CN105155103A - 一种往复式自动宽幅碳纤维编织机及其编织方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种往复式自动宽幅碳纤维编织机及其编织方法，包括经纱放纱装置、经纱输送装置、编织机主体、编织台、收卷装置，其特征在于：所述经纱放纱装置包括经纱纱架与纱盘，所述纱盘通过沙盘中间轴磁铁磁力固定于纱架上，所述经纱输送装置由底部支撑架、若干个经纱传动辊和若干个牵引传动辊组成，所述编织机主体上设有若干个吊钟的送纱孔均设有滚筒，所述编织台上设有纬纱的送纱装置、引纬装置和平移装置组成，所述收卷装置的上面设有切边装置，所述切边装置连接纬纱废料的回收装置。该编织机可实现碳纤维网格布的往复式快速地全自动化生产，并解决了碳纤维编织过程中以引起的磨损而造成的碳纤维丝束性能下降的问题。

Description

一种往复式自动宽幅碳纤维编织机及其编织方法

技术领域

本发明属于纺织机械技术领域，主要涉及一种往复式自动宽幅碳纤维编织机及其编织方法。

背景技术

碳纤维具有高比强度、高比模量、耐疲劳、抗蠕变、耐腐蚀及热膨胀系数小等系列优异性能，因而在航天、航空等国防尖端技术中被广泛用于碳纤维增强树脂基复合材料的增强体，也是民用工业更新换代的新材料。碳纤维布是碳纤维的初步产品，一般要求的碳纤维布具有(a)很高的比强度和很大的比模量，可以使结构大幅度减少质量；(b)均质和各向同性，使得碳纤维复合材料具有良好的可设计性，使碳纤维复合材料结构有可能按照结构特点更好的达到优化设计；(c)良好的抗疲劳性，在碳纤维复合材料中作为基体的碳纤维布的相和界面能减缓和阻止裂纹进一步扩展，从而推迟疲劳破坏的发生；(d)成型工艺性好，由于碳纤维布属于柔性组织，容易成型任意截面；(e)良好的尺寸稳定性，在织物经向和纬向张力均匀的前提下，可以作为可靠基体制作各类功能和结构特性的片材和预制件。

由于碳纤具有其他材料不可比拟的好处，使得近些年碳纤维的生产工艺得到了不断的发展，已经可将碳纤维丝束扩展为原宽幅的4倍以上，通过扩纤技术可以实现利用12K、24K、48K甚至60K以上碳纤维替代6K、3K甚至1K的碳纤维应用效果，但是目前碳纤维编织基本还是采用传统的编织机对扩展后的宽幅碳纤维材料进行编织，由于传统编织机存在一些缺点，会导致扩展幅度降低或部分降低，使扩展丝束的各项技术参数大幅减低，从而导致碳纤维丝束的各项性能的降低。针对这种情况，我们研发的一种宽幅碳纤维编织机，专利号CN203639647U，能够很好的解决此问题，实现宽幅碳纤维的编织，但是此编织机属于一种半自动编织，没能实现全自动的编织，使得碳纤维编织机的效率非常有限，不能满足大量碳纤维编织的需求。为了使生产效率的进一步提高，必须实现碳纤维编织机的全自动，因此设计一种往复式自动宽幅碳纤维编织机显得尤为重要。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种往复式自动宽幅碳纤维编织机及其编织方法，该编织机可实现碳纤维网格布的往复式快速地全自动化生产，并解决了碳纤维编织过程中以引起的磨损而造成的碳纤维丝束性能下降的问题。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种往复式自动宽幅碳纤维编织机，包括经纱放纱装置、经纱输送装置、编织机主体、编织台、收卷装置，所述经纱放纱装置位于编织机主体的一端，所述编织机主体与经纱放纱装置之间设有经纱输送装置，所述收卷装置位于编织机主体的另一端，所述编织机主体与收卷装置之间设有编织台，其特征在于：

所述经纱放纱装置包括经纱纱架与纱盘，所述纱盘通过沙盘中间轴磁铁磁力固定于纱架上，所述放置经纱的纱盘是采用中间轴磁铁磁力固定；所述经纱的张力是通过恒定引力机构进行控制，所述恒定引力机构是通过带张力调节螺杆的皮带摩擦盘来进行调节；

所述经纱输送装置由底部支撑架、若干个经纱传动辊和若干个牵引传动辊组成，所述经纱传动辊和牵引传动辊通过转动轴实现经纱的传动，所述若干个牵引传动辊和转动辊通过轴承固定连接于底部支撑架上，所述牵引传动辊可使穿过的宽幅碳纤维丝束带带有拉力，使扩纤后的碳纤维丝束不会还原为扩纤前的状态；

所述编织机主体上设有用于将宽幅碳纤维丝束带间隔上下分离的经纱的提拉装置，所述提拉装置包括若干个吊钟，所述吊钟连接支撑吊钟的起压阀，所述起压阀包括支撑架、固定板和直线导轨，所述任意提拉装置设有送纱孔，所述送纱孔的形状为矩形，所述任意送纱孔均设有滚筒，使穿过的宽幅碳纤维丝束带带有拉力，所述滚筒能够使经纱防止磨损，以及碳纤维表面起毛边，所述吊钟为前后两个交错设置，以使穿过的宽幅碳纤维丝束带间隔有序的上下分开，便于纬纱从中间穿入；

所述编织台上设有纬纱的送纱装置、引纬装置和平移装置组成，所述送纱装置位于编织台的左边，所述纬纱的送纱装置一端连接固定纬纱纱盘的纱架，所述纬纱的送纱装置主要由恒张力装置、精密滑轮组、纬纱驱动机构组成，所述的精密滑轮组由若干个张力辊组成，所述纬纱的送纱装置的另一端连接纬纱切断装置，所述纬纱的切断装置连接纬纱断纱检测报警装置，用于断纱后提供给系统响应信号；所述纬纱的引纬装置主要由箭杆、箭杆夹头、箭杆机构组成，所述箭杆机构包括伺服电缸滑台、高速伺服平移滑台、伺服电机、气动同步带，所述箭杆通过高速伺服平移滑台进行移动，所述伺服电机为箭杆系统提供动力支持，所述箭杆夹头为精细气动夹具头，通过电气控制系统控制，保证引纬的准确性；所述平移装置包括传送带、传送滚轮、移动夹板，用于送纬装置与引纬装置的移动，实现纬纱的打纬；

所述收卷装置位于编织台的下面，所述收卷装置的上面设有切边装置，所述切边装置连接纬纱废料的回收装置，所述收卷轴与平移装置之间设置由整形轮，便于编织布自动调整位置，所述收卷装置包括收卷轴和离型纸卷，用于对编制好的碳纤维网格布进行收集。

进一步，所述纬纱送纱装置、纬纱切断装置和引纬装置设置在一条轴线上，以保证引纬装置中的箭杆夹头夹持纬纱的准确性。

进一步，所述吊钟可根据宽幅碳纤维丝束带的宽度更换为不同送纱孔尺寸的吊钟，所述吊钟的尺寸为5、8、10、12、16、18、20、25mm中任意一种。

进一步，所述经纱纱架或纬纱纱架上均设有根据纱架旋转距离判断碳纤维丝束带将要用尽的报警装置。

进一步，所述经纱宽度包括：8、10、12、16、18、20、25mm中任意一种。

进一步，所述编织机设有实现其自动化编织的电气控制系统，根据电气控制系统的操作程序，由电气控制系统中的PLC来接受发送指令给各个动作的伺服电机和电磁阀气缸，传感器等来完成控制，完成一系列的编织过程。

一种往复式自动宽幅碳纤维编织机编织宽幅碳纤维的方法，其特征在于，其具体步骤为：

a)首先将扩展后的碳纤维纱盘放置到经纱和纬纱的纱架上，将纬纱与经纱引到指定位置；

b)通过电气控制系统中人机界面的大屏幕触摸屏对编织各种工作部件设定相应的参数；

c)按下编织机的启动按钮，通过电气控制系统设定的程序，箭杆伺服正转带动箭杆向前移动，箭杆前限位传感器亮灯，同时送纬纱步进电机正转带动送纬装置进行送纬，夹纬紗气缸运动来完成夹紗，箭杆伺服反转带动箭杆向后移动，后限位传感器亮灯后，箭杆机构和送纬装置通过上升气缸同步上升，整个箭杆机构和送纬装置同步向织口方向移动，到位后吊钟气缸驱动吊钟进行上下切换；

d)吊钟切换后，利用收卷伺服电机驱动收卷滚转动一条纬纱的距离，切边气缸运动来完成切边并由废料收集装置利用负压作用来完成收集废边料；以上动作做循环动作就可以完成全自动编织。

经过此编织机得到的编织布的固定宽度为：300、500、1000、1250、1500或1800mm中任意一种。

本发明的优点在于：本发明提供的编织机采用剑杆拉纬纱，同时各吊钟之间没有机械连接，以及经纱纺纱装置与纬纱的送纬装置之间无机械连接，利用电气控制系统保证若干轴之间高精度同步运转，从而保证多种花纹之间编织精准；同时各个伺服电机驱动采用安川电机，能够保证各个转动轴之间的同步运行，提高编织机的工作精度，提高了工作效率，有效得解决编织机不能实现往复式编织的问题，节约了人力、物力，同时保证了编织布的质量。

附图说明

图1为编织机的平面结构示意图。

图2为编织机的经纱放纱装置的结构示意图。

图3为编织机的编织机主体的结构示意图。

图4为编织机的编织台的送纬装置的结构示意图。

图5为编织机的编织台的引纬装置的结构示意图。

图6为编织机中切边装置和废料回收装置的结构示意图。

1.收卷轴2.整形轮3.传送带4.传送滚轮5.移动夹板6.送纱装置7.吊钟8.经纱传动辊

9.牵引传动辊10.纱盘11.平移装置12.引纬装置13.离型纸卷14.经纱纱架

15.底部支撑架16.起压阀17.磁铁18.恒定引力机构19.支撑架20.固定板

21.直线导轨22.滚筒23.送纱孔24.纱架25.切断装置26.恒张力装置27.精密滑轮组

28.张力辊29.纬纱驱动机构30.箭杆31.箭杆夹头32.箭杆机构33.伺服电缸滑台

34.高速伺服平移滑台35.伺服电机36.动同步带37.纬纱废料的回收装置38.切边装置

101.经纱放纱装置102.经纱输送装置103.编织机主体104.编织台105.收卷装置

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。

一种往复式自动宽幅碳纤维编织机，包括经纱放纱装置101、经纱输送装置102、编织机主体103、编织台104、收卷装置105，所述经纱放纱装置101位于编织机主体的一端，所述编织机主体103与经纱放纱装置101之间设有经纱输送装置102，所述收卷装置105位于编织机主体的另一端，所述编织机主体与收卷装置之间设有编织台，其特征在于：

所述经纱放纱装置101包括经纱纱架14与纱盘10，所述纱盘10通过沙盘中间轴磁铁磁力固定于纱架14上，所述放置经纱的纱盘10是采用中间轴磁铁17磁力固定；所述经纱的张力是通过恒定引力机构18进行控制，所述恒定引力机构18是通过带张力调节螺杆的皮带摩擦盘来进行调节；

所述经纱输送装置102由底部支撑架15、若干个经纱传动辊8和若干个牵引传动辊9组成，所述经纱传动辊8和牵引传动辊9通过转动轴实现经纱的传动，所述若干个牵引传动辊8和转动辊9通过轴承固定连接于底部支撑架15上，所述牵引传动辊9可使穿过的宽幅碳纤维丝束带带有拉力，使扩纤后的碳纤维丝束不会还原为扩纤前的状态；

所述编织机主体103上设有用于将宽幅碳纤维丝束带间隔上下分离的经纱的提拉装置，所述提拉装置包括若干个吊钟7，所述吊钟7连接支撑吊钟的起压阀16，所述起压阀16包括支撑架19、固定板20和直线导轨21，所述任意提拉装置设有送纱孔23，所述送纱孔23的形状为矩形，所述任意送纱孔23均设有滚筒22，使穿过的宽幅碳纤维丝束带带有拉力，所述滚筒能够使经纱防止磨损，以及碳纤维表面起毛边，所述吊钟为前后两个交错设置，以使穿过的宽幅碳纤维丝束带间隔有序的上下分开，便于纬纱从中间穿入；

所述编织台104上设有纬纱的送纱装置6、引纬装置14和平移装置11组成，所述送纱装置6位于编织台的左边，所述纬纱的送纱装置6一端连接固定纬纱纱盘的纱架24，所述纬纱的送纱装置6主要由恒张力装置26、精密滑轮组27、纬纱驱动机构29组成，所述的精密滑轮组27由若干个张力辊28组成，所述纬纱的送纱装置6的另一端连接纬纱切断装置，所述纬纱的切断装置25连接纬纱断纱检测报警装置，用于断纱后提供给系统响应信号；所述纬纱的引纬装置14主要由箭杆30、箭杆夹头31、箭杆机构32组成，所述箭杆机构32包括伺服电缸滑台33、高速伺服平移滑台34、伺服电机35、气动同步带36，所述箭杆30通过高速伺服平移滑台34进行移动，所述伺服电机35为箭杆系统提供动力支持，所述箭杆夹头31为精细气动夹具头，通过电气控制系统控制，保证引纬的准确性；所述平移装置11包括传送带3、传送滚轮4、移动夹板5，用于送纬装置与引纬装置的移动，实现纬纱的打纬；

所述收卷装置105位于编织台104的下面，所述收卷装置105的上面设有切边装置38，所述切边装置连接纬纱废料的回收装置37，所述收卷轴2与平移装置18之间设置由整形轮，便于编织布自动调整位置，所述收卷装置包括收卷轴2和离型纸卷1，用于对编制好的碳纤维网格布进行收集。

进一步，所述纬纱送纱装置、纬纱切断装置和引纬装置设置在一条轴线上，以保证引纬装置中的箭杆夹头夹持纬纱的准确性。

进一步，所述吊钟可根据宽幅碳纤维丝束带的宽度更换为不同送纱孔尺寸的吊钟，所述吊钟的尺寸为5、8、10、12、16、18、20、25mm中任意一种。

进一步，所述经纱纱架或纬纱纱架上均设有根据纱架旋转距离判断碳纤维丝束带将要用尽的报警装置。

进一步，所述经纱宽度包括：8、10、12、16、18、20、25mm中任意一种。

进一步，所述编织机设有实现其自动化编织的电气控制系统，根据电气控制系统的操作程序，由电气控制系统中的PLC来接受发送指令给各个动作的伺服电机和电磁阀气缸，传感器等来完成控制，完成一系列的编织过程。

一种往复式自动宽幅碳纤维编织机编织宽幅碳纤维的方法，其特征在于，其具体步骤为：

a)首先将扩展后的碳纤维的纱盘放置到经纱和纬纱的纱架上，将纬纱与经纱引到指定位置；

b)通过电气控制系统中人机界面的大屏幕触摸屏对编织各种工作部件设定相应的参数；

c)按下编织机的启动按钮，通过电气控制系统设定的程序，箭杆伺服正转带动箭杆向前移动，箭杆前限位传感器亮灯，同时送纬纱步进电机正转带动送纬装置进行送纬，夹纬紗气缸运动来完成夹紗，箭杆伺服反转带动箭杆向后移动，后限位传感器亮灯后，箭杆机构和送纬装置通过上升气缸同步上升，箭杆机构和送纬装置同步向织口方向移动，到位后吊钟气缸驱动吊钟进行上下切换；

d)吊钟切换后，利用收卷伺服电机驱动收卷滚转动一条纬纱的距离，切边气缸运动来完成切边并由废料收集装置利用负压作用来完成收集废边料；以上动作做循环动作就可以完成全自动编织。

实施例：经过此编织机可以得到的编织布的固定宽度为：300、500、1000、1250、1500或1800mm不同宽度的编织布。

本发明并不局限于上述具体实施方式，熟悉本技术领域的人员还可据此做出多种变化，但任何与本发明等同或相类似的变化都应涵盖在本发明权利要求的范围内。

Claims (7)

1.一种往复式自动宽幅碳纤维编织机，包括经纱放纱装置、经纱输送装置、编织机主体、编织台、收卷装置，所述经纱放纱装置位于编织机主体的一端，所述编织机主体与经纱放纱装置之间设有经纱输送装置，所述收卷装置位于编织机主体的另一端，所述编织机主体与收卷装置之间设有编织台，其特征在于：

所述经纱放纱装置包括经纱纱架与纱盘，所述纱盘通过沙盘中间轴磁铁磁力固定于纱架上，所述放置经纱的纱盘是采用中间轴磁铁磁力固定；所述经纱的张力是通过恒定引力机构进行控制，所述恒定引力机构是通过带张力调节螺杆的皮带摩擦盘来进行调节；

所述经纱输送装置由底部支撑架、若干个经纱传动辊和若干个牵引传动辊组成，所述经纱传动辊和牵引传动辊通过转动轴实现经纱的传动，所述若干个牵引传动辊和转动辊通过轴承固定连接于底部支撑架上；

所述编织机主体上设有用于将宽幅碳纤维丝束带间隔上下分离的经纱的提拉装置，所述提拉装置包括若干个吊钟，所述吊钟连接支撑吊钟的起压阀，所述起压阀包括支撑架、固定板和直线导轨，所述任意提拉装置设有送纱孔，所述送纱孔的形状为矩形，所述任意送纱孔均设有滚筒；

所述编织台上设有纬纱的送纱装置、引纬装置和平移装置组成，所述送纱装置位于编织台的左边，所述纬纱的送纱装置一端连接固定纬纱纱盘的纱架，所述纬纱的送纱装置主要由恒张力装置、精密滑轮组、纬纱驱动机构组成，所述的精密滑轮组由若干个张力辊组成，所述纬纱的送纱装置的另一端连接纬纱切断装置，所述纬纱的切断装置连接纬纱断纱检测报警装置；所述纬纱的引纬装置主要由箭杆、箭杆夹头、箭杆机构组成，所述箭杆机构包括伺服电缸滑台、高速伺服平移滑台、伺服电机、气动同步带，所述箭杆通过高速伺服平移滑台进行移动，所述伺服电机为箭杆系统提供动力支持，所述箭杆夹头为精细气动夹具头；所述平移装置包括传送带、传送滚轮、移动夹板，用于送纬装置与引纬装置的移动，实现纬纱的打纬；

所述收卷装置位于编织台的下面，所述收卷装置的上面设有切边装置，所述切边装置连接纬纱废料的回收装置，所述收卷轴与平移装置之间设置由整形轮，便于编织布自动调整位置，所述收卷装置包括收卷轴和离型纸卷，用于对编制好的碳纤维网格布进行收集。

2.根据权利要求1所述一种往复式自动宽幅碳纤维编织机，其特征在于：所述纬纱送纱装置、纬纱切断装置和引纬装置设置在一条轴线上，以保证引纬装置中的箭杆夹头夹持纬纱的准确性。

3.根据权利要求1所述一种往复式自动宽幅碳纤维编织机，其特征在于：所述吊钟可根据宽幅碳纤维丝束带的宽度更换为不同送纱孔尺寸的吊钟，所述吊钟的尺寸为5、8、10、12、16、18、20、25mm中任意一种。

4.根据权利要求1所述一种往复式自动宽幅碳纤维编织机，其特征在于：所述经纱纱架或纬纱纱架上均设有根据纱架旋转距离判断碳纤维丝束带将要用尽的报警装置。

5.根据权利要求1所述一种往复式自动宽幅碳纤维编织机，其特征在于，所述经纱宽度包括：8、10、12、16、18、20、25mm中任意一种。

6.根据权利要求1～5所述一种往复式自动宽幅碳纤维编织机，其特征在于，所述编织机设有实现其自动化编织的电气控制系统，根据电气控制系统的操作程序，由电气控制系统中的PLC来接受发送指令给各个动作的伺服电机、电磁阀、气缸和传感器等来完成控制，完成一系列的编织过程。

7.一种往复式自动宽幅碳纤维编织机编织宽幅碳纤维的方法，其特征在于，其具体步骤为：

a)首先将扩展后的碳纤维纱盘放置到经纱和纬纱的纱架上，将纬纱与经纱引到指定位置；

b)通过电气控制系统中人机界面的大屏幕触摸屏对编织各种工作部件设定相应的参数；

c)按下编织机的启动按钮，通过电气控制系统设定的程序，箭杆伺服正转带动箭杆向前移动，箭杆前限位传感器亮灯，同时送纬纱步进电机正转带动送纬装置进行送纬，夹纬紗气缸运动来完成夹紗，箭杆伺服反转带动箭杆向后移动，后限位传感器亮灯后，箭杆机构和送纬机构通过上升气缸同步上升，整个箭杆机构和送纬机构同步向织口方向移动，到位后吊钟气缸驱动吊钟进行上下切换；

吊钟切换后，利用收卷伺服电机驱动收卷滚转动一条纬纱的距离，切边气缸运动来完成切边并由废料收集装置利用负压作用来完成收集废边料；以上动作做循环动作就可以完成全自动编织。