本發(fā)明涉及一種纏繞機，具體涉及一種超大尺寸精密臥式纏繞機。

背景技術：

隨著復合材料性能的不斷改進，在現代加工制造業(yè)中，先進樹脂基復合材料由于其綜合性能優(yōu)異，在航空航天領域已變得不可或缺，而復合材料纏繞成型技術具有連續(xù)一次成型、高強度等優(yōu)點，在技術和經濟效益上具有突出優(yōu)勢，目前國內已研制出多種數控纏繞機，但是不論是立式結構還是臥式結構的傳統(tǒng)四自由度數控纏繞機，在纏繞大型導彈發(fā)射筒和飛機發(fā)動機殼體等超大尺寸和高精度制品時都顯得力不從心，效率低。

綜上所述，現有的復合材料纏繞機存在無法適用于超大尺寸和高精度制品上，及存在纏繞效率低的問題。

技術實現要素：

本發(fā)明的目的是為了解決現有的復合材料纏繞機存在無法適用于超大尺寸和高精度制品上，及存在纏繞效率低的問題。進而提供一種超大尺寸精密臥式纏繞機。

本發(fā)明的技術方案是：一種超大尺寸精密臥式纏繞機包括臥式床頭、臥式床尾、臥式床身、纏繞小車系統(tǒng)、地軌、偏轉吐紗系統(tǒng)、隨動浸膠系統(tǒng)、隨動紗架系統(tǒng)、控制柜和伸臂機構，地軌安裝在水平地面上，臥式床頭和臥式床尾分別安裝在地軌長度方向的兩端，臥式床身安裝在地軌一側的水平地面上，纏繞小車系統(tǒng)安裝在臥式床身上，伸臂機構安裝在纏繞小車系統(tǒng)上，偏轉吐紗系統(tǒng)安裝在纏繞小車系統(tǒng)，且偏轉吐紗系統(tǒng)在纏繞小車系統(tǒng)上向上傾斜安裝，實現徑向偏轉運動，偏轉吐紗系統(tǒng)的軸向方向通過伸臂機構延伸至臥室床頭和臥式床尾之間的纏繞主軸加工件處，隨動浸膠系統(tǒng)安裝在纏繞小車系統(tǒng)上，隨動紗架系統(tǒng)安裝在臥式床身的另一側地軌上，控制柜位于臥式床身的一側并控制主軸旋轉以及隨動紗架系統(tǒng)、纏繞小車系統(tǒng)、偏轉吐紗系統(tǒng)和隨動浸膠系統(tǒng)的運動和工作狀態(tài)。

臥式床頭包括床頭箱體、連接支座、扭力臂支座、床頭伺服電機、床頭減速機、驅動機構、支撐機構和床頭吊鉤，床頭箱體豎直安裝在水平地面上，連接支座安裝在床頭箱體上，扭力臂支座安裝在連接支座上，床頭減速機安裝在扭力臂支座上，床頭減速機的輸入端與床頭伺服電機連接，床頭減速機的輸出端與驅動機構連接，驅動機構的下部通過安裝在床頭箱體上的支撐機構支撐，床頭吊鉤安裝在床頭箱體的兩側。

臥式床尾包括行走輪總成、尾座下箱體、床尾吊鉤和托滾總成，行走輪總成安裝在尾座下箱體的下端兩側，床尾吊鉤安裝在尾座下箱體的上端兩側，托滾總成安裝在尾座下箱體的上端。

臥式床身包括拖鏈、多個床腿、多個吊裝杠和多個導軌，多個床腿并排設置，多個導軌平行設置且均安裝在多個床腿上，多個導軌之間相互連接，多個吊裝杠安裝在多個導軌的側面，拖鏈安裝在其中一個導軌上。

纏繞小車系統(tǒng)包括小車架、小車輪、小車伺服電機、小車減速機、小車防護梯、小車護欄和小車齒輪齒條副，小車輪安裝在小車架的下端兩側，小車減速機安裝在小車架的中部，小車伺服電機與小車減速機的輸入端連接，小車齒輪齒條副安裝在小車架的下部并通過小車齒輪齒條副和小車輪實現水平直線往復移動，小車防護梯和小車護欄分別安裝在小車架的左右兩側。

地軌包括頭部地軌、中部地軌和尾部地軌，頭部地軌、中部地軌和尾部地軌通過螺栓水平連接成一體。

偏轉吐紗系統(tǒng)包括偏轉箱體、同步帶傳動組、吐紗伺服電機、吐紗減速機、絲嘴、進紗梳和導紗梳，進紗梳和導紗梳分別安裝在偏轉箱體的兩側，絲嘴安裝在導紗梳外側端，吐紗伺服電機和吐紗減速機采用直聯方式，安裝在背對絲嘴一側的偏轉箱體的上端，并與箱體內的同步帶轉動組連接，工作時，操作人員通過控制柜驅動吐紗伺服電機，經過吐紗減速機和同步帶轉動組傳遞動力，實現絲嘴的徑向偏轉運動。

隨動浸膠系統(tǒng)包括穿紗板、進紗梳、膠槽、熱水槽、浸膠輪、氣缸、擺臂和壓紗軸，膠槽和熱水槽垂直安置在伸臂機構上，浸膠輪安裝在膠槽內，穿紗板安裝在膠槽進紗前置端部，進紗梳安裝在膠槽進紗端，氣缸安裝在伸臂機構兩側，擺臂的一端與氣缸的輸出端連接，擺臂的另一端與壓紗軸相連。工作時，給熱水槽通電加熱水溫至浸膠所需溫度，浸膠加裝在膠槽內，紗線從隨動紗架系統(tǒng)依次經過穿紗板、進紗梳、膠槽、浸膠輪、壓紗軸，實現紗線的浸膠工序和張力控制。

隨動紗架系統(tǒng)包括紗團小車、紗團伺服電機、紗團減速機、紗團導軌、紗團齒輪齒條副、紗團拖鏈、紗團防護梯和紗團護欄，紗團小車可滑動安裝在地軌上，紗團防護梯和紗團護欄均安裝在紗團小車的兩側，紗團拖鏈安裝在紗團小車的一端，紗團導軌安裝在紗團小車的底端，紗團齒輪齒條副通過安裝在紗團小車中部的紗團伺服電機和紗團減速機實現紗團小車的水平往復移動。

本發(fā)明與現有技術相比具有以下效果：

1.本發(fā)明所述纏繞機，對加工件采用臥式加工工位，實現了加工直徑5000mm，長度6000mm超大尺寸管結構的生產需求。

2.本發(fā)明所述纏繞機，采用無間隙傳動，高剛性材料及過盈配合方式，實現超大尺寸纏繞設備的高精度要求，轉動誤差達到12.5＂以內。對纏繞設備大型化發(fā)展具有重大意義。

3.本發(fā)明采用可移動式夾持對中支撐機構，實現加工件精確對中纏繞，提高拆裝效率。

4.本發(fā)明采用高強度加強絲嘴伸臂機構，可實現300kg載重2.6m的伸臂供給距離，實現了超大尺寸纏繞加工。

5.本發(fā)明控制系統(tǒng)采用四維全伺服獨立控制與隨動控制相配合，并運用變速纏繞筒身和封頭階段，實現了高精度的纏繞精度，提高了纏繞效率。

附圖說明

圖1是一種超大尺寸精密臥式纏繞機圖；圖2是臥式床頭的結構圖。圖3是臥式床尾的結構圖。圖4是臥式床身的結構圖。圖5是纏繞小車系統(tǒng)的結構圖。圖6是偏轉吐紗系統(tǒng)的結構圖。圖7是隨動浸膠系統(tǒng)的結構圖。圖8是隨動紗架系統(tǒng)的結構圖。

具體實施方式

具體實施方式一：結合圖1至圖8說明本實施方式，本實施方式的一種超大尺寸精密臥式纏繞機包括臥式床頭1、臥式床尾2、臥式床身3、纏繞小車系統(tǒng)4、地軌5、偏轉吐紗系統(tǒng)6、隨動浸膠系統(tǒng)7、隨動紗架系統(tǒng)8、控制柜9和伸臂機構10，地軌5安裝在水平地面上，臥式床頭1和臥式床尾2分別安裝在地軌5長度方向的兩端，臥式床身3安裝在地軌5一側的水平地面上，纏繞小車系統(tǒng)4安裝在臥式床身3上，伸臂機構10安裝在纏繞小車系統(tǒng)4上，偏轉吐紗系統(tǒng)6安裝在纏繞小車系統(tǒng)4，且偏轉吐紗系統(tǒng)6在纏繞小車系統(tǒng)4上向上傾斜安裝，實現徑向偏轉運動，偏轉吐紗系統(tǒng)6的軸向方向通過伸臂機構10延伸至臥室床頭1和臥式床尾2之間的纏繞主軸加工件處，隨動浸膠系統(tǒng)7安裝在纏繞小車系統(tǒng)4上，隨動紗架系統(tǒng)8安裝在臥式床身3的另一側地軌上，控制柜9位于臥式床身3的一側并控制主軸旋轉以及隨動紗架系統(tǒng)8、纏繞小車系統(tǒng)4、偏轉吐紗系統(tǒng)6和隨動浸膠系統(tǒng)7的運動和工作狀態(tài)。

本發(fā)明的各個部分均采用防碳纖維結構密封結構，保證設備的工作密閉性。

本發(fā)明的加工件位于臥式床頭1和臥式床尾2之間，采用臥式加工。

本發(fā)明能夠加工直徑為5000mm，長度為6000mm的管結構，進而實現超大尺寸管纏繞工況。

本發(fā)明控制系統(tǒng)采用主軸旋轉、纏繞小車直線往復運動、伸臂直線往復運動、繞絲嘴偏轉四維全伺服獨立控制，隨動紗架與纏繞小車同步運動，實現五軸聯動控制。

本發(fā)明的控制柜的控制原理為：控制系統(tǒng)由工業(yè)計算機、伺服電機和運動控制單元組成，通過建立五自由度運動數學模型，編制專用的纏繞軟件，實現對纏繞裝置整體的五軸運動控制。

本發(fā)明通過采用過盈配合的方式達到無間隙傳動，并采用高剛性材料，實現設備的高精度。

本發(fā)明纏繞過程采用變速纏繞，筒身和封頭階段分別采用不同纏繞速度，提高了纏繞效率。

本發(fā)明采用可移動式夾持對中支撐機構，實現加工件精確對中纏繞，提高拆裝效率。

本發(fā)明采用高強度加強絲嘴伸臂機構，可實現300kg載重2.6m的伸臂供給距離。

具體實施方式二：結合圖1和2說明本實施方式，本實施方式的臥式床頭1包括床頭箱體1-1、連接支座1-2、扭力臂支座1-3、床頭伺服電機1-4、床頭減速機1-5、驅動機構1-6、支撐機構1-7和床頭吊鉤1-8，床頭箱體1-1豎直安裝在地軌5上，連接支座1-2安裝在床頭箱體1-1上，扭力臂支座1-3安裝在連接支座1-2上，床頭減速機1-5安裝在扭力臂支座1-3上，床頭減速機1-5的輸入端與床頭伺服電機1-4連接，床頭減速機1-5的輸出端與驅動機構1-6連接，驅動機構1-6的下部通過安裝在床頭箱體1-1上的支撐機構1-7支撐，床頭吊鉤1-8安裝在床頭箱體1-1的兩側。如此設置，保證了臥式床頭1的安裝剛度和扭轉剛度，在加工件裝卸時實現方便精準對中夾持。其它組成和連接關系與具體實施方式一相同。

本實施方式臥式床頭1的支撐機構1-7安裝在臥式床頭1的尾部，臥式床尾2的托滾總成2-4安裝在尾座下箱體2-2上，支撐機構1-7和托滾總成2-4的滾輪可以徑向水平移動，調節(jié)兩側滾輪之間的間距。

本實施方式的支撐機構1-7和托滾總成2-4配合，移動調節(jié)，實現加工件的裝卸和對中精度。

具體實施方式三：結合圖1和圖3說明本實施方式，本實施方式的臥式床尾2包括行走輪總成2-1、尾座下箱體2-2、床尾吊鉤2-3和托滾總成2-4，行走輪總成2-1安裝在尾座下箱體2-2的下端兩側，床尾吊鉤2-3安裝在尾座下箱體2-2的上端兩側，托滾總成2-4安裝在尾座下箱體2-2的上端。如此設置，保證了臥式床尾2的安裝剛度和扭轉剛度，并可以根據加工件尺寸調整臥式床尾2的位置，在加工件裝卸時實現方便精準對中夾持。，其它組成和連接關系與具體實施方式一或二相同。

具體實施方式四：結合圖1和圖4說明本實施方式，本實施方式的臥式床身3包括拖鏈3-5、多個床腿3-1、多個吊裝杠3-3和多個導軌3-4，多個床腿3-1并排設置，多個導軌3-4平行設置且均安裝在多個床腿3-1上，多個導軌3-4之間相互連接，多個吊裝杠3-3安裝在多個導軌3-4的側面，拖鏈3-5安裝在其中一個導軌3-4上。如此設置，保證了臥室床身3的安裝強度和精度，采用組合裝配方式便于大型設備的拆裝和運輸。其它組成和連接關系與具體實施方式一、二或三相同。

具體實施方式五：結合圖1和圖5說明本實施方式，本實施方式的纏繞小車系統(tǒng)4包括小車架4-1、小車輪4-2、小車伺服電機4-3、小車減速機4-4、小車防護梯4-5、小車護欄4-6和小車齒輪齒條副4-7，小車輪4-2安裝在小車架4-1的下端兩側，小車減速機4-4安裝在小車架4-1的中部，小車伺服電機4-3與小車減速機4-4的輸入端連接，小車齒輪齒條副4-7安裝在小車架4-1的下部并通過小車齒輪齒條副4-7和小車輪4-2實現水平直線往復移動，小車防護梯4-5和小車護欄4-6分別安裝在小車架4-1的左右兩側。

如此設置，使得纏繞小車系統(tǒng)4可以通過系統(tǒng)控制實現在臥式床身3上的水平直線往復運動，配合主軸旋轉、伸臂往復和絲嘴偏轉實現纏繞工作，小車防護梯4-5和小車護欄4-6保證了操作和維護人員的安全。其它組成和連接關系與具體實施方式一、二、三或四相同。

具體實施方式六：結合圖1說明本實施方式，本實施方式的地軌5包括頭部地軌5-1、中部地軌5-2和尾部地軌5-3，頭部地軌5-1、中部地軌5-2和尾部地軌5-3通過螺栓水平連接成一體。如此設置，便于大型設備通過組合裝配方式拆裝和運輸，保證設備的精度。；其它組成和連接關系與具體實施方式一、二、三、四或五相同。

具體實施方式七：結合圖1和圖6說明本實施方式，本實施方式的偏轉吐紗系統(tǒng)6包括偏轉箱體6-1、同步帶傳動組6-2、吐紗伺服電機6-3、吐紗減速機6-4、絲嘴6-5、進紗梳6-6和導紗梳6-7，進紗梳6-6和導紗梳6-7分別安裝在偏轉箱體6-1的兩側，絲嘴6-5安裝在導紗梳6-7上，同步帶傳動組6-2、吐紗減速機6-4和吐紗伺服電機6-3依次安裝在偏轉箱體6-1的一端并實現絲嘴6-5的偏轉運動。如此設置，控制端通過控制吐紗伺服電機6-3和吐紗減速機6-4帶動同步帶傳動組6-2，實現絲嘴6-5的水平徑向偏轉轉動，紗線通過進紗梳6-6、導紗梳6-7和絲嘴6-5的偏轉吐紗，完成主軸纏繞工序；其它組成和連接關系與具體實施方式一、二、三、四或五相同。

具體實施方式八：結合圖1、圖3至圖5說明本實施方式，本實施方式的隨動浸膠系統(tǒng)7包括穿紗板7-1、進紗梳7-2、膠槽7-3、熱水槽7-4、浸膠輪7-5、氣缸7-6、擺臂7-7和壓紗軸7-8，膠槽7-3和熱水槽7-4垂直安置在伸臂機構10上，浸膠輪7-5安裝在膠槽7-3內，穿紗板7-1安裝在膠槽7-3進紗前置端部，進紗梳7-2安裝在膠槽7-3進紗端，氣缸7-6安裝在伸臂機構10兩側，擺臂7-7的一端與氣缸7-6的輸出端連接，擺臂7-7的另一端與壓紗軸7-8相連。工作時，給熱水槽7-4通電加熱水溫至浸膠所需溫度，浸膠加裝在膠槽7-3內，紗線從隨動紗架系統(tǒng)8依次經過穿紗板7-1、進紗梳7-2、膠槽7-3、浸膠輪7-5，壓紗軸7-8，實現紗線的浸膠工序和張力控制。如此設置，使浸膠加熱和紗線浸膠一體式設計，提高生產效率，同時通過氣缸7-6、擺臂7-7和壓紗軸實現了纏繞紗線的張力控制；其它組成和連接關系與具體實施方式一、二、三、四或五相同。

本發(fā)明的浸膠系統(tǒng)采用一體式數控膠槽，具有控膠、張力施加機構和水浴自動控溫系統(tǒng)。

具體實施方式九：結合圖1和圖8說明本實施方式，本實施方式的隨動紗架系統(tǒng)8包括紗團小車8-1、紗團伺服電機8-2、紗團減速機8-3、紗團導軌8-4、紗團齒輪齒條副8-5、紗團拖鏈8-6、紗團防護梯8-7和紗團護欄8-8，紗團小車8-1可滑動安裝在地軌5上，紗團防護梯8-7和紗團護欄8-8均安裝在紗團小車8-1的兩側，紗團拖鏈8-6安裝在紗團小車8-1的一端，紗團導軌8-4安裝在紗團小車8-1的底端，紗團齒輪齒條副8-5通過安裝在紗團小車8-1中部的紗團伺服電機8-2和紗團減速機8-3實現紗團小車8-1的水平往復移動。如此設置，紗團小車8-1通過控制系統(tǒng)驅動紗團伺服電機8-2和紗團減速機8-3實現與纏繞小車系統(tǒng)4的平行隨動往復運動；其它組成和連接關系與具體實施方式一、二、三、四或五相同。

本實施方式的紗團防護梯8-7和紗團護欄8-8在纏繞機處于工作狀態(tài)時起到保護作用。

本實施方式的紗團小車8-1通過伺服電機8-2、減速機8-3、導軌8-4和齒輪齒條幅8-5實現與纏繞小車的隨動水平直線往復運動控制。

結合圖1-圖8說明本實施方式，臥式床身3通過床腿3-1固定在水平地面上，頭尾部床身3-2位于臥式床身3兩端。本發(fā)明通過穿紗板7-1、進紗梳7-2、浸膠輪7-5、氣缸7-6和擺臂7-7完成紗線的梳理和浸膠工序。

本實施方式的所有伺服電機與減速機均采用直連方式固定連接。

本實施方式的各部分組裝均采取過盈配合。

本實施方式的傳動部分均采用無間隙傳動。

本實施方式的臥式床頭1的驅動機構1-6通過密集大陣列直徑的螺栓進行連接。

本實施方式的密集大陣列直徑的螺栓聯接保證了超大尺寸設備的高精度。

工作原理：

工作前，將加工件通過支撐機構和托滾總成安裝在臥室床頭和臥式床尾之間，紗線團安裝在隨動紗架系統(tǒng)上，整理紗線至纏繞絲嘴，準備好浸膠系統(tǒng)。工作時，操作控制機柜，分別控制纏繞小車的伺服電機通過減速機和齒輪齒條副實現水平直線往復運動、偏轉吐紗系統(tǒng)的伺服電機通過減速機和同步帶傳動組實現絲嘴的偏轉運動、主軸伺服電機通過減速機和驅動機構實現加工件的旋轉運動、進給機構的伺服電機通過減速機和齒輪齒條副實現絲嘴偏轉機構的水平進給運動，配合隨動紗架系統(tǒng)的隨動水平直線往復運動，5軸配合運動完成對超大尺寸高精度管型工件的臥式纏繞加工。

雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明的，本領域技術人員還可以在本發(fā)明精神內做其他變化，以及應用到本發(fā)明未提及的領域中，當然，這些依據本發(fā)明精神所做的變化都應包含在本發(fā)明所要求保護的范圍內。