CN217807953U - 一种碳纤维收丝机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种碳纤维收丝机，包括：外壳；卷绕机构，设置在外壳上；往复机构，设置在外壳上，位于卷绕机构的一侧，往复机构包括往复轴和摆丝器；往复轴的外周设有螺纹部，螺纹部包括左旋向螺纹槽和右旋向螺纹槽，左旋向螺纹槽与右旋向螺纹槽交叉设置，左旋向螺纹槽的两端分别与右旋向螺纹槽的两端连通；摆丝器的一端设置在左旋向螺纹槽或者所述右旋向螺纹槽内，沿往复轴的轴向往复移动。本实用新型在往复轴上设置两条交叉设置呈螺旋状的螺纹槽，摆丝器在两条螺纹槽端部的连通处完成换向，以控制摆丝器的往复行程来调节碳纤维丝筒的摩擦力，使碳纤维不易脱落，该碳纤维收丝机不仅适用于小丝束碳纤维的卷绕，更适用于大丝束碳纤维的卷绕。

Description

一种碳纤维收丝机

技术领域

本实用新型属于碳纤维原丝生产技术领域，具体地说，涉及一种碳纤维收丝机。

背景技术

碳纤维是纤维状的碳材料，碳纤维及其复合材料具有高比强度，高比模量，耐高温，耐腐蚀，耐疲劳，抗蠕变，导电，传热，和热膨胀系数小等一系列优异性能，它们既可以作为结构材料承载负荷，又可以作为功能材料发挥作用。碳纤维产品以其优异的特殊性能已成为经济发展和国防事业的重要战略物资。

为打破制约我国碳纤维产业发展的关键技术、关键装备及其相关配套技术，提高我国碳纤维关键装备的研发水平具有重要战略意义，目前国产的碳纤维收丝机大多只能完成对小丝束碳纤维的卷绕，并不适用于大丝束碳纤维的卷绕。

有鉴于此特提出本实用新型。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，本实用新型提供了一种既适用于小丝束碳纤维卷绕又适用于大丝束碳纤维卷绕的碳纤维收丝机。

为解决上述技术问题，本实用新型采用技术方案的基本构思是：

一种碳纤维收丝机，包括：

外壳；

卷绕机构，设置在所述外壳上；

往复机构，设置在所述外壳上，位于所述卷绕机构的一侧，所述往复机构包括往复轴和摆丝器；

所述往复轴的外周设有螺纹部，所述螺纹部包括左旋向螺纹槽和右旋向螺纹槽，所述左旋向螺纹槽与所述右旋向螺纹槽相互交叉设置，所述左旋向螺纹槽的两端分别与所述右旋向螺纹槽的两端连通；

所述摆丝器的一端设置在所述左旋向螺纹槽或者所述右旋向螺纹槽内，沿所述往复轴的轴向往复移动。

在上述方案中，通过在往复轴上设置两条交叉设置呈螺旋状的螺纹槽，摆丝器在两条螺纹槽端部的连通处完成换向，以控制摆丝器的往复行程来调节碳纤维丝筒的摩擦力，使碳纤维不易脱落，该碳纤维收丝机不仅适用于小丝束碳纤维的卷绕，更适用于大丝束碳纤维的卷绕。

进一步地，所述左旋向螺纹槽两端与所述右旋向螺纹槽两端的连通处为平滑过渡以形成换向槽。

进一步地，所述左旋向螺纹槽和右旋向螺纹槽分别包括第一台阶部和第二台阶部；

所述第一台阶部从所述往复轴的外周面朝向所述往复轴的径向内侧形成台阶，所述第二台阶部从所述第一台阶部朝向所述往复轴的径向内侧形成台阶，所述摆丝器的一端设置在所述第二台阶部内，沿所述往复轴的轴向往复移动。

在上述方案中，通过将第二台阶部设置在第一台阶部的内侧，并将摆丝器设置在第二台阶部内，在摆丝器换向时可以避免窜槽的情况出现。

进一步地，所述第一台阶部包括彼此连接的第一垂直面和第一水平面，所述第一垂直面自所述往复轴的外周面沿所述往复轴的径向内侧延伸设置，所述第一水平面自所述第一垂直面沿所述往复轴的轴向延伸设置；

所述第二台阶部包括彼此连接的第二垂直面和第二水平面，所述第二垂直面自所述第一水平面向所述往复轴的径向内侧延伸设置，所述第二水平面自所述第二垂直面沿所述往复轴的轴向延伸设置；

所述摆丝器的一端通过滑块与所述第二水平面抵接，以沿着所述往复轴的轴向往复移动。

进一步地，所述往复机构还包括，

壳体，所述往复轴可转动地设置在所述壳体内，所述摆丝器的一端与所述往复轴连接，另一端穿设于所述壳体外。

进一步地，所述摆丝器的另一端设有鸭嘴型卡位器，所述鸭嘴型卡位器上成型有U型槽，所述U型槽的内侧镀有陶瓷层。

在上述方案中，通过在U型槽的内侧镀有陶瓷层，可以使得碳纤维原丝在摆动过程中处于光滑、无摩擦的环境，进而保证了原丝的质量。

进一步地，还包括，

挤压辊，设置在所述壳体朝向所述卷绕机构的一侧，以对套设在所述卷绕机构上的丝筒施加压力。

进一步地，还包括，

导轮架，设置在所述外壳上，位于所述往复机构背对所述卷绕机构的一侧，所述导轮架上固定连接有多个导轮。

进一步地，还包括，

张力调节机构，设置在所述外壳上，与缠绕在所述导轮上的碳纤维丝束连接，用于调节所述碳纤维丝束的张力。

进一步地，所述张力调节机构包括，

气缸，通过比例阀与气源连接；

张力臂，所述张力臂的一端与所述气缸连接，所述张力臂的另一端设有张紧轮，所述张紧轮通过碳纤维丝束与所述导轮连接；

所述比例阀控制所述气缸内的气源压力大小，以调节所述张力臂的摆动幅度，进而通过所述张紧轮调节所述碳纤维丝束的张力。

采用上述技术方案后，本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果：

本实用新型提供的碳纤维收丝机，通过在往复轴上设置两条交叉设置呈螺旋状的螺纹槽，摆丝器在两条螺纹槽端部的连通处完成换向，以控制摆丝器的往复行程来调节碳纤维丝筒的摩擦力，使碳纤维不易脱落，该碳纤维收丝机不仅适用于小丝束碳纤维的卷绕，更适用于大丝束碳纤维的卷绕。

本实用新型提供的碳纤维收丝机，通过将第二台阶部设置在第一台阶部的内侧，并将摆丝器设置在第二台阶部内，在摆丝器换向时可以避免窜槽的情况出现。

本实用新型提供的碳纤维收丝机，通过在U型槽的内侧镀有陶瓷层，可以使得碳纤维原丝在摆动过程中处于光滑、无摩擦的环境，进而保证了原丝的质量。

本实用新型提供的碳纤维收丝机，利用比例阀控制气缸内的气源压力大小，以调节张力臂的摆动幅度，进而通过张紧轮调节所述碳纤维丝束的张力，即调整了碳纤维在卷绕时的张紧力度，使碳纤维不易脱落，适用于大丝束碳纤维的卷绕。

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的描述。

附图说明

附图作为本实用新型的一部分，用来提供对本实用新型的进一步的理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，但不构成对本实用新型的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，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附图。在附图中：

图1为本实用新型碳纤维收丝机的结构简图。

图2为本实用新型碳纤维收丝机往复机构的结构示意图。

图3为本实用新型碳纤维收丝机往复轴的结构示意图。

图4为本实用新型碳纤维收丝机往复轴的局部结构示意图。

图中：100、碳纤维收丝机；10、外壳；11、底座；12、报警灯；13、急停按钮；14、启动按钮；15、操作面板；20、卷绕机构；21、丝筒；22、退丝板；30、往复机构；31、往复轴；32、螺纹部；321、左旋向螺纹槽；322、右旋向螺纹槽；323、第一台阶部；3231、第一垂直面；3232、第二垂直面；324、第二台阶部；3241、第二垂直面；3242、第二水平面；33、摆丝器；331、鸭嘴型卡位器；332、U型槽；34、滑块；35、壳体；36、挤压辊；37、导轮架；38、导轮；40、张力调节机构；41、张力臂；42、气缸；43、张紧轮。

需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本实用新型的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本实用新型的概念。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

如图1至图4所示，本实用新型提供了一种碳纤维收丝机，包括：外壳10；卷绕机构20，设置在所述外壳10上；往复机构30，设置在所述外壳10上，位于所述卷绕机构20的一侧，所述往复机构30包括往复轴31和摆丝器33；所述往复轴31的外周设有螺纹部32，所述螺纹部32包括左旋向螺纹槽321和右旋向螺纹槽322，所述左旋向螺纹槽321与所述右旋向螺纹槽322相互交叉设置，所述左旋向螺纹槽321的两端分别与所述右旋向螺纹槽322的两端连通；所述摆丝器33的一端设置在所述左旋向螺纹槽321或者所述右旋向螺纹槽322内，沿所述往复轴31的轴向往复移动。

为了打破技术壁垒，使碳纤维生产的关键装备国产化，上述方案采用了特别的碳纤维缠绕收卷技术，利用自主研发的碳纤维收丝机100，通过在往复轴31上设置两条交叉设置呈螺旋状的螺纹槽，摆丝器33在两条螺纹槽端部的连通处完成换向；该往复轴31可适用于较大负荷的工况，可实现自动导向和换向，并且更为安全和可靠，在卷绕过程中，丝筒21的直径逐渐变大，通过设计的换向点控制摆丝器33的往复行程来调节碳纤维丝筒21的摩擦力，缠绕后的碳纤维丝筒21可以直立包装，放置时不易发生脱库、掉丝的情况；所述碳纤维收丝机100不仅适用于小丝束碳纤维的卷绕，更适用于大丝束碳纤维的卷绕，例如可以实现50K的大丝束碳纤维原丝的卷绕，成筒重量可达500K g。

其中，外壳10与卷绕机构20采用键连接，外壳10与往复机构30采用对轮连接，可以理解的是，上述连接方式也可以换成其他任意一种等同的连接方式。

优选地，如图3所示，所述左旋向螺纹槽321和所述右旋向螺纹槽322的螺距相等。

两条螺纹槽在往复轴31的表面上，沿着往复轴31的轴向螺旋状延伸，能够形成断面为三角形的螺纹结构。

在一些实施方式中，所述左旋向螺纹槽321两端与所述右旋向螺纹槽322两端的连通处为平滑过渡以形成换向槽。该方案中将换向槽设计成平滑结构，便于为摆丝器33的往复移动提供导向。

优选地，所述左旋向螺纹槽321和右旋向螺纹槽322的两端在靠近所述往复轴31的端部位置相连通。可以理解的是，可以根据碳纤维卷绕的实际需求，更换两者的连通位置即换向槽的位置。

在一些实施方式中，如图4所示，所述左旋向螺纹槽321和右旋向螺纹槽322分别包括第一台阶部323和第二台阶部324；

所述第一台阶部323从所述往复轴31的外周面朝向所述往复轴31的径向内侧形成台阶，所述第二台阶部324从所述第一台阶部323朝向所述往复轴31的径向内侧形成台阶，所述摆丝器33的一端设置在所述第二台阶部324内，沿所述往复轴31的轴向往复移动。

在上述方案中，通过将第二台阶部324设置在第一台阶部323的内侧，使第二台阶部324突出于第一台阶部323，第一台阶部323和第二台阶部324形成上下层阶梯结构，并将摆丝器33设置在第二台阶部324内，在摆丝器33换向时可以避免窜槽的情况出现。

当然，也可以让摆丝器33的一端与滑块34进行螺纹连接，滑块34的另一端沿着一条螺纹槽的螺旋方向滑动，进而带动摆丝器33沿着卷绕机构20即卷绕辊的轴向往复移动，使得原丝有效缠绕在卷绕辊上。

在一些实施方式中，如图4所示，所述第一台阶部323包括彼此连接的第一垂直面3231和第一水平面3232，所述第一垂直面3231自所述往复轴31的外周面沿所述往复轴31的径向内侧延伸设置，所述第一水平面3232自所述第一垂直面3231沿所述往复轴31的轴向延伸设置；

所述第二台阶部324包括彼此连接的第二垂直面3241和第二水平面3242，所述第二垂直面3241自所述第一水平面3232向所述往复轴31的径向内侧延伸设置，所述第二水平面3242自所述第二垂直面3241沿所述往复轴31的轴向延伸设置；

所述摆丝器33的一端通过滑块34与所述第二水平面3242抵接，以沿着所述往复轴31的轴向往复移动。

需要说明的是，左旋向螺纹槽321、右旋向螺纹槽322的第一台阶部和第二台阶部的形状均采用上述结构，即左旋向螺纹槽321、右旋向螺纹槽322的形状、螺距、大小均相同，仅仅是两者的旋转方向不同，一个螺纹槽的旋转方向向左，另一个螺纹槽的旋转方向向右。

在一些实施方式中，如图2所示，所述往复机构30还包括，

壳体35，所述往复轴31可转动地设置在所述壳体35内，所述摆丝器33的一端与所述往复轴31连接，另一端穿设于所述壳体35外。

在一些实施方式中，所述摆丝器33的另一端设有鸭嘴型卡位器331，所述鸭嘴型卡位器331上成型有U型槽332，所述U型槽332的内侧镀有陶瓷层。

在上述方案中，通过在U型槽332的内侧镀有陶瓷层，可以使得碳纤维原丝在摆动过程中处于光滑、无摩擦的环境，进而保证了原丝的质量。

在一些实施方式中，还包括，

挤压辊36，设置在所述壳体35朝向所述卷绕机构20的一侧，以对套设在所述卷绕机构20上的丝筒21施加压力。

具体地，壳体35内设有动力箱，壳体35与动力箱通过转轴连接，转轴与动力箱、壳体35均通过轴承连接，转轴可使得壳体35进行转动，进而使得张紧辊对碳纤维原丝的丝筒21产生不同大小的挤压力。

在一些实施方式中，还包括，

导轮架37，设置在所述外壳10上，位于所述往复机构30背对所述卷绕机构20的一侧，所述导轮架37上固定连接有多个导轮38。

在一些实施方式中，还包括，

张力调节机构40，设置在所述外壳10上，与缠绕在所述导轮38上的碳纤维丝束连接，用于调节所述碳纤维丝束的张力。

在一些实施方式中，所述张力调节机构40包括，

气缸42，通过比例阀与气源连接；

张力臂41，所述张力臂41的一端与所述气缸42连接，所述张力臂41的另一端设有张紧轮43，所述张紧轮43通过碳纤维丝束与所述导轮38连接；

所述比例阀控制所述气缸42内的气源压力大小，以调节所述张力臂41的摆动幅度，进而通过所述张紧轮43调节所述碳纤维丝束的张力。

具体地，气缸42的移动端与张力臂41相连，当气缸42的移动端移动时，张力臂41随之转动，使张力臂41另一端的张紧轮43转动，实现对碳纤维原丝的张力调节。

在上述方案中，利用比例阀控制气缸42内的气源压力大小，以调节张力臂41的摆动幅度，进而通过张紧轮43调节所述碳纤维丝束的张力，即调整了碳纤维在卷绕时的张紧力度，使碳纤维不易脱落，适用于大丝束碳纤维的卷绕。

在一些实施方式中，碳纤维收丝机100还包括底座11，底座11与外壳10固定连接，优选为螺栓连接，用于固定支撑外壳10。

在一些实施方式中，所述外壳10的一侧设置操作面板15，操作面板15的下侧设置有操作按钮，包括启动按钮14、停止按钮等，通过按钮可以控制卷绕机构20的转速、退丝板22运作使丝筒21落下等操作。

所述外壳10上还设有报警灯12，当碳纤维收丝机100工作异常时，可发生报警声。另外，外壳10上还设有急停按钮13，当碳纤维收丝机100工作异常时，可以通过急停按钮13控制收丝机停止工作。

在一些实施方式中，外壳10内设置有三项异步电动机等动力机构带动卷绕机构20转动；往复机构30的壳体35内设有伺服电机，伺服电机的一侧设有往复轴31，往复轴31与伺服电机通过齿轮连接。

本实用新型收丝机的工作原理：如图1所示，碳纤维收丝机100在使用时，先将碳纤维原丝通过导轮架37上的导轮38引导至张力臂41的张紧轮43上，再经过往复机构30上的摆丝器33上的U型槽332，使原丝从卷绕机构20的下侧绕过，外壳10内的动力机构带动卷绕机构20转动，往复轴31的螺纹部32内设有滑块34，往复轴31转动可以带动滑块34移动，进而带动摆丝器33沿往复轴31的轴向往复移动，使得原丝可以均匀缠绕在卷绕辊上，保证原丝缠绕质量，完成摆丝缠绕。当需要调节丝筒21的挤压力时，控制挤压辊36靠近卷绕机构20上的丝筒21并施加压辊力，当需要调节碳纤维原丝的张力时，通过利用比例阀控制气缸42内的气源压力大小，以调节张力臂41的摆动幅度，进而通过张紧轮43调节所述碳纤维丝束的张力，进而保证了导轮架37上的碳纤维原丝的张力使得丝筒21成型良好，放置地面包装时，导致直立不脱库，保证了原丝的质量。

以上所述仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型方案的范围内。

Claims (10)

1.一种碳纤维收丝机，包括：

外壳(10)；

卷绕机构(20)，设置在所述外壳(10)上；

往复机构(30)，设置在所述外壳(10)上，位于所述卷绕机构(20)的一侧，所述往复机构(30)包括往复轴(31)和摆丝器(33)；

其特征在于，所述往复轴(31)的外周设有螺纹部(32)，所述螺纹部(32)包括左旋向螺纹槽(321)和右旋向螺纹槽(322)，所述左旋向螺纹槽(321)与所述右旋向螺纹槽(322)相互交叉设置，所述左旋向螺纹槽(321)的两端分别与所述右旋向螺纹槽(322)的两端连通；

所述摆丝器(33)的一端设置在所述左旋向螺纹槽(321)或者所述右旋向螺纹槽(322)内，沿所述往复轴(31)的轴向往复移动。

2.根据权利要求1所述的一种碳纤维收丝机，其特征在于：

所述左旋向螺纹槽(321)两端与所述右旋向螺纹槽(322)两端的连通处为平滑过渡以形成换向槽。

3.根据权利要求1所述的一种碳纤维收丝机，其特征在于：

所述左旋向螺纹槽(321)和右旋向螺纹槽(322)分别包括第一台阶部(323)和第二台阶部(324)；

所述第一台阶部(323)从所述往复轴(31)的外周面朝向所述往复轴(31)的径向内侧形成台阶，所述第二台阶部(324)从所述第一台阶部(323)朝向所述往复轴(31)的径向内侧形成台阶，所述摆丝器(33)的一端设置在所述第二台阶部(324)内，沿所述往复轴(31)的轴向往复移动。

4.根据权利要求3所述的一种碳纤维收丝机，其特征在于：

所述第一台阶部(323)包括彼此连接的第一垂直面(3231)和第一水平面(3232)，所述第一垂直面(3231)自所述往复轴(31)的外周面沿所述往复轴(31)的径向内侧延伸设置，所述第一水平面(3232)自所述第一垂直面(3231)沿所述往复轴(31)的轴向延伸设置；

所述第二台阶部(324)包括彼此连接的第二垂直面(3241)和第二水平面(3242)，所述第二垂直面(3241)自所述第一水平面(3232)向所述往复轴(31)的径向内侧延伸设置，所述第二水平面(3242)自所述第二垂直面(3241)沿所述往复轴(31)的轴向延伸设置；

所述摆丝器(33)的一端通过滑块(34)与所述第二水平面(3242)抵接，以沿着所述往复轴(31)的轴向往复移动。

5.根据权利要求1-4任一所述的一种碳纤维收丝机，其特征在于：所述往复机构(30)还包括，

壳体(35)，所述往复轴(31)可转动地设置在所述壳体(35)内，所述摆丝器(33)的一端与所述往复轴(31)连接，另一端穿设于所述壳体(35)外。

6.根据权利要求5所述的一种碳纤维收丝机，其特征在于：

所述摆丝器(33)的另一端设有鸭嘴型卡位器(331)，所述鸭嘴型卡位器(331)上成型有U型槽(332)，所述U型槽(332)的内侧镀有陶瓷层。

7.根据权利要求5所述的一种碳纤维收丝机，其特征在于：还包括，

挤压辊(36)，设置在所述壳体(35)朝向所述卷绕机构(20)的一侧，以对套设在所述卷绕机构(20)上的丝筒(21)施加压力。

8.根据权利要求1-4任一所述的一种碳纤维收丝机，其特征在于：还包括，

导轮架(37)，设置在所述外壳(10)上，位于所述往复机构(30)背对所述卷绕机构(20)的一侧，所述导轮架(37)上固定连接有多个导轮(38)。

9.根据权利要求8所述的一种碳纤维收丝机，其特征在于：还包括，

张力调节机构(40)，设置在所述外壳(10)上，与缠绕在所述导轮(38)上的碳纤维丝束连接，用于调节所述碳纤维丝束的张力。

10.根据权利要求9所述的一种碳纤维收丝机，其特征在于：所述张力调节机构(40)包括，

气缸(42)，通过比例阀与气源连接；

张力臂(41)，所述张力臂(41)的一端与所述气缸(42)连接，所述张力臂(41)的另一端设有张紧轮(43)，所述张紧轮(43)通过碳纤维丝束与所述导轮(38)连接；

所述比例阀控制所述气缸(42)内的气源压力大小，以调节所述张力臂(41)的摆动幅度，进而通过所述张紧轮(43)调节所述碳纤维丝束的张力。

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