CN109763175B - 一种扭转式竹筒连续松纤机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种扭转式竹筒连续松纤机，包括一机架、连续落料器、二夹持扭转装置以及传动机构，所述连续落料器设置在机架的中部，所述二夹持扭转装置分别设置在连续落料器两侧的机架上，所述传动机构与二夹持扭转装置相连；所述连续落料器包括料筒、旋转落料器、支撑板以及倾斜落料板，所述料筒设置在机架的顶板上，所述旋转落料器设置在料筒的下方，且所述旋转落料器固定在一支架的旋转轴上，所述支撑板的上端抵靠在旋转落料器上，下端与机架的底板转动连接。本发明可自动上下料，实现竹材连续松纤，提高了生产效率；还能避免现有技术加工中对纤维强度损伤，以及纤维分离不均匀、不可控等严重影响纤维质量的问题。

Description

一种扭转式竹筒连续松纤机

【技术领域】

本发明涉及一种扭转式竹筒连续松纤机。

【背景技术】

近年来，竹原纤维已开始应用于床垫、汽车内饰等复合材料领域，目前竹纤维机械制备方法主要是梳解法、碾压法，这些方法通过对软化后的竹材施加拉、压载荷破坏竹材基体组织分离竹纤维，技术简单易操作，但是梳解法加工出的竹纤维长短不一，碾压法加工使纤维强度受损、易断裂。目前的技术，竹纤维的质量不易保证，导致加工成本高，难以满足进一步的使用要求。

已公开的一些竹纤维提取设备专利，在竹纤维的制备方法上作了一些探索，其中申请号为201510324053.3的中国专利，公开了整竹辊压开纤机及其应用，其本质还是碾压开纤；申请号为201710607387.0的中国专利，公开了一种竹筒锥模开纤机，其是试图利用对竹筒轴向施压来分离竹纤维的设备，这些各有利弊，均存在竹纤维分离程度不能控制的问题，直接影响纤维均匀性指标。

现有以化学方法为主的技术对竹纤维物理性能损伤大，以机械为主制备竹纤维技术通过对竹材施加拉、压或其组合载荷实现竹纤维的分离，削弱了竹纤维的强度，竹纤维不能得到有效分离，而且不能改善。本发明解决的问题是：粗纤维的制备过程中，使竹纤维得到充分、有效和完全分离，从根本上解决现有方法制备竹纤维均匀度不可控的问题。

【发明内容】

本发明要解决的技术问题，在于提供一种扭转式竹筒连续松纤机，其可自动上下料，实现竹材连续松纤，提高了生产效率；还能避免现有技术加工中对纤维强度损伤，以及纤维分离不均匀、不可控等严重影响纤维质量的问题。

本发明是这样实现的：

一种扭转式竹筒连续松纤机，所述松纤机包括一机架、连续落料器、二夹持扭转装置以及传动机构，所述连续落料器设置在机架的中部，所述二夹持扭转装置分别设置在连续落料器两侧的机架上，所述传动机构与二夹持扭转装置相连；

所述连续落料器包括料筒、旋转落料器、支撑板以及倾斜落料板，所述料筒设置在机架的顶板上，所述旋转落料器设置在料筒的下方，且所述旋转落料器固定在一支架的旋转轴上，所述支撑板的上端抵靠在旋转落料器上，下端与机架的底板转动连接，所述倾斜落料板设置在旋转落料器的下方；

所述夹持扭转装置包括顶筒、连接轴、二大支架、二压杆、二小支架、弹簧、竹筒定位盘、抵靠部以及二夹持键，所述顶筒、连接轴以及抵靠部依次连接，所述顶筒靠近连接轴的一端设置有挡板，所述抵靠部后端套设在连接轴上，且可沿连接轴移动，所述抵靠部的前端设置有一顶尖，所述弹簧套设在连接轴上，且弹簧的一端抵靠在挡板上，另一端抵靠在抵靠部后端；所述竹筒定位盘固定设置在抵靠部上；二所述压杆分别设置在连接轴的两侧，所述压杆的一端通过大支架固定在挡板上，另一端穿过竹筒定位盘并通过小支架固定在抵靠部上，所述压杆为一向内弯折的压杆，所述压杆的一端设置有滑动槽，所述大支架的一端滑动设置在滑动槽上，所述压杆的另一端与小支架活动连接，二所述夹持键连接设置在对应的压杆前端且位于顶尖前端；

所述传动机构包括电机、减速器、大锥齿轮、小锥齿轮、第一凸轮、第二凸轮以及第三凸轮，所述电机固定在机架上，所述电机的输出轴通过减速器与大锥齿轮相连，其中一夹持扭转装置的顶筒后端与大锥齿轮的中部相连，所述大锥齿轮与小锥齿轮啮合，所述小锥齿轮、第一凸轮、第二凸轮以及第三凸轮分别通过皮带相连，所述第一凸轮和第二凸轮分别抵靠在对应的竹筒定位盘上，所述第三凸轮抵靠在支撑板的后方。

进一步地，所述顶筒与连接轴通过螺纹连接。

进一步地，所述压杆向内弯折的角度为142°～150°。

进一步地，所述电机的后端固定在机架的侧板上，所述减速器的下方设置有减速器底座，所述减速器底座固定在机架的底板上；未与电机相连的夹持扭转装置的顶筒后端通过一连接部固定在机架的侧板上，所述连接部架设在支撑部上，所述支撑部的下端固定在机架的底板上。

进一步地，所述旋转落料器包括复数个旋转单元，各旋转单元上设置有复数个排成一圈的落料单元。

进一步地，各旋转单元的落料单元个数为4个，且各所述落料单元为半圆形。

进一步地，所述顶尖为锥形，且二锥形顶尖的小端相对设置。

本发明具有如下优点：

现有技术梳解开纤、碾压开纤均是对竹片进行纤维分离加工，梳解开纤不能获得定长纤维，只能纤维分级；碾压开纤是后续再对纤维进行切断工序，即采用分片、碾压、纤维切断的机械流程，工艺繁琐。本发明简化了纤维分离的加工工艺，并直接获得定长麻状竹纤维；本发明先对竹材切断成竹筒，操作简便，再扭转松纤获得麻状竹纤维，解决了纤维定长加工问题，且工艺得到了简化，提高了生产效率。

现有的碾压加工方法，不能有效调节碾压力；由于竹材厚度差异，必然引起加工中纤维分离不足或纤维被拉断现象；而且不能克服。本发明设备竹筒旋转角度通过凸轮传动控制，有效避免了现有技术中纤维拉断现象；本发明采用凸轮传动控制系统，将竹筒进出料、夹紧、扭转松纤等步骤有序的组合起来，实现了竹筒扭转松纤的自动控制，提高了纤维制备技术和质量。

总之，本发明对竹筒纤维分离可控，自动上下料，实现竹材连续松纤，提高了生产效率。避免现有技术加工中对纤维强度损伤，以及纤维分离不均匀、不可控等严重影响纤维质量的问题。

【附图说明】

下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。

图1为本发明的主视图。

图2为本发明的后视图。

图3为本发明的连续落料器的结构示意图。

图4为本发明的夹持扭转装置结构示意图。

图5为本发明的传动机构的结构示意图。

【具体实施方式】

参照图1-5，本发明涉及一种扭转式竹筒连续松纤机，所述松纤机包括一机架1、连续落料器2、二夹持扭转装置3以及传动机构4，所述连续落料器2设置在机架1的中部，所述二夹持扭转装置3分别设置在连续落料器2两侧的机架1上，所述传动机构4与二夹持扭转装置3相连；

所述连续落料器2包括料筒21、旋转落料器22、支撑板23以及倾斜落料板24，所述料筒21设置在机架1的顶板11上，所述旋转落料器22设置在料筒21的下方，且所述旋转落料器22固定在一支架25的旋转轴251上，所述支撑板23的上端抵靠在旋转落料器22上，下端与机架1的底板12转动连接，所述倾斜落料板24设置在旋转落料器22的下方；

所述夹持扭转装3置包括顶筒31、连接轴32、二大支架33、二压杆34、二小支架35、弹簧36、竹筒定位盘37、抵靠部38以及二夹持键39，所述顶筒31、连接轴32以及抵靠部38依次连接，所述顶筒31靠近连接轴32的一端设置有挡板，所述抵靠部38后端套设在连接轴32上，且可沿连接轴32移动，所述抵靠部38的前端设置有一顶尖381，所述弹簧36套设在连接轴32上，且弹簧36的一端抵靠在挡板上，另一端抵靠在抵靠部38后端；所述竹筒定位盘37固定设置在抵靠部38上；二所述压杆34分别设置在连接轴32的两侧，所述压杆34的一端通过大支架33固定在挡板上，另一端穿过竹筒定位盘37并通过小支架35固定在抵靠部38上，所述压杆34为一向内弯折的压杆，所述压杆34的一端设置有滑动槽341，所述大支架33的一端滑动设置在滑动槽341上，所述压杆34的另一端与小支架35活动连接，二所述夹持键39连接设置在对应的压杆34前端且位于顶尖381前端；

所述传动机构4包括电机41、减速器42、大锥齿轮43、小锥齿轮44、第一凸轮45、第二凸轮46以及第三凸轮47，所述电机41后端固定在机架1上，所述电机41的输出轴通过减速器42与大锥齿轮43相连，其中一夹持扭转装置3的顶筒31后端与大锥齿轮43的中部相连，所述大锥齿轮43与小锥齿轮44啮合，所述小锥齿轮44、第一凸轮45、第二凸轮46以及第三凸轮47分别通过皮带48相连，所述第一凸轮45和第二凸轮46分别抵靠在对应的竹筒定位盘37上，所述第三凸轮47抵靠在支撑板23的后方。

所述顶筒31与连接轴32通过螺纹连接，可以通过螺纹结构调节顶筒31挡板与抵靠部38之间的距离，来适应不同长度的竹筒。

所述压杆34向内弯折的角度为142°～150°。

所述电机41的后端固定在机架1的侧板13上，所述减速器42的下方设置有减速器底座421，所述减速器底座421固定在机架1的底板12上；未与电机相连的夹持扭转装置3的顶筒31后端通过一连接部311固定在机架1的侧板13上，所述连接部311架设在支撑部312上，所述支撑部312的下端固定在机架1的底板12上。

所述旋转落料器22包括复数个旋转单元221，各旋转单元221上设置有复数个排成一圈的落料单元2211。

各旋转单元221的落料单元2211个数为4个，且各所述落料单元2211为半圆形。

所述顶尖381为锥形，且二锥形顶尖381的小端相对设置。

夹持扭转装置3中顶尖381加弹簧36的结构配合压杆34机构使该装置能适用于不同直径的竹筒，且锥形顶尖有助于竹筒端部均匀开裂。

本发明的工作过程如下：

首先对整竹去竹根、竹稍后再去除竹节心，接着将整竹加工成定长竹筒，然后竹筒进行软化处理，待适当强度时，再利用本发明进行扭转松纤加工；

首先开启电机41，转动的电机41通过大锥齿轮43和小锥齿轮44将动力传输给第一凸轮45、第二凸轮46以及第三凸轮47，带动第一凸轮45、第二凸轮46以及第三凸轮47缓慢转动；将竹筒放入料筒21中，竹筒沿着料筒21下方的开口落入旋转落料器22中，旋转落料器22在重力的作用下通过旋转轴251开始旋转；

当承接竹筒的落料单元2211旋转至与左右两个夹持扭转装置3的顶尖381中心点相对应处时，第三凸轮47的凸出部刚好旋转至抵靠在支撑板23的后端处，支撑板23的前端则抵靠住旋转落料器22，使旋转落料器22上的竹筒所在位置保持与两个顶尖381相对应；

此时第一凸轮45和第二凸轮46的凸出部旋转至离开各自对应的竹筒定位盘37，与竹筒定位盘37固定连接的抵靠部38在弹簧36的作用下沿连接轴32向前移动，最后两个抵靠部38前端的顶尖381分别顶住竹筒的首尾两端，同时大支架33沿压杆34的滑动槽341向后滑动，在小支架35向外顶起的力的作用下，带动弯折的压杆34前端的夹持键39压下夹持住竹筒，即顶尖381和夹持键39配合固定住竹筒；

电机41旋转的同时带动与电机41相连的夹持扭转装置3转动，对竹筒进行扭转开纤，竹筒的扭转角度为5-10°；

电机41持续旋转，第三凸轮47的凸出部离开支撑板23，第一凸轮45和第二凸轮46的凸出部则分别顶住各自对应的竹筒定位盘37，且将竹筒定位盘37向后推移，在竹筒定位盘37的作用下抵靠部38沿连接轴32向后移动，此时两个顶尖381均离开竹筒，同时大支架33沿压杆34的滑动槽341向前滑动，在小支架35向内拉力的作用下，带动弯折的压杆34前端的夹持键39向外打开，松开竹筒；旋转落料器22在竹筒的重力的作用下旋转，此时的支撑板23没有了第三凸轮47的抵靠，在旋转落料器22的力的作用下向后倾倒，当承接竹筒的落料单元2211旋转至最下方后，竹筒掉落至倾斜落料板24后，并沿倾斜落料板24下滑至收集处，这就完成了一次竹筒的进出料加工过程；

与此同时，新的竹筒沿着料筒21下方的开口落入旋转落料器22中，旋转落料器22在重力的作用下开始旋转，进入工作位置，然后重复上述扭转开纤步骤。

本发明的夹持扭转装置3能轴向移动，并实现对竹筒的固定夹紧与放松。电机41则为整个机械系统提供动力，通过大锥齿轮43和小锥齿轮44相互垂直啮合，改变了动力传递的方向；第一凸轮45和第二凸轮46分别与夹持扭转装置3的竹筒定位盘37相抵靠，作用是控制两个夹持扭转装置3的距离；距离大时，未处理竹筒落入待加工，当夹持扭转装置3间的距离减小时，竹筒固定并夹紧。第三凸轮47通过抵靠在支撑板23后端，使得支撑板23可支撑旋转落料器22，控制竹筒的进入与排出。

本发明是将夹持扭转装置3缓慢转过一定的角度时，实现竹筒扭转，从而分离竹纤维，后续通过简单梳理即可以获得定长麻状竹纤维。本发明的夹持扭转装置3特点在于能够实现对竹筒的定位、夹紧和放松，且抵靠部能轴向移动，夹紧力能调节。

本发明根据竹材的结构特点和力学特性，提出一种全新的竹筒松纤设备，通过对定长竹筒施加纯扭转载荷来分离竹纤维。由于竹材层合结构特点，当竹筒扭转时，竹材从竹黄层到竹青层，各层转过的弧长不同，层间位错使得竹材纤维层之间产生错层分离，在竹材周向，竹筒转过一定角度，由于基体剪切模量远小于纤维模量，基体破坏纤维弹性伸长。从而实现竹筒层间、层内基体完全破坏，纤维分离。

本发明可以全自动化的落料和扭转开纤，即自动上下料，实现竹材连续松纤，提高了生产效率。还能避免现有技术加工中对纤维强度损伤，以及纤维分离不均匀、不可控等严重影响纤维质量的问题。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。

Claims (7)

1.一种扭转式竹筒连续松纤机，其特征在于：所述松纤机包括一机架、连续落料器、二夹持扭转装置以及传动机构，所述连续落料器设置在机架的中部，所述二夹持扭转装置分别设置在连续落料器两侧的机架上，所述传动机构与二夹持扭转装置相连；

所述连续落料器包括料筒、旋转落料器、支撑板以及倾斜落料板，所述料筒设置在机架的顶板上，所述旋转落料器设置在料筒的下方，且所述旋转落料器固定在一支架的旋转轴上，所述支撑板的上端抵靠在旋转落料器上，下端与机架的底板转动连接，所述倾斜落料板设置在旋转落料器的下方；

所述夹持扭转装置包括顶筒、连接轴、二大支架、二压杆、二小支架、弹簧、竹筒定位盘、抵靠部以及二夹持键，所述顶筒、连接轴以及抵靠部依次连接，所述顶筒靠近连接轴的一端设置有挡板，所述抵靠部后端套设在连接轴上，且可沿连接轴移动，所述抵靠部的前端设置有一顶尖，所述弹簧套设在连接轴上，且弹簧的一端抵靠在挡板上，另一端抵靠在抵靠部后端；所述竹筒定位盘固定设置在抵靠部上；二所述压杆分别设置在连接轴的两侧，所述压杆的一端通过大支架固定在挡板上，另一端穿过竹筒定位盘并通过小支架固定在抵靠部上，所述压杆为一向内弯折的压杆，所述压杆的一端设置有滑动槽，所述大支架的一端滑动设置在滑动槽上，所述压杆的另一端与小支架活动连接，二所述夹持键连接设置在对应的压杆前端且位于顶尖前端；

所述传动机构包括电机、减速器、大锥齿轮、小锥齿轮、第一凸轮、第二凸轮以及第三凸轮，所述电机固定在机架上，所述电机的输出轴通过减速器与大锥齿轮相连，其中一夹持扭转装置的顶筒后端与大锥齿轮的中部相连，所述大锥齿轮与小锥齿轮啮合，所述小锥齿轮、第一凸轮、第二凸轮以及第三凸轮分别通过皮带相连，所述第一凸轮和第二凸轮分别抵靠在对应的竹筒定位盘上，所述第三凸轮抵靠在支撑板的后方。

2.根据权利要求1所述的一种扭转式竹筒连续松纤机，其特征在于：所述顶筒与连接轴通过螺纹连接。

3.根据权利要求1所述的一种扭转式竹筒连续松纤机，其特征在于：所述压杆向内弯折的角度为142°～150°。

4.根据权利要求1所述的一种扭转式竹筒连续松纤机，其特征在于：所述电机的后端固定在机架的侧板上，所述减速器的下方设置有减速器底座，所述减速器底座固定在机架的底板上；未与电机相连的夹持扭转装置的顶筒后端通过一连接部固定在机架的侧板上，所述连接部架设在支撑部上，所述支撑部的下端固定在机架的底板上。

5.根据权利要求1所述的一种扭转式竹筒连续松纤机，其特征在于：所述旋转落料器包括复数个旋转单元，各旋转单元上设置有复数个排成一圈的落料单元。

6.根据权利要求5所述的一种扭转式竹筒连续松纤机，其特征在于：各旋转单元的落料单元个数为4个，且各所述落料单元为半圆形。

7.根据权利要求1所述的一种扭转式竹筒连续松纤机，其特征在于：所述顶尖为锥形，且二锥形顶尖的小端相对设置。