CN110902452A - 一种单双盘头通用的碳纤整经机收卷装置及恒张力控制方法 - Google Patents

一种单双盘头通用的碳纤整经机收卷装置及恒张力控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种单双盘头通用的碳纤整经机收卷装置，包括：牵拉辊、张力调节装置、张力摆辊、固定过渡辊、气涨轴、伺服电机，其中，牵拉辊用以通过转动对碳纤维牵拉；固定过渡辊平行设置在气涨轴上方；伺服电机用以驱动气涨轴转动；气涨轴至少容纳一宽门幅收卷盘头或同时容纳两窄门幅收卷盘头；当使用宽门幅收卷盘头收卷时，张力摆辊设置一个，张力调节装置设置在张力摆辊其中一侧；当使用两窄门幅收卷盘头收卷时，张力摆辊设置两个，张力调节装置分别设置在两张力摆辊相对远离的一侧。与现有技术相比，本发明通过更换收卷盘头和张力摆辊能够实现单宽门幅碳纤维纱片和双窄门幅碳纤维展纤纱片的切换收卷。

Description

一种单双盘头通用的碳纤整经机收卷装置及恒张力控制方法
技术领域
本发明涉及碳纤维成型技术领域，具体而言，涉及一种单双盘头通用的碳纤整经机收卷装置及恒张力控制方法。
背景技术
碳纤维是含碳量高于90%的无机高分子纤维，通常可以把碳纤维的结构看成两维有序的结晶和孔洞的组成，其中孔洞的含量、大小和分布对碳纤维的性能影响较大。碳纤维材料按照其规格分为：1K碳纤维布、3K碳纤维布、6K碳纤维布、12K碳纤维布、24K及以上大丝束碳纤维布。1K表示一束碳纤维丝中含有1000根原丝，随着科技的发展，研制出来的K数越来越大，大小丝束的划分也会不断的调整。
碳纤维复合材料以其优异的性能在多个领域均有使用，小丝束碳纤维在工艺控制上要求严格，设备造价高，虽然其性能优于大丝束碳纤维，但因为成本和批量化生产效率的问题，迟迟没有大规模应用。因此低成本大丝束碳纤维的应用是发展低成本复合材料技术研究的重要内容。目前，一般48K以上的碳纤维才称为大丝束碳纤维，主要应用在工业领域，如汽车、轨道交通、风电叶片、能源建筑和体育用品等，大丝束碳纤维成为未来碳纤维发展的主流方向。由于小丝束碳纤维应用较早，其技术也相对成熟，故目前大丝束碳纤维的加工多采用小丝束加工的工艺设备。
碳纤维整经机作为碳纤维编织工艺装备中的必备设备，主要用于碳纤维整经展纤。碳纤维整经机是将所需整经的若干经纱从筒子架直接整片卷绕到经轴盘头，具体包括纱架、展纤装置、收卷装置。为提供生产效率同时适应宽门幅的织物的要求，把现有的碳纤维整经机的门幅加宽以适应新的要求，当宽幅碳纤维整经机制作窄门幅的织物时效率低下，浪费产能，为提高效率进行双门幅同时展纤收卷，现有的碳纤维整经机收卷装置，只能进行单门幅碳纤维展纤纱片的收卷，无法适用于双门幅碳纤维展纤纱片的收卷。
有鉴于上述缺陷，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，以期创设一种单双盘头通用的碳纤整经机收卷装置及恒张力控制方法，使其更具有实用性。
发明内容
鉴于此，本发明提出了一种单双盘头通用的碳纤整经机收卷装置及恒张力控制方法，旨在解决现有技术中，碳纤整经机无法同时适用单宽门幅碳纤维纱片和双窄门幅碳纤维展纤纱片的收卷的技术问题。
一方面，本发明实施例提出了一种单双盘头通用的碳纤整经机收卷装置，包括：牵拉辊、张力调节装置、张力摆辊、固定过渡辊、气涨轴、伺服电机；
所述牵拉辊用以通过转动对碳纤维牵拉；
所述固定过渡辊平行设置在所述气涨轴上方；
所述伺服电机用以驱动所述气涨轴转动；
所述气涨轴至少容纳一宽门幅收卷盘头或同时容纳两窄门幅收卷盘头；
当使用宽门幅收卷盘头收卷时，所述张力摆辊设置一个，所述张力调节装置设置在所述张力摆辊其中一侧；
当使用两窄门幅收卷盘头收卷时，所述张力摆辊设置两个，所述张力调节装置分别设置在两所述张力摆辊相对远离的一侧。
进一步地，当使用宽门幅收卷盘头收卷时，所述张力调节装置包括转动臂、固定座、缓冲弹簧、张力传感器、调节拉簧张力器；
所述转动臂通过转轴与机架转动连接；
所述固定座设置在所述转动臂上，用以夹持所述张力摆辊；
所述张力传感器其中一端通过缓冲弹簧与所述转动臂远离所述固定座的一端连接，另一端与所述调节拉簧张力器连接；
所述调节拉簧张力器用以调节所述缓冲弹簧的张力。
进一步地，当使用两窄门幅收卷盘头收卷时，两所述张力摆辊并列设置，且两所述张力摆辊相对远离的一侧固定，相对靠近的一侧悬空。
进一步地，当使用两窄门幅收卷盘头收卷时，其中一所述张力调节装置包括转动臂、固定座、缓冲弹簧、张力传感器、调节拉簧张力器，另一所述张力调节装置包括转动臂、固定座、缓冲弹簧、张力传感器、伺服推拉杆。
进一步地，所述固定座为分体式结构。
进一步地，所述牵拉辊、张力摆辊和固定过渡辊形成力三角，以使碳纤维纱片对所述张力摆辊的作用力包角相对固定。
与现有技术相比，本发明实施例提出的单双盘头通用的碳纤整经机收卷装置通过更换收卷盘头和张力摆辊能够实现单宽门幅碳纤维纱片和双窄门幅碳纤维展纤纱片的切换收卷，且，在进行双窄门幅碳纤维展纤纱片收卷时，通过两个窄门幅收卷盘头收卷，确保了小丝束碳纤维收卷时的收卷效率。
另一方面，本发明实施例提出了一种单双盘头通用的碳纤整经机收卷装置恒张力控制方法，包括如下两种控制情况：
当使用宽门幅收卷盘头收卷时，PLC控制***根据张力传感器反馈的张力值控制伺服电机调整气涨轴的收卷速度，以进行恒张力收卷；
当使用两窄门幅收卷盘头收卷时，设置有调节拉簧张力器的张力调节装置用以控制收卷速度，设置有伺服推拉杆的张力调节装置用以控制两窄门幅收卷盘头收卷张力一致。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于，本发明提供的单双盘头通用的碳纤整经机收卷装置恒张力控制方法简单、有效，且通过控制收卷张力恒定，确保了收卷时碳纤维纱片的厚度均匀。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1为本发明实施例提供的单盘头碳纤整经机收卷装置的侧视图；
图2为本发明实施例提供的单盘头碳纤整经机收卷装置的左视图；
图3为本发明实施例提供的双盘头碳纤整经机收卷装置的侧视图；
图4为本发明实施例提供的固定座的局部放大图；
图5为本发明实施例提供的双盘头碳纤整经机收卷装置的左视图；
图6为本发明实施例提供的双盘头碳纤整经机收卷装置使用时的示意图；
附图标记：1、牵拉辊；2、张力调节装置；21、转动臂；22、固定座；23、缓冲弹簧；24、张力传感器；25、调节拉簧张力器；26、伺服推拉杆；3、张力摆辊；4、固定过渡辊；5、气涨轴；6、伺服电机；71、宽门幅收卷盘头；72、窄门幅收卷盘头。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
参阅图1至图6，由图可知，本发明实施例提出的单双盘头通用的碳纤整经机收卷装置，包括：牵拉辊1、张力调节装置2、张力摆辊3、固定过渡辊4、气涨轴5、伺服电机6，其中，牵拉辊1用以通过转动对碳纤维牵拉，固定过渡辊4平行设置在气涨轴5上方，伺服电机5用以驱动气涨轴4转动，气涨轴5至少容纳一宽门幅收卷盘头71或同时容纳两窄门幅收卷盘头72，当使用宽门幅收卷盘头71收卷时，张力摆辊3设置一个，张力调节装置2设置在张力摆辊3其中一侧；当使用两窄门幅收卷盘头72收卷时，张力摆辊3设置两个，张力调节装置2分别设置在两张力摆辊3相对远离的一侧。与现有技术相比，本发明实施例通过气涨轴5能够随时对宽门幅收卷盘头71和双窄门幅收卷盘头72进行更换，且，在进行双窄门幅碳纤维展纤纱片收卷时，通过两个窄门幅收卷盘头72同时进行收卷，确保了小丝束碳纤维收卷时的收卷效率。
本实施例中，当使用宽门幅收卷盘头71收卷时，张力调节装置2包括转动臂21、固定座22、缓冲弹簧23、张力传感器24、调节拉簧张力器25，其中，转动臂21通过转轴与机架转动连接，固定座22设置在转动臂21上，用以夹持张力摆辊3，张力传感器24其中一端通过缓冲弹簧23与转动臂21远离固定座22的一端连接，另一端与调节拉簧张力器25连接，调节拉簧张力器25用以调节缓冲弹簧23的张力，调节拉簧张力器2的设置，使得张力调节更加方便。
本实施例中，当使用两窄门幅收卷盘头71收卷时，两张力摆辊3并列设置，且两张力摆辊3相对远离的一侧固定，相对靠近的一侧悬空。具体地，张力调节装置2设置两个，且分别设置在两张力摆辊3的固定端。其中一个张力调节装置2和上述相同，用以控制张力大小，具体包括转动臂21、固定座22、缓冲弹簧23、张力传感器24、调节拉簧张力器25，另一张力调节装置2用以控制两张力摆辊3上的张力一致，具体包括转动臂21、固定座22、缓冲弹簧23、张力传感器24、伺服推拉杆26，即，不同之处在于，其中一个张力调节装置2是设置手动调节的调节拉簧张力器25，另一张力调节装置2是设置自动控制的伺服推拉杆26，与PLC控制***配合，通过调整伺服推拉杆26的伸出长度来进一步调节张力，使得两张力摆辊3上的张力一致。
作为一种优选实施例，为了便于张力摆辊3的更换，固定张力摆辊3的固定座22采用分体式结构，具体可以为两个半圆形结构，二者通过螺栓固接。
本实施例中，牵拉辊1、张力摆辊3和固定过渡辊4形成力三角，以使碳纤维纱片对张力摆辊3的作用力包角相对固定。
本发明实施利还提出了一种单双盘头通用的碳纤整经机收卷装置恒张力控制方法，包括如下两种控制情况：
当使用宽门幅收卷盘头71收卷时，PLC控制***根据张力传感器24反馈的张力值控制伺服电机6调整气涨轴5的收卷速度，以进行恒张力收卷；
当使用两窄门幅收卷盘头72收卷时，PLC控制***根据张力传感器24反馈的张力值控制伺服电机6调整气涨轴5的收卷速度，同时PLC控制***比对张力传感器24和调节拉簧张力器25的反馈的张力值差异，调控有伺服推拉杆26的伸缩量用以控制两窄门幅收卷盘头72收卷张力一致。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种单双盘头通用的碳纤整经机收卷装置，其特征在于，包括：牵拉辊（1）、张力调节装置（2）、张力摆辊（3）、固定过渡辊（4）、气涨轴（5）、伺服电机（6）；
所述牵拉辊（1）用以通过转动对碳纤维牵拉；
所述固定过渡辊（4）平行设置在所述气涨轴（5）上方；
所述伺服电机（5）用以驱动所述气涨轴（4）转动；
所述气涨轴（5）至少容纳一宽门幅收卷盘头（71）或同时容纳两窄门幅收卷盘头（72）；
当使用宽门幅收卷盘头（71）收卷时，所述张力摆辊（3）设置一个，所述张力调节装置（2）设置在所述张力摆辊（3）其中一侧；
当使用两窄门幅收卷盘头（72）收卷时，所述张力摆辊（3）设置两个，所述张力调节装置（2）分别设置在两所述张力摆辊（3）相对远离的一侧。
2.根据权利要求1所述的单双盘头通用的碳纤整经机收卷装置，其特征在于，当使用宽门幅收卷盘头（71）收卷时，所述张力调节装置（2）包括转动臂（21）、固定座（22）、缓冲弹簧（23）、张力传感器（24）、调节拉簧张力器（25）；
所述转动臂通过转轴与机架转动连接；
所述固定座（22）设置在所述转动臂（21）上，用以夹持所述张力摆辊（3）；
所述张力传感器（24）其中一端通过缓冲弹簧（23）与所述转动臂（21）远离所述固定座（22）的一端连接，另一端与所述调节拉簧张力器（25）连接；
所述调节拉簧张力器（25）用以调节所述缓冲弹簧（23）的张力。
3.根据权利要求1所述的单双盘头通用的碳纤整经机收卷装置，其特征在于，当使用两窄门幅收卷盘头（71）收卷时，两所述张力摆辊（3）并列设置，且两所述张力摆辊（3）相对远离的一侧固定，相对靠近的一侧悬空。
4.根据权利要求3所述的单双盘头通用的碳纤整经机收卷装置，其特征在于，当使用两窄门幅收卷盘头（71）收卷时，其中一所述张力调节装置（2）包括转动臂（21）、固定座（22）、缓冲弹簧（23）、张力传感器（24）、调节拉簧张力器（25），另一所述张力调节装置（2）包括转动臂（21）、固定座（22）、缓冲弹簧（23）、张力传感器（24）、伺服推拉杆（26）。
5.根据权利要求2或4所述的单双盘头通用的碳纤整经机收卷装置，其特征在于，所述固定座（22）为分体式结构。
6.根据权利要求1所述的单双盘头通用的碳纤整经机收卷装置，其特征在于，所述牵拉辊（1）、张力摆辊（3）和固定过渡辊（4）形成力三角，以使碳纤维纱片对所述张力摆辊（3）的作用力包角相对固定。
7.一种单双盘头通用的碳纤整经机收卷装置恒张力控制方法，其特征在于，包括如下两种控制情况：
当使用宽门幅收卷盘头（71）收卷时，PLC控制***根据张力传感器（24）反馈的张力值控制伺服电机（6）调整气涨轴（5）的收卷速度，以进行恒张力收卷；
当使用两窄门幅收卷盘头（72）收卷时，设置有调节拉簧张力器（25）的张力调节装置（2）用以控制收卷速度，设置有伺服推拉杆（25）的张力调节装置（2）用以控制两窄门幅收卷盘头（72）收卷张力一致。
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