CN118270599A - 一种碳化硅纤维卷绕张力调节机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种碳化硅纤维卷绕张力调节机构，应用在碳化硅纤维生产技术领域，其技术方案要点是：所述基座上沿着所述碳化硅纤维丝的输送方向分别固定设有纤维丝绷紧机构以及纤维丝收卷机构，在所述纤维丝绷紧机构与所述纤维丝收卷机构之间还设有用于在碳化硅纤维丝处于紧绷状态时基于使得单位长度内的碳化硅纤维丝进一步拉伸从而实现调节碳化硅纤维丝张力的纤维丝张力调节机构以及用于对碳化硅纤维丝的张力进行实时监测的张力监测机构；具有的技术效果是：是卷绕过程中张力恒定稳定，张力调节方便，能够感知碳化硅纤维丝是否断裂。

Description

一种碳化硅纤维卷绕张力调节机构

技术领域

本发明涉及碳化硅纤维生产技术领域，特别涉及一种碳化硅纤维卷绕张力调节机构。

背景技术

碳化硅纤维丝线是一种极细的丝线，在生产后，需要将丝线收卷在卷筒上，以便包装运输。

目前，公告号为CN216686936U的中国实用新型，公开了一种碳化硅纤维卷绕收丝机，包括箱体和设置在箱体顶部的悬挂架，悬挂架上设置导向组件和转向组件，箱体靠近悬挂架的一侧设置有张力调节组件和丝线收卷机构，丝线收卷机构包括与箱体转动连接的卷丝筒和拨丝组件，卷丝筒的轴线垂直于其连接的箱体侧壁，张力调节组件包括支撑架、转动连接于支撑架的连接杆和转动连接于连接杆的调节导轮，支撑架设置在箱体靠近卷丝筒的一侧，支撑架上转动连接有调节架，调节架和连接杆之间连接有弹性的拉紧件。

现有的实用新型通过在收卷时调节丝线的张紧程度，从而保证了丝线始终均匀的包覆力绕设在卷丝筒上，避免了散开或崩断的情况，但是，一方面该实用新型主要依靠拉力弹簧实现调节丝线的张紧程度，并且在碳化硅纤维丝卷绕过程中碳化硅纤维丝会不断压动张力调节组件中的张力调节轮，从而在碳化硅纤维丝卷绕过程中使得拉力弹簧不断处于拉长或收缩状态，在长期使用后由于金属疲劳的影响会大大降低拉力弹簧的弹性系数，从而影响碳化硅纤维丝的绷紧，同时也无法保证在卷绕过程中作用在碳化硅纤维丝上的绷紧力始终保持相等，影响碳化硅纤维丝的卷绕；另一方面，若是丝线在卷绕过程中绷断也无法被感知，很有可能导致绷断的丝线卷绕在一起，具有改进的空间。

发明内容

本发明的目的是提供一种碳化硅纤维卷绕张力调节机构，其优点是卷绕过程中张力恒定稳定，张力调节方便，能够感知碳化硅纤维丝是否断裂。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种碳化硅纤维卷绕张力调节机构，包括基座以及固定设置于所述基座上的悬臂架，所述悬臂架上设有用于引导输送碳化硅纤维丝的导向组件以及用于改变碳化硅纤维丝输送方向的转向组件；所述基座上沿着所述碳化硅纤维丝的输送方向分别固定设有纤维丝绷紧机构以及纤维丝收卷机构，在所述纤维丝绷紧机构与所述纤维丝收卷机构之间还设有用于在碳化硅纤维丝处于紧绷状态时基于使得单位长度内的碳化硅纤维丝进一步拉伸从而实现调节碳化硅纤维丝张力的纤维丝张力调节机构以及用于对碳化硅纤维丝的张力进行实时监测的张力监测机构。

本发明进一步设置为：所述纤维丝绷紧机构包括固定设置于所述基座上的支撑架以及转动连接于所述支撑架远离所述基座一端的连接杆，所述连接杆上转动连接有绷紧轮，同时在所述支撑架上转动连接有调节架，所述调节架与所述连接杆之间基于连接件连接。

本发明进一步设置为：所述连接件使用刚性连杆或硬质弹簧，硬质弹簧拉长所需的拉力远大于碳化硅纤维丝的断裂拉力。

本发明进一步设置为：所述纤维丝张力调节机构包括固定设置于所述基座上的调节座，所述调节座上固定设有同步外扩组件，所述同步外扩组件的轴心线与碳化硅纤维丝的输送方向垂直，所述同步外扩组件的外侧轴壁上沿着轴线方向均匀开设有螺旋槽。

本发明进一步设置为：所述同步外扩组件包括转动连接于所述调节座上的驱动齿轮以及用于带动所述驱动齿轮进行旋转的驱动组件，所述驱动齿轮上沿着中轴线方向交错设有2-4组齿条外扩组件，每组齿条外扩组件均由两个沿着所述驱动齿轮中轴面对称且与所述驱动齿轮实现啮合传动的驱动齿条组成，每个所述驱动齿条的外端面固定设有轴心线始终与所述驱动齿轮的轴心线重合的弧形板，所述螺旋槽开设于所述弧形板上。

本发明进一步设置为：所述螺旋槽的螺旋中心角不小于540°且不高于900°。

本发明进一步设置为：所述驱动组件包括固定设置于所述调节座上的驱动电机以及连接所述驱动电机与所述驱动齿轮，用于增加所述驱动电机作用在所述驱动齿轮上旋转扭矩的减速器组件，所述驱动电机使用伺服电机。

本发明进一步设置为：所述张力监测机构包括沿着碳化硅纤维丝的输送方向固定设置于所述基座上的若干压力测量组件，所述压力测量组件包括固定设置于所述基座上的伸缩组件，所述伸缩组件的伸缩端转动连接有用于输送并抵接碳化硅纤维丝的抵接轮，所述抵接轮的旋转中心处固定设有压力传感器。

本发明进一步设置为：所述压力测量组件设有4组，4组所述压力测量组件交错设置于所述基座上使得在张力监测机构内碳化硅纤维丝的输送方向呈弦形分布。

本发明进一步设置为：所述纤维丝收卷机构包括以轴心线垂直于所述基座表面的方向转动设置于所述基座的收卷筒以及拨动丝线沿着所述收卷筒的轴心线方向移动的拨丝组件，所述拨丝组件包括固定设置于所述基座靠近所述收卷筒一侧的安装架，所述安装架上转动连接有驱动螺杆以及轴线与所述驱动螺杆平行设置的导丝辊，所述驱动螺杆上滑动连接有拨丝块。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1.在基座上沿着碳化硅纤维丝的输送方向分别固定设置纤维丝绷紧机构以及纤维丝收卷机构，从而使得碳化硅纤维丝在输送过程中始终保持绷紧状态以便于后续对碳化硅纤维丝的张力进行调节，通过在纤维丝绷紧机构以及纤维丝收卷机构之间固定设置纤维丝张力调节机构，纤维丝张力调节机构通过设置轴心线与碳化硅纤维丝的输送方向垂直的同步外扩组件并且在同步外扩组件的外侧轴壁上开设螺旋槽，通过将碳化硅纤维丝缠绕在同步外扩组件的螺旋槽内，当需要调节碳化硅纤维丝的张力时，驱动组件带动驱动齿轮旋转从而带动与之啮合传动的驱动齿条向外移动以带动弧形板向外扩张使得碳化硅纤维丝被拉长，由于纤维丝绷紧机构与纤维丝收卷机构之间的距离是固定的，则在该单位长度内碳化硅纤维丝被拉长从而实现碳化硅纤维丝的张力调节，张力调节方便，并且由于通过慢慢带动碳化硅纤维丝进行拉长，不会使得碳化硅纤维丝的张力快速变化，降低碳化硅纤维丝在卷绕过程中断裂的可能性，更加能保证卷绕过程中碳化硅纤维丝的张力恒定稳定；

2.设置张力监测机构由4组件压力测量组件组成，同时4组压力测量组件交错设置在基座上使得碳化硅纤维丝经过时输送方向呈弦形分布，压力测量组件设置伸缩组件并且在伸缩组件的伸缩端设置抵接轮以及压力传感器，当伸缩组件带动抵接轮抵接碳化硅纤维丝时，碳化硅纤维丝作用在抵接轮上的压力即为碳化硅纤维丝的张力，从而使得碳化硅纤维丝的张力通过压力传感器的读数表示出来，从而实现对碳化硅纤维丝张力的实时监控，保证碳化硅纤维丝的张力恒定稳定，同时若是碳化硅纤维丝在输送过程中断裂，则碳化硅纤维丝无法继续压动抵接轮，因此当压力传感器的压力读数骤降至0时则表示碳化硅纤维丝断裂，若压力传感器的压力读数突然降低，则表示碳化硅纤维丝未处于紧绷状态。

附图说明

图1是本实施例的整体的结构示意图；

图2是图1的A部分放大示意图；

图3是图1的B部分放大示意图；

图4是本实施例的同步外扩组件的结构示意图；

图5是本实施例的压力测量组件的结构示意图。

附图标记：1、基座；2、悬臂架；3、导向组件；31、导向架；32、导向轮；4、转向组件；41、转向轴；42、转向轮；5、纤维丝绷紧机构；51、支撑架；52、连接杆；53、绷紧轮；54、调节架；55、连接件；56、紧固槽；6、纤维丝收卷机构；61、收卷筒；62、拨丝组件；63、安装架；64、驱动螺杆；65、导丝辊；66、拨丝块；7、纤维丝张力调节机构；71、调节座；72、同步外扩组件；73、螺旋槽；74、驱动齿轮；75、驱动组件；751、驱动电机；752、减速器组件；76、齿条外扩组件；77、驱动齿条；78、弧形板；8、张力监测机构；81、压力测量组件；82、伸缩组件；83、抵接轮；84、压力传感器。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例：

参考图1，一种碳化硅纤维卷绕张力调节机构，包括固定设置在水平地面上的基座1以及固定设置在基座1顶部的悬臂架2，悬臂架2呈倒U形构造，基于焊接方式焊接固定在基座1顶端，在悬臂架2上设有用于引导输送碳化硅纤维丝的导向组件3以及用于改变碳化硅纤维丝输送方向的转向组件4，导向组件3并列设有多组，转动连接在悬臂架2远离基座1的一端，用于实现将多股碳化硅纤维丝分隔开并引导碳化硅纤维丝向前输送，同样转向组件4也与导向组件3一一对应设有多组，转动连接在悬臂架2远离基座1的一端，用于改变自导向组件3输出的碳化硅纤维丝的输送方向以便进行后续的收卷，同时在基座1上沿着碳化硅纤维丝的输送方向的起始端以及末端分别固定设有纤维丝绷紧机构5以及纤维丝收卷机构6，纤维丝绷紧机构5用于使得碳化硅纤维丝在输送过程中始终处于绷紧状态，同时可对碳化硅纤维丝的绷紧度即碳化硅纤维丝的张力进行初步调节，从而便于碳化硅纤维丝卷绕到纤维丝收卷机构6上时更加均匀，纤维丝收卷机构6固定设置在基座1靠近底部的位置用于实现碳化硅纤维丝的收卷，同时在在纤维丝绷紧机构5与纤维丝收卷机构6之间还设有纤维丝张力调节机构7以及用于对碳化硅纤维丝的张力进行实时监测的张力监测机构8，纤维丝张力调节机构7用于在碳化硅纤维丝处于紧绷状态时基于使得单位长度内的碳化硅纤维丝进一步拉伸从而实现调节碳化硅纤维丝张力，从而使得碳化硅纤维丝的张力调节更加方便，同时不会使得碳化硅纤维丝的张力快速变化，降低碳化硅纤维丝在卷绕过程中断裂的可能性，更加能保证卷绕过程中碳化硅纤维丝的张力恒定稳定。在本实施例中，导向组件3、转向组件4、纤维丝绷紧机构5、纤维丝收卷机构6、纤维丝张力调节机构7以及张力监测机构8均对应设有4组从而同步进行4股碳化硅纤维丝的卷绕需求，同样可以根据实际需求对数量进行增减从而提升卷绕效率。

参考图1和图2，具体的，导向组件3包括固定设置在悬臂架2远离基座1一端且长度方向沿着水平方向设置的导向架31以及转动连接在导向架31远离悬臂架2一端的导向轮32，导向架31的长度沿着竖直方向递增，位于底部的导向架31长度最长，转向组件4包括轴线沿着水平方向设置的转向轴41以及轴线与导向轮32的轴线垂直设置的转向轮42，转向轮42同轴心转动连接在转向轴41上。在本实施例中，导向轮32以及转向轮42均一一对应设有4组。

参考图1和图2，具体的，纤维丝绷紧机构5包括固定设置在基座1上的支撑架51以及转动连接在支撑架51远离基座1一端的连接杆52，在连接杆52上转动连接有绷紧轮53，同时在支撑架51靠近基座1的位置转动连接有调节架54，在调节架54以及支撑架51上以调节架54的旋转中心为圆心开设有呈弧形构造的紧固槽56，在紧固槽56内滑动连接有紧固旋钮以及紧固螺母，当调节架54位置调节完成后通过旋转紧固旋钮使得调节架54锁紧固定在支撑架51上，调节架54与连接杆52之间基于连接件55连接，连接架为刚性，当旋转调节架54时，调节架54基于连接件55拉动连接杆52转动从而带动绷紧轮53运动实现碳化硅纤维丝的绷紧，调节完成后锁紧紧固旋钮即可。在本实施例中，连接件55使用刚性连杆或硬质弹簧，使用硬质弹簧时，硬质弹簧拉长所需的拉力远大于碳化硅纤维丝的断裂拉力。

参考图1和图4，具体的，纤维丝张力调节机构7包括沿着垂直于基座1表面的方向固定设置在基座1上的调节座71，在调节座71上固定设有同步外扩组件72，同步外扩组件72的轴心线与碳化硅纤维丝的输送方向垂直，在同步外扩组件72的外侧轴壁上沿着轴线方向均匀开设有螺旋槽73，螺旋槽73的槽壁涂设有润滑涂层从而减少碳化硅纤维丝与螺旋槽73槽壁的摩擦力，避免碳化硅纤维丝无法被顺利膨胀扩张而直接导致断裂，同步外扩组件72包括同轴心转动连接在调节座71上的驱动齿轮74以及用于带动驱动齿轮74进行旋转的驱动组件75，驱动齿轮74上沿着中轴线方向交错设有2-4组齿条外扩组件76，每组齿条外扩组件76均由两个沿着驱动齿轮74中轴面对称且与驱动齿轮74实现啮合传动的驱动齿条77组成，每个驱动齿条77的外端面固定设有轴心线始终与驱动齿轮74的轴心线重合的弧形板78，螺旋槽73开设在弧形板78上，具体的，驱动组件75包括固定设置在调节座71上的驱动电机751以及连接驱动电机751与驱动齿轮74，用于增加驱动电机751作用在驱动齿轮74上旋转扭矩的减速器组件752，减速器组件752使用二级减速器从而大大降低了驱动电机751的转速，提高了驱动电机751作用在驱动齿轮74上的扭矩，经过转向组件4输出的碳化硅纤维丝缠绕在同步外扩组件72外侧轴壁的螺旋槽73内绕若干圈后经过张力监测机构8后连接到纤维丝收卷机构6上，随后旋转调节架54拉动连接杆52转动从而带动绷紧轮53运动实现碳化硅纤维丝的绷紧，当碳化硅纤维丝绷紧后驱动组件75驱动驱动齿轮74旋转从而带动驱动齿条77向外移动间接带动固定连接在驱动齿条77外端面的弧形板78向外扩张，从而实现对碳化硅纤维丝的张力进行精准调节。在本实施例中，驱动电机751使用伺服电机，螺旋槽73的螺旋中心角不小于540°且不高于900°，优选为720°，齿轮外扩组件设有3组，即对称设有3组驱动齿条77，对应固定设置在驱动齿条77外端面的弧形板78的圆心角为60°。

参考图1和图5，具体的，张力监测机构8包括沿着碳化硅纤维丝的输送方向固定设置在基座1上的若干压力测量组件81，压力测量组件81包括固定设置在基座1上的伸缩组件82，在伸缩组件82的伸缩端转动连接有用于输送并抵接碳化硅纤维丝的抵接轮83，在抵接轮83的旋转中心处固定设有压力传感器84，当伸缩组件82带动抵接轮83抵接碳化硅纤维丝时，碳化硅纤维丝作用在抵接轮83上的压力即为碳化硅纤维丝的张力，从而使得碳化硅纤维丝的张力通过压力传感器84的读数表示出来，从而实现对碳化硅纤维丝张力的实时监控，同时若是碳化硅纤维丝在输送过程中断裂，则碳化硅纤维丝无法继续压动抵接轮83，因此当压力传感器84的压力读数骤降至0时则表示碳化硅纤维丝断裂，若压力传感器84的压力读数突然降低，则表示碳化硅纤维丝未处于紧绷状态，从而实现对碳化硅纤维丝的状态进行实时监测。在本实施例中，伸缩组件82使用电缸，压力测量组件81设有4组，4组压力测量组件81交错设置在基座1上使得在张力监测机构8内碳化硅纤维丝的输送方向呈弦形分布。

参考图1和图3，具体的，纤维丝收卷机构6包括以轴心线垂直于基座1表面的方向转动设置在基座1的收卷筒61以及拨动丝线沿着收卷筒61的轴心线方向移动的拨丝组件62，在基座1内固定设有用于带动收卷筒61沿着同一方向匀速转动的旋转电机，拨丝组件62包括固定设置在基座1靠近收卷筒61一侧的安装架63，在安装架63上转动连接有驱动螺杆64以及轴线与驱动螺杆64平行设置的导丝辊65，在驱动螺杆64上基于螺纹配合滑动连接有拨丝块66，在基座1上同样固定设有用于带动驱动螺杆64旋转的电机，导丝辊65设有两个，两个导丝辊65分别设置在拨丝块66进丝一侧以及出丝一侧，碳化硅纤维丝从拨丝块66中穿出，经由导丝辊65引导卷绕到收卷筒61上，电机带动驱动螺杆64旋转从而带动拨丝沿着螺杆的方向进行滑移从而带动碳化硅纤维丝沿着收卷筒61的轴线方向进行移动使得丝杆卷绕更加均匀。

使用过程简述：首先丝线经过导向轮32以及转向轮42进入纤维丝绷紧机构5内，随后输出的碳化硅纤维丝缠绕在同步外扩组件72外侧轴壁的螺旋槽73内绕若干圈后经过张力监测机构8后连接到纤维丝收卷机构6上，此时通过调节纤维丝绷紧机构5以及张力监测机构8使得碳化硅纤维丝初步绷紧，调节纤维丝绷紧机构5时通过旋转调节架54，调节架54基于连接件55拉动连接杆52转动从而带动绷紧轮53运动实现碳化硅纤维丝的绷紧，当调节完成后锁紧紧固旋钮进行固定，调节张力监测机构8时通过同步控制伸缩组件82伸长使得抵接轮83抵接碳化硅纤维丝使得纤维丝进一步绷紧，当碳化硅纤维丝绷紧后驱动组件75带动驱动齿轮74旋转从而带动驱动齿条77向外移动间接带动固定连接在驱动齿条77外端面的弧形板78向外扩张，从而实现对碳化硅纤维丝的张力进行精准调节，通过观察压力传感器84的读数实时监控碳化硅纤维丝的张力，当张力到达设定值后启动旋转电机实现将碳化硅纤维丝卷绕到收卷筒61上。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出具有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种碳化硅纤维卷绕张力调节机构，包括基座(1)以及固定设置于所述基座(1)上的悬臂架(2)，所述悬臂架(2)上设有用于引导输送碳化硅纤维丝的导向组件(3)以及用于改变碳化硅纤维丝输送方向的转向组件(4)；其特征在于，所述基座(1)上沿着所述碳化硅纤维丝的输送方向分别固定设有纤维丝绷紧机构(5)以及纤维丝收卷机构(6)，在所述纤维丝绷紧机构(5)与所述纤维丝收卷机构(6)之间还设有用于在碳化硅纤维丝处于紧绷状态时基于使得单位长度内的碳化硅纤维丝进一步拉伸从而实现调节碳化硅纤维丝张力的纤维丝张力调节机构(7)以及用于对碳化硅纤维丝的张力进行实时监测的张力监测机构(8)。

2.根据权利要求1所述的一种碳化硅纤维卷绕张力调节机构，其特征在于，所述纤维丝绷紧机构(5)包括固定设置于所述基座(1)上的支撑架(51)以及转动连接于所述支撑架(51)远离所述基座(1)一端的连接杆(52)，所述连接杆(52)上转动连接有绷紧轮(53)，同时在所述支撑架(51)上转动连接有调节架(54)，所述调节架(54)与所述连接杆(52)之间基于连接件(55)连接。

3.根据权利要求2所述的一种碳化硅纤维卷绕张力调节机构，其特征在于，所述连接件(55)使用刚性连杆或硬质弹簧，硬质弹簧拉长所需的拉力远大于碳化硅纤维丝的断裂拉力。

4.根据权利要求1所述的一种碳化硅纤维卷绕张力调节机构，其特征在于，所述纤维丝张力调节机构(7)包括固定设置于所述基座(1)上的调节座(71)，所述调节座(71)上固定设有同步外扩组件(72)，所述同步外扩组件(72)的轴心线与碳化硅纤维丝的输送方向垂直，所述同步外扩组件(72)的外侧轴壁上沿着轴线方向均匀开设有螺旋槽(73)。

5.根据权利要求4所述的一种碳化硅纤维卷绕张力调节机构，其特征在于，所述同步外扩组件(72)包括转动连接于所述调节座(71)上的驱动齿轮(74)以及用于带动所述驱动齿轮(74)进行旋转的驱动组件(75)，所述驱动齿轮(74)上沿着中轴线方向交错设有2-4组齿条外扩组件(76)，每组齿条外扩组件(76)均由两个沿着所述驱动齿轮(74)中轴面对称且与所述驱动齿轮(74)实现啮合传动的驱动齿条(77)组成，每个所述驱动齿条(77)的外端面固定设有轴心线始终与所述驱动齿轮(74)的轴心线重合的弧形板(78)，所述螺旋槽(73)开设于所述弧形板(78)上。

6.根据权利要求5所述的一种碳化硅纤维卷绕张力调节机构，其特征在于，所述螺旋槽(73)的螺旋中心角不小于540°且不高于900°。

7.根据权利要求5所述的一种碳化硅纤维卷绕张力调节机构，其特征在于，所述驱动组件(75)包括固定设置于所述调节座(71)上的驱动电机(751)以及连接所述驱动电机(751)与所述驱动齿轮(74)，用于增加所述驱动电机(751)作用在所述驱动齿轮(74)上旋转扭矩的减速器组件(752)，所述驱动电机(751)使用伺服电机。

8.根据权利要求1所述的一种碳化硅纤维卷绕张力调节机构，其特征在于，所述张力监测机构(8)包括沿着碳化硅纤维丝的输送方向固定设置于所述基座(1)上的若干压力测量组件(81)，所述压力测量组件(81)包括固定设置于所述基座(1)上的伸缩组件(82)，所述伸缩组件(82)的伸缩端转动连接有用于输送并抵接碳化硅纤维丝的抵接轮(83)，所述抵接轮(83)的旋转中心处固定设有压力传感器(84)。

9.根据权利要求8所述的一种碳化硅纤维卷绕张力调节机构，其特征在于，所述压力测量组件(81)设有4组，4组所述压力测量组件(81)交错设置于所述基座(1)上使得在张力监测机构(8)内碳化硅纤维丝的输送方向呈弦形分布。

10.根据权利要求1所述的一种碳化硅纤维卷绕张力调节机构，其特征在于，所述纤维丝收卷机构(6)包括以轴心线垂直于所述基座(1)表面的方向转动设置于所述基座(1)的收卷筒(61)以及拨动丝线沿着所述收卷筒(61)的轴心线方向移动的拨丝组件(62)，所述拨丝组件(62)包括固定设置于所述基座(1)靠近所述收卷筒(61)一侧的安装架(63)，所述安装架(63)上转动连接有驱动螺杆(64)以及轴线与所述驱动螺杆(64)平行设置的导丝辊(65)，所述驱动螺杆(64)上滑动连接有拨丝块(66)。