CN119774362A - 一种用于碳纤维预浸料的自动化分切装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及碳纤维预浸料切割设备领域，公开了一种用于碳纤维预浸料的自动化分切装置，包括工作台，所述工作台的顶端一侧固定安装有放卷辊，所述工作台的顶端靠近放卷辊的一侧固定安装有清洗箱，所述清洗箱的中部开设有开口，所述开口的上下侧内部均开设有两个清洗仓，所述清洗仓的内部均活动安装有短轴，所述短轴的内侧端均固定安装有十字刷板，所述清洗箱的内部上下侧均活动安装有转轴。本发明能高效清洁预浸料，减少刀具磨损；可精准调节分切宽度，满足多样需求；能释放内部应力，避免分切缺陷；还能便捷收卷，提高生产效率，全方位提升分切质量与加工便利性。

Description

一种用于碳纤维预浸料的自动化分切装置

技术领域

本发明涉及碳纤维预浸料切割设备领域，具体为一种用于碳纤维预浸料的自动化分切装置。

背景技术

现代工业制造领域，碳纤维预浸料凭借其高强度、低密度、耐腐蚀等优异性能，被广泛应用于航空航天、汽车制造、体育器材等众多高端产业。随着这些产业的快速发展，对碳纤维预浸料的需求不仅在数量上持续增长，在质量和加工精度方面也提出了更为严苛的要求。

在碳纤维预浸料的加工流程中，分切是至关重要的环节。传统的分切方式存在诸多弊端。在清洁方面，许多预浸料在分切前仅进行简单擦拭或水洗，难以有效去除表面附着的细微灰尘、杂物等。这些杂质在分切时极易进入刀具与预浸料之间，不仅会导致分切刀具快速磨损，增加刀具更换频率和生产成本，还会严重影响分切的精度和质量，使分切后的产品出现切口不平整、尺寸偏差等问题，无法满足高端产品的制造需求。

分切过程中，传统分切设备难以精确控制分切宽度。操作人员往往只能凭借经验进行手动调节，不仅效率低下，而且难以保证分切轮之间的间距均匀，导致分切后的产品宽度不一致，降低了产品的合格率和生产效率。同时，由于碳纤维预浸料在生产和运输过程中内部会产生应力，而传统分切工艺缺乏有效的应力释放措施，分切时应力集中容易造成产品边缘卷曲、开裂等缺陷，进一步影响产品质量和后续加工的顺利进行。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种用于碳纤维预浸料的自动化分切装置，解决了碳纤维预浸料分切时杂质影响分切效果与刀具寿命、分切宽度调节不便、应力集中致产品缺陷、收卷不便捷等问题，全面提升分切质量和生产效率。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种用于碳纤维预浸料的自动化分切装置，包括工作台，所述工作台的顶端一侧固定安装有放卷辊，所述工作台的顶端靠近放卷辊的一侧固定安装有清洗箱，所述清洗箱的中部开设有开口，所述开口的上下侧内部均开设有两个清洗仓，所述清洗仓的内部均活动安装有短轴，所述短轴的内侧端均固定安装有十字刷板，所述清洗箱的内部上下侧均活动安装有转轴，所述清洗箱的一侧固定安装有第一电机且第一电机的驱动端延伸至清洗箱的内部并连接在上侧所述转轴的一端，所述清洗箱的前侧上部固定安装有固定架，所述固定架的中部活动安装有光杆，所述光杆的两侧外径上均固定安装有凸轮，所述凸轮的中部均活动安装有连杆，所述连杆的底端均活动安装有抖动盘，所述工作台的顶端靠近清洗箱的一侧固定安装有分切架，所述分切架的内部上侧固定安装有两个滑杆，所述滑杆的外径上活动安装有若干个活动块，所述活动块的底端均活动安装有分切轮，所述分切架的前后侧中部均活动安装有定位辊，所述工作台的顶端另一侧固定安装有收卷架。

优选的，所述短轴的外侧端均延伸至清洗箱的内部并固定安装有蜗轮，所述转轴的外径上与每个蜗轮相对应侧的位置处均固定安装有蜗杆，对应侧所述蜗杆与蜗轮的内侧端均啮合相连，所述转轴的一侧外径上均固定安装有第一同步轮，所述第一同步轮的外径之间通过第一同步带相连。

优选的，所述清洗箱的内部一侧还固定安装有回形水管，所述回形水管的内侧与每个清洗仓相对应侧的位置处均固定安装有支管且支管的末端均延伸至对应侧所述清洗仓的内部，所述回形水管的一侧固定安装有进水管且进水管的末端延伸至清洗箱的外部。

所述清洗箱的另一侧固定安装有废液收集箱，所述废液收集箱的顶部一侧固定安装有负压风机，所述废液收集箱的上下侧均固定安装有排液管且排液管的末端均延伸至清洗箱的内部并与开口相连通。

优选的，所述固定架的底端两侧均固定安装有导杆且导杆的末端均贯穿对应侧所述抖动盘的内部，上侧所述转轴的中部外径上固定安装有主动轮，所述光杆的中部外径上固定安装有从动轮，所述主动轮和从动轮的外径之间通过传动皮带相连，所述开口的前部上下侧均活动安装有导出辊。

优选的，所述分切架的内顶部活动安装有调节轴，所述调节轴的外径上开设有若干个弧形滑槽且弧形滑槽的螺距由内向外逐渐增大，所述活动块的顶部均固定安装有圆头销且圆头销的顶端均活动设置在对应侧所述弧形滑槽的内部，所述调节轴的一端延伸至分切架的外部并固定安装有手轮。

优选的，所述分切架的内中部活动安装有驱动轴且驱动轴外径设置在所有分切轮的中部，所述驱动轴的两侧均固定安装有花键，所述分切轮的内中部均开设有键槽，所述花键的外侧端均活动设置在对应侧所述键槽的内部，所述分切架的一侧固定安装有第二电机且第二电机的驱动端固定安装在驱动轴的一端。

优选的，所述收卷架的内部上下侧均活动安装有收卷辊，所述收卷辊的一端均固定安装有第二同步轮且第二同步轮的外径之间通过第二同步带相连，所述收卷架的一侧固定安装有第三电机且第三电机的驱动端固定安装在一侧所述收卷辊的一端。

本发明提供了一种用于碳纤维预浸料的自动化分切装置。具备以下有益效果：

1、本发明通过十字刷板将清洗水拍散成细小水珠，形成高速水气流体，对预浸料上下外表面进行清洗，有效去除灰尘、杂物等，避免杂质影响分切效果，减少刀具磨损，提高分切效率和质量。同时，负压风机将污水排入废液收集箱，提高清洁效果，还能保持预浸料表面湿度，防止其因水分问题导致性能下降；

2、本发明利用花键和键槽的限位配合，第二电机带动驱动轴旋转，进而带动分切轮对预浸料进行分切。通过旋转手轮带动调节轴旋转，利用弧形滑槽和圆头销的配合，以及滑杆的限位作用，可方便地调节分切宽度，且分切轮在收缩或展开时始终保持等距，满足不同分切需求，提高分切的精准度和灵活性；

3、本发明在清洗过程中，光杆带动凸轮旋转，凸轮通过连杆使抖动盘做上下往复运动，对预浸料表面进行拍打，释放其内部应力，有效避免分切过程中因应力集中导致的边缘卷曲、开裂等问题，提高后续分切质量。

附图说明

图1为本发明的立体图；

图2为本发明中清洗箱的结构示意图；

图3为本发明中清洗箱的内部结构示意图；

图4为本发明中清洗箱的正视内部结构图；

图5为本发明中分切架的结构示意图；

图6为图5中A处放大图；

图7为本发明中收卷架的结构示意图。

其中，1、工作台；2、放卷辊；3、清洗箱；4、开口；5、清洗仓；6、短轴；7、十字刷板；8、蜗轮；9、转轴；10、蜗杆；11、第一电机；12、回形水管；13、支管；14、进水管；15、废液收集箱；16、负压风机；17、排液管；18、第一同步轮；19、第一同步带；20、固定架；21、光杆；22、凸轮；23、连杆；24、抖动盘；25、导杆；26、主动轮；27、从动轮；28、传动皮带；29、导出辊；30、分切架；31、滑杆；32、活动块；33、分切轮；34、调节轴；35、弧形滑槽；36、圆头销；37、手轮；38、驱动轴；39、花键；40、键槽；41、第二电机；42、定位辊；43、收卷架；44、收卷辊；45、第二同步轮；46、第二同步带；47、第三电机。

具体实施方式

下面将结合本发明的说明书附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：请参阅附图1-附图7，本发明实施例提供一种用于碳纤维预浸料的自动化分切装置，如图1所示，包括工作台1，工作台1作为整个装置的基础支撑结构，为其他部件提供安装平台，其顶端一侧固定安装有放卷辊2，放卷辊2用于放置待分切的碳纤维预浸料卷，能够稳定地进行放料操作，工作台1的顶端靠近放卷辊2的一侧固定安装有清洗箱3，清洗箱3主要用于对碳纤维预浸料进行清洗处理，去除表面的灰尘和杂物，清洗箱3的中部开设有开口4，开口4为碳纤维预浸料提供通过的通道，使其能够顺利进入清洗箱3内部进行清洗，开口4的上下侧内部均开设有两个清洗仓5，清洗仓5是进行清洗操作的主要区域，内部放置清洗所需的部件，清洗仓5的内部均活动安装有短轴6，短轴6能够在清洗仓5内灵活转动，为后续的清洗动作提供支撑，短轴6的内侧端均固定安装有十字刷板7，十字刷板7随着短轴6的转动而旋转，可将清洗水拍散成细小水珠，实现对预浸料的清洗，清洗箱3的内部上下侧均活动安装有转轴9，转轴9起到传递动力的作用，能够带动相关部件进行转动，清洗箱3的一侧固定安装有第一电机11且第一电机11的驱动端延伸至清洗箱3的内部并连接在上侧转轴9的一端，第一电机11为转轴9的转动提供动力，驱动上侧转轴9旋转，清洗箱3的前侧上部固定安装有固定架20，固定架20为后续部件提供固定和支撑的作用，固定架20的中部活动安装有光杆21，光杆21能够在固定架20内转动，带动相关部件运动，光杆21的两侧外径上均固定安装有凸轮22，凸轮22随着光杆21的转动而做圆周运动，从而实现特定的运动转换，凸轮22的中部均活动安装有连杆23，连杆23将凸轮22的运动传递给其他部件，连杆23的底端均活动安装有抖动盘24，抖动盘24在连杆23的带动下做上下往复运动，对预浸料表面进行拍打，工作台1的顶端靠近清洗箱3的一侧固定安装有分切架30，分切架30是进行分切操作的主要结构，为分切部件提供安装空间，分切架30的内部上侧固定安装有两个滑杆31，滑杆31为活动块32的移动提供导向和支撑，滑杆31的外径上活动安装有若干个活动块32，活动块32能够在滑杆31上滑动，从而改变分切位置，活动块32的底端均活动安装有分切轮33，分切轮33用于对碳纤维预浸料进行分切，分切架30的前后侧中部均活动安装有定位辊42，定位辊42起到定位和导向的作用，确保预浸料在分切过程中保持稳定的位置，工作台1的顶端另一侧固定安装有收卷架43，收卷架43用于对分切后的碳纤维预浸料进行收卷。

本实施例中，短轴6的外侧端均延伸至清洗箱3的内部并固定安装有蜗轮8，蜗轮8与短轴6固定连接，能够随着短轴6一起转动，转轴9的外径上与每个蜗轮8相对应侧的位置处均固定安装有蜗杆10，蜗杆10与蜗轮8相互配合，通过啮合传动实现动力的传递，对应侧蜗杆10与蜗轮8的内侧端均啮合相连，这种啮合连接方式使得转轴9的转动能够带动蜗轮8和短轴6旋转，转轴9的一侧外径上均固定安装有第一同步轮18，第一同步轮18能够随着转轴9一起转动，实现动力的同步传递，第一同步轮18的外径之间通过第一同步带19相连，第一同步带19将两个第一同步轮18连接起来，保证两个转轴9能够同步旋转。

进一步的，清洗箱3的内部一侧还固定安装有回形水管12，回形水管12用于输送清洗水，其特殊的回形结构能够使清洗水更均匀地分布，回形水管12的内侧与每个清洗仓5相对应侧的位置处均固定安装有支管13且支管13的末端均延伸至对应侧清洗仓5的内部，支管13将回形水管12中的清洗水引入到各个清洗仓5内，确保每个清洗仓5都能得到充足的清洗水，回形水管12的一侧固定安装有进水管14且进水管14的末端延伸至清洗箱3的外部，进水管14用于从外部引入清洗水，为清洗操作提供水源。

进一步的，清洗箱3的另一侧固定安装有废液收集箱15，废液收集箱15用于收集清洗过程中产生的污水和杂质，废液收集箱15的顶部一侧固定安装有负压风机16，负压风机16能够将废液收集箱15内快速泵至真空状态，形成负压，废液收集箱15的上下侧均固定安装有排液管17且排液管17的末端均延伸至清洗箱3的内部并与开口4相连通，排液管17在负压作用下将清洗时产生的污水排入到废液收集箱15内。

进一步的，固定架20的底端两侧均固定安装有导杆25且导杆25的末端均贯穿对应侧抖动盘24的内部，导杆25为抖动盘24的上下往复运动提供导向作用，确保抖动盘24运动的稳定性，上侧转轴9的中部外径上固定安装有主动轮26，主动轮26随着上侧转轴9的转动而旋转，传递动力，光杆21的中部外径上固定安装有从动轮27，从动轮27与主动轮26通过传动皮带28相连，实现动力的传递，主动轮26和从动轮27的外径之间通过传动皮带28相连，传动皮带28将主动轮26的动力传递给从动轮27，带动光杆21旋转，开口4的前部上下侧均活动安装有导出辊29，导出辊29方便清洗后的预浸料从开口4顺利排出。

进一步的，分切架30的内顶部活动安装有调节轴34，调节轴34用于调节分切宽度，其转动能够带动相关部件运动，调节轴34的外径上开设有若干个弧形滑槽35且弧形滑槽35的螺距由内向外逐渐增大，弧形滑槽35为圆头销36的滑动提供轨道，特殊的螺距设计使得分切轮33在调节过程中保持等距，活动块32的顶部均固定安装有圆头销36且圆头销36的顶端均活动设置在对应侧弧形滑槽35的内部，圆头销36在弧形滑槽35内滑动，带动活动块32移动，调节轴34的一端延伸至分切架30的外部并固定安装有手轮37，操作人员通过旋转手轮37来带动调节轴34旋转，从而实现分切宽度的调节。

进一步的，分切架30的内中部活动安装有驱动轴38且驱动轴38外径设置在所有分切轮33的中部，驱动轴38为分切轮33的旋转提供动力，其位置设置确保能够同时带动所有分切轮33，驱动轴38的两侧均固定安装有花键39，花键39与分切轮33内的键槽40配合，实现动力的传递，分切轮33的内中部均开设有键槽40，键槽40与花键39相互配合，使得驱动轴38的转动能够带动分切轮33旋转，分切架30的一侧固定安装有第二电机41且第二电机41的驱动端固定安装在驱动轴38的一端，第二电机41为驱动轴38的转动提供动力。

进一步的，收卷架43的内部上下侧均活动安装有收卷辊44，收卷辊44用于对分切后的碳纤维预浸料进行收卷，收卷辊44的一端均固定安装有第二同步轮45且第二同步轮45的外径之间通过第二同步带46相连，第二同步轮45和第二同步带46的配合使得两个收卷辊44能够同步转动，收卷架43的一侧固定安装有第三电机47且第三电机47的驱动端固定安装在一侧收卷辊44的一端，第三电机47为收卷辊44的转动提供动力。

工作原理：首先将待分切的碳纤维预浸料从放卷辊2上拉出，并一侧穿过清洗箱3的中部开口4和分切架30的分切轮33下方，预浸料的端头部分进行人工切割后，按照错位的方式缠绕在上下两个收卷辊44的外径上，随后启动第三电机47，通过第三电机47驱动一侧的收卷辊44转动，再利用第二同步轮45和第二同步带46的传动作用，使两个收卷辊44同时转动，开始对放卷辊2上的预浸料进行放料，首先通过进水管14引入清洗水，清洗水进入到回形水管12内并通过支管13送入到每个清洗仓5内，随后启动第一电机11，通过第一电机11驱动上侧的转轴9旋转，带动该转轴9上的第一同步轮18旋转，利用第一同步带19的传动带动下侧的转轴9同步旋转，从而带动两个转轴9上的所有蜗杆10旋转，旋转的蜗杆10通过啮合传动带动所有蜗轮8和短轴6旋转，从而带动所有十字刷板7旋转，高速旋转的十字刷板7将进入到清洗仓5内的清洗水拍散成细小水珠，这些细小水珠混合空气形成高速水气流体，从而对预浸料的上下外表面进行清洗，洗掉原料表面的灰尘、杂物等，防止这些杂质在分切过程中进入刀具与预浸料之间，影响分切效果，减少刀具磨损，提高分切效率和质量，同时启动负压风机16，负压风机16将废液收集箱15内快速泵至真空状态，强大的大气压将清洗时产生的灰尘脏污混合成的污水通过排液管17排入到废液收集箱15内，不仅可以提高清洁效果，且可以使预浸料的表面保持一定的湿度，防止预浸料吸收过多水分而降低性能同时防止预浸料表面过于干燥导致纤维脆化，清洗后的预浸料从开口4的一侧通过导出辊29排出，而转轴9在旋转时还会带动主动轮26旋转，旋转的主动轮26通过传动皮带28的传动，带动从动轮27和光杆21旋转，光杆21则带动两侧的凸轮22旋转，凸轮22带动连杆23的一端跟随移动，在导杆25的限位作用下，连杆23带动底部的抖动盘24做上下往复运动，对预浸料的表面进行拍打，让其内部应力得到释放，可有效避免分切过程中因应力集中导致的边缘卷曲、开裂等问题，提高后续的分切质量，随后预浸料进入到分切架30内部，启动第二电机41，通过第二电机41带动驱动轴38旋转，利用花键39的键槽40的限位配合作用，带动所有分切轮33旋转，从而对预浸料进行分切工作，需要调节分切宽度时，通过旋转手轮37带动调节轴34旋转，调节轴34旋转时会带动外表面的所有弧形滑槽35旋转，弧形滑槽35旋转时会使得圆头销36在弧形滑槽35内滑动，再利用滑杆31的限位作用，使得所有活动块32和分切轮33同时向内收缩或向外展开，从而控制分切宽度，由于弧形滑槽35的螺距由内向外依次增大，使得所有分切轮33在收缩或展开时始终保持等距，方便根据不同的需要进行分切工作，分切后的预浸料则以上下错位的方式收卷在两个收卷辊44上，方便进行后续的加工工作。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种用于碳纤维预浸料的自动化分切装置，包括工作台（1），其特征在于，所述工作台（1）的顶端一侧固定安装有放卷辊（2），所述工作台（1）的顶端靠近放卷辊（2）的一侧固定安装有清洗箱（3），所述清洗箱（3）的中部开设有开口（4），所述开口（4）的上下侧内部均开设有两个清洗仓（5），所述清洗仓（5）的内部均活动安装有短轴（6），所述短轴（6）的内侧端均固定安装有十字刷板（7），所述清洗箱（3）的内部上下侧均活动安装有转轴（9），所述清洗箱（3）的一侧固定安装有第一电机（11）且第一电机（11）的驱动端延伸至清洗箱（3）的内部并连接在上侧所述转轴（9）的一端，所述清洗箱（3）的前侧上部固定安装有固定架（20），所述固定架（20）的中部活动安装有光杆（21），所述光杆（21）的两侧外径上均固定安装有凸轮（22），所述凸轮（22）的中部均活动安装有连杆（23），所述连杆（23）的底端均活动安装有抖动盘（24），所述工作台（1）的顶端靠近清洗箱（3）的一侧固定安装有分切架（30），所述分切架（30）的内部上侧固定安装有两个滑杆（31），所述滑杆（31）的外径上活动安装有若干个活动块（32），所述活动块（32）的底端均活动安装有分切轮（33），所述分切架（30）的前后侧中部均活动安装有定位辊（42），所述工作台（1）的顶端另一侧固定安装有收卷架（43）。

2.根据权利要求1所述的一种用于碳纤维预浸料的自动化分切装置，其特征在于，所述短轴（6）的外侧端均延伸至清洗箱（3）的内部并固定安装有蜗轮（8），所述转轴（9）的外径上与每个蜗轮（8）相对应侧的位置处均固定安装有蜗杆（10），对应侧所述蜗杆（10）与蜗轮（8）的内侧端均啮合相连，所述转轴（9）的一侧外径上均固定安装有第一同步轮（18），所述第一同步轮（18）的外径之间通过第一同步带（19）相连。

3.根据权利要求1所述的一种用于碳纤维预浸料的自动化分切装置，其特征在于，所述清洗箱（3）的内部一侧还固定安装有回形水管（12），所述回形水管（12）的内侧与每个清洗仓（5）相对应侧的位置处均固定安装有支管（13）且支管（13）的末端均延伸至对应侧所述清洗仓（5）的内部，所述回形水管（12）的一侧固定安装有进水管（14）且进水管（14）的末端延伸至清洗箱（3）的外部。

4.根据权利要求1所述的一种用于碳纤维预浸料的自动化分切装置，其特征在于，所述清洗箱（3）的另一侧固定安装有废液收集箱（15），所述废液收集箱（15）的顶部一侧固定安装有负压风机（16），所述废液收集箱（15）的上下侧均固定安装有排液管（17）且排液管（17）的末端均延伸至清洗箱（3）的内部并与开口（4）相连通。

5.根据权利要求1所述的一种用于碳纤维预浸料的自动化分切装置，其特征在于，所述固定架（20）的底端两侧均固定安装有导杆（25）且导杆（25）的末端均贯穿对应侧所述抖动盘（24）的内部，上侧所述转轴（9）的中部外径上固定安装有主动轮（26），所述光杆（21）的中部外径上固定安装有从动轮（27），所述主动轮（26）和从动轮（27）的外径之间通过传动皮带（28）相连，所述开口（4）的前部上下侧均活动安装有导出辊（29）。

6.根据权利要求1所述的一种用于碳纤维预浸料的自动化分切装置，其特征在于，所述分切架（30）的内顶部活动安装有调节轴（34），所述调节轴（34）的外径上开设有若干个弧形滑槽（35）且弧形滑槽（35）的螺距由内向外逐渐增大，所述活动块（32）的顶部均固定安装有圆头销（36）且圆头销（36）的顶端均活动设置在对应侧所述弧形滑槽（35）的内部，所述调节轴（34）的一端延伸至分切架（30）的外部并固定安装有手轮（37）。

7.根据权利要求1所述的一种用于碳纤维预浸料的自动化分切装置，其特征在于，所述分切架（30）的内中部活动安装有驱动轴（38）且驱动轴（38）外径设置在所有分切轮（33）的中部，所述驱动轴（38）的两侧均固定安装有花键（39），所述分切轮（33）的内中部均开设有键槽（40），所述花键（39）的外侧端均活动设置在对应侧所述键槽（40）的内部，所述分切架（30）的一侧固定安装有第二电机（41）且第二电机（41）的驱动端固定安装在驱动轴（38）的一端。

8.根据权利要求1所述的一种用于碳纤维预浸料的自动化分切装置，其特征在于，所述收卷架（43）的内部上下侧均活动安装有收卷辊（44），所述收卷辊（44）的一端均固定安装有第二同步轮（45）且第二同步轮（45）的外径之间通过第二同步带（46）相连，所述收卷架（43）的一侧固定安装有第三电机（47）且第三电机（47）的驱动端固定安装在一侧所述收卷辊（44）的一端。