CN117533879A - 一种可变速随动式线材收放卷装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种可变速随动式线材收放卷装置，涉及复合材料自动制造技术领域，包括放卷辊、张力检测辊单元、张力调节辊单元以及收卷辊，其中：所述张力调节辊单元包括驱动辊以及滑差导向辊组件，若干个所述的滑差导向辊组件沿横向上下交错式间隔布置，且任一位于高位的所述滑差导向辊组件与任一位于低位的所述滑差导向辊组件的高度差相同，所述驱动辊传动连接所述滑差导向辊组件转动，所述放卷辊放线依次绕经所述张力检测单元、所述滑差导向辊组件至所述收卷辊。本申请解决了线材收放卷过程中对收放卷速度同步性难以控制，且收卷辊旋转速度不可变的问题。

Description

一种可变速随动式线材收放卷装置

技术领域

本申请涉及复合材料自动制造技术领域，具体涉及一种可变速随动式线材收放卷装置。

背景技术

目前，在复合材料自动制造中涉及很多线材制造场景，在诸如碳纤维预浸料丝束等线材制造过程中，对线材的收放卷使用需求强烈。在这些线材收放卷过程中，需放卷辊上出来的线材能均匀平顺地回绕于收卷辊上。在线材收放卷过程中，收卷辊直径会不断变大，放卷辊直径不断减小，导致线材线速度不断变化，而要实现收放卷效果，重点在于保证收卷和放卷过程的线材线速度的同步性。

在现有技术中，针对线材收放卷的应用场景中，主要有以下解决方案：通常采用伺服电机驱动收卷辊，在线材传递回路上设置线张力检测装置和线速度检测装置，并配套控制器，精确检测并控制线材张力和线速度，以实现线材的自动收卷，但此方案设计较复杂，实现成本较高、控制要求高等缺点。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种可变速随动式线材收放卷装置，旨在解决现有技术中收放卷线材过程中需要设置检测线材收放卷线速度的装置和精确的线张力检测装置，造成成本高的问题。

本申请采用的技术方案如下：

一种可变速随动式线材收放卷装置，包括放卷辊、张力检测辊单元、张力调节辊单元以及收卷辊，其中：

所述张力调节辊单元包括驱动辊以及滑差导向辊组件，若干个所述的滑差导向辊组件沿横向上下交错式间隔布置，且任一位于高位的所述滑差导向辊组件与任一位于低位的所述滑差导向辊组件的高度差相同，所述驱动辊传动连接所述滑差导向辊组件转动，所述放卷辊放线依次绕经所述张力检测单元、所述滑差导向辊组件至所述收卷辊。

可选的，所述滑差导向辊组件包括纺纱皮圈、导向辊和隔离块，所述隔离块保持固定，所述导向辊转动设置于所述隔离块的正面，所述纺纱皮圈套设于所述导向辊与所述隔离块形成的共有包络面。

可选的，所述纺纱皮圈相对于所述导向辊以及所述隔离块转动。

可选的，所述导向辊的底端与所述隔离块的底端齐平，且所述导向辊在所述隔离块上的正投影面积小于投影面的面积。

可选的，所述纺纱皮圈的内径周长均大于所述导向辊的外径周长和所述隔离块的外径周长。

可选的，所述导向辊设置于一转轴，所述转轴上设置有传动件，所述驱动辊通过传动带与所述传动件匹配连接。

可选的，所述驱动辊的线速度大于所述收卷辊的线速度。

可选的，所述张力检测辊单元包括定向引导辊和浮动辊，所述浮动辊的两侧各设一个所述定向引导辊，所述浮动辊沿纵向升降浮动。

可选的，所述浮动辊沿两侧的所述定向引导辊连线的中垂线移动。

可选的，所述浮动辊的浮动最高点不超过所述定向引导辊所在的水平面。

与现有技术相比，本申请的有益效果是：

本申请实施例提出的一种可变速随动式线材收放卷装置，通过设置张力调节辊单元实现自动控制其自身到收卷辊间线材的线张力接近零，保证线材均匀平顺重绕至收卷辊上，通过该装置可实现线材的自动收放卷功能，同时允许在收放卷过程中收卷辊转速可在一定范围内变化，实现可变速随动效果，整套装置结构简单、成本低、无需复杂电控系统，即可实现线材的自动收放卷，具有较好的实现性、经济性和可靠性，解决线材收放卷过程中对收放卷速度同步性难以控制，且收卷辊旋转速度不可变的问题。

附图说明

图1为本申请实施例提供的可变速随动式线材收放卷装置在一个视角下的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的可变速随动式线材收放卷装置中张力调节辊单元在一个视角下的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的可变速随动式线材收放卷装置中滑差导向辊组件在一个视角下的结构示意图；

图4为滑差导向辊组件的受力分析示意图。

附图中标号说明：

1-放卷辊，2-张力检测辊单元，21-定向引导辊，22-浮动辊，3-张力降低辊单元，31-驱动辊，32-传动链带，33-滑差辊组件，331-纺纱皮圈，332-导向辊，333-分隔块，4-收卷辊。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明，本申请实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”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申请中的具体含义。

另外，若本申请实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本申请要求的保护范围之内。

参照附图1，本申请实施例提供了一种可变速随动式线材收放卷装置，包括放卷辊1、张力检测辊单元2、张力调节辊单元3以及收卷辊4，其中放卷辊1、张力检测辊单元2、张力调节辊单元3以及收卷辊4呈一条直线布置，在使用时，首先放料线材盘绕在放卷辊1上，然后依次穿过张力检测辊单元2、张力调节辊单元3的多组滑差导向辊332组件，最后将线材头固定在收卷辊4上，收卷辊4作为收卷线材的动力辊，当收卷辊4主动转动时，线材从放卷辊1释放，依次经过张力检测辊单元2、张力调节辊单元3后，重绕回卷至收卷辊4上。

在本实施例中，参见图1所示，放卷辊1为无动力从动辊，其本身通过轴承设置于一转轴，在收卷辊4的作用下，放卷辊1可绕其轴线自由旋转而释放线材。收卷辊4为动力主动辊，其自身固定套设于一转轴，该转轴可通过联轴器连接旋转驱动电机，在旋转驱动电机的带动下，收卷辊4随所在转轴同步转动。作为常规的，放卷辊1和收卷辊4均为本领域公知技术，故此处不作过多赘述。

在本实施例中，参见图1所示，张力检测辊单元2包括定向引导辊21和浮动辊22，定向引导辊21共两个，布设于同一水平高度，且两个定向引导辊21相互间隔，浮动辊22布设于两个定向引导辊21之间，且浮动辊22能够沿两个定向引导辊21连线的中垂线移动。从图1中看出，线材从放卷辊1放出后到达张力检测辊单元2，在途径张力检测辊单元2时，线材从靠近于放卷辊1一侧的定向引导辊21绕过，再绕经浮动辊22，最后从另一侧的定向引导辊21绕出，线材绕经张力检测辊单元2呈V型状，从而起到张紧线材的目的，但需指出的是，浮动辊22的自重不会将线材拉断。可以想象的，基于浮动辊22的自重可以控制所传送线材张力大小，当所传送线材线张力增大时，浮动辊22在线材张力作用下沿纵向竖直上升，当张力达到极大值时，浮动辊22上浮至上极限位置，当所传送线材线存在突然断裂、收卷辊4转速降低至零或放料辊无料时，线材张力降低至极小值，浮动辊22下沉至下极限位置。当然可以理解的，为了能够对张力的极大值和极小值进行预警，及时提醒线材张力所处的极限状态，可以的，在浮动辊22的上极限位置安装有上行程限位开关，浮动辊22的下极限位置安装有下行程限位开关，当所传送线材线张力极大值时，浮动辊22上浮至上极限位置并触发上行程限位开关发出张力过大信号，当所传送线材线存在突然断裂、收卷辊4转速降低至零或放料辊无料时，浮动辊22下沉至下极限位置并触发下行程限位开关发出张力过低信号。同时，需要注意的是，浮动辊22上浮的极限位置不得高于定向引导辊21所在的水平面，且浮动辊22位于最高极限位置时，浮动辊22与两个定向引导辊21处于同一高度，三者齐平。

在一种实施例中，为了实现浮动辊22的自行上浮和下沉，一种实施方式为：在两个定向引导辊21连线的中垂线上安装导向板，导向板沿纵向设置导向槽，导向槽的两端槽口设置挡板，利用挡板对浮动辊22的上下行程进行限位，浮动辊22自身通过轴承转动设置于一转轴，转轴的端部一体成型有滑块，滑块匹配于导向槽内滑动而不脱落，同时可以将上行程限位开关和下行程限位开关安装于两侧的挡板内侧面，便于与滑块接触，从而提示线材的张力极限。

在本实施例中，参见图1所示，张力调节辊单元3包括驱动辊31以及滑差导向辊332组件，滑差导向辊332组件有多组，且沿横向上下交错式间隔布置，相邻滑差导向辊332组件之间间距相等，同时滑差导向辊332组件的布置需满足任一位于高位的滑差导向辊332组件与任一位于低位的滑差导向辊332组件的高度差相同，由图1所示，线材自张力检测辊单元2引出后自右往左依次绕过每一个滑差导向辊332组件，且线材在滑差导向辊332组件之间呈波浪形走行。

具体来说，参见图2和图3所示，滑差导向辊332组件包括纺纱皮圈331、导向辊332和隔离块，隔离块保持固定，隔离块具有一通孔，导向辊332设置于隔离块的正面，且导向辊332的居中位置处固定设置有一转轴，转轴自通孔穿过隔离块，并且转轴上固定套装有传动件，传动件、转轴以及导向辊332同步转动，驱动辊31同样固定连接有一转轴，转轴通过联轴器连接一驱动电机，驱动辊31通过传动链带32与导向辊332所在的传动件进行传动连接，且额外设置有张紧机构用于使传动链带32保持与各传动件传动连接，保证驱动辊31以及各个导向辊332同步转动，同时，驱动辊31的线速度大于收卷辊4的线速度，才能保证线材能顺利被收卷，而不会出现松弛。同时，如图3所示，在本实施例中，纺纱皮圈331套设于导向辊332与隔离块形成的共有包络面，导向辊332的底端与隔离块的底端齐平，且导向辊332在隔离块上的正投影面积小于投影面的面积，并且纺纱皮圈331的内径周长均大于所述导向辊332的外径周长和所述隔离块的外径周长，从而纺纱皮圈331套设于导向辊332与隔离块形成的共有包络面，且纺纱皮圈331相对于所述导向辊332以及隔离块转动。

从上述内容可以理解的，结合图1至图4所示，张力调节辊单元3用于实现线材线速度变速自动跟随，所需回卷的线材从放卷辊1依次穿过张力检测辊单元2、张力调节辊单元3的多组滑差导向辊332组件穿绕至收卷辊4上，当收卷辊4直径最大处产生的收卷线速度变大的瞬间，张力调节辊单元3中与线材接触点处的线材线速度产生变大趋势，此时线材的张力变大，造成线材对纺纱皮圈331和导向辊332的正压力增大，进一步造成线材与纺纱皮圈331和导向辊332间的摩擦力增大，此时纺纱皮圈331对线材的摩擦力与为一对相互作用力，亦增大，摩擦力增大将驱动线材加速向前传送，直至导向辊332接触点的线材线速度接近线速度。

反之，当收卷辊4直径最大处产生的收卷线速度变小的瞬间，相对张力调节辊单元3中与线材接触点线材线速度产生变小趋势，此时线材的张力变小，造成线材对纺纱皮圈331和导向辊332的正压力减小，进一步造成线材与纺纱皮圈331和导向辊332间的摩擦力减小，此时纺纱皮圈331333对线材的摩擦力与为一对相互作用力，亦减小，摩擦力减小驱动线材加速向前传送作用力减小，直至导向辊332接触点的线材线速度减低接近线速度。

由上述内容可见，滑差导向辊332组件可以根据线速度变化进行动态调节控制，保证传送中的线材的线张力接近零，多组滑差导向辊332组件按一定布局方式布置，例如多组上下对称间隔横向布置，实现更稳定的线速度变化更随效果。

综上所述，本申请实施例提供的一种可变速随动式线材收放卷装置，放卷辊1、张力检测辊单元2、张力调节辊单元3和收卷辊4单元，放卷辊1上的线材依次穿过张力检测辊单元2，张力调节辊单元3至收卷辊4上，其中收卷辊4为动力辊，具有自动收卷转动能力；放卷辊1为无动力辊，依靠线材拉动其转动；通过控制张力检测辊单元2中浮动辊22的重量的大小可以控制所传送线材张力大小，当所传送线材线张力极大值时，浮动辊22上浮至上极限位置并触发上行程限位开关发出张力过大信号，当所传送线材线存在突然断裂、收卷辊4转速降低至零或放料辊无料时，浮动辊22下沉至下极限位置并触发下行程限位开关发出张力过低信号；张力调节辊单元3能实现自动控制其自身至收卷辊4间线材的线张力接近零，保证线材均匀平顺重绕至收卷辊4上，通过该装置可实现线材的自动收放卷功能，同时允许在收放卷过程中收卷辊4转速可在一定范围内变化，实现可变速随动效果，整套装置结构简单、成本低、无需复杂电控系统，即可实现线材的自动收放卷，具有较好的实现性、经济性和可靠性。可见，本申请实施例提供的一种可变速随动式线材收放卷装置，具有如下有益效果：

第一，本发明提供的一种可变速随动式线材收放卷装置，在自动收放卷时，不需要设置检测线材收放卷线速度的装置和精确的线张力检测装置，极大地降低了硬件成本和控制难度。

第二，本发明提供的一种可变速随动式线材收放卷装置，解决了线材收放卷过程中对收放卷速度同步性难以控制，且收卷辊旋转速度不可变的问题。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可变速随动式线材收放卷装置，其特征在于，包括放卷辊(1)、张力检测辊单元(2)、张力调节辊单元(3)以及收卷辊(4)，其中：

所述张力调节辊单元(3)包括驱动辊(31)以及滑差导向辊(332)组件，若干个所述的滑差导向辊(332)组件沿横向上下交错式间隔布置，且任一位于高位的所述滑差导向辊(332)组件与任一位于低位的所述滑差导向辊(332)组件的高度差相同，所述驱动辊(31)传动连接所述滑差导向辊(332)组件转动，所述放卷辊(1)放线依次绕经所述张力检测单元、所述滑差导向辊(332)组件至所述收卷辊(4)。

2.根据权利要求1所述的可变速随动式线材收放卷装置，其特征在于，所述滑差导向辊(332)组件包括纺纱皮圈(331)、导向辊(332)和隔离块，所述隔离块保持固定，所述导向辊(332)转动设置于所述隔离块的正面，所述纺纱皮圈(331)套设于所述导向辊(332)与所述隔离块形成的共有包络面。

3.根据权利要求2所述的可变速随动式线材收放卷装置，其特征在于，所述纺纱皮圈(331)相对于所述导向辊(332)以及所述隔离块转动。

4.根据权利要求2所述的可变速随动式线材收放卷装置，其特征在于，所述导向辊(332)的底端与所述隔离块的底端齐平，且所述导向辊(332)在所述隔离块上的正投影面积小于投影面的面积。

5.根据权利要求4所述的可变速随动式线材收放卷装置，其特征在于，所述纺纱皮圈(331)的内径周长均大于所述导向辊(332)的外径周长和所述隔离块的外径周长。

6.根据权利要求2所述的可变速随动式线材收放卷装置，其特征在于，所述导向辊(332)设置于一转轴，所述转轴上设置有传动件，所述驱动辊(31)通过传动带与所述传动件匹配连接。

7.根据权利要求1所述的可变速随动式线材收放卷装置，其特征在于，所述驱动辊(31)的线速度大于所述收卷辊(4)的线速度。

8.根据权利要求1所述的可变速随动式线材收放卷装置，其特征在于，所述张力检测辊单元(2)包括定向引导辊(21)和浮动辊(22)，所述浮动辊(22)的两侧各设一个所述定向引导辊(21)，所述浮动辊(22)沿纵向升降浮动。

9.根据权利要求8所述的可变速随动式线材收放卷装置，其特征在于，所述浮动辊(22)沿两侧的所述定向引导辊(21)连线的中垂线移动。

10.根据权利要求8所述的可变速随动式线材收放卷装置，其特征在于，所述浮动辊(22)的浮动最高点不超过所述定向引导辊(21)所在的水平面。