CN217024856U - 一种90度碳纤维拉伸样条用自动排纱装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及碳纤维测试技术领域，尤其涉及一种90度碳纤维拉伸样条用自动排纱装置，用于将扁平纱从纱筒放出并卷绕到矩形平板结构的绕纱板上，包括：恒张力放卷机构、展纤机构、纱线宽度测量探头、速度补偿机构、平板收绕机构和PLC控制器，其中，平板收绕机构，包括绕纱板、收绕电机、接近开关和直线模组，收绕电机驱动绕纱板旋转，接近开关设置在绕纱板一侧，直线模组驱动绕纱板横向直线运动，本实用新型一方面通过设置速度补偿机构来补偿纱筒的放卷速度和绕纱板的收绕速度之间的差值，从而实现纱筒的匀速退纱，保证扁平纱恒张力收绕到绕纱板上，还通过设置纱线宽度测量探头和直线模组的配合，从而实现绕纱板上的紧密排纱，具备实用性。

Description

一种90度碳纤维拉伸样条用自动排纱装置

技术领域

本实用新型涉及碳纤维测试技术领域，尤其涉及一种90度碳纤维拉伸样条用自动排纱装置。

背景技术

90度拉伸强度是指树脂之间及树脂与纤维界面之间结合强度，制作测试样条需要将单根碳纤维纱平铺成规定尺寸的碳纤维布，然后真空灌注，固化切割成规定尺寸的测试样条。

由于单纱逐层排纱的难度高，而且大丝束的纱线在制备过程中存在宽度不均匀，纱线的宽度受到材质以及制备工艺的影响，从而引发前后宽度不均匀，有的位置宽，有的位置窄，目前常用的方式是人工转动绕纱板来对纱线进行收绕，靠视觉控制纱线的缝隙，此种方式虽好，但是对纱线缠绕绕纱板的张力无法控制，对样条的性能测试结果存在影响，且效率低，不利于工业化生产。

鉴于上述问题的存在，本设计人基于从事此类产品工程应用多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种90度碳纤维拉伸样条用自动排纱装置，使其更具有实用性。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种90度碳纤维拉伸样条用自动排纱装置，能够使扁平纱逐层紧密缠绕到矩形平板结构的绕纱板上，从而提高制样效果。

为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种90度碳纤维拉伸样条用自动排纱装置，用于将扁平纱从纱筒放出并卷绕到矩形平板结构的绕纱板上，包括：

恒张力放卷机构，包括纱筒和退绕电机，所述纱筒用于存储扁平纱，所述退绕电机根据设定的张力值为所述纱筒旋转提供反向作用力，从而使所述纱筒上的扁平纱恒张力放出；

展纤机构，对扁平纱进行展纤操作；

纱线宽度测量探头，用于检测扁平纱的宽度；

速度补偿机构，用于补偿纱筒的放卷速度和绕纱板的收绕速度之间的差值；

平板收绕机构，包括绕纱板、收绕电机、接近开关和直线模组，所述收绕电机用于驱动所述绕纱板旋转，所述接近开关设置在所述绕纱板一侧，在所述绕纱板旋转180°时，生成一个脉冲信号，所述直线模组用于驱动所述绕纱板横向直线运动；

PLC控制器，分别与所述纱线宽度测量探头、所述速度补偿机构、所述收绕电机、所述接近开关和所述直线模组电连接。

进一步地，还包括无捻定位机构，用于约束扁平纱行进路径以及翻转扁平纱。

进一步地，所述无捻定位机构包括依次设置的第一定位杆、两个第二定位柱和两个第三定位柱，所述第一定位杆水平设置，两个所述第二定位柱竖直且相互间隔设置，两个所述第三定位柱45°倾斜且相互间隔设置，扁平纱依次从所述第一定位杆底部、两个所述第二定位柱之间以及两个所述第三定位柱之间穿过。

进一步地，所述展纤机构包括前后依次交错设置的5个展纤辊，其中位于第2个和第4个展纤辊的高度可调节。

进一步地，所述速度补偿机构包括两个固定辊和一个移动辊，两个所述固定辊上下间隔设置，所述移动辊的高度处于两个所述固定辊之间，且通过电缸驱动可靠近或远离两个固定辊直线移动。

进一步地，所述电缸与所述PLC控制器电连接。

进一步地，所述平板收绕机构还包括设置于所述绕纱板两侧的固定板，两个所述固定板之间通过连接板固定，所述收绕电机安装于其中一侧的所述固定板上。

进一步地，所述绕纱板与所述固定板之间通过轴承转动连接。

本实用新型的有益效果为：本实用新型一方面通过设置速度补偿机构来补偿纱筒的放卷速度和绕纱板的收绕速度之间的差值，从而实现纱筒的匀速退纱，保证扁平纱恒张力收绕到绕纱板上，另一方面，通过设置纱线宽度测量探头和直线模组的配合，从而实现绕纱板上的紧密排纱，具备实用性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例中90度碳纤维拉伸样条用自动排纱装置的主视图；

图2为本实用新型实施例中90度碳纤维拉伸样条用自动排纱装置的结构示意图；

图3为本实用新型实施例中无捻定位机构的结构示意图；

图4为本实用新型实施例中展纤机构的结构示意图；

图5为本实用新型实施例中速度补偿机构和平板收绕机构的结构示意图；

图6为本实用新型实施例中放卷速度和收绕速度的展示图。

附图标记：1、纱筒；2、退绕电机；3、展纤机构；4、纱线宽度测量探头；5、速度补偿机构；6、绕纱板；7、收绕电机；8、接近开关；9、直线模组；10、第一定位杆；11、第二定位柱；12、第三定位柱；13、固定辊；14、移动辊；15、电缸；16、固定板；17、轴承。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

如图1-5所示的90度碳纤维拉伸样条用自动排纱装置，用于将扁平纱从纱筒1放出并卷绕到矩形平板结构的绕纱板6上，包括：

恒张力放卷机构，包括纱筒1和退绕电机2，纱筒1用于存储扁平纱，退绕电机2根据设定的张力值为纱筒1旋转提供反向作用力，从而使纱筒1上的扁平纱恒张力放出；

展纤机构3，对扁平纱进行展纤操作；

纱线宽度测量探头4，用于检测扁平纱的宽度，采用红外线；

速度补偿机构5，用于补偿纱筒1的放卷速度和绕纱板6的收绕速度之间的差值；

平板收绕机构，包括绕纱板6、收绕电机7、接近开关8和直线模组9，收绕电机7用于驱动绕纱板6旋转，接近开关8设置在绕纱板6一侧，在绕纱板6旋转180°时，生成一个脉冲信号，直线模组9用于驱动绕纱板6横向直线运动；

PLC控制器，分别与纱线宽度测量探头4、速度补偿机构5、收绕电机7、接近开关8和直线模组9电连接。

本实用新型公开了一种90度碳纤维拉伸样条用自动排纱装置，用于将纱筒1上的扁平纱放出，并恒张力卷绕到绕纱板6上，具体的，首先将纱筒1上的扁平纱退绕下来一部分，并牵拉扁平纱的端头依次穿过展纤机构3、纱线宽度测量探头4，速度补偿机构5后，将扁平纱的端头固定在绕纱板6上，之后，启动收绕电机7和退绕电机2，收绕电机7驱动绕纱板6旋转，从而将扁平纱缠绕到绕纱板6上，而退绕电机2为纱筒1的旋转施加反向作用力，从而维持纱线张力的稳定，由于本申请中采用的是矩形平板结构的绕纱板6来对扁平纱进行收绕，绕纱板6在旋转过程中，退绕电机2的转速是不变的，但扁平纱收绕到绕纱板6上的线速度却是呈周期性变化的，所以通过设置速度补偿机构5用于补偿纱筒1的放卷速度和绕纱板6的收绕速度之间的差值，从而实现纱筒1的匀速退纱，设定绕纱板6的收绕速度为V1，纱筒1的放卷速度为V2，通过图6可以看出，绕纱板6的收绕速度V1与绕纱板6的旋转角度呈周期性变化，所以，要想使纱筒1的放卷速度V2为恒定值，需要采用速度补偿机构5用于补偿纱筒1的放卷速度V2和绕纱板6的收绕速度V1之间的差值，实现恒张力收纱。本申请中有另一个技术效果，由于大丝束的扁平纱在制备过程中存在宽度不均匀，扁平纱的宽度受到材质以及制备工艺的影响，从而引发前后宽度不均匀，有的位置宽，有的位置窄，容差有0-3mm左右，为了实现扁平纱之间紧密排纱，防止相邻之间的扁平纱缠绕到绕纱板6上时，存在缝隙，从而影响测试结果，本申请在绕纱板6每旋转180度，接近开关8给PLC控制器发出一个脉冲信号，纱线宽度测量探头4读取一次扁平纱的宽度，速度补偿机构5完成一个动作，根据收绕电机的收绕速度V1自动匹配速度补偿时间，直线模组9根据上次读取的纱线宽度自动移动一个纱线宽度实现均匀缠绕排纱，由于纱线宽度测量探头4和直线模组9之间的扁平纱长度不容忽略，所以直线模组9每次的移动距离，是纱线宽度测量探头4前面第N次探测到的宽度，N的数值是多少，根据纱线宽度测量探头4和直线模组9之间的扁平纱长度来得出。

如图3所示，为了防止扁平纱在退纱过程中加捻，还包括无捻定位机构，用于约束扁平纱行进路径以及翻转扁平纱，无捻定位机构包括依次设置的第一定位杆10、两个第二定位柱11和两个第三定位柱12，第一定位杆10水平设置，两个第二定位柱11竖直且相互间隔设置，两个第三定位柱1245°倾斜且相互间隔设置，扁平纱依次从第一定位杆10底部、两个第二定位柱11之间以及两个第三定位柱12之间穿过，通过对扁平纱的竖直翻转以及倾斜翻转来两次改变扁平纱倾斜角度，从而防止在退纱过程中加捻。

如图4所示，更具体的，展纤机构3包括前后依次交错设置的5个展纤辊，其中位于第2个和第4个展纤辊的高度可调节，通过上下调整第2个和第4个展纤辊的位置，来改变展纤包角到达所需的展纤效果。

如图1和5可以看出，作为上述实施例的优选，速度补偿机构5包括两个固定辊13和一个移动辊14，两个固定辊13上下间隔设置，移动辊14的高度处于两个固定辊13之间，且通过电缸15驱动可靠近或远离两个固定辊13直线移动，电缸15与PLC控制器电连接，采用电缸15来驱动移动辊14进行水平滑动，具有响应快，位置准确的特点，电缸15通过驱动移动辊14移动从而改变固定辊13和移动辊14之间扁平纱长度，从而对速度进行补偿。

如图5所示，平板收绕机构还包括设置于绕纱板6两侧的固定板16，两个固定板16之间通过连接板固定，收绕电机7安装于其中一侧的固定板16上，绕纱板6与固定板16之间通过轴承17转动连接，绕纱板6为可拆卸连接，在收绕完成后，可以取下绕纱板6来对上面的扁平纱进行浸渍。

本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种90度碳纤维拉伸样条用自动排纱装置，用于将扁平纱从纱筒（1）放出并卷绕到矩形平板结构的绕纱板（6）上，其特征在于，包括：

恒张力放卷机构，包括纱筒（1）和退绕电机（2），所述纱筒（1）用于存储扁平纱，所述退绕电机（2）根据设定的张力值为所述纱筒（1）旋转提供反向作用力，从而使所述纱筒（1）上的扁平纱恒张力放出；

展纤机构（3），对扁平纱进行展纤操作；

纱线宽度测量探头（4），用于检测扁平纱的宽度；

速度补偿机构（5），用于补偿纱筒（1）的放卷速度和绕纱板（6）的收绕速度之间的差值；

平板收绕机构，包括绕纱板（6）、收绕电机（7）、接近开关（8）和直线模组（9），所述收绕电机（7）用于驱动所述绕纱板（6）旋转，所述接近开关（8）设置在所述绕纱板（6）一侧，在所述绕纱板（6）旋转180°时，生成一个脉冲信号，所述直线模组（9）用于驱动所述绕纱板（6）横向直线运动；

PLC控制器，分别与所述纱线宽度测量探头（4）、所述速度补偿机构（5）、所述收绕电机（7）、所述接近开关（8）和所述直线模组（9）电连接。

2.根据权利要求1所述的90度碳纤维拉伸样条用自动排纱装置，其特征在于，还包括无捻定位机构，用于约束扁平纱行进路径以及翻转扁平纱。

3.根据权利要求2所述的90度碳纤维拉伸样条用自动排纱装置，其特征在于，所述无捻定位机构包括依次设置的第一定位杆（10）、两个第二定位柱（11）和两个第三定位柱（12），所述第一定位杆（10）水平设置，两个所述第二定位柱（11）竖直且相互间隔设置，两个所述第三定位柱（12）45°倾斜且相互间隔设置，扁平纱依次从所述第一定位杆（10）底部、两个所述第二定位柱（11）之间以及两个所述第三定位柱（12）之间穿过。

4.根据权利要求1所述的90度碳纤维拉伸样条用自动排纱装置，其特征在于，所述展纤机构（3）包括前后依次交错设置的5个展纤辊，其中位于第2个和第4个展纤辊的高度可调节。

5.根据权利要求1所述的90度碳纤维拉伸样条用自动排纱装置，其特征在于，所述速度补偿机构（5）包括两个固定辊（13）和一个移动辊（14），两个所述固定辊（13）上下间隔设置，所述移动辊（14）的高度处于两个所述固定辊（13）之间，且通过电缸（15）驱动可靠近或远离两个固定辊（13）直线移动。

6.根据权利要求5所述的90度碳纤维拉伸样条用自动排纱装置，其特征在于，所述电缸（15）与所述PLC控制器电连接。

7.根据权利要求1所述的90度碳纤维拉伸样条用自动排纱装置，其特征在于，所述平板收绕机构还包括设置于所述绕纱板（6）两侧的固定板（16），两个所述固定板（16）之间通过连接板固定，所述收绕电机（7）安装于其中一侧的所述固定板（16）上。

8.根据权利要求7所述的90度碳纤维拉伸样条用自动排纱装置，其特征在于，所述绕纱板（6）与所述固定板（16）之间通过轴承（17）转动连接。

Images