本發明屬于復合材料增材制造領域，涉及一種連續纖維增強樹脂預浸絲制備的糾偏裝置。

背景技術：

1、連續纖維增強樹脂增材制造技術具有靈活性高，無需模具制造等優勢，近年來被廣泛應用汽車、體育用品等行業。連續纖維預浸絲是連續纖維增強樹脂3d打印的重要基礎原料，纖維/樹脂浸漬程度決定打印構件的界面結合性能，預浸絲中纖維排布的均勻性決定打印過程的流暢性，例如纖維的不均勻排布可能會導致打印過程出現不均勻沉積，堵頭，層間粘結不良等問題。然而現有的連續纖維預浸絲制備大多從浸漬模具出發來保證纖維/樹脂的浸漬程度以及纖維排布均勻性的問題，但并未考慮制絲過程中，原料輥上的纖維干絲并非是始終纏繞再原料輥的中心，因此隨著制絲過程的進行，原料輥上纖維干絲會與軸線出現大角度偏離，進而導致制備的預浸絲中出現纖維偏心的問題，同時也會使制絲過程的張力不穩定，從而影響纖維/樹脂的浸漬程度。因此，需要開發一種兼具張力調控功能的纖維糾偏裝置，始終保證制絲過程中纖維干絲與軸線夾角處于較小范圍，以此解決預浸絲中纖維偏心以及制絲過程張力突變的問題。

2、為提升纖維樹脂/浸漬的程度，專利cn111186138a采用張緊輥的方式來提升纖維絲制備過程中的預張力，通過提升張力的方式來增加纖維絲在流道中浸漬時的外力。然而該專利在追求張力提升的過程中忽視了制絲過程中，干絲在纖維輥上并非集中在中心軸線放卷，干絲與浸漬軸線存在較大偏差，從而使制備的預浸絲中纖維分布不均。專利cn114179251a在上述專利的基礎上對纖維干絲進給模塊進行了改進，采用電機帶動膠輪摩擦的方式來保證纖維絲處于軸線位置，但是其忽略了纖維耐磨性較強，干絲長期在膠輪之間摩擦時，膠輪中間會被磨出一條縫隙導致張力調節機構無法發揮作用。因此需要綜合考慮連續纖維預浸絲性能對張力調節的要求以及纖維絲分布均勻性對干絲放卷張力穩定性以及纖維干絲與軸線夾角的要求，開發一種可實時調控張力，且可保證纖維干絲與中心軸線夾角較小的糾偏裝置。

技術實現思路

1、本發明一種連續纖維增強樹脂預浸絲制備的糾偏裝置，主要包含原料輥與纖維干絲反向隨動的放卷裝置，當原料輥上的纖維干絲向上偏離時會碰到上限位開關，原料輥向下移動，反之向上移動，并通過控制左右兩個限位開關的間距，使纖維干絲與中心軸線的夾角處于較小范圍，解決了制備的預浸絲中纖維偏心的問題；此外，設計了張力可反饋的張力調節裝置，定量來調節制絲過程中的張力，解決了因張力過大導致纖維絲被拉斷或張力太小導致纖維/樹脂浸漬不足的問題，從而顯著提升了預浸絲的力學性能。

2、本發明的技術方案：

3、一種連續纖維增強熱塑性樹脂預浸絲制備的糾偏裝置，包括糾偏模塊a和張力調節模塊b；所述糾偏模塊a中原料輥a9在兩個限位開關間來回擺動，以此實現糾偏功能；所述張力調節模塊b通過張力測力器b13與張力輥配合工作，實現對預浸絲制備過程中張力的準確調節。

4、所述糾偏模塊a包括支架a1、直線模組a2、滑塊a3、連接板a4、上定位塊a5、上支撐板a6、上阻尼器a7、上支撐軸a8、原料輥a9、下支撐軸a10、電機a11、下定位塊a12、下支撐板a13、下阻尼器a14、底座a15、上移動塊a16、上限位開關a17、上限位軸a18、下移動塊a19、下限位開關a20、下限位軸a21和底板a22；直線模組a2固定在支架a1上，滑塊a3固定在直線模組a2上并可上下移動，連接板a4固定在滑塊a3上保持和滑塊a3做相同的直線運動；上定位塊a5固定在連接板a4上端，上支撐板a6固定在上定位塊a5下端用來支撐原料輥a9；上阻尼器a7一端和上支撐板a6相連，另一端與上支撐軸a8相連，通過調節上阻尼器a7的阻力大小實現對原料輥a9扭矩的控制；原料輥a9上端與上支撐軸a8相連，下端與下支撐軸a10相連；電機a11固定在直線模組a2下端，通過控制電機a11的轉動方向可調節滑塊a3運動方向；下定位塊a12固定在連接板a4上，下支撐板a13固定在下定位塊a12上端用來支撐原料輥a9；下阻尼器a14一端和下支撐板a13相連，另一端與下支撐軸a10相連，通過調節下阻尼器a14的阻力大小實現對原料輥a9扭矩的控制；底座a15固定在底板a22上，上移動塊a16固定在底座a15上端矩形槽中，可上下移動；上限位開關a17固定在上移動塊a16上，上限位軸a18固定上限位開關a17上；下移動塊a19固定在底座a15下端矩形槽中，可上下移動；下限位開關a20固定在下移動塊a19上，下限位軸a21焊接在下限位開關a20上；

5、所述張力調節模塊b包括光軸模組b1、輥輪支架b2、陶瓷環支架b3、右陶瓷環b4、左陶瓷環b5、第一張力輥b6、上固定軸b7、螺絲b8、第二張力輥b9、下固定軸b10、光軸滑塊b11、張力傳感器支架b12和張力傳感器b13；光軸模組b1固定在底板a22上，輥輪支架b2固定在光軸模組b1右端，陶瓷環支架b3固定在輥輪支架b2上，右陶瓷環b4和左陶瓷環b5過盈安裝在陶瓷環支架b3兩側，第一張力輥b6被上固定軸b7固定在輥輪支架b2前端，光軸滑塊b11通過間隙配合裝在光軸模組b1上，螺絲b8通過松緊來控制光軸滑塊b11的移動，第二張力輥b9被下固定軸b10通過螺紋連接固定在光軸滑塊b11的前端，張力傳感器支架b12固定在底板a22上，張力傳感器b13通過螺絲固定在張力傳感器支架b12上，可以實時測試張力變化。

6、所述原料輥a9隨著電機a11的轉動而上下移動，當原料輥a9向上移動時，若其上的纖維干絲碰到上限位軸a18，會觸發指定并反饋給電機a11，電機a11反向轉動，原料輥a9向下移動；同理，當纖維干絲再碰到下限位軸a21時，會觸發指令反饋給電機a11使電機a11反向轉動，從而實現原料輥a9向上運動；通過這種方式保證纖維干絲一直處于上限位開關a17和下限位開關a20之間，從而保證原料輥a9上的纖維干絲和軸線保持較小夾角。

7、所述制絲過程中，為避免后端制絲拖拽力遠大于阻尼器阻力導致干絲在放卷過程出現松弛現象，同時也為避免拖拽力遠小于阻尼器阻力導致的纖維絲緊繃損傷纖維的問題，因此拖拽力f1、阻尼器阻力f2以及纖維絲自身拉力f3之間需要滿足：0.5f3≤f1-f2≤1.5f3。

8、所述纖維干絲在進入右陶瓷環b4時會與右陶瓷環b4軸線有一定夾角，因此右陶瓷環b4內表面粗糙度需要為ra1.6，避免對纖維干絲的劃傷，同時右陶瓷環b4入口需要制作成喇叭口以此減小纖維干絲在進入右陶瓷環b4時的摩擦力；此外，所述右陶瓷環b4內徑下端需和第一張力輥b6上表面齊平，以此保證絲材繞過第一張力輥b6。

9、所述上限位開關a17和下限位開關a20之間距離可調，以此保證制絲過程張力的恒定，上限位開關a17和下限位開關a20之間的距離l1，原料輥a9的長度l2和原料輥a9中心到任一限位開關的距離l3之間需滿足：

10、

11、所述張力傳感器b13測力量程較小，來準確測量制絲過程中張力的變化，第二張力輥b9在光軸滑塊b11的帶動下上下滑動，并根據張力傳感器b13測量的張力數值，來調節光軸滑塊b11位置，以此實現張力的調節。

12、本發明的有益效果：通過糾偏模塊和張力調節模塊的配合工作改善了預浸絲制備過程中因纖維干絲不穩定放卷導致的制絲過程張力波動的問題，解決了因張力不穩定引起的預浸絲尺寸和性能不穩定的問題。