CN112209170A - 一种基于伺服控制的金属螺栓玻璃纤维自动缠绕的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及金属螺栓玻璃纤维加工的技术领域，尤其涉及一种基于伺服控制的金属螺栓玻璃纤维自动缠绕的方法；第一伺服电机，与两摩擦辊连接；待加工螺栓放置在两所述摩擦辊之间，由两所述摩擦辊带动旋转；气缸压辊，压在待加工螺栓上，对待加工螺栓进行固定；第二伺服电机，与导线孔连接；所述导线孔待加工螺栓缠有的玻璃纤维线进行导向；先将待加工螺栓端部与玻璃纤维线线卷连接，在所述第一伺服电机作用下，进行自动旋转，使得玻璃纤维线自动缠绕在待加工螺栓上；所述第二伺服电机控制所述导线孔位置。本发明的目的就是针对现有技术中存在的缺陷提供一种基于伺服控制的金属螺栓玻璃纤维自动缠绕的方法，提高工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及金属螺栓玻璃纤维加工的技术领域，尤其涉及一种基于伺服控制的金属螺栓玻璃纤维自动缠绕的方法。
背景技术
玻璃纤维作为一种先进的复合材料，在航空航天、核能设备、交通运输以及隐形武器等多种领域得到了广泛应用。碳纤维不但具有高比强度和比模量、低热膨胀系数、耐高温、耐腐蚀、抗蠕变以及自润滑等一系列优异的性能，还具有纤维的柔性和可编织性等特点。
修补螺栓工序需要对金属螺栓进行玻璃纤维丝束缠绕。通过玻璃纤维丝束缠绕金属螺栓至固定的厚度。传统的人工缠绕的方式的弊端：1.全程缠绕过程中需要人工的干预，浪费人力无物力，自动化程度低。2.人手控制缠绕圈数和方向，不能保证缠绕的均匀性，尤其是金属螺栓中的螺纹凹槽，丝束缠绕的均匀性不好会影响金属螺栓工件注胶的效果，这是修补螺栓工序最重要的一步。3.人工不能控制缠绕丝束的厚度(工件的直径)，修补络酸缠丝序中工件的直径偏差不能超过±0.5mm。
鉴于上述问题，本设计人基于从事此类产品工程应用多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期设计基于伺服控制的金属螺栓玻璃纤维自动缠绕的方法，采用伺服自动化控制，将金属螺栓分两步缠绕(凹槽缠绕和分层缠绕)。同时降低了人工成本，保证了金属螺栓缠绕的均匀度和平整度，最终缠绕完成的工件的直径误差为±0.2mm(在要求的±0.5mm内)，缠绕完成的工件具有很好的直径精度。通过控制伺服的速度，可大大提高工作效率。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术中存在的缺陷提供一种基于伺服控制的金属螺栓玻璃纤维自动缠绕的方法，采用伺服自动化控制，将金属螺栓分两步缠绕(凹槽缠绕和分层缠绕)。同时降低了人工成本，保证了金属螺栓缠绕的均匀度和平整度，最终缠绕完成的工件的直径误差为±0.2mm(在要求的±0.5mm内)，缠绕完成的工件具有很好的直径精度。通过控制伺服的速度，可大大提高工作效率。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种基于伺服控制的金属螺栓玻璃纤维自动缠绕的方法
包括：
第一伺服电机，与两摩擦辊连接；待加工螺栓放置在两所述摩擦辊之间，由两所述摩擦辊带动旋转；
气缸压辊，压在待加工螺栓上，对待加工螺栓进行固定；
第二伺服电机，与导线孔连接；所述导线孔待加工螺栓缠有的玻璃纤维线进行导向；
其中，先将待加工螺栓端部与玻璃纤维线线卷连接，在所述第一伺服电机作用下，进行自动旋转，使得玻璃纤维线自动缠绕在待加工螺栓上；所述第二伺服电机控制所述导线孔位置，使得玻璃纤维线在穿过所述导线孔时，改变缠绕位置；待加工螺栓上设置有若干环槽，对待加工螺栓进行玻璃纤维线自动缠绕时需要分两步缠绕：
SA，先对待加工螺栓上的若干环槽进行玻璃纤维线自动缠绕；
SB，待螺栓上的若干环槽的玻璃纤维线自动缠绕完成后，对螺栓进行玻璃纤维线分层缠绕。
进一步地，对待加工螺栓上的若干环槽进行玻璃纤维线自动缠绕时采用的操作方法包括如下步骤：
S1，先调控所述第二伺服电机移动所述导线孔至螺栓上首个环槽的中心处，再启动所述第一伺服电机，使得螺栓上首个环槽的中心处缠绕三圈玻璃纤维线；
S2，缠绕完成后，调控所述第二伺服电机移动所述导线孔至首个环槽的中心的偏左处，再启动所述第一伺服电机，使得螺栓上首个环槽的中心的偏左处缠绕两圈玻璃纤维线；
S3，缠绕完成后，调控所述第二伺服电机移动所述导线孔至首个环槽的中心的偏右处，再启动所述第一伺服电机，使得螺栓上首个环槽的中心的偏右处缠绕两圈玻璃纤维线；
S4，缠绕完成后，调控所述第二伺服电机再次移动所述导线孔至螺栓上首个环槽的中心处，再启动所述第一伺服电机，使得螺栓上首个环槽的中心处缠绕一圈玻璃纤维线；
S5，缠绕完成后，调控所述第二伺服电机移动所述导线孔至螺栓下一个环槽的中心处，循环步骤一操作。
进一步地，对螺栓进行玻璃纤维线分层缠绕时采用的操作方法为：环槽缠绕完成后，所述第二伺服电机定位到分层缠绕的起点位置，进行若干层的往复分层缠绕；缠绕的方式采用第一伺服电机和所述第二伺服电机速度匹配的模式。
进一步地，所述速度匹配的模式包括如下步骤：
Sa，测得一个丝束的宽度为L1，螺栓直径为D1，所述第一伺服电机缠绕一圈的长度为π*D1，金属螺栓的缠绕速度为V1，丝束缠绕的定位速度为V2；
Sb，测得所述第一伺服电机的电机转速为V3，所述第二伺服电机的电机转速为V4，以所述第一伺服电机为核心的传动机构的减速比为R，所述摩擦辊的直径为D2，以所述第二伺服电机为核心的定位机构中电缸的导程为P；
Sc，整理数据得出V3和V4的函数关系，进行数控处理。
进一步地，Sa中得出的算式为：
进一步地，Sb中得出的算式为：
V2＝V4*P 公式(3)。
进一步地，Sc中得出的算式为：
通过本发明的技术方案，可实现以下技术效果：
通过伺服自动化控制，将金属螺栓分两步缠绕(凹槽缠绕和分层缠绕)。同时降低了人工成本，保证了金属螺栓缠绕的均匀度和平整度，最终缠绕完成的工件的直径误差为±0.2mm(在要求的±0.5mm内)，缠绕完成的工件具有很好的直径精度。通过控制伺服的速度，可大大提高工作效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中基于伺服控制的金属螺栓玻璃纤维自动缠绕的方法中对待加工螺栓上的若干环槽进行玻璃纤维线自动缠绕时采用的操作方法示意图；
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
在本发明的描述中，需要说明的是，属于“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
一种基于伺服控制的金属螺栓玻璃纤维自动缠绕的方法，如图1所示，
包括：
第一伺服电机，与两摩擦辊连接；待加工螺栓放置在两所述摩擦辊之间，由两所述摩擦辊带动旋转；
气缸压辊，压在待加工螺栓上，对待加工螺栓进行固定；
第二伺服电机，与导线孔连接；所述导线孔待加工螺栓缠有的玻璃纤维线进行导向；
其中，先将待加工螺栓端部与玻璃纤维线线卷连接，在所述第一伺服电机作用下，进行自动旋转，使得玻璃纤维线自动缠绕在待加工螺栓上；所述第二伺服电机控制所述导线孔位置，使得玻璃纤维线在穿过所述导线孔时，改变缠绕位置；待加工螺栓上设置有若干环槽，对待加工螺栓进行玻璃纤维线自动缠绕时需要分两步缠绕：
SA，先对待加工螺栓上的若干环槽进行玻璃纤维线自动缠绕；
SB，待螺栓上的若干环槽的玻璃纤维线自动缠绕完成后，对螺栓进行玻璃纤维线分层缠绕。
作为上述实施例的优选，如图1所示，对待加工螺栓上的若干环槽进行玻璃纤维线自动缠绕时采用的操作方法包括如下步骤：
S1，先调控所述第二伺服电机移动所述导线孔至螺栓上首个环槽的中心处，再启动所述第一伺服电机，使得螺栓上首个环槽的中心处缠绕三圈玻璃纤维线；
S2，缠绕完成后，调控所述第二伺服电机移动所述导线孔至首个环槽的中心的偏左处，再启动所述第一伺服电机，使得螺栓上首个环槽的中心的偏左处缠绕两圈玻璃纤维线；
S3，缠绕完成后，调控所述第二伺服电机移动所述导线孔至首个环槽的中心的偏右处，再启动所述第一伺服电机，使得螺栓上首个环槽的中心的偏右处缠绕两圈玻璃纤维线；
S4，缠绕完成后，调控所述第二伺服电机再次移动所述导线孔至螺栓上首个环槽的中心处，再启动所述第一伺服电机，使得螺栓上首个环槽的中心处缠绕一圈玻璃纤维线；
S5，缠绕完成后，调控所述第二伺服电机移动所述导线孔至螺栓下一个环槽的中心处，循环步骤一操作。
具体的，在实际操作中，根据螺栓尺寸来调整缠绕的玻璃纤维线圈数和导线孔位移距离；其中导线孔偏左或偏右的位移距离一般设置为两毫米。
作为上述实施例的优选，如图1所示，对螺栓进行玻璃纤维线分层缠绕时采用的操作方法为：环槽缠绕完成后，所述第二伺服电机定位到分层缠绕的起点位置，进行若干层的往复分层缠绕；缠绕的方式采用第一伺服电机和所述第二伺服电机速度匹配的模式。
作为上述实施例的优选，如图1所示，所述速度匹配的模式包括如下步骤：
Sa，测得一个丝束的宽度为L1，螺栓直径为D1，所述第一伺服电机缠绕一圈的长度为π*D1，金属螺栓的缠绕速度为V1，丝束缠绕的定位速度为V2；
Sb，测得所述第一伺服电机的电机转速为V3，所述第二伺服电机的电机转速为V4，以所述第一伺服电机为核心的传动机构的减速比为R，所述摩擦辊的直径为D2，以所述第二伺服电机为核心的定位机构中电缸的导程为P；
Sc，整理数据得出V3和V4的函数关系，进行数控处理。
作为上述实施例的优选，如图1所示，Sa中得出的算式为：
作为上述实施例的优选，如图1所示，Sb中得出的算式为：
V2＝V4*P 公式(3)。
作为上述实施例的优选，如图1所示，Sc中得出的算式为：
具体的，得到第一伺服电机的电机转速V3和第二伺服电机的电机转速V4的关系，来数控调整第一伺服电机和第二伺服电机速度匹配的模式，实现螺栓进行玻璃纤维线分层缠绕。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (7)
1.一种基于伺服控制的金属螺栓玻璃纤维自动缠绕的方法，其特征在于，包括：
第一伺服电机，与两摩擦辊连接；待加工螺栓放置在两所述摩擦辊之间，由两所述摩擦辊带动旋转；
气缸压辊，压在待加工螺栓上，对待加工螺栓进行固定；
第二伺服电机，与导线孔连接；所述导线孔待加工螺栓缠有的玻璃纤维线进行导向；
其中，先将待加工螺栓端部与玻璃纤维线线卷连接，在所述第一伺服电机作用下，进行自动旋转，使得玻璃纤维线自动缠绕在待加工螺栓上；所述第二伺服电机控制所述导线孔位置，使得玻璃纤维线在穿过所述导线孔时，改变缠绕位置；待加工螺栓上设置有若干环槽，对待加工螺栓进行玻璃纤维线自动缠绕时需要分两步缠绕：
SA，先对待加工螺栓上的若干环槽进行玻璃纤维线自动缠绕；
SB，待螺栓上的若干环槽的玻璃纤维线自动缠绕完成后，对螺栓进行玻璃纤维线分层缠绕。
2.根据权利要求1所述的基于伺服控制的金属螺栓玻璃纤维自动缠绕的方法，其特征在于，对待加工螺栓上的若干环槽进行玻璃纤维线自动缠绕时采用的操作方法包括如下步骤：
S1，先调控所述第二伺服电机移动所述导线孔至螺栓上首个环槽的中心处，再启动所述第一伺服电机，使得螺栓上首个环槽的中心处缠绕三圈玻璃纤维线；
S2，缠绕完成后，调控所述第二伺服电机移动所述导线孔至首个环槽的中心的偏左处，再启动所述第一伺服电机，使得螺栓上首个环槽的中心的偏左处缠绕两圈玻璃纤维线；
S3，缠绕完成后，调控所述第二伺服电机移动所述导线孔至首个环槽的中心的偏右处，再启动所述第一伺服电机，使得螺栓上首个环槽的中心的偏右处缠绕两圈玻璃纤维线；
S4，缠绕完成后，调控所述第二伺服电机再次移动所述导线孔至螺栓上首个环槽的中心处，再启动所述第一伺服电机，使得螺栓上首个环槽的中心处缠绕一圈玻璃纤维线；
S5，缠绕完成后，调控所述第二伺服电机移动所述导线孔至螺栓下一个环槽的中心处，循环步骤一操作。
3.根据权利要求1所述的基于伺服控制的金属螺栓玻璃纤维自动缠绕的方法，其特征在于，对螺栓进行玻璃纤维线分层缠绕时采用的操作方法为：环槽缠绕完成后，所述第二伺服电机定位到分层缠绕的起点位置，进行若干层的往复分层缠绕；缠绕的方式采用第一伺服电机和所述第二伺服电机速度匹配的模式。
4.根据权利要求3所述的基于伺服控制的金属螺栓玻璃纤维自动缠绕的方法，其特征在于，所述速度匹配的模式包括如下步骤：
Sa，测得一个丝束的宽度为L1，螺栓直径为D1，所述第一伺服电机缠绕一圈的长度为π*D1，金属螺栓的缠绕速度为V1，丝束缠绕的定位速度为V2；
Sb，测得所述第一伺服电机的电机转速为V3，所述第二伺服电机的电机转速为V4，以所述第一伺服电机为核心的传动机构的减速比为R，所述摩擦辊的直径为D2，以所述第二伺服电机为核心的定位机构中电缸的导程为P；
Sc，整理数据得出V3和V4的函数关系，进行数控处理。
5.根据权利要求4所述的基于伺服控制的金属螺栓玻璃纤维自动缠绕的方法，其特征在于，Sa中得出的算式为：
6.根据权利要求5所述的基于伺服控制的金属螺栓玻璃纤维自动缠绕的方法，其特征在于，Sb中得出的算式为：
V2＝V4*P 公式(3)。
7.根据权利要求6所述的基于伺服控制的金属螺栓玻璃纤维自动缠绕的方法，其特征在于，Sc中得出的算式为：
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