CN108675051B - 丝线牵伸装置及牵伸方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种丝线牵伸装置及牵伸方法,属于丝线加工领域。所述装置包括第一导向轮和第二导向轮,二者之间设置有驱动辊轮,第一导向轮、第二导向轮和驱动辊轮在轴向上均相互平行;还包括第三导向轮组,所述第三导向轮组包括至少一个子导向轮,各个子导向轮单独设置;来自第一导向轮的丝线在驱动辊轮和各个子导向轮之间循序穿行,然后到达第二导向轮。
Description
技术领域
本申请涉及一种丝线牵伸装置及牵伸方法,属于丝线加工领域。
背景技术
现有的丝线牵伸设备中的丝线牵伸方法如图1所示,丝线1’经过第一导向轮2’后,依次穿越一组驱动辊轮(驱动辊轮组3’),然后到达第二导向轮4’。丝线1’在两端一定的拉力下(其中一端为输出端外部张拉力或输入端外部张拉力,这个张拉力不能为零),紧贴在驱动辊轮组3’的表面上,丝线1’依靠驱动辊轮组3’表面与丝线1’之间的接触摩擦力驱动丝线1’行进,并提供一定牵伸拉力。其中设计原理包含着驱动辊轮组3’中每个驱动辊轮的直径与转速均相同,驱动辊轮之间依靠齿轮传动、皮带传动等方式实现等速转动;每个驱动辊轮对丝线1’提供一定的牵伸摩擦力。
对于需要高精度加工的丝线来说,尤其对于具有高弹性模量的碳纤维丝线来说,丝线的绕行系统与设备的传动系统事实上形成了两路既不协调、也不稳定的传动系统。两路传动系统在传力和传递运动上都不能很好地协调,导致丝线牵伸机构不能实现设计的功能,导致丝线的力学性能指标离散或突变。
图1所示的牵伸机构中丝线绕行系统要求各个驱动辊轮的表面线速度应该相同并通过逐级摩擦力提供加工丝线所需要的张拉力,但由于驱动辊轮直径的加工偏差、传动系统各个部件的尺寸偏差、各种传动方式的传动特性、各段丝线的张力应该是逐级变化、丝线输入端外部张力变化、丝线输出端外部张力变化等问题,导致各个驱动辊轮的表面线速度不能一致,更不能形成与丝线力学特性相协调的速度分布,尤其因为驱动辊轮直径的加工偏差,往往会随着转数的积累,各个驱动辊轮之间的丝线表现出不可控制和不可预测的张紧力变化,有些丝线段最终会间断性地出现松弛,造成丝线在驱动辊轮表面发生突发性滑动,严重影响丝线加工时所需要的稳定环境,继而造成丝线质量出现问题。
发明内容
本申请的目的是提供一种丝线牵伸装置及牵伸方法,实现对丝线的稳定拉伸和稳速走丝。
本申请的第一种实施方式提供了一种丝线牵伸装置,
包括第一导向轮和第二导向轮,二者之间设置有驱动辊轮,第一导向轮、第二导向轮和驱动辊轮的转动轴均相互平行;
所述丝线牵伸装置还包括第三导向轮组,所述第三导向轮组包括至少一个子导向轮,各个子导向轮单独设置;
来自第一导向轮的丝线在驱动辊轮和各个子导向轮之间循序穿行,然后到达第二导向轮。
作为一种优选的实施方式,所述第一导向轮的轮缘开设用于引导丝线的第一凹槽,所述第二导向轮的轮缘也开设用于引导丝线的第二凹槽,所述各个子导向轮的轮缘分别开设用于引导丝线的第三凹槽。
作为一种优选的实施方式,所述驱动辊轮为圆柱体,或者其表面所在的直径相等。
作为一种优选的实施方式,所述各个子导向轮相互平行设置。
作为一种优选的实施方式,所述各个子导向轮的安装点位于一条直线上,所述直线与驱动辊轮的第一中轴线平行,二者所在的平面为第一平面;各个子导向轮分别具有各自的子中轴线,各个子中轴线倾斜于直线设置;子中轴线和直线所在的平面为第二平面,第一平面和第二平面相互垂直。
作为一种优选的实施方式,所述各个子导向轮的直径相等且间隔均匀设置。各个子导向轮的间距设置使得第j个子导向轮一侧的第三凹槽的中心点和第j+1个子导向轮另一侧的第三凹槽的中心点的连线垂直于驱动辊轮的第一中轴线。即保证丝线在驱动辊轮表面上的绕行方向始终垂直于第一中轴线(其中,j为任意一个子导向轮)。
作为一种优选的实施方式,所述的第三导向轮组位于驱动辊轮的正下方,各个子导向轮向左侧或者右侧倾斜。
作为一种优选的实施方式,所述驱动辊轮和各个子导向轮在第二平面上进行垂直投影,各个子导向轮的第三凹槽的中心点重合于驱动辊轮的边线上。
本申请的第二种实施方式提供了一种丝线牵伸方法,可采用前文所述的丝线牵伸装置完成,包括丝线由第一导向轮运行至驱动辊轮的表面,在驱动辊轮上绕行后继续运行至第三导向轮组的第一子导向轮,再由第一子导向轮返回驱动辊轮的表面绕行,并与前面的丝线路径形成间隔;当有多个子导向轮时,按照各个子导向轮的安装顺序依次重复上述过程,最后丝线由第N个子导向轮返回驱动辊轮,在驱动辊轮的表面绕行后,最终到达第二导向轮;其中,子导向轮共计有N个,N≥1,丝线在驱动辊轮的表面上绕行N+1次。
作为一种优选的实施方式,所述丝线在各个子导向轮上以垂直于子中轴线的方向走丝,且在驱动辊轮表面上以垂直于第一中轴线的方向走丝。
与现有技术相比,本申请的有益效果为:
本申请提供的丝线牵伸装置及方法能大幅度减小拉力驱动系统和丝线受力系统因为机械加工和安装偏差引起的不稳定因素,能更好地抵抗丝线输入端或输出端外部张力的变化对丝线牵伸装置的不良影响,进而实现稳定拉伸,同时完成稳速走丝。
本申请回避了现有技术中多个驱动辊轮串联工作时,尺寸和传动偏差造成的表面线速度偏差和偏差积累。由于本申请每台丝线牵伸装置只需要一个驱动辊轮,这个驱动辊轮为圆柱形表面,在这个驱动辊轮上,可通过丝线缠绕N+1次,实现N+1个驱动辊轮与丝线的摩擦副,以满足各种张拉力控制需要。单个驱动辊轮通过多个摩擦副能提供足够大的摩擦力,用于实现丝线拉力的平衡。单个驱动轮的优势在于尽可能地减少了驱动辊轮及其驱动系统加工偏差和传动特性带来的不均衡因素,能为丝线提供稳定可控的走丝速度、延伸率、张拉力。
附图说明
图1是现有丝线牵伸装置及丝线绕行示意图;
图2是本申请提供的丝线牵伸装置及丝线绕行图一;
图3是本申请提供的丝线牵伸装置及丝线绕行图二;
图4是简化后的驱动辊轮和第三导向轮组位置关系图;
图5是驱动辊轮与第三导向轮组的另一种位置关系图;
图中编号:1’丝线,2’第一导向轮,3’驱动辊轮组,4’第二导向轮;
1第一导向轮,11第一凹槽,2第二导向轮,21第二凹槽,3驱动辊轮,31第一中轴线,4第三导向轮组,41子导向轮,401第一子导向轮,402第二子导向轮,403第三子导向轮,404第四子导向轮,411第三凹槽,412第三凹槽中心点,42子导向轮安装点,43直线,44子中轴线,5第一平面,6第二平面。
具体实施方式
以下结合具体实施方式对本申请的技术方案进行详实的阐述,然而应当理解,在没有进一步叙述的情况下,一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。
在本申请的描述中,需要说明的是,术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。所述的实施方式仅仅是对本申请的优选实施方式进行描述,并非对本申请的范围进行限定,在不脱离本申请设计精神的前提下,本领域普通技术人员对本申请的技术方案作出的各种变形和改进,均应落入本申请权利要求书确定的保护范围内。
如图2-4所示,本申请的一种实施方案提供了一种丝线牵伸装置,包括第一导向轮1和第二导向轮2,二者之间设置有驱动辊轮3,驱动辊轮3、第一导向轮1和第二导向轮2的转动轴均相互平行。
所述第一导向轮1和第二导向轮2可以绕其轴心旋转,在其轮缘分别开设有第一凹槽11和第二凹槽21,用于引导丝线运动,以免丝线滑出而脱离导向轮的表面。
作为一种优选的实施方式,所述驱动辊轮3为圆柱体或者其外表面所在的直径相等;如圆筒体等等。如此,丝线在驱动辊轮3表面运动时,不会因为直径偏差导致表面线速度不一致,能够更好地控制丝线的累计走丝长度。
所述丝线牵伸装置还包括第三导向轮组4,所述第三导向轮组4包括至少一个子导向轮41,所述每个子导向轮41均可以绕其子中轴线44旋转,且其轮缘均开设有第三凹槽411,用于引导丝线。
来自第一导向轮1的丝线在驱动辊轮3和第三导向轮组4之间循序交替穿行,然后到达第二导向轮2。通过这样的设置,丝线可在同一个驱动辊轮3上实现驱动辊轮3与丝线的多个摩擦副。
作为一种优选的实施方式,所述各个子导向轮41的安装点42位于一条直线43上,所述直线43与驱动辊轮3的第一中轴线31平行,二者所在的平面为第一平面5。各个子导向轮41分别具有各自的子中轴线44,各个子中轴线44倾斜于直线43设置,如图4所示。优选各个子中轴线44相互平行,从而各个子导向轮41相互平行。子中轴线44和直线43所在的平面为第二平面6(也即是倾斜角θ所在的平面),第一平面5和第二平面6相互垂直,如图3所示。
子中轴线44与直线43之间的夹角为倾斜角θ,其中倾斜角θ取决于驱动辊轮3的直径、子导向轮41的厚度及安装空间,并且保证第j个子导向轮41左侧(或右侧)的第三凹槽411中心点412和第j+1个子导向轮41右侧(或左侧)的第三凹槽411中心点412的连线垂直于驱动辊轮3的第一中轴线31,即保证丝线在驱动辊轮3表面上的绕行方向始终垂直于第一中轴线31,如图4所示。
通过各个子导向轮41的倾斜,可以引导丝线更好地在驱动辊轮3上排列,有利于丝线路径的控制,避免丝线路径间的相互干扰。
值得注意的是,图4是驱动辊轮3和第三导向轮组4的位置关系图(省略了丝线和其他部件),可以看作是第三导向轮组4在驱动辊轮3上的垂直投影图。
作为一种优选的实施方式,所述的第三导向轮组4位于驱动辊轮3的正下方,各个子导向轮41向左侧或者右侧倾斜;其中图2和图3示出了向左侧倾斜的一种情况,从而图4可以看作是图2和图3的局部结构俯视图。
作为一种优选的实施方式,所述各个子导向轮41的直径相等。
作为一种优选的实施方式,所述各个子导向轮41之间间隔相等。在所述间隔下,丝线在驱动辊轮3上也形成相应的间隔,而不会相互干扰。
作为一种优选的实施方式,所述驱动辊轮3和各个子导向轮41在第二平面6上进行垂直投影,各个子导向轮41的第三凹槽411的中心点412重合于驱动辊轮3的边线上,如图4所示。从而,当丝线在驱动辊轮3和各个子导向轮41之间运动时,无论丝线由驱动辊轮3到达子导向轮41,或从子导向轮41到达驱动辊轮3时,丝线均与二者相切。
本申请的第二种实施方案提供了一种丝线牵伸方法,可采用前文所述的丝线牵伸装置完成丝线的牵伸。所述丝线牵伸方法包括:
丝线由第一导向轮1运行至驱动辊轮3的表面,在驱动辊轮3绕行后继续运行至第三导向轮组4的第一子导向轮,再由第一子导向轮返回驱动辊轮3的表面绕行,并与前面的丝线路径形成间隔;当有多个子导向轮时,按照各个子导向轮的安装顺序依次重复上述过程,最后丝线由第N个子导向轮返回驱动辊轮3,在驱动辊轮3的表面绕行后,最终到达第二导向轮2(即来自第一导向轮1的丝线在驱动辊轮3和各个子导向轮41之间循序交替穿行,然后到达第二导向轮2);其中,子导向轮共计有N个,N≥1。
丝线在第一导向轮1处,可承受加工工艺所需的第一张拉力,丝线在第二导向轮2处,可承受来自其他系统提供的第二张力。第一张拉力、驱动辊轮3提供的摩擦力和所承受的第二张力形成平衡力系。
在本申请中,单个驱动辊轮3通过多个摩擦副能提供足够大的摩擦力,用于实现丝线拉力的平衡,当驱动辊轮3按照驱动辊轮转动方向转动时,丝线会按照驱动辊轮3的表面线速度稳定走丝。
以下结合实施例对本发明进行详细的阐述,但是应当理解的是,实施例并不是对本申请的保护范围的限制。
实施例1:
如图2和图3所示,一种丝线牵伸装置,包括第一导向轮1和第二导向轮2,二者可分别绕其轴心转动,且二者的轮缘均具有凹槽11,21,可用于牵引和约束丝线;第一导向轮1和第二导向轮2之间的上方位置设置有驱动辊轮3,所述驱动辊轮3为圆柱体或圆环结构,用于驱动丝线的绕行。
所述驱动辊轮3的正下方设置有第三导向轮组4(N=4),包含4个独立的子导向轮41。各个子导向轮41的安装点42在同一条直线43上,如图4所示,直线43与驱动辊轮3的第一中轴线31平行。各个子导向轮41向左侧偏移,从而使得子导向轮41的子中轴线44与直线43之间形成一个倾斜角θ。第一中轴线31与直线43形成第一平面5,倾斜角θ所在的平面为第二平面6,由于第三导向轮组4位于驱动辊轮3的正下方,且各个子导向轮41仅向左侧偏移,可见形成的第一平面5和第二平面6是相互垂直的,如图3所示。
本实施例的丝线牵伸方法:如图2和图3所示,丝线由第一导向轮1牵引至驱动辊轮3的表面,在驱动辊轮3绕行半圈后继续运行至第一子导向轮401,在第一子导向轮401上绕行半圈后,再返回至驱动辊轮3的表面绕行,绕行形成的丝线路径与前一个丝线路径形成间隔;当绕行驱动辊轮3半圈后,到达第二子导向轮402,在其上绕行半圈后,再次返回至驱动辊轮3的表面绕行半圈,然后到达第三子导向轮403,在其上绕行半圈后,返回驱动辊轮3的表面绕行半圈,再到达第四子导向轮404,在其上绕行半圈后,返回驱动辊轮3的表面绕行,最后到达第二导向轮2;从而完成整个丝线牵伸过程。
实施例2:
在实施例1的基础上,所述各个子导向轮41的直径相等,如图4所示。
实施例3:
在实施例1或实施例2的基础上,所述各个子导向轮41的间隔相等且相互平行,间距的大小需要保证第j个子导向轮41左侧(或右侧)的第三凹槽411中心点412和第j+1个子导向轮41右侧(或左侧)的第三凹槽411中心点412的连线垂直于驱动辊轮3的第一中轴线31,即如图4所示的横向虚线垂直于第一中轴线31,从而保证丝线在驱动辊轮3表面上的绕行方向始终垂直于第一中轴线31,即丝线在驱动辊轮3表面上形成的路径也是相等且平行的,防止丝线路径的相互干扰。
实施例4:
与实施例1-3不同的是,第三导向轮组4不一定位于驱动辊轮3的正下方,还可以位于其正上方,其左侧或者右侧;但是需要保证第一平面和第二平面的相互垂直,从而确定子导向轮41的偏移方向。
如图5所示,本实施例中,第三导向轮组4位于驱动辊轮3的右下方,二者之间的丝线绕行路径与图2相近。在图5中,子导向轮41的倾斜方向为左下方,图4可以看作是通过图5中箭头方向观察而得的投影图。
Claims (6)
1.一种丝线牵伸装置,其特征在于,
包括第一导向轮(1)和第二导向轮(2),二者之间设置有1个驱动辊轮(3),第一导向轮(1)、第二导向轮(2)和驱动辊轮(3)的转动轴均相互平行;
所述丝线牵伸装置还包括第三导向轮组(4),所述第三导向轮组(4)包括至少一个子导向轮(41),各个子导向轮(41)单独设置;所述各个子导向轮(41)的轮缘分别开设用于引导丝线的第三凹槽(411);
来自第一导向轮(1)的丝线在驱动辊轮(3)和各个子导向轮(41)之间循序穿行,然后到达第二导向轮(2);
所述各个子导向轮的安装点(42)位于一条直线(43)上,所述直线(43)与驱动辊轮(3)的第一中轴线(31)平行,二者所在的平面为第一平面(5);各个子导向轮(41)分别具有各自的子中轴线(44),各个子中轴线(44)倾斜于直线(43)设置,子中轴线(44)和直线(43)所在的平面为第二平面(6);第一平面(5)和第二平面(6)相互垂直;
所述驱动辊轮(3)为圆柱体,或者其表面所在的直径相等;
所述各个子导向轮(41)相互平行设置;以及
各个子导向轮(41)的间距设置使得第j个子导向轮一侧的第三凹槽的中心点(412)和第j+1个子导向轮另一侧的第三凹槽的中心点的连线垂直于驱动辊轮的第一中轴线(31);其中,j为任意一个子导向轮。
2.根据权利要求1所述的丝线牵伸装置,其特征在于,第一导向轮(1)的轮缘开设用于引导丝线的第一凹槽(11),所述第二导向轮(2)的轮缘开设用于引导丝线的第二凹槽(21)。
3.根据权利要求1或2所述的丝线牵伸装置,其特征在于,所述的第三导向轮组(4)位于驱动辊轮(3)的正下方,各个子导向轮(41)向左侧或者右侧倾斜。
4.根据权利要求1或2所述的丝线牵伸装置,其特征在于,所述驱动辊轮(3)和各个子导向轮(41)在第二平面(6)上进行垂直投影,各个子导向轮的第三凹槽的中心点(412)重合于驱动辊轮的边线上。
5.一种丝线牵伸方法,采用权1-4任一项所述的丝线牵伸装置,其特征在于,包括丝线由第一导向轮(1)运行至驱动辊轮(3)的表面,在驱动辊轮(3)上绕行后继续运行至第三导向轮组(4)的第一子导向轮(401),再由第一子导向轮(401)返回驱动辊轮(3)的表面绕行,并与前面的丝线路径形成间隔;当有多个子导向轮(41)时,按照各个子导向轮(41)的安装顺序依次重复上述过程,最后丝线由第N个子导向轮返回驱动辊轮(3),在驱动辊轮(3)的表面绕行后,最终到达第二导向轮(2);其中,子导向轮(41)共计有N个,N≥1,丝线在驱动辊轮的表面上绕行N+1次。
6.根据权利要求5所述的丝线牵伸方法,其特征在于,所述丝线在各个子导向轮(41)上以垂直于子中轴线(44)的方向走丝,且在驱动辊轮(3)表面上以垂直于第一中轴线(31)的方向走丝。
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