CN117185043B - 一种碳纤维换卷机构及其换卷方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及卷绕技术领域，公开了一种碳纤维换卷机构及其换卷方法，包括安装面板、转盘、两个挡杆、两个绕丝机构以及切丝机构；绕丝机构包括绕丝组件以及套设在绕丝组件上的夹丝组件；夹丝组件包括第一夹丝板、伸缩移动组件、第二夹丝板以及连接在第二夹丝板上的若干个限位机构，限位机构用于限制丝束在受力绷紧时朝向夹丝组件圆边处移动的距离；本发明在移动的第二夹丝板上增设了限位机构，丝束在掉入第一夹丝板和第二夹丝板之间后会被限位机构挡住，可有效的防止丝束从第一夹丝板和第二夹丝板之间拉扯出来，可以不受速度和切断力大小的限制，可使得换卷成功率高达百分之百。
Description
技术领域
本发明涉及卷绕技术领域，更具体地说，它涉及一种碳纤维换卷机构及其换卷方法。
背景技术
传统的自动换卷技术：丝束通过夹紧装置夹紧，而后通过切刀断丝，进而实现自动换卷（即丝束从一个纱管自动缠绕上另外一个纱管），但是往往由于不同的丝束不同速度下需要的切断力大小不一需要的切断时间长短不一，但是夹紧装置的夹紧产生的摩擦力有限，当丝束需要更大的切断力或者更短的切断时间的时候，夹紧产生的摩擦力往往不能够满足切断力或者切断时间的需求，造成丝束从夹紧装置中拉扯出来，从而导致现有的换卷机构的自动换卷失败概率较高。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种碳纤维换卷机构及其换卷方法。
本发明提供了一种碳纤维换卷机构，包括安装面板、活动连接在安装面板上的转盘、对称连接在转盘上的两个挡杆、对称连接在转盘上的两个绕丝机构以及设于安装面板上的切丝机构，两个挡杆和两个绕丝机构呈十字交叉式分布；
所述绕丝机构包括绕丝组件以及套设在绕丝组件上的夹丝组件，绕丝组件与转盘活动连接；
所述夹丝组件包括固定连接在绕丝组件上的第一夹丝板、套设在绕丝组件上的伸缩移动组件、活动连接在伸缩移动组件上的第二夹丝板以及连接在第二夹丝板靠近第一夹丝板的端面上的若干个限位机构，所述第一夹丝板上设有供限位机构插入的限位槽，若干个限位机构圆周分布在第二夹丝板上，所述限位机构用于限制丝束在受力绷紧时朝向夹丝组件圆边处移动的距离。
作为本发明的进一步优化方案，所述切丝机构包括连接在安装面板上的摆动气缸、连接在摆动气缸输出端的切刀支架以及可拆卸式连接在切刀支架上的切刀，摆动气缸用于驱使切刀支架朝向绕丝组件和挡杆中间区域处转动，切刀用于切断绕丝组件和挡杆之间的丝束。
作为本发明的进一步优化方案，所述绕丝组件包括活动连接在转盘上的绕丝轴、套接在绕丝轴上的空纱管以及用于驱使绕丝轴绕其自身中轴线转动的电机，电机输出端与绕丝轴可拆卸式连接，且转盘上设有与绕丝轴相匹配的第一轴承，所述第一夹丝板固定连接在绕丝轴上。
作为本发明的进一步优化方案，所述伸缩移动组件包括连接在转盘上的伸缩气缸、滑动套设在绕丝轴上的固定块以及设于固定块上的第二轴承，所述第二夹丝板通过第二轴承与固定块活动连接，所述伸缩气缸的输出端与固定块连接，伸缩气缸用于驱使固定块朝向或远离第一夹丝板的方向移动。
作为本发明的进一步优化方案，所述限位机构为固长杆体或伸缩杆体。
作为本发明的进一步优化方案，所述限位机构包括密封伸缩组件，所述第二夹丝板内圆面上连接有环形密封囊体，所述第二夹丝板的内部设有若干个通气孔，若干个通气孔与若干个密封伸缩组件相对应设置，所述密封伸缩组件的内部空间通过通气孔与环形密封囊体相连通。
作为本发明的进一步优化方案，所述密封伸缩组件包括固定环座、连接在固定环座一端的伸缩波纹管、连接在伸缩波纹管一端的密封端头、连接在固定环座和密封端头之间的多节式伸缩杆、连接在固定环座上的压力传感器以及连接在压力传感器和密封端头之间的弹簧，所述固定环座可拆卸式连接在第二夹丝板上，固定环座、伸缩波纹管和密封端头之间形成一密封储气腔室，固定环座上设有穿孔，通气孔通过穿孔与密封储气腔室相连通。
作为本发明的进一步优化方案，所述第二夹丝板和固定块之间设有信号采集机构，信号采集机构用于采集压力传感器的输出数据。
作为本发明的进一步优化方案，所述信号采集机构包括固定连接在固定块上的电信号采集盘、若干个连接在第二夹丝板外圆面上的电信号传输端子以及连接在电信号传输端子和压力传感器之间的电线，所述第二夹丝板内设有供电线排布的线孔。
一种碳纤维换卷机构的换卷方法，采用如上述的碳纤维换卷机构，包括以下步骤：
当其中一个绕丝组件上缠绕丝束处于满纱锭状态时，转盘转动一百八十度；
通过夹伸缩移动组件推动第二夹丝板朝向第一夹丝板处移动，直至第二夹丝板与第一夹丝板紧密接触并将处于第一夹丝板和第二夹丝板之间的丝束夹紧；
驱使切丝机构朝向绕丝组件和挡杆之间的丝束处移动，然后驱使绕丝组件带动第一夹丝板和第二夹丝板同向转动，当切丝机构将绕丝组件和挡杆之间的丝束切断时，完成换卷动作。
本发明的有益效果在于：本发明在移动的第二夹丝板上增设了限位机构，丝束在掉入第一夹丝板和第二夹丝板之间后会被限位机构挡住，可有效的防止丝束从第一夹丝板和第二夹丝板之间拉扯出来，可以不受速度和切断力大小的限制，可使得换卷成功率高达百分之百。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明的绕丝机构的结构示意图；
图3是本发明的绕丝机构夹紧丝束时的结构状态图；
图4是本发明的绕丝机构换卷时的丝束受力分析图；
图5是本发明的限位机构和信号采集机构的相配合视图；
图6是本发明图5中A处的放大视图；
图7是本发明图5中B处的放大视图；
图8是本发明的丝束阻碍限位机构移动时的位置分布图；
图9是本发明的限位机构摆脱丝束阻碍时的位置分布图。
图中：1、安装面板；2、转盘；201、挡杆；301、摆动气缸；302、切刀支架；303、切刀；4、绕丝机构；401、绕丝轴；402、空纱管；403、第一夹丝板；404、第一轴承；405、伸缩气缸；406、固定块；407、第二轴承；408、第二夹丝板；409、电机；5、往复横动机构；6、丝束；7、限位机构；701、固定环座；702、伸缩波纹管；703、密封端头；704、多节式伸缩杆；705、压力传感器；706、弹簧；707、通气孔；708、环形密封囊体；8、信号采集机构；801、电信号采集盘；802、电信号传输端子；803、电线。
具体实施方式
现在将参考示例实施方式讨论本文描述的主题。应该理解，讨论这些实施方式只是为了使得本领域技术人员能够更好地理解从而实现本文描述的主题。另外，相对一些示例所描述的特征在其他例子中也可以进行组合。
实施例1
如图1-图4所示，一种碳纤维换卷机构，包括安装面板1、活动连接在安装面板1上的转盘2、对称连接在转盘2上的两个挡杆201、对称连接在转盘2上的两个绕丝机构4以及设于安装面板1上的切丝机构，两个挡杆201和两个绕丝机构4呈十字交叉式分布；
绕丝机构4包括绕丝组件以及套设在绕丝组件上的夹丝组件，绕丝组件与转盘2活动连接；
夹丝组件包括固定连接在绕丝组件上的第一夹丝板403、套设在绕丝组件上的伸缩移动组件、活动连接在伸缩移动组件上的第二夹丝板408以及连接在第二夹丝板408靠近第一夹丝板403的端面上的若干个限位机构7，第一夹丝板403上设有供限位机构7插入的限位槽，若干个限位机构7圆周分布在第二夹丝板408上，限位机构7用于限制丝束6在受力绷紧时朝向夹丝组件圆边处移动的距离。
需要说明的是，当其中一个绕丝组件上缠绕丝束6处于满纱锭状态时，转盘2转动一百八十度；
通过夹伸缩移动组件推动第二夹丝板408朝向第一夹丝板403处移动，直至第二夹丝板408与第一夹丝板403紧密接触并将处于第一夹丝板403和第二夹丝板408之间的丝束6夹紧；
驱使切丝机构朝向绕丝组件和挡杆201之间的丝束6处移动，然后驱使绕丝组件带动第一夹丝板403和第二夹丝板408同向转动，当切丝机构将绕丝组件和挡杆201之间的丝束6切断时，完成换卷动作；
其中，如图4所示，丝束6在执行换卷时，由于丝束6的L2段处于被夹紧的状态，即由于空纱管402状态的绕丝组件的旋转而受到F2的力，即被带动有一个向上运动的趋势，而同时由于满纱锭状态的绕丝组件的旋转丝束6的L1段而受到F1的力，F2和F1的合力势必对丝束6的综合影响就是丝束6容易从L2段处拉扯出来，当对于切断力较大或者转速较高的时候，如果L1段没有被切刀303及时切断，由于合力的作用L2段的丝束6就会从第二夹丝板408中拉扯出来，而增加限位机构7后，即丝束6在掉入第一夹丝板403和第二夹丝板408中后会被限位机构7挡住，当L2段的丝束6受F2和F1的合力拉扯时丝束6会被限位机构7挡住而不被拉扯出来，这样丝束6可以不受速度和切断力大小的限制，总能由F1的力带动至切刀303位置而被切断，而传统的只靠增加第一夹丝板403和第二夹丝板408之间摩擦力的方式，对于高速和高切断力的丝束6难以适应，而增加了限位机构7后，可适应不同速度和不同切断力的丝束6。
其中，在丝束6缠绕的过程中，往复横动机构5会带动丝束6做直线往复运动，同时丝束6在空纱管402上缠绕，即往复横动机构5往复直线运动和空纱管402的旋转运动，一起组合丝束6会在空纱管402缠绕成的满纱锭状态，此为现有技术，在此不再赘述。
其中，切丝机构包括连接在安装面板1上的摆动气缸301、连接在摆动气缸301输出端的切刀支架302以及可拆卸式连接在切刀支架302上的切刀303，摆动气缸301用于驱使切刀支架302朝向绕丝组件和挡杆201中间区域处转动，切刀303用于切断绕丝组件和挡杆201之间的丝束6。
需要说明的是，如上述，切丝机构工作原理如下，通过摆动气缸301驱使切刀支架302和切刀303朝向绕丝组件和挡杆201之间的区域处转动，直至切刀303可与丝束6接触，也可采用其他切断方式来替代切刀303，比如加热熔断。
其中，绕丝组件包括活动连接在转盘2上的绕丝轴401、套接在绕丝轴401上的空纱管402以及用于驱使绕丝轴401绕其自身中轴线转动的电机409，电机409输出端与绕丝轴401可拆卸式连接，且转盘2上设有与绕丝轴401相匹配的第一轴承404，第一夹丝板403固定连接在绕丝轴401上。
需要说明的是，绕丝组件在进行绕线时，有电机409驱使绕丝轴401带动空纱管402进行转动，并配合如上述的往复横动机构5即可将丝束6缠绕至空纱管402上，直至空纱管402处于满纱锭状态。
其中，伸缩移动组件包括连接在转盘2上的伸缩气缸405、滑动套设在绕丝轴401上的固定块406以及设于固定块406上的第二轴承407，第二夹丝板408通过第二轴承407与固定块406活动连接，伸缩气缸405的输出端与固定块406连接，伸缩气缸405用于驱使固定块406朝向或远离第一夹丝板403的方向移动。
需要说明的是，如上述，通过第二夹丝板408和第一夹丝板403对丝束6进行限位夹持时，通过伸缩气缸405推动固定块406和第二夹丝板408朝向第一夹丝板403处移动，直至第二夹丝板408和第一夹丝板403接触并将丝束6夹紧，此时，第二夹丝板408可跟随第一夹丝板403转动。
其中，限位机构7为固长杆体或伸缩杆体。
需要说明的是，固长杆体或伸缩杆体的长度可进行根据实际参数进行设计，固长杆体或伸缩杆体的数量也可以进行适应性的调整。
通过初步实验对比，本发明所采用的碳纤维换卷机构，在200次动换卷实验中（2-500m/min速度下从100D到36000D高分子聚乙烯带的试验），成功率达到100%。
实施例2
一种碳纤维换卷机构，除限位机构7之外的所有结构均与实施例1相同，如图5-9所示，限位机构7包括密封伸缩组件，第二夹丝板408内圆面上连接有环形密封囊体708，第二夹丝板408的内部设有若干个通气孔707，若干个通气孔707与若干个密封伸缩组件相对应设置，密封伸缩组件的内部空间通过通气孔707与环形密封囊体708相连通；
密封伸缩组件包括固定环座701、连接在固定环座701一端的伸缩波纹管702、连接在伸缩波纹管702一端的密封端头703、连接在固定环座701和密封端头703之间的多节式伸缩杆704、连接在固定环座701上的压力传感器705以及连接在压力传感器705和密封端头703之间的弹簧706，固定环座701可拆卸式连接在第二夹丝板408上，固定环座701、伸缩波纹管702和密封端头703之间形成一密封储气腔室，固定环座701上设有穿孔，通气孔707通过穿孔与密封储气腔室相连通；
第二夹丝板408和固定块406之间设有信号采集机构8，信号采集机构8用于采集压力传感器705的输出数据；
信号采集机构8包括固定连接在固定块406上的电信号采集盘801、若干个连接在第二夹丝板408外圆面上的电信号传输端子802以及连接在电信号传输端子802和压力传感器705之间的电线803，第二夹丝板408内设有供电线803排布的线孔。
需要说明的是，如图8所示，当第二夹丝板408朝向第一夹丝板403处移动的过程中，丝束6有可能会阻拦在限位机构7的移动路径上，从而有可能会出现丝束6被过度拉扯、断裂等情况，当密封端头703先与丝束6接触时，因丝束6具有一定的张力，所以密封端头703移动受阻，第二夹丝板408持续移动，并挤压弹簧706，弹簧706形变后产生弹力，压力传感器705采集弹力变化后传输至电信号采集盘801，此时，因弹簧706被压缩，密封端头703和固定环座701之间的距离缩小，伸缩波纹管702被压缩，密封储气腔室空间缩小，其内部的气体被挤压至环形密封囊体708中，从而使得环形密封囊体708膨胀鼓起，此时，电信号采集盘801采集电信号到达设定值时，通过控制绕丝轴401转动，因环形密封囊体708此时与绕丝轴401紧密接触并产生相应的摩擦力后，第二夹丝板408和绕丝轴401处于连接状态，绕丝轴401转动时可带动第二夹丝板408转动，第二夹丝板408转动时可带动固定环座701、多节式伸缩杆704、密封端头703同向、同角度转动，直至密封端头703与丝束6脱离接触后，弹簧706复位，密封储气腔室体积恢复，环形密封囊体708回缩，此时，第二夹丝板408重新和绕丝轴401脱离连接，直至第二夹丝板408和第一夹丝板403将丝束6夹紧，即可进行切丝过程。
上面对本实施例进行了描述，但是本实施例并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实施例的启示下，还可做出很多形式，均属于本实施例的保护之内。
Claims (7)
1.一种碳纤维换卷机构，其特征在于，包括安装面板（1）、活动连接在安装面板（1）上的转盘（2）、对称连接在转盘（2）上的两个挡杆（201）、对称连接在转盘（2）上的两个绕丝机构（4）以及设于安装面板（1）上的切丝机构，两个挡杆（201）和两个绕丝机构（4）呈十字交叉式分布；
所述绕丝机构（4）包括绕丝组件以及套设在绕丝组件上的夹丝组件，绕丝组件与转盘（2）活动连接；
所述夹丝组件包括固定连接在绕丝组件上的第一夹丝板（403）、套设在绕丝组件上的伸缩移动组件、活动连接在伸缩移动组件上的第二夹丝板（408）以及连接在第二夹丝板（408）靠近第一夹丝板（403）的端面上的若干个限位机构（7），所述第一夹丝板（403）上设有供限位机构（7）插入的限位槽，若干个限位机构（7）圆周分布在第二夹丝板（408）上，所述限位机构（7）用于限制丝束（6）在受力绷紧时朝向夹丝组件圆边处移动的距离；
所述限位机构（7）包括密封伸缩组件，所述第二夹丝板（408）内圆面上连接有环形密封囊体（708），所述第二夹丝板（408）的内部设有若干个通气孔（707），若干个通气孔（707）与若干个密封伸缩组件相对应设置，所述密封伸缩组件的内部空间通过通气孔（707）与环形密封囊体（708）相连通；
所述密封伸缩组件包括固定环座（701）、连接在固定环座（701）一端的伸缩波纹管（702）、连接在伸缩波纹管（702）一端的密封端头（703）、连接在固定环座（701）和密封端头（703）之间的多节式伸缩杆（704）、连接在固定环座（701）上的压力传感器（705）以及连接在压力传感器（705）和密封端头（703）之间的弹簧（706），所述固定环座（701）可拆卸式连接在第二夹丝板（408）上，固定环座（701）、伸缩波纹管（702）和密封端头（703）之间形成一密封储气腔室，固定环座（701）上设有穿孔，通气孔（707）通过穿孔与密封储气腔室相连通。
2.根据权利要求1所述的一种碳纤维换卷机构，其特征在于，所述切丝机构包括连接在安装面板（1）上的摆动气缸（301）、连接在摆动气缸（301）输出端的切刀支架（302）以及可拆卸式连接在切刀支架（302）上的切刀（303），摆动气缸（301）用于驱使切刀支架（302）朝向绕丝组件和挡杆（201）中间区域处转动，切刀（303）用于切断绕丝组件和挡杆（201）之间的丝束（6）。
3.根据权利要求2所述的一种碳纤维换卷机构，其特征在于，所述绕丝组件包括活动连接在转盘（2）上的绕丝轴（401）、套接在绕丝轴（401）上的空纱管（402）以及用于驱使绕丝轴（401）绕其自身中轴线转动的电机（409），电机（409）输出端与绕丝轴（401）可拆卸式连接，且转盘（2）上设有与绕丝轴（401）相匹配的第一轴承（404），所述第一夹丝板（403）固定连接在绕丝轴（401）上。
4.根据权利要求3所述的一种碳纤维换卷机构，其特征在于，所述伸缩移动组件包括连接在转盘（2）上的伸缩气缸（405）、滑动套设在绕丝轴（401）上的固定块（406）以及设于固定块（406）上的第二轴承（407），所述第二夹丝板（408）通过第二轴承（407）与固定块（406）活动连接，所述伸缩气缸（405）的输出端与固定块（406）连接，伸缩气缸（405）用于驱使固定块（406）朝向或远离第一夹丝板（403）的方向移动。
5.根据权利要求4所述的一种碳纤维换卷机构，其特征在于，所述第二夹丝板（408）和固定块（406）之间设有信号采集机构（8），信号采集机构（8）用于采集压力传感器（705）的输出数据。
6.根据权利要求5所述的一种碳纤维换卷机构，其特征在于，所述信号采集机构（8）包括固定连接在固定块（406）上的电信号采集盘（801）、若干个连接在第二夹丝板（408）外圆面上的电信号传输端子（802）以及连接在电信号传输端子（802）和压力传感器（705）之间的电线（803），所述第二夹丝板（408）内设有供电线（803）排布的线孔。
7.一种碳纤维换卷机构的换卷方法，其特征在于，采用如权利要求1-6任一所述的碳纤维换卷机构，包括以下步骤：
当其中一个绕丝组件上缠绕丝束（6）处于满纱锭状态时，转盘（2）转动一百八十度；
通过伸缩移动组件推动第二夹丝板（408）朝向第一夹丝板（403）处移动，直至第二夹丝板（408）与第一夹丝板（403）紧密接触并将处于第一夹丝板（403）和第二夹丝板（408）之间的丝束（6）夹紧；
驱使切丝机构朝向绕丝组件和挡杆（201）之间的丝束（6）处移动，然后驱使绕丝组件带动第一夹丝板（403）和第二夹丝板（408）同向转动，当切丝机构将绕丝组件和挡杆（201）之间的丝束（6）切断时，完成换卷动作。
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