一种复合材料气瓶用缠绕机的制作方法

[0001]
本实用新型属于复合材料气瓶缠绕成型技术，涉及一种复合材料气瓶用缠绕机，具体涉及一种用于复合材料气瓶湿法缠绕的缠绕机。


背景技术：

[0002]
由于ⅲ型气瓶采用铝合金内胆，在铝合金内胆外缠绕小角度的螺旋缠绕层和环向缠绕层，来保证气瓶的轴向强度和周向强度，能满足爆破压力和疲劳试验的要求。为了提高缠绕效率与缠绕质量，需要用三工位的四轴数控缠绕机来完成缠绕过程。气瓶缠绕设备一般包括纱箱系统、浸胶系统、丝嘴伸臂机构、丝嘴翻转机构和丝嘴等，通用的数控四轴缠绕机一般分为卧式或龙门式结构，气瓶缠绕设备中的浸胶系统、丝嘴伸臂机构、丝嘴翻转机构和丝嘴等放置于小车上，小车和纱箱系统分别安装在两条导轨上，这样的设备出纱宽度大，工业效率高，设备通用性强，能适应各种不同工件的缠绕需求。但其也有不足之处，主要是体积庞大、占地面积大、缠绕速度慢，不能适应气瓶大批量连续生产使用的要求。


技术实现要素：

[0003]
本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种复合材料气瓶用缠绕机。
[0004]
为了克服通用缠绕机的缺点，本实用新型设计一种结构紧凑型的专用于复合材料气瓶的缠绕机，该缠绕机只需具备专用功能(适用于气瓶缠绕)，尽量减少冗余功能，设计为结构紧凑、方便操作的缠绕机，达到提高可靠性、降低制造成本和维护成本以及减小占地面积的目的。
[0005]
本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0006]
一种复合材料气瓶用缠绕机，包括：
[0007]
底板，
[0008]
气瓶固定组件，用于支撑气瓶，由设置于底板上的床身、布置于床身上的床头箱和尾架构成，所述的床头箱和尾架上沿高度方向分别设有多个卡盘和多个顶针，卡盘和顶针相对布置且一一对应，
[0009]
气瓶缠绕小车，用于承载气瓶缠绕设备，设置于床身一侧并可沿一一对应的卡盘和顶针所在直线方向移动，所述的气瓶缠绕小车与床身之间设有齿轮齿条传动机构，气瓶缠绕小车与底板之间设有弹性滚轮支撑机构。
[0010]
优选地，所述的尾架通过设置于床身上的导轨与床身可滑动连接，使尾架可靠近或远离床头箱。
[0011]
优选地，所述的顶针通过手轮设置于床头箱上，并可通过转动手轮靠近或远离与之对应的卡盘。
[0012]
优选地，所述的卡盘和顶针分别设有三个。
[0013]
优选地，所述的床身朝向气瓶缠绕小车的侧面上设有以沿其长度方向设置的凹
陷，所述的齿轮齿条传动机构包括设置于气瓶缠绕小车上靠近床身一侧且传动连接的电机、减速机和齿轮以及设置于床身侧面凹陷内的齿条，所述的齿条的齿面朝下设置。
[0014]
优选地，所述的齿条的宽度大于齿轮的厚度。
[0015]
优选地，所述的床身上铺设有胶液防护板，所述的胶液防护板朝向气瓶缠绕小车的一侧伸出于床身设置。
[0016]
优选地，所述的弹性滚轮支撑机构由设置于气瓶缠绕小车上远离床身一侧的底部的弹性滚轮以及设置于底板上并与弹性滚轮相匹配的滑轨组成。
[0017]
优选地，所述的气瓶缠绕设备包括纱箱系统、浸胶系统、丝嘴伸臂机构、丝嘴翻转机构和丝嘴，所述的丝嘴设置于气瓶缠绕小车上靠近床身的一侧，纱箱系统设置于气瓶缠绕小车上远离床身的一侧。
[0018]
优选地，该缠绕机还包括控制器，所述的控制器设置于独立布置的控制柜中。
[0019]
本实用新型的缠绕机，零部件(特别是机械传动部分的零部件)均安装在底板上，有更好的整体刚度。
[0020]
采用多工位(优选三工位)卧式结构，床头箱和尾架用于支撑气瓶，小车安装在床身侧面，进一步配合尾架和顶针的结构，能满足5l～200l气瓶的缠绕需求。
[0021]
将气瓶缠绕设备安装在气瓶缠绕小车上，布局更加紧凑，节省了安装空间。
[0022]
床身上安装了胶液防护板，防止缠绕过程中胶液飞溅到缠绕机床身以下，侵蚀齿轮齿条、减速机及电机等传动部件。更进一步地，在床身侧面设置凹陷，并将齿轮齿条传动机构安装在床身侧面，防止杂物掉落在齿轮齿条上，而且进一步通过将齿条的齿面朝下，并使齿轮完全处于齿条下方，避免了杂物对齿轮齿条传动机构的影响。
[0023]
弹性滚轮起到了减缓小车振动的作用，使得小车运行更加快速平稳。
[0024]
与现有技术相比，本实用新型的缠绕机结构紧凑、占地面积小、操作便捷，小车运动速度快，单位时间内生产效率高，能适应5l～200l不同规格气瓶批量化缠绕生产的要求。
附图说明
[0025]
图1为本实用新型的缠绕机的主视示意图；
[0026]
图2为本实用新型的缠绕机的a-a截面示意图。
[0027]
图中，1为底板，11为滑轨，21为床身，211为齿条，212为凹陷，213为胶液防护板，22为床头箱，221为卡盘，23为尾架，231为顶针，232为手轮，24 为导轨，3为气瓶缠绕小车，31为电机，32为减速机，33为齿轮，34为弹性滚轮， 4为控制器，41为控制箱，51为纱箱系统，52为浸胶系统，53为丝嘴伸臂机构， 54为丝嘴翻转机构，55为丝嘴。
具体实施方式
[0028]
下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。
[0029]
实施例1
[0030]
一种复合材料气瓶用缠绕机，如图1～2所示，包括底板1、气瓶固定组件和气瓶缠绕小车3，其中：底板1固定设置；气瓶固定组件用于支撑气瓶，由设置于底板1上的床身21、布置于床身21上的床头箱22和尾架23构成，床头箱22和尾架23上沿高度方向分别设有多个卡盘221和多个顶针231(优选莫氏4号顶针)，卡盘221和顶针231相对布置且一一对应；气瓶
缠绕小车3用于承载气瓶缠绕设备，设置于床身21一侧并可沿一一对应的卡盘221和顶针231所在直线方向移动，气瓶缠绕小车3与床身21之间设有齿轮齿条传动机构，气瓶缠绕小车3与底板1之间设有弹性滚轮支撑机构。
[0031]
本实用新型的缠绕机，零部件(特别是机械传动部分的零部件)均安装在底板1上，有更好的整体刚度。采用多工位(优选三工位，即卡盘221和顶针231分别设有三个)卧式结构，床头箱和尾架用于支撑气瓶，小车安装在床身侧面，床身 21为连续结构(图1中省略了床身21的中间部分，气瓶缠绕小车3被床身21和床头箱22遮挡)。本实用新型中，优选尾架23通过设置于床身21上的导轨24与床身21可滑动连接，使尾架23可靠近或远离床头箱22。顶针231通过手轮232 设置于床头箱22上，并可通过转动手轮232靠近或远离与之对应的卡盘221。配合尾架23和顶针231的结构，能满足5l～200l气瓶的缠绕需求。
[0032]
本实施例中，优选床身21朝向气瓶缠绕小车3的侧面上设有以沿其长度方向设置的凹陷212，齿轮齿条传动机构包括设置于气瓶缠绕小车3上靠近床身21一侧且传动连接的电机31、减速机32和齿轮33以及设置于床身21侧面凹陷212内的齿条211，齿条211的齿面朝下设置。进一步优选齿条211的宽度大于齿轮33 的厚度。更进一步优选床身21上铺设有胶液防护板213，胶液防护板213朝向气瓶缠绕小车3的一侧伸出于床身21设置。床身21上设置胶液防护板213，防止缠绕过程中胶液飞溅到缠绕机床身21以下，侵蚀齿轮33、齿条211、减速机32及电机31等传动部件。更进一步地，在床身21侧面设置凹陷212，并将齿轮齿条传动机构安装在床身21侧面，防止杂物掉落在齿轮33和齿条211上，而且进一步通过将齿条211的齿面朝下，并使齿轮33完全处于齿条211下方，避免了杂物对齿轮齿条传动机构的影响。
[0033]
本实施例中，弹性滚轮支撑机构由设置于气瓶缠绕小车3上远离床身21一侧的底部的弹性滚轮34以及设置于底板1上并与弹性滚轮34相匹配的滑轨11组成。弹性滚轮起到了减缓小车振动的作用，使得小车运行更加快速平稳。
[0034]
本实施例中的气瓶缠绕设备采用现有技术中的气瓶缠绕设备，一般包括纱箱系统51、浸胶系统52、丝嘴伸臂机构53、丝嘴翻转机构54和丝嘴55，本实施例将丝嘴55设置于气瓶缠绕小车3上靠近床身21的一侧，纱箱系统51设置于气瓶缠绕小车3上远离床身21的一侧。将气瓶缠绕设备安装在气瓶缠绕小车上，布局更加紧凑，节省了安装空间。本实施例中，还可以进一步在浸胶系统52中设置张力施加装置(通常张力施加装置采用大、小两组磁粉制动器控制张力轮施加张力，小的张力轮给碳纤维拉紧，再通过大的张力轮施加主要张力，能在60～400n之间精确施加缠绕张力，不产生打滑或纤维磨损，保证缠绕到气瓶上的复合材料有较少的孔隙缺陷和高的力学性能，可以使得气瓶达到相同的力学性能时使用更少的碳纤维，生产的气瓶具有更好的经济价值)。丝嘴55优选为柱状沟槽型滚动丝嘴，缠绕纱宽可以达到5～50mm，适应不同规格气瓶的缠绕要求。
[0035]
本实施例中，该缠绕机还包括控制器4，控制器4设置于独立布置的控制柜41 中。控制器优选为pc或plc，并与其他设备电性连接。
[0036]
采用本实用新型的缠绕机进行复合材料气瓶缠绕，以缠绕140l容积的铝内胆气瓶为例，该型号铝合金外径为φ347mm，总长1.8m，壁厚为5.8mm，该型号气瓶内胆重量为42kg，碳纤维复合材料层设计的环向层与螺旋层厚度比例为2:1，复合材料重量为32kg，使用的材料为t700等级24k的碳纤维，四股纤维同时缠绕，缠绕纱片宽度为30mm。
[0037]
依次将3个缠绕使用的铝合金内胆安装到缠绕机卡盘上，将碳纤维安装到纱架上，
按要求完成浸胶系统中各零部件的安装，碳纤维按照设计的走纱路径完成穿纱，准备缠绕。启动缠绕机，各个运动轴完成回零，在系统中调用缠绕程序，并按照设计好的缠绕线型依次完成环向层与螺旋层的缠绕，整个过程大约花费3.5小时，完成3件气瓶的缠绕，生产效率高。
[0038]
上述对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用实用新型。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本实用新型不限于上述实施例，本领域技术人员根据本实用新型的揭示，不脱离本实用新型范畴所做出的改进和修改都应该在本实用新型的保护范围之内。

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