CN103132215B - 一种可补偿主动送经的碳纤维织造用经纱张力装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可补偿主动送经的碳纤维织造用经纱张力装置。该装置能够根据需要调节经纱张力并设定速度进行主动送经。在送经过程中可监控所送经纱张力，并根据张力大小自动调节送经速度。采用本发明所述可补偿主动送经的碳纤维织造用经纱张力装置使得经纱片张力均匀，减少碳纤维织物中的性能薄弱环节，保证了碳纤维织物经向力学性能。

Description

一种可补偿主动送经的碳纤维织造用经纱张力装置

技术领域：

本发明为一种碳纤维织造过程中的经向纱张力装置，为纺织机械领域。

技术背景：

碳纤维具有高比强度、高比模量、耐疲劳、耐蠕变、耐腐蚀热、膨胀系数小等系列优异性能被广泛用作国防航空航天及民用等诸多领域的复合材料增强体。通过织造手段制成的碳纤维布可充分发挥碳纤维材料性能，使其在平面XY方向上均有较好的力学性能。从纺织学上可知为保证碳纤维布平面性能的一致性需要保证其经向纱和纬向纱在织造过程中保持均匀张力，本发明为经向张力装置。

目前国内外在碳纤维织造涉及经纱张力装置很少，一般均为生产单位按照各类化纤或棉纺织造工艺进行改装用来调节通过张力架的碳纤维经纱片的整体张力。由于碳纤维本身的性能特点，使用上述张力装置所带来的问题主要有：

（1）现有碳纤维布织造张力架一般使用橡胶张力压辊对经纱片施加压力从而达到施加张力的目的，而橡胶压辊两端使用弹簧牵引施加压力，由于两端弹簧可能存在牵引力不同的问题，使得张力压辊两端对碳纤维经纱片施加的压力不同导致经纱片张力不匀，出现碳纤维布各段性能差异。

（2）张力架送经***一般均与织机原送经***联动，使得在织造过程中无论通过张力架的纤维片纱张力大小如何变化，经纱均按照一定的速度送入，张力架中调节辊无法起到张力调节的作用。使得碳纤维布各段出现经纱张力不均，布面不匀，力学性能差异大。

由于以上一些问题，容易导致碳纤维布在使用过程中出现性能差异大等问题，影响其广泛使用。

发明内容

为克服现有技术中存在的碳纤维布织造过程中经纱张力不匀而导致碳纤维布表观质量不佳，力学性能差异大等问题，本发明的目的在于提供一种可补偿主动送经的碳纤维织造用经纱张力装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种可补偿主动送经的碳纤维织造用经纱张力装置，该张力装置包括依次设置的进纱区、张力区和出纱区，

所述的进纱区包括两根过纱辊、进纱摆臂调节压辊和分别设在所述进纱摆臂调节压辊两侧的两根导纱辊；

所述的张力区包括上下并列设置的上张力辊和下张力辊、分别设在上张力辊和下张力辊两侧的两根导纱辊、分别设置在其中上张力辊两端的两个气缸、通过传动链条驱动下张力辊的伺服电机、电气控制***；

所述的出纱区包括出纱摆臂调节压辊、分别设在所述出纱摆臂调节压辊两侧的两根导纱辊、对出纱摆臂调节压辊施加张力的弹簧和监控出纱摆臂调节压辊高度变化的两个光电液位传感器。

所述进纱摆臂调节压辊通过曲臂和轴承安装固定。

所述的出纱摆臂调节压辊通过曲臂和轴承安装固定，所述曲臂前端通过转动臂与出纱摆臂调节压辊相连，所述弹簧的一端固定，另一端设在所述的曲臂上。

所述的出纱摆臂调节压辊安放在竖直滑动槽内，随着经纱片张力的变化所述的出纱摆臂调节压辊在所述的滑动槽内上下移动。

所述进纱区、张力区和出纱区内的所有导纱辊均相互平行。

进纱区内两根所述的过纱辊上下平行设置，两根所述的导纱辊左右水平设置，且两根所述的导纱辊之间的间距不小于所述进纱摆臂调节压辊的直径，所述导纱辊的上表面高度与两根所述的过纱辊之间的中心线高度一致。

张力区内下张力辊的直径不小于设在其两侧的导纱辊直径的2倍。

所述出纱区内的两根导纱辊左右水平设置，且所述出纱区内的两根导纱辊的水平高度与所述进纱区内的两根导纱辊的水平高度一致。

所述出纱区内的两根导纱辊的间距不小于所述出纱摆臂调节压辊的直径。

本发明的可补偿主动送经的碳纤维织造用经纱张力装置，该装置配置了位移变频控制***，能够根据需要调节经纱张力并设定速度进行主动送经。在送经过程中可监控所送经纱张力，并根据张力大小自动调节送经速度。

该装置在前进纱口和后出纱口均设置了摆臂调节压辊用来调节片纱张力。摆臂调节压辊两端由曲臂通过轴承与机架连接，保证摆臂调节辊在移动过程中一直与各辊保持平行。出纱口摆臂调节辊由弹簧施加张力并设定垂直导轨保证摆臂调节辊在垂直经纱方向运动，摆臂调节辊运动位移由光电液位传感器监控，并控制变频送经***在位移大于设定范围时降低送经速度；在位移小于设定范围时加快送经速度。

该装置的一对张力辊上下并列设置，该张力辊为表面包覆有高弹性橡胶层的橡胶压辊。其中上张力辊的两端设置可调节气压的气缸，使得张力辊对经纱施加的张力均匀并可根据对张力辊所施加气压大小进行调节。该装置中所用导辊均互相平行。

本发明的有益效果：

采用本发明所述可补偿主动送经的碳纤维织造用经纱张力装置使得经纱片张力均匀，减少碳纤维织物中的性能薄弱环节，保证了碳纤维织物经向力学性能。

附图说明：

图1为一种可补偿主动送经的碳纤维织造用经纱张力装置结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明的可补偿主动送经的碳纤维织造用经纱张力装置包括由墙板和若干横撑组成机架结构，各纱辊按照张力装置功能分区安装排布在墙板的各个区段上，张力装置分为进纱区18、张力区19和出纱区20。

所述的进纱区18包括两根过纱辊1、进纱摆臂调节压辊3和分别设在所述进纱摆臂调节压辊3两侧的两根导纱辊2；

所述进纱摆臂调节压辊3的两端通过曲臂15和轴承安装在墙板上，两根过纱辊1上下平行固定设置在张力架前端，间距可根据纱线从纱架拉出角度进行调整。两根导纱辊2的两端保证左右水平安装在墙板上，间距不小于进纱摆臂调节压辊3的直径长度。两根导纱辊2的上表面高度与两根过纱辊1之间的中心线高度一致。进纱摆臂调节压辊3通过曲臂15和轴承固定安装在墙板上，工作过程中将进纱摆臂调节压辊3转动到引入的经纱片上，用自身重量对引入的经纱片压施加一定压力，初步调节经纱片通过前后导纱辊2时的片纱张力。

所述的张力区19包括上下并列设置的一对张力辊（上张力辊4和下张力辊5）、分别设在上张力辊4和下张力辊5两侧的两根导纱辊6、分别设置在上张力辊4两端的两个气缸7、通过传动链条9带动下张力辊5的伺服电机8和电气控制***10；张力区19内下张力辊5的直径不小于设在张力辊两侧的导纱辊6直径的2倍。该张力辊为表面包覆有高弹性橡胶层的橡胶压辊。上张力辊的两端通过设置可调节气压的气缸7，使得张力辊对经纱施加的张力均匀并可根据对张力辊所施加气压大小进行调节。

所述的出纱区20包括出纱摆臂调节压辊12、分别设在所述出纱摆臂调节压辊12两侧的两根导纱辊11、对出纱摆臂调节压辊12施加张力的弹簧13和监控出纱摆臂调节压辊12高度变化的两个光电液位传感器（型号为GDY-200）14。所述的出纱摆臂调节压辊12通过曲臂15和轴承安装在墙板上，曲臂15前端通过转动臂16与出纱摆臂调节压辊12相连。所述弹簧13的一端固定在墙板上，另一端设在所述的曲臂15上。

所述的出纱摆臂调节压辊12安放在竖直滑动槽17内，随着经纱片张力的变化所述的出纱摆臂调节压辊12在所述的滑动槽17内上下移动。出纱摆臂调节压辊12移动方向由滑动槽17限定，保证了出纱摆臂调节压辊12沿垂直方向摆动。

所述出纱区20内的两根导纱辊11左右水平设置，且所述出纱区20内的两根导纱辊11的水平高度与所述进纱区18内的两根导纱辊2的水平高度一致。所述出纱区20内的两根导纱辊11的间距不小于所述出纱摆臂调节压辊12的直径，两端由轴承连接安装在墙板上。

所述进纱区18、张力区19和出纱区20内的所有导纱辊均相互平行。

张力区19两根导纱辊6水平安装位置应低于进纱区18内两根导纱辊2，以保证张力传递，下张力辊5用轴承固定在墙板上，一端轴头用齿轮盘传动链条9与伺服电机8连接，下张力辊直径不小于2倍导纱辊6直径，大的张力辊直径增加了经纱与橡胶辊接触面积，有益于平均经纱片张力。上张力辊4通过两端竖直导轨中的滑块轴承固定压在下张力辊5的上方，并与其保持平行，两张力辊截面圆心保证在同一直线。上张力辊4的两端安装气缸7，通过对气缸7加压保证通过上张力辊4与下张力辊5之间的纤维经纱片压力均匀一致且保持不变。 墙板外侧安装有电气控制***10，可设置初始送经速度，通过控制伺服电机8和下张力辊5转速，达到均匀送经。

出纱区20内经纱片通过左侧的导纱辊11从下部穿过出纱摆臂调节压辊12后通过右侧导纱辊11后送入织机，出纱摆臂调节压辊12通过弹簧13对经纱片施加张力，随着经纱片张力的变化，出纱摆臂调节压辊12会在竖直滑动槽17内上下移动，移动范围为λ。设置光电液位传感器14分别监控出纱摆臂调节压辊12位移λ的上下限值，当位移位置高过λ上限时表明经纱片张力过大，则由电气控制***10控制变频电机和下张力辊5转动速度，使得送经速度变快；当位移位置低于λ上限时表明经纱片张力过小，则由电气控制***10控制变频电机和下张力辊5转动速度，使得送经速度变慢。从而使得最终送入织机的碳纤维经纱片的张力在一定范围内基本均匀，使得织造而成碳纤维布面和性能更加优良。

Claims (1)

1.一种可补偿主动送经的碳纤维织造用经纱张力装置，其特征在于该张力装置包括依次设置的进纱区（18）、张力区（19）和出纱区（20），

所述的进纱区（18）包括两根过纱辊（1）、进纱摆臂调节压辊（3）和分别设在所述进纱摆臂调节压辊（3）两侧的两根导纱辊（2）；

所述的张力区（19）包括上下并列设置的上张力辊（4）和下张力辊（5）、分别设在上张力辊（4）和下张力辊（5）两侧的两根导纱辊（6）、分别设置在其中上张力辊（4）两端的两个气缸（7）、通过传动链条（9）驱动下张力辊（5）的伺服电机（8）、电气控制***（10）；

所述的出纱区（20）包括出纱摆臂调节压辊（12）、分别设在所述出纱摆臂调节压辊（12）两侧的两根导纱辊（11）、对出纱摆臂调节压辊（12）施加张力的弹簧（13）和监控出纱摆臂调节压辊（12）高度变化的两个光电液位传感器（14）；

所述的出纱摆臂调节压辊（12）安放在竖直滑动槽（17）内，随着经纱片张力的变化所述的出纱摆臂调节压辊（12）在所述的滑动槽（17）内上下移动；

张力区（19）内下张力辊（5）的直径不小于设在其两侧的导纱辊（6）直径的2倍。

2. 根据权利要求1所述的可补偿主动送经的碳纤维织造用经纱张力装置，其特征在于所述进纱摆臂调节压辊（3）通过曲臂（15）和轴承安装固定。

3. 根据权利要求1所述的可补偿主动送经的碳纤维织造用经纱张力装置，其特征在于所述的出纱摆臂调节压辊（12）通过曲臂（15）和轴承安装固定，所述曲臂（15）前端通过转动臂（16）与出纱摆臂调节压辊（12）相连，所述弹簧（13）的一端固定，另一端设在所述的曲臂（15）上。

4. 根据权利要求1所述的可补偿主动送经的碳纤维织造用经纱张力装置，其特征在于所述进纱区（18）、张力区（19）和出纱区（20）内的所有导纱辊均相互平行。

5. 根据权利要求1所述的可补偿主动送经的碳纤维织造用经纱张力装置，其特征在于进纱区（18）内两根所述的过纱辊（1）上下平行设置，两根所述的导纱辊（2）左右水平设置，且两根所述的导纱辊（2）之间的间距不小于所述进纱摆臂调节压辊（3）的直径，所述导纱辊（2）的上表面高度与两根所述的过纱辊（1）之间的中心线高度一致。

6. 根据权利要求1所述的可补偿主动送经的碳纤维织造用经纱张力装置，其特征在于所述出纱区（20）内的两根导纱辊（11）左右水平设置，且所述出纱区（20）内的两根导纱辊（11）的水平高度与所述进纱区（18）内的两根导纱辊（2）的水平高度一致。

7. 根据权利要求1或4所述的可补偿主动送经的碳纤维织造用经纱张力装置，其特征在于所述出纱区（20）内的两根导纱辊（11）的间距不小于所述出纱摆臂调节压辊（12）的直径。