Станок совмещенной намотки

Область техники
Полезная модель относится к области машиностроения, а именно к оборудованию для изготовления изделий из композиционно-волокнистых материалов способом намотки композиционных материалов на оправки, катушки, лейнеры и т.п.
Уровень техники
Известен намоточный станок, содержащий станину, шпиндель с зажимным устройством, центр задней бабки и нитераскладчик, снабженный дополнительными шпинделем с зажимным устройством и центром задней бабки, закрепленными задними концами соответственно в основных зажимном устройстве и центре задней бабки, а передними - в подшипниковых опорах дополнительных стоек, установленных на станине между бабками - патент на российское изобретение № RU 2342308 С1.
Недостаток известного намоточного станка заключается в низкой скорости намотки композитного материала, а также необходимости обеспечения переходного витка, при совмещении перекрестной и радиальной видов намотки. Еще одним недостатком известной конструкции является отсутствие технической возможности производить намотку изделий сложной формы, например, изделия типа баллона, в том числе шаровидного вида, а также изделий большого диаметра.
Известен станок для рядовой намотки, содержащий привод вращения оправки, узел зажима оправки, нитеукладчик, состоящий из подвижной каретки и ее привода, и два концевых переключателя, поочередно взаимодействующих с подвижной кареткой нитеукладчика, в котором узел зажима оправки снабжен подвижной и подпружиненной в осевом направлении пинолью, один из концевых переключателей выполнен подвижным в направлении, параллельном оси оправки, и кинематически связан с подвижной пинолью узла зажима оправки, а привод каретки нитеукладчика выполнен в виде шагового электродвигателя, связанного с кареткой через ходовой винт - патент на российское изобретение № RU 2233236 С1.
К недостаткам известной конструкции станка для рядовой намотки является низкая скорость намотки композитного материала, а также необходимости обеспечения переходного витка, при совмещении перекрестной и радиальной видов намотки. Еще одним недостатком известной конструкции является то, что каретка жестко закреплена на ходовом винте, что делает не возможным перекрестную намотку. Другим недостатком, описанного выше изобретения, является отсутствие технической возможности производить намотку изделий сложной формы, например, изделия типа баллона, в том числе шаровидного вида, а также изделий типа кокон большого диаметра.
Сущность полезной модели
Заявленная полезная модель решает техническую задачу по увеличению скорости намотки изделия и исключению технологических переходных витков из схемы намотки.
Техническим результатом заявленной полезной модели является увеличение скорости намотки изделия.
Указанный технический результат достигается за счет того, что станок для композитной намотки, содержащий станину станка, состоящую из параллельно установленных станины бабок и станины кареток, при этом на станине бабок установлены направляющие и подвижная задняя бабка, выполненная с возможностью перемещения по упомянутым направляющим, неподвижная передняя бабка с приводом вращения оправки и валом, причем подвижная задняя бабка содержит каретку линейного перемещения с пинолью, а на станине кареток одна над другой установлены две продольные направляющие с закрепленными на них подвижными каретками, выполненными с приводом перемещения по упомянутым продольным направляющим, при этом каждая подвижная каретка снабжена пропитывающим трактом и раскладчиком, причем каждый пропитывающий тракт дополнительно снабжен приводом, позволяющим перемещать его перпендикулярно к оси наматываемого изделия.
В частном случае реализации заявленного технического решения пиноль выполнена с подвижным люнетом и выполнена с возможностью перемещения по направляющим на каретке линейного перемещения для выставления длины наматываемого изделия.
В частном случае реализации заявленного технического решения раскладчик выполнен с возможностью вращения по горизонтальной оси вращения вокруг горизонтальной оси пропитывающего тракта и с возможностью вращения по вертикальной оси, перпендикулярной горизонтальной оси пропитывающего тракта.
В частном случае реализации заявленного технического решения пропитывающие тракты выполнены с возможностью одновременной намотки радиального и перекрестного типа.
В частном случае реализации заявленного технического решения передняя бабка снабжена устройством для быстросъемного закрепления оправки изделия.
В частном случае реализации заявленного технического решения управление перемещением упомянутых приводов станка осуществлено с помощью системы ЧПУ танка.
Расположение на станине станка для совмещенной намотки по крайней мере двух продольных направляющих, на каждой из которых установлена подвижная каретка, перемещающаяся с помощью привода параллельно оси вращения наматываемого изделия, позволяет устанавливать по крайней мере два пропитывающих тракта, что позволяет производить намотку композитно-волокнистого материала одновременно по крайней мере с двух пропитывающих трактов, что, в свою очередь позволяет увеличить скорость намотки изделия по крайней мере в два раза. Причем пропитывающий тракт может быть снабжен приводом, позволяющим перемещать его перпендикулярно к оси наматываемого изделия, образуя горизонтальную ось станка совмещенной намотки, что позволяет производить перекрестную и радиальную типы намоток, причем наличие по крайней мере двух трактов обеспечивает технологическую возможность производить совмещенную намотку, которая реализуется когда один из трактов производит радиальный тип намотки, а в это же время второй пропитывающий трак производит перекрестный тип намотки.
При этом пропитывающий тракт может быть снабжен раскладчиком, подобранный в соответствии с количеством нитей и типом композитно-волокнистого материала, который в свою очередь, может иметь горизонтальную ось вращения вокруг горизонтальной оси пропитывающего тракта и вертикальную ось вращения, которая перпендикулярна горизонтальной оси пропитывающего тракта, который позволяет производить намотку композитно-волокнистого материала на изделия сложной формы, например, изделия типа баллона, в том числе шаровидного вида, а так же на изделия большого диаметра типа кокон.
Применение в кинематике композитного станка одновременно по крайней мере двух продольных направляющих, имеющих в своем составе подвижную каретку, а соответственно и двух пропитывающих трактов, каждый из которых содержит подвижный раскладчик, увеличивает скорость намотки по крайней мере в два раза.
Применение одновременно двух типов намотки приводит к появлению третьего типа - совмещенной намотки, которая технологически позволяет исключить из технологического процесса переходные витки, что сокращает общее время намотки, уменьшает количество необходимого композитно-волокнистого материла и связующего, которое расходуется на упомянутые выше переходные витки.
Краткое описание чертежей
Детали, признаки, а также преимущества настоящего технического решения ледуют из нижеследующего описания вариантов реализации заявленного технического решения с использованием чертежей, на которых показано:
Фиг. 1 - станок для композитной намотки.
На фигурах цифрами обозначены следующие позиции: 1 - станина; 2 неподвижная передняя бабка; 3 - привод вращения оправки; 4 - вал передней бабки; 5 - подвижная задняя бабка; 6 - каретка линейного перемещения задней бабки; 7 - направляющие; 8 - задний центр; 9 - пиноль; 10 - ручка оператора; 11 - станина кареток; 12 - подвижный люнет; 13 - оправка изделия; 14 - направляющие; 15 - подвижная каретка; 16 - привод; 17 - наматываемое изделие; 18 - пропитывающий тракт; 19 - горизонтальная ось; 20 - раскладчик; 21 -; 22 - вертикальная ось вращения; 23 - ЧПУ станка, 24 - ось наматываемого изделия, 25 - устройство для быстросъемного закрепления оправки.
Раскрытие полезной модели
Станок для композитной намотки состоит из параллельно установленных станины (1) бабок и станины (11) кареток, которые в совокупности образуют станину станка для совмещенной намотки.
На одной стороне станины (1) бабок установлена неподвижная передняя бабка (2), содержащая привод вращения оправки (3) и вал передней бабки (4), который снабжен устройством (25) для быстросъемного закрепления оправки изделия.
Устройство (25) для быстросъемного закрепления оправки изделия может быть выполнено в виде отверстия или кулачкового быстрозажимного патрона.
На станине (1) бабок по всей длине параллельно закреплены горизонтальные направляющие (7), на которых размещена с возможностью перемещения по упомянутым направляющим (7) подвижная задняя бабка (5). Задняя бабка (5) состоит из каретки (6) линейного перемещения задней бабки, позволяющей перемещать заднюю бабку по направляющим (7), закрепленным на станине (1).
На каретке (6) размещена пиноль (9). Пиноль (9) снабжена задним центром (8) и подвижным люнетом (12). Пиноль (9) с подвижным люнетом (12) вместе с кареткой (6) выполнены с возможностью перемещения по направляющим (7), которое необходимо для выставления длины наматываемого изделия. Пиноль (9) также снабжена ручкой оператора (10), позволяющей перемещать задний центр (8) на величину ее рабочего хода.
На станине (11) кареток установлены две продольные направляющие (14), на каждой из которых установлена подвижная каретка (15), которая снабжена приводом (16) и выполнена с возможностью перемещения с помощью данного привода (16) параллельно оси вращения (24) наматываемого изделия (17).
На каждой каретке (15) установлен пропитывающий тракт (18), который имеет в своем составе привод перемещения его перпендикулярно к оси вращения наматываемого изделия образуя горизонтальную ось (19). На каждой каретке (15) установлен раскладчик (20). Раскладчик (20) подобранный в соответствии с количеством нитей и типом композитно-волокнистого материала, с помощью которого производят намотку изделий.
Раскладчик (20) выполнен с возможностью вращения по горизонтальной оси вращения (21) вокруг горизонтальной оси (19) пропитывающего тракта (18) и с возможностью вращения по вертикальной оси (22), которая перпендикулярна горизонтальной оси (19) пропитывающего тракта (18).
Все приводы, которые осуществляют перемещения, управляются с помощью системы ЧПУ (23) станка.
Станок для композитной намотки в своем составе имеет шкаф с системой ЧПУ (23), который может быть установлен как на самой станине станка, так и быть выполнен в виде отдельно стоящего шкафа, при этом его расположение относительно станка, должно быть удобно для оператора, работающего за описанным выше станком.
Устройство работает следующим образом.
Производят заправку композитно-волокнистого материала в пропитывающий тракт (18). Включают систему ЧПУ (23). С помощью каретки (6) линейного перемещения задней бабки перемещают заднюю бабку (5) по направляющим (7) таким образом, чтобы расстояние между валом передней бабки (4) и задним центром (8) равнялось длине оправки (13) изделия (17).
После выставления длины, оператор с помощью ручки (10) перемещает задний центр (8) по направляющим пиноли (9) на величину необходимую для жесткого закрепления оправки изделия (13). Для обеспечения надежности закрепления оправки изделия (13) во время наматывания изделия и уменьшению нагрузки на подшипники передней бабки (2) и пиноли (9), оператор, устанавливает оправку изделия (13) на люнет (12).
В системе ЧПУ оператором выбирается программа, согласно которой будет происходить намотка композитного изделия, и, после включения привода вращения оправки (3), производят намотку композитно-волокнистыми материалами со связующим.
Во время намотки подвижная каретка (15) перемещается вдоль оси изделия (24) по продольной направляющей (14) с помощью привода продольной оси (16).
На подвижной каретке (15) установлен пропитывающий тракт (18), который выполнен с возможностью перемещения перпендикулярно оси изделия (24), по горизонтальной оси (19) с помощью привода горизонтальной оси, при этом пропитанный в пропитывающем тракте (18) композитно-волокнистый материал, проходит через раскладчик (20) и наматывается на оправку изделия (13).
При этом раскладчик может иметь подвижную горизонтальную ось вращения (21) и подвижную вертикальную ось вращения (22), которые необходимы для наматывания изделий сложной формы, например, типа кокон, в том числе большого диаметра.
Так как в предлагаемом техническом решении имеется по крайней мере две продольных направляющих (14), имеющих в своем составе подвижную каретку (15), а соответственно и возможность установки двух пропитывающих трактов (18), каждый из которых содержит подвижный раскладчик (20), то у станка для совмещенной намотки появляется возможность производить намотку изделия одновременно по крайней мере с двух пропитывающих трактов, причем работа каждого из них не зависит от работы другого.