CN115386964A - 一种高效率全自动碳纤维坩埚预制体制造设备及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高效率全自动碳纤维坩埚预制体制造设备,主要涉及的设备包括顶部针刺机构、模具、补料机构、侧边绕线机构、模具旋转机构、工作台升降机构、工作台、送料机构、尾部针刺机构、尾部开口切刀机构、端部绕线机构以及模具翻转机构;顶部针刺机构与尾部针刺机构上均安装有刺针;补料机构、送料机构以及尾部开口切刀机构上均安装有导轨滑块;侧边绕线机构与端部绕线机构上安装有气缸,并带有夹线结构;模具旋转机构上安装有传动结构;工作台升降机构安装有升降机结构;模具翻转机构上安装有旋转轴和轴承。本设备可实现全自动生产,节约人工成本,保证产品质量,可避免人员长时间接触碳纤维材料造成的身体不适,保障人员的人身安全。

Description

一种高效率全自动碳纤维坩埚预制体制造设备及方法
技术领域
本发明涉及坩埚加工技术领域,具体涉及一种高效率全自动碳纤维坩埚预制体制造设备及方法。
背景技术
坩埚是晶体生长炉中必不可少的组成部分,传统的坩埚多使用易碎的石墨材料,随着行业发展,使用强度高、保温效果好且使用寿命长的碳纤维材料制作的坩埚成为主流。
中国发明专利一种应用于碳纤维坩埚制备的针刺机(CN201910618126.8),其公开了一种应用于碳纤维坩埚制备的针刺机,包括机架组件和坩埚支撑组件;其通过电机二、传动杆、转轴和坩埚支撑杆的共同作用,可实时调整坩埚的角度以保证坩埚各个角度都能够通过针刺机来实现针刺,无需介入人工,保证坩埚针刺的均匀性;电机三及同步链条的设置便于实时调整上层平台的高度,进而便于调整坩埚针刺的高度;电机一、电机二和电机三均采用伺服电机可以保证针刺的稳定性,坩埚角度及高度调整的精确性。
但在使用碳纤维材料制作的坩埚的过程中,需要先将原材料制备成预制体,上述的传统的方式采用以人工操作为主的设备进行,其所有工序均离不开人工操作,一台设备同时只能生产一件产品,存在生产效率低、生产成本高等缺点,且人员长时间接触所使用的碳纤维原料,会对身体产生一定的损伤,不利于人员的身体健康和生命安全。
综上所述,发明一种完全不需要人工操作,可实现全自动生产的碳纤维坩埚预制体制造设备是非常有必要的。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种高效率全自动碳纤维坩埚预制体制造设备及方法。
本发明的另一个目的旨在提供一种碳纤维坩埚预制体制造设备,完全不需要人工操作来进行上下料、碳布粘接裁剪、针刺、绕线、补R角等所有工序,实现全自动生产,节约人工成本,降低由于人员操作不当或失误造成的产品不良率,保证产品质量,同时避免人员长时间接触碳纤维材料造成的身体不适,保障人员的人身安全。
本发明的又一个目的旨在能同时加工两件产品,对比传统模式,能提高一倍的生产效率,从而提高产量。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种高效率全自动碳纤维坩埚预制体制造设备,主要涉及的设备包括顶部针刺机构、模具、补料机构、侧边绕线机构、模具旋转机构、工作台升降机构、工作台、送料机构、尾部针刺机构、尾部开口切刀机构、端部绕线机构以及模具翻转机构;所述顶部针刺机构与尾部针刺机构上均安装有刺针;所述补料机构、送料机构以及尾部开口切刀机构上均安装有导轨滑块;所述侧边绕线机构与端部绕线机构上安装有气缸,并带有夹线结构;所述模具旋转机构上安装有传动结构;所述工作台升降机构安装有升降机结构;所述模具翻转机构上安装有旋转轴和轴承。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案:所述模具的数量为2个,所述模具安装于模具旋转机构上,2个模具口对口合并成一体式结构,可同时绕制两个碳纤维坩埚,绕制完成后从中间割开成两个碳纤维坩埚预制体。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案:所述顶部针刺机构与尾部针刺机构上均设置有凸轮传动结构,且可带动顶部针刺机构与尾部针刺机构上下往复运动。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案:所述夹线结构将线固定并在所述气缸控制下送到绕线工位,而后开始绕线。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案:所述送料机构和布料机构上分别设有送料切刀和布料切刀。
使用上述一种高效率全自动碳纤维坩埚预制体制造设备的制造方法,包括以下步骤:
(1)送料:由送料机构将碳纤维复合布送到模具上,模具在模具旋转机构作用下旋转,带动复合布使其卷覆在模具上,当复合布卷覆到合适位置后,由送料切刀将原料切断,完成送料动作。
(2)针刺:工作台在工作台升降机构的带动下上升,上升到合适位置后,顶部针刺机构开始工作,针刺的同时模具旋转,保证复合布一整圈都被针刺到。
(3)包圆角:完成一圈针刺后,尾部开口切刀将模具尾部圆角处的复合布切开缺口,而后模具在模具翻转机构带动下翻转合适角度,使模具圆角处于水平正上方,而后切开的复合布将模具圆角包住,由尾部针刺机构进行针刺,针刺的同时模具自转,自转一定角度后尾部开口切刀继续将复合布切开缺口,而后再进行尾部针刺,如此反复多次。
(4)补料:补料机构进行送料,到合适长度由补料切刀将原料切断,然后由尾部针刺机构完成针刺。
(5)绕线:圆角补料完成后,由绕线机构开始对产品进行均匀绕线,绕线完成后重复送料、针刺、包圆角、补料的动作。
(6)脱模:每完成步骤(1)至步骤(5)的一个往复循环,工作台便下降一段距离,使产品始终处于方便针刺机构加工的位置,直至完成整个产品的加工,而后进行切线脱模。
本发明的有益效果如下:本发明中的设备完全不需要人工操作来进行上下料、碳布粘接裁剪、针刺、绕线、补R角等所有工序,实现了全自动生产,节约了人工成本,降低了由于人员操作不当或失误造成的产品不良率,保证了产品质量,同时避免了人员长时间接触碳纤维材料造成的身体不适,保障人员的人身安全;该设备还采用了双模具结构,采用碳纤维双坩埚模具结构,模具口对口合并成一体式,可同时绕制两个碳纤维坩埚,绕制完成后从中间割开成两个碳纤维坩埚预制体,对比传统模式,能提高一倍的生产效率,从而提高产量。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图;
图2是本发明的侧视图。
附图标记包括:1-顶部针刺机构、2-模具、3-补料切刀、4-补料机构、5-侧边绕线机构、6-机架、7-模具旋转机构、8-工作台升降机构、9-工作台、10-碳纤维复合布、11-送料切刀、12-送料机构、13-尾部针刺机构、14-尾部开口切刀机构、15-端部绕线机构、16-模具翻转机构。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合实施例中的附图,对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,然而,以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明的目的,而不是对本发明的限制。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参见附图的图1至图2,本实施例中的一种高效率全自动碳纤维坩埚预制体制造设备,主要涉及的设备包括顶部针刺机构1、模具2、补料机构4、侧边绕线机构5、模具旋转机构7、工作台升降机构8、工作台9、送料机构12、尾部针刺机构13、尾部开口切刀机构14、端部绕线机构15以及模具翻转机构16;
其中,顶部针刺机构1与尾部针刺机构13上安装有刺针,且带有凸轮传动结构,在凸轮传动结构的作用下实现上下往复运动,从而完成针刺动作;
补料机构4与送料机构12安装有导轨滑块,可左右运动实现送料补料功能;
侧边绕线机构5与端部绕线机构15装有气缸,并带有夹线结构,夹线结构将线固定,在气缸运动下送到合适位置,然后开始绕线,绕线完成后切断,实现整个绕线功能;
模具旋转机构7安装有传动结构,可带动模具自传;
工作台升降机构8安装有升降机结构,在电机的带动下实现工作台的升降;
尾部开口切刀机构14安装有导轨滑块,可实现前进后退动作从而实现对复合布的切口功能;
模具翻转机构16安装有旋转轴和轴承,能在电机减速机的作用下带动模具整体进行翻转动作,实现产品圆角处的加工。
设备工作时,由送料机构12将碳纤维复合10布送到模具2上,模具2在模具旋转机构7作用下旋转,带动复合布10使其卷覆在模具2上,当复合布10卷覆到合适位置后,由送料切刀11将原料切断,完成送料动作。
送料完成后,工作台9在工作台升降机构8的带动下上升,上升到合适位置后,顶部针刺机构1开始工作,针刺的同时模具旋转,保证复合布10一整圈都被针刺到。完成一整圈的针刺后,顶部针刺机构1暂停动作,尾部开口切刀14将模具2尾部圆角处的复合布10切开缺口,然后模具2在模具翻转机构16带动下翻转合适角度,使模具圆角处于水平正上方,然后切开的复合布10将模具圆角包住,由尾部针刺机构13进行针刺,针刺的同时模具自转,自转一定角度后尾部开口切刀14继续将复合布切开缺口,然后再进行尾部针刺,如此反复多次,完成包圆角的加工。
由于产品圆角处厚度大于圆壁,因此包圆角后需要对圆角处进行补料。补料时补料机构4进行送料,到合适长度由补料切刀3将原料切断,然后由尾部针刺机构13完成针刺。设备安装有两个模具2,一个模具的补圆角完成后,再进行第二个模具的包圆角与补圆角加工。
圆角补料完成后,由绕线机构开始对产品进行均匀绕线,绕线完成后重复送料、针刺、包圆角、补圆角的动作,在此过程中,每完成一个往复循环,工作台便下降一段距离,使产品始终处于方便针刺机构加工的位置,直至完成整个产品的加工,然后切线,脱模。
上述实施例仅为本发明的较佳实施例,并非依此限制本发明的保护范围,故:凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化,均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种高效率全自动碳纤维坩埚预制体制造设备,其特征在于:主要涉及的设备包括顶部针刺机构、模具、补料机构、侧边绕线机构、模具旋转机构、工作台升降机构、工作台、送料机构、尾部针刺机构、尾部开口切刀机构、端部绕线机构以及模具翻转机构;所述顶部针刺机构与尾部针刺机构上均安装有刺针;所述补料机构、送料机构以及尾部开口切刀机构上均安装有导轨滑块;所述侧边绕线机构与端部绕线机构上安装有气缸,并带有夹线结构;所述模具旋转机构上安装有传动结构;所述工作台升降机构安装有升降机结构;所述模具翻转机构上安装有旋转轴和轴承。
2.根据权利要求1所述的一种高效率全自动碳纤维坩埚预制体制造设备,其特征在于:所述模具的数量为2个,所述模具安装于模具旋转机构上,2个模具口对口合并成一体式结构,可同时绕制两个碳纤维坩埚,绕制完成后从中间割开成两个碳纤维坩埚预制体。
3.根据权利要求1所述的一种高效率全自动碳纤维坩埚预制体制造设备,其特征在于:所述顶部针刺机构与尾部针刺机构上均设置有凸轮传动结构,且可带动顶部针刺机构与尾部针刺机构上下往复运动。
4.根据权利要求1所述的一种高效率全自动碳纤维坩埚预制体制造设备,其特征在于:所述夹线结构将线固定并在所述气缸控制下送到绕线工位,而后开始绕线。
5.根据权利要求1所述的一种高效率全自动碳纤维坩埚预制体制造设备,其特征在于:所述送料机构和布料机构上分别设有送料切刀和布料切刀。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的一种高效率全自动碳纤维坩埚预制体制造设备的制造方法,其特征在于:包括以下步骤:
(1)送料:由送料机构将碳纤维复合布送到模具上,模具在模具旋转机构作用下旋转,带动复合布使其卷覆在模具上,当复合布卷覆到合适位置后,由送料切刀将原料切断,完成送料动作。
(2)针刺:工作台在工作台升降机构的带动下上升,上升到合适位置后,顶部针刺机构开始工作,针刺的同时模具旋转,保证复合布一整圈都被针刺到。
(3)包圆角:完成一圈针刺后,尾部开口切刀将模具尾部圆角处的复合布切开缺口,而后模具在模具翻转机构带动下翻转合适角度,使模具圆角处于水平正上方,而后切开的复合布将模具圆角包住,由尾部针刺机构进行针刺,针刺的同时模具自转,自转一定角度后尾部开口切刀继续将复合布切开缺口,而后再进行尾部针刺,如此反复多次。
(4)补料:补料机构进行送料,到合适长度由补料切刀将原料切断,然后由尾部针刺机构完成针刺。
(5)绕线:圆角补料完成后,由绕线机构开始对产品进行均匀绕线,绕线完成后重复送料、针刺、包圆角、补料的动作。
(6)脱模:每完成步骤(1)至步骤(5)的一个往复循环,工作台便下降一段距离,使产品始终处于方便针刺机构加工的位置,直至完成整个产品的加工,而后进行切线脱模。
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