置(以纏繞的工件尺寸設(shè)置定位點(diǎn))，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)不同直徑的工件進(jìn)行纏繞。在上述的兩個(gè)工作臺(tái)中其中一個(gè)裝有張力控制機(jī)構(gòu)，張力控制機(jī)構(gòu)中有一張力控制器，張力控制器通過(guò)測(cè)量驅(qū)動(dòng)工件和驅(qū)動(dòng)纖維軸輥的兩個(gè)電動(dòng)機(jī)的速度差，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)纖維的張力測(cè)量，并且張力控制器能夠控制磁粉制動(dòng)器和磁粉離合器，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)張力的控制，并且能夠?qū)崿F(xiàn)電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)反向纏繞。在上述的兩個(gè)工作臺(tái)中的另一工作臺(tái)上裝有展紗機(jī)構(gòu)，滾珠絲杠副與直線導(dǎo)軌副按照纖維展開(kāi)的螺旋角對(duì)纖維軸輥實(shí)施控制，使纖維能夠與吐絲嘴保持平行，經(jīng)吐絲嘴導(dǎo)向后的纖維通過(guò)一對(duì)展紗輪保持平展，經(jīng)張力機(jī)構(gòu)控制張緊力，最后經(jīng)由導(dǎo)向輪將纖維按照確定螺旋線纏繞在工件上。纏繞路線通過(guò)采用工件主軸旋轉(zhuǎn)以及與工件中心線平行的滾珠絲杠副的配合來(lái)實(shí)現(xiàn)。工件由裝有精密減速器的三菱交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，繞中心線旋轉(zhuǎn)，而纖維由滾珠絲杠副帶動(dòng)沿工件中心線方向上下移動(dòng)。以工件切線為出發(fā)點(diǎn)，工件旋轉(zhuǎn)一周，纖維向下移動(dòng)n(一個(gè)纖維寬度)。為了設(shè)備的安裝方便，采用滾珠絲杠導(dǎo)程為n1，滾珠絲杠位于工件切線方向，并且距離中心線n2處。本發(fā)明的有益效果是，可以確保纖維的平展，可以精確的實(shí)現(xiàn)對(duì)纖維的精確控制和測(cè)量，可以對(duì)不同直徑的工件進(jìn)行纏繞?？煽啃院茫雀?。附圖說(shuō)明圖1是包覆工裝結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。圖2是張力檢測(cè)及控制示意圖。圖3是紗卷與吐絲嘴相對(duì)位置控制示意圖。。圖4是不同直徑工件的定位點(diǎn)示意圖。附圖標(biāo)記說(shuō)明1交流伺服電機(jī)；2精密減速器；3回轉(zhuǎn)支撐；4第一工作臺(tái)，5旋轉(zhuǎn)立柱；6電機(jī)；7吐絲嘴；8纖維軸輥；9磁粉制動(dòng)器；10軸輥隨動(dòng)工作臺(tái)，11直線導(dǎo)軌；12主動(dòng)定位裝置；13纖維控制工作臺(tái)；14滾珠絲杠副；15第二工作臺(tái)；16導(dǎo)向輪；17帶制動(dòng)的步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)；18張力輪；19展紗輪；20纖維；21張力控制器；22軸輥驅(qū)動(dòng)電機(jī)；23磁粉離合器；24軸輥上壓蓋；25軸輥下壓蓋；26軸承；27聯(lián)軸器；28滾珠絲杠；29直線導(dǎo)軌；30纏繞的工件。具體實(shí)施方式請(qǐng)參閱附圖，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施作詳細(xì)描述：以下結(jié)合附圖所示實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。結(jié)合圖1，在圖1中，工作臺(tái)中有精密減速器2的三菱交流伺服電機(jī)1，交流伺服電機(jī)1與回轉(zhuǎn)支撐3相連接，回轉(zhuǎn)支撐3上固定一第一工作臺(tái)4，工件固定在第一工作臺(tái)4上，這樣交流伺服電機(jī)1就可以帶動(dòng)工件進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。在已經(jīng)設(shè)計(jì)好的距離位置上固定一旋轉(zhuǎn)立柱5，在旋轉(zhuǎn)立柱5上固定一水平的直線導(dǎo)軌11，在水平的直線導(dǎo)軌11上，裝有兩個(gè)工作臺(tái)，即第二工作臺(tái)10和第三工作臺(tái)13。通過(guò)控制這兩個(gè)工作臺(tái)在水平直線導(dǎo)軌11上的位置，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)不同直徑的工件進(jìn)行纏繞。紗卷安裝于直徑為Φ的芯軸上(采用間隙配合)，端頭設(shè)有上壓蓋27和下壓蓋28壓緊卷紗，從而實(shí)現(xiàn)纖維軸輥的安裝。在圖2中，(手搖柄的作用)伺服電機(jī)經(jīng)過(guò)磁粉離合器23驅(qū)動(dòng)工件進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，在另一端，電機(jī)驅(qū)動(dòng)纖維軸輥25進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，纖維經(jīng)過(guò)吐絲嘴20后經(jīng)過(guò)展紗輪21進(jìn)行展紗，平展的纖維經(jīng)過(guò)張力控制器24后，又經(jīng)過(guò)導(dǎo)向輪22，最后纏繞在工件上。張力控制器24通過(guò)測(cè)量驅(qū)動(dòng)工件和驅(qū)動(dòng)纖維軸輥之間的速度差，來(lái)進(jìn)行纖維張力的測(cè)量，并能將測(cè)量的結(jié)果反饋到磁粉離合器23和磁粉制動(dòng)器26，來(lái)對(duì)速度進(jìn)行控制，從而對(duì)纖維的張力進(jìn)行控制。并且能夠?qū)崿F(xiàn)電動(dòng)機(jī)的反向轉(zhuǎn)動(dòng)。結(jié)合圖1和圖3進(jìn)行說(shuō)明，工件外圍纏繞的纖維要求不重疊，不露縫，為實(shí)現(xiàn)有序纏繞，采用螺旋纏繞原理。如前面所述工件由裝有精密減速器的三菱交流伺服電機(jī)1驅(qū)動(dòng)，繞中心線旋轉(zhuǎn)。而在旋轉(zhuǎn)立柱上的兩個(gè)豎直的工作臺(tái)，第二工作臺(tái)10和第三工作臺(tái)13中，電機(jī)經(jīng)聯(lián)軸器與滾珠絲杠進(jìn)行連接，帶動(dòng)其沿工件中心線方向上下移動(dòng)。以工件切線為出發(fā)點(diǎn)，工件旋轉(zhuǎn)一周，纖維向下移動(dòng)n(一個(gè)纖維寬度)。為設(shè)備安裝方便，采用滾珠絲杠導(dǎo)程為n1，滾珠絲杠位于工件切線方向，并且距離中心線n2處。由于按照纖維帶螺旋線軌跡走絲，會(huì)造成纏繞初始和結(jié)尾處存在露縫。最小工件直徑400mm，露縫面積為4396mm2。工件直徑1392mm，理論上最大露縫面積為15298mm2，最大絕對(duì)誤差為22859mm2，最大相對(duì)誤差為1.22％.將吐絲嘴固定安裝于展紗輪前端，采用帶制動(dòng)的三菱伺服電機(jī)36驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠，帶動(dòng)紗卷按照螺旋角實(shí)現(xiàn)上下位移，使纖維始終與吐絲嘴33保持平行。吐絲嘴33擬制作成較大曲率的圓環(huán)形狀。經(jīng)吐絲嘴33穿過(guò)的纖維呈平展?fàn)顟B(tài)，平展的纖維再經(jīng)過(guò)展紗輪、張力機(jī)構(gòu)、以及導(dǎo)向輪，最后纏繞于工件外徑上。此處選擇螺距為m的三頭滾珠絲杠。這里是使用帶制動(dòng)的伺服電機(jī)，原因是：滾珠絲杠不具備自鎖功能，為了保證絲杠螺母停止在確定位置，所以需要設(shè)置帶有制動(dòng)功能的伺服電機(jī)。在圖4中，不同直徑工件定位點(diǎn)的確定：立柱中心O與旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的中心O1的設(shè)計(jì)距離是L，基底工作臺(tái)最大工作行程為L(zhǎng)1，不同直徑的工件，其滾珠絲杠螺母的定位點(diǎn)不同。經(jīng)立柱中心O做工件直徑φD3的切線OM，再經(jīng)工件直徑φD3的切點(diǎn)U做切線OM的垂線UN，OM與UN的相交點(diǎn)N即為工件直徑φD3的滾珠絲杠螺母的定位點(diǎn)。經(jīng)立柱中心O做工件直徑φD2的切線OQ，再經(jīng)工件直徑φD2的切點(diǎn)V做切線OQ的垂線VP，OQ與VP的相交點(diǎn)P即為工件直徑φD2的滾珠絲杠螺母的定位點(diǎn)。經(jīng)立柱中心O做工件直徑φD1的切線OB，再經(jīng)工件直徑φD1的切點(diǎn)W做切線OB的垂線WA，OB與WA的相交點(diǎn)A即為工件直徑φD1的滾珠絲杠螺母的定位點(diǎn)。最后應(yīng)說(shuō)明的是：顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說(shuō)明本發(fā)明所作的舉例，而并非對(duì)實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在上述說(shuō)明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無(wú)需也無(wú)法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引申出的顯而易見(jiàn)的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之中。