CN103407148A - 一种护具的生产工艺及其生产设备以及电控系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种护具的生产工艺及其生产设备以及电控系统，按如下步骤进行：(1)纤维网铺叠；(2)裁片；(3)加热：将裁片后的纤维网进行使得热熔黏结纤维彼此熔融的加热黏合；(4)模压成型：将加热黏合后的纤维网通过压装模具加压使其成型，在模具的上、下模合模压紧后对模腔内喷入冷却空气，对成型的运动护具进行冷却成型及辅助出模；(5)出模：将模压成型后经冷却的运动护具进行出模，排出模腔。喷入的冷却空气可对模压成型后的护具进行冷却，提高了护具的冷却成型效果，而且本发明中喷入冷却空气最关键的作用可以对成型后的护具进行辅助出模，有效保证护具的成型效果的同时，大大提高了生产效率。

Description

一种护具的生产工艺及其生产设备以及电控系统

技术领域

本发明涉及一种护具，特别涉及一种护具的生产工艺及其生产设备以及电控该生产设备的电控系统。

背景技术

随着体育运动的日益盛行和摩托车的普及，对摩托车手、自行车运动员、曲棍球运动员等的肩、肘、胸、背和脚踝部位的保护越来越受关注。为此，相关运动规则中已经规定，这类运动的运动员与驾乘者必须事先配戴适当的护具，以减少外来撞击对运动员造成的伤害，籍以降低运动员不必要的受伤几率，保护运动员的安全。

目前，护具产品种类繁多，此前根据所采用的不同材质基本上可以分为：针织类、织带类和橡塑类三种类型。市场上的护具其塑胶外壳和海绵垫都是通过缝纫技术缝合在一起的，并且塑胶外壳上都没有设置透气孔，然而这样护具都存在着制造工艺复杂，透气性能差的缺陷。制造工艺复杂会导致生产成本增加，并且对劳动力的依赖很大，而且工作效率也很低，50个人一个月才做5万套，

现有的护具一般采用混合与开松、梳理成网、纤维网铺叠、裁片和预赋型、模压成型等工艺步骤加工而成，如公开号为CN101634084A公开了一种复合材料及其构成的护具以及制备方法，并具体公开了经过混合与开松-梳理成网-纤维网铺叠-裁片和预赋型-模压成型的工艺步骤，而模压过程中模具合模后，需要首先通过模具内表面的孔眼将高温热气流喷入模腔内，将纤维层的内部纤维在较短时间内被均匀的加热到设定的温度，该方法虽然能够缩短加热时间，有效解决单靠模具传导加热纤维层而带来的加热时间长、纤维哦层内外受热不均匀的缺点，但是，纤维层被加热后发生变形的同时，纤维本身由于受热容易发生与模腔粘连的问题，如果模压成型后出模时间短，虽然能够解决模腔粘连的问题，但是护具容易发生变形，如果延迟出模时间，将发生护具表面与模腔粘结，进而影响护具的正常出模，且该工艺加工效率较低，需要一只只裁片放入模腔，不但工人劳动强度大，且生产质量也较低，生产成本高，无法做到自动化生产。

发明内容

针对现有技术存在的不足，在青岛市自然科学基金(10-3-4-3-7-jch)和山东省高等学校科技计划(J10LD11)的支持下形成了本发明，本发明所要解决的技术问题是，提供一种成型良好、有效降低次品率、提高出模效率及产品质量、降低工人劳动强度的护具的生产工艺。

针对现有技术存在的不足，本发明所要解决的技术问题是，提供一种在解决当前生产效率低、生产成本高，无法实现自动化生产等问题，有效提高生产效率，降低生产成本，提高护具成型质量，实现自动化生产的生产设备。

针对现有技术存在的不足，本发明所要解决的技术问题是，提供一种降低工人劳动强度，提高设备自动化性能，提高生产效率的电控系统。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种护具的生产工艺，按如下步骤进行：

(1)、纤维网铺叠：将多层热熔黏结纤维材料铺叠经混合开松、梳理成网形成纤维网；

(2)、裁片：将步骤(1)中铺叠形成的纤维网进行符合设计要求形状的裁剪；

(3)、加热：将裁片后的纤维网进行使得热熔黏结纤维彼此熔融的加热黏合；

(4)、模压成型：将加热黏合后的纤维网通过压装模具加压使其成型，在模具的上、下模合模压紧后对模腔内喷入冷却空气，对成型的护具进行冷却成型及辅助出模；

(5)、出模：将模压成型后经冷却的护具进行出模，排出模腔。

上述的护具的生产工艺，所述步骤(2)中裁片后进行预赋型。

上述的护具的生产工艺，所述步骤(3)中加热温度为比热熔黏结纤维的熔点高5℃～50℃，加热时间设置为1min～20min，压力设置为0.1Mpa～20Mpa。

上述的护具的生产工艺，所述步骤(4)中喷入模腔内冷却空气的冷却温度设置为20℃～25℃，冷却空气喷入持续时间设置为5s～10s，冷却空气压力设置为0.5Mpa～4Mpa。

一种加工护具的生产设备，包括具有工作台的机架，在工作台上设有用于运送裁片的输送带，所述输送带与电机驱机构连接，在机架上沿所述工作台铺设方向设有使得裁片的热熔黏结纤维彼此熔融的加热装置，在加热装置的出口设置有用于将加热熔融的裁片模压成型的成型模具，以及与所述成型模具连接的用于向模腔内喷入冷却空气的冷气系统，在机架上设置电控系统，所述电机驱动机构、加热装置、成型模具以及冷气系统均与电控系统电联接。

上述的加工护具的生产设备，所述输送带上设有可与输送带同步运动并穿过加热装置及成型模具模腔的弹力网布，所述弹力网布与卷网机构连接。

上述的加工护具的生产设备，所述加热装置由具有加热密封腔的外壳，设于外壳内部的温度传感器、在加热密封腔内沿工作台铺设方向设置的加热部件以及设于加热部件上方的用于加强作用于裁片上的加热温度的风机组成，所述温度传感器与加热部件均与电控系统电联接。

上述的加工护具的生产设备，所述成型模具由上模具及下模具组成，在模具的内腔体上开设有冷气流喷孔，所述模腔通过冷气流喷孔与冷气系统连通。

一种电控生产设备的电控系统，包括PLC、电控面板、温度传感器、与加热部件电连接的加热时间电控单元、与成型模具电连接的成型模具启闭电控单元及连接模腔的冷气系统，所述电控面板、温度传感器、与加热部件电连接的加热时间电控单元、与成型模具电连接的成型模具启闭电控单元及连接模腔的冷气系统均与PLC电连接，所述卷网机构通过电机驱动机构与PLC电连接，在成型模具启闭电控单元上连接有用于检测电机驱动机构运动实现与成型模具配合工作的位移传感器，所述位移传感器与PLC电连接。

上述的电控系统，还包括与PLC电连接的用于检测加热装置内的加热密封腔压力的压力传感器。

本发明护具的生产工艺及其生产设备以及电控系统的优点是：采用模压前加热的步骤，在能够达到熔融纤维体目的的同时，且能够与模具配合将裁片压接得到设计要求的形状，能够保证模具内纤维网的各个部位同时受热，实现了内外均匀加热，且加热时间大大缩短，纤维体熔融效果好，护具抗冲击能力及成型质量大大提高，且有效提高了生产效率与生产质量。在熔融完成的裁片进入冲压模具内腔后，冲压模具的上、下模合模完成的同时，对上、下模形成的模腔内喷入冷却空气，喷入模腔内冷却空气的冷却温度设置为20℃～25℃，冷却空气喷入持续时间设置为5s～10s，冷却空气压力设置为0.5Mpa～4Mpa。由于裁片在模压前已经完全熔融，故裁片在进入模腔后只需进行模压，而不用再进行加热，提高了生产效率，且喷入的冷却空气可对模压成型后的护具进行冷却，提高了护具的冷却成型效果，而且本发明中喷入冷却空气最关键的作用可以对成型后的护具进行辅助出模，有效保证护具的成型效果的同时，大大提高了生产效率。由于弹力网布13的连续性及可伸缩性，上模具18及下模具19在合模完成后，成型的护具17在出模过程中，经卷网机构14的作用，弹力网布可托起护具17从模腔10内排出，解决了传统人工出模繁琐及复杂的工序，降低了工人劳动强度，提高了生产效率。

附图说明

图1为本发明生产工艺的流程图；

图2为本发明加工设备的结构示意图；

图3为本发明图2中成型模具部分的结构放大图；

图4为本发明电控系统的电路结构框图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细说明；

如图1所示，一种护具的生产工艺，按纤维网铺叠、裁片、加热、模压成型及出模等步骤进行；

(1)、纤维网铺叠：将多层热熔黏结纤维材料铺叠经混合开松、梳理成网形成纤维网；

混合与开松是指在梳理成网之前，将热熔黏结纤维和被黏结纤维按照比例均匀混合。混合的方法可以是人工混合，也可以是机械混合。混合机械可以是单棉仓混棉机，也可以是多棉仓混棉机，如六棉仓混棉机。将纤维混合均匀后，喂入开松设备，将纤维块通过机械打击和撕扯，松解成小块的纤维束，并使纤维间进一步充分混合，为下一步梳理做好准备，开松机可以是单打手开松机，也可以是多打手开松机。对纤维来说，一般不少于2次打击开松。纤维经过混合开松处理后，纤维大多呈束状，为了使其成为单纤维网状，必须对其进行梳理，所用设备可以是罗拉式梳理机，也可以是盖板式梳理机。对于纤维长度短于20～45mm的纤维最好用盖板式梳理机，对于纤维长度在45～120mm的纤维最好用罗拉式梳理机。纤维网的面积密度宜电控在5～20g/m²。为了使纤维网具有一定的纵、横向强力和定量(面积密度)，可进行铺叠和杂乱，如采取交叉折叠成网，或气流成网，或杂乱辊成网。不同的方法适用于不同的场合，如气流杂乱成网，适合定量40～80g/m²；交叉铺网适合定量大于100g/m²；其他范围的定量则可以采用带机械杂乱装置的梳理机生产。纤维在纤维网中的哦排列形态可以是平行于护具平面的，可使护具对冲击力具有较好的扩散防护效果；纤维在纤维网中的排列形态可以是垂直于护具平面的，可使护具对冲击力具有较好的缓冲防护效果。

(2)、裁片：将步骤(1)中铺叠形成的纤维网进行符合设计要求形状的裁剪；

为了使加工的护具的形状符合设计要求，减少原料浪费，需要根据护具的形状要求对纤维网进行裁片，并将裁好的纤维网片按设计要求叠合起来，即预赋型。预赋型是为下一步模压成型做准备的，因为护具的形状往往是三维异厚度的，一般中间要厚一些，为了使各处的密度相同，厚的地方应多叠基层纤维网片。对于等厚度的产品，可制备相应厚度的纤维网，直接裁片即可。

(3)、加热：将裁片后的纤维网进行使得热熔黏结纤维彼此熔融的加热黏合；

该步骤为本发明关键的工序之一，传统的加热工序一般是裁片进入成型模具的膜腔内，通过安装在上、下模具内的加热装置将裁片进行加热，并且在模具的内腔体上还钻有热气流喷孔，通过模具上的这些细小的孔眼，向模具内的纤维层喷射高温热气流，以使纤维层内部的纤维能够在较短的时间内被均匀地加热到设定的温度，该方法虽然能够达到熔融纤维体的目的，且能够与模具配合将裁片压接得到设计要求的形状，但是不能够保证模具内纤维网的各个部位同时受热，无法实现内外均匀加热，且加热时间比较长，纤维体熔融效果较差。

本发明的加热步骤中，使得裁片在进入模具前完成加热步骤，以达到模具模压成型时纤维体的熔融要求。加热温度一般设置为比热熔黏结纤维的熔点高5℃～50℃，加热时间设置为1min～20min，压力设置为0.1Mpa～20Mpa。该方法在能够达到熔融纤维体目的的同时，且能够与模具配合将裁片压接得到设计要求的形状，能够保证模具内纤维网的各个部位同时受热，实现了内外均匀加热，且加热时间大大缩短，纤维体熔融效果好，护具抗冲击能力及成型质量大大提高，且有效提高了生产效率与生产质量。

(4)、模压成型：将加热黏合后的纤维网通过压装模具加压使其成型，在模具的上、下模合模压紧后，对模腔内喷入冷却空气，对成型的护具进行冷却成型及辅助出模；

该步骤为本发明的第二关键工序，在熔融完成的裁片进入冲压模具内腔后，冲压模具的上、下模合模完成的同时，对上、下模形成的模腔内喷入冷却空气，喷入模腔内冷却空气的冷却温度设置为20℃～25℃，冷却空气喷入持续时间设置为5s～10s，冷却空气压力设置为0.5Mpa～4Mpa。由于裁片在模压前已经完全熔融，故裁片在进入模腔后只需进行模压，而不用再进行加热，提高了生产效率，且喷入的冷却空气可对模压成型后的护具进行冷却，提高了护具的冷却成型效果，而且本发明中喷入冷却空气最关键的作用可以对成型后的护具进行辅助出模，有效保证护具的成型效果的同时，大大提高了生产效率。

(5)、出模：将模压成型后经冷却的护具进行出模，排出模腔。

如图2、3所示，一种加工护具的生产设备，包括具有工作台1的机架2，在工作台1上设有用于运送裁片3的输送带4，输送带4与电机驱机构5连接，其中电机驱动机构5由伺服电机51、皮带52及与输送带4连接的驱动输送带4移动的转动辊53组成，伺服电机51通过皮带52与转动辊53转动连接，输送带4铺设在两转动辊53之间，该技术为本领域技术人员的常规技术手段，故不多解释。在机架2上沿工作台1的铺设方向，即输送带4的上方，设有使得裁片3的热熔黏结纤维彼此熔融的加热装置6，加热装置6由具有加热密封腔61的外壳62，设于外壳62内部的温度传感器63、在加热密封腔61内沿工作台1的铺设方向设置的加热部件64以及设于加热部件64上方的用于加强作用于裁片3上的加热温度的风机65组成，温度传感器63与加热部件64均与电控系统7电联接。在加热装置6的出口8设置有用于将加热熔融的裁片3模压成型的成型模具9，以及与成型模具9连接的用于向模腔10内喷入冷却空气11的冷气系统12，在机架2上设置电控系统7，电机驱动机构5、加热装置6、成型模具8以及冷气系统12均与电控系统7电联接。

为提高生产效率及各工序的连续性，在输送带4上设有可与输送带4同步运动并穿过加热装置6及成型模具9的模腔10的弹力网布13，弹力网布13可以选择耐高温的弹力硅胶布等材料，弹力网布13与卷网机构14连接，卷网机构14分别设置在该生产设备的两端，由底座15及设置在底座15上的转动轮16组成，两端转动轮16分别通过顺时针与逆时针的转动带动弹力网布13的伸展与收缩，裁片3放置在弹力网布13上，并通过弹力网布的运动经加热装置6运送到成型模具9的模腔10内，由于弹力网布13的连续性及可伸缩性，上模具18及下模具19在合模完成后，成型的护具17在出模过程中，经卷网机构14的作用，弹力网布可托起护具17从模腔10内排出，解决了传统人工出模繁琐及复杂的工序，降低了工人劳动强度，提高了生产效率。成型模具9由上模具18及下模具19组成，在上模具18与下模具19之间形成模腔10，成型模具9的下模具19的内腔体上开设有冷气流喷孔20，模腔10通过冷气流喷孔20与冷气系统12连通。冷气流喷孔20的直径为0.1～03mm，密度为1～20个/mm²。加工上模具18与下模具19的材料可以是金属材料，如铝、铜、铁、钢及其以这些金属材料为主体的合金材料；也可以是耐高温塑胶材料，或无机材料，其中首选模具用铝合金材料。

如图4所示，一种电控生产设备的电控系统，包括PLC、电控面板、温度传感器、与加热部件电连接的加热时间电控单元、与成型模具电连接的成型模具启闭电控单元及连接模腔的冷气系统，所述电控面板、温度传感器、与加热部件电连接的加热时间电控单元、与成型模具电连接的成型模具启闭电控单元及连接模腔的冷气系统均与PLC电连接，所述卷网机构通过电机驱动机构与PLC电连接，在成型模具启闭电控单元上连接有用于检测电机驱动机构运动实现与成型模具配合工作的位移传感器，所述位移传感器与PLC电连接。还包括与PLC电连接的用于检测加热装置内的加热密封腔压力的压力传感器。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不限于上述举例，本技术领域的普通技术人员，在本发明的实质范围内，作出的变化、改型、添加或替换，都应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种护具的生产工艺，其特征在于，按如下步骤进行：

(1)、纤维网铺叠：将多层热熔黏结纤维材料铺叠经混合开松、梳理成网形成纤维网；

(2)、裁片：将步骤(1)中铺叠形成的纤维网进行符合设计要求形状的裁剪；

(3)、加热：将裁片后的纤维网进行使得热熔黏结纤维彼此熔融的加热黏合；

(4)、模压成型：将加热黏合后的纤维网通过压装模具加压使其成型，在模具的上、下模合模压紧后对模腔内喷入冷却空气，对成型的运动护具进行冷却成型及辅助出模；

(5)、出模：将模压成型后经冷却的运动护具进行出模，排出模腔。

2.根据权利要求1所述的护具的生产工艺，其特征是：所述步骤(2)中裁片后进行预赋型。

3.根据权利要求1所述的护具的生产工艺，其特征是：所述步骤(3)中加热温度为比热熔黏结纤维的熔点高5℃～50℃，加热时间设置为1min～20min，压力设置为0.1Mpa～20Mpa。

4.根据权利要求1所述的护具的生产工艺，其特征是：所述步骤(4)中喷入模腔内冷却空气的冷却温度设置为20℃～25℃，冷却空气喷入持续时间设置为5s～10s，冷却空气压力设置为0.5Mpa～4Mpa。

5.一种加工护具的生产设备，其特征是：包括具有工作台的机架，在工作台上设有用于运送裁片的输送带，所述输送带与电机驱机构连接，在机架上沿所述工作台铺设方向设有使得裁片的热熔黏结纤维彼此熔融的加热装置，在加热装置的出口设置有用于将加热熔融的裁片模压成型的成型模具，以及与所述成型模具连接的用于向模腔内喷入冷却空气的冷气系统，在机架上设置电控系统，所述电机驱动机构、加热装置、成型模具以及冷气系统均与电控系统电联接。

6.根据权利要求5所述的加工护具的生产设备，其特征在于：所述输送带上设有可与输送带同步运动并穿过加热装置及成型模具模腔的弹力网布，所述弹力网布与卷网机构连接。

7.根据权利要求5所述的加工护具的生产设备，其特征是：所述加热装置由具有加热密封腔的外壳，设于外壳内部的温度传感器、在加热密封腔内沿工作台铺设方向设置的加热部件以及设于加热部件上方的用于加强作用于裁片上的加热温度的风机组成，所述温度传感器与加热部件均与电控系统电联接。

8.根据权利要求7所述的加工护具的生产设备，其特征是：所述成型模具由上模具及下模具组成，在模具的内腔体上开设有冷气流喷孔，所述模腔通过冷气流喷孔与冷气系统连通。

9.一种控制权利要求5或6所述生产设备的电控系统，其特征是：包括PLC、控制面板、温度传感器、与加热部件电连接的加热时间控制单元、与成型模具电连接的成型模具启闭控制单元及连接模腔的冷气系统，所述控制面板、温度传感器、与加热部件电连接的加热时间控制单元、与成型模具电连接的成型模具启闭控制单元及连接模腔的冷气系统均与PLC电连接，所述卷网机构通过电机驱动机构与PLC电连接，在成型模具启闭控制单元上连接有用于检测电机驱动机构运动实现与成型模具配合工作的位移传感器，所述位移传感器与PLC电连接。

10.根据权利要求8所述的电控系统，其特征是：还包括与PLC电连接的用于检测加热装置内的加热密封腔压力的压力传感器。

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