CN218174236U - 碳纤维打印机稳定张力送丝机构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及碳纤维打印机稳定张力送丝机构，包括有壳体，所述壳体内沿送丝方向依次设有箔式线圈组件、限位送丝组件、加热组件以及压实裁切组件，所述箔式线圈组件包括两间隔且错位设置的箔式线圈，丝束依次绕设过两箔式线圈至限位送丝组件的主动轮与从动轮之间，所述限位送丝组件包括经电机驱动的主动轮以及经气缸驱动径向移动靠近主动轮以利夹紧丝束的从动轮，所述压实裁切组件包括经压实气缸驱动与丝束同向移动的辊压架，所述辊压架上转动连接有压辊，压实气缸旁侧设有以利裁断丝束的激光器，提供了碳纤维打印机稳定张力送丝机构，结构简单且有效解决纤维大模量导致的张力突变问题，保证打印过程的可靠性及打印精度。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种碳纤维打印机稳定张力送丝机构。
背景技术
大多数高性能的热塑性塑料在熔融温度下，因其粘度仍然较高而不能很好地浸渍纤维织物，同时影响增材制造时层间强化。因此，热塑性树脂基复合材料成型最大的困难在于热塑性树脂的高粘度。
针对纤维丝束模量大、柔软且黏性高，在纤维输送到打印过程中张力波动大导致控制难度极大，极易造成输送系统不稳定和铺放精度下降这一技术难题，开展高模量粘性纤维丝束张力稳定控制技术研究。通过研究新型纤维预浸丝束张力控制机构与控制方法，实现纤维丝束的稳定张力控制，保证打印过程的可靠性及打印精度。
实用新型内容
鉴于现有技术的不足，本实用新型所要解决的技术问题是提供碳纤维打印机稳定张力送丝机构，解决纤维大模量导致的张力突变问题，采用模糊PID算法实现多丝束张力精确快速调控，保证打印张力一致性。并采用远红外加热快速熔融基体，配合压辊实现高性能连续纤维增强特种工程塑料的制备。
为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：碳纤维打印机稳定张力送丝机构，包括有壳体，所述壳体内沿送丝方向依次设有箔式线圈组件、限位送丝组件、加热组件以及压实裁切组件，所述箔式线圈组件包括两间隔且错位设置的箔式线圈，丝束依次绕设过两箔式线圈至限位送丝组件的主动轮与从动轮之间，所述限位送丝组件包括经电机驱动的主动轮以及经气缸驱动径向移动靠近主动轮以利夹紧丝束的从动轮，所述压实裁切组件包括经压实气缸驱动与丝束同向移动的辊压架，所述辊压架上转动连接有压辊，压实气缸旁侧设有以利裁断丝束的激光器。
进一步的，所述壳体于箔式线圈组件处开设有供两箔式线圈置放的安装槽；所述壳体于限位送丝组件处开设有供主动轮与从动轮置放的限位腔。
进一步的，所述主动轮经主动轴与固连在壳体外的电机连接驱动，从动轮经从动轴穿设且从动轴两端均延伸出壳体，从动轴两端部分别经气缸活塞端连接以驱动从动轮靠近或远离主动轮，所述气缸均固连在壳体外侧，壳体上开设有供从动轴滑动的滑孔。
进一步的，所述壳体内固设有与限位腔相通的送丝导轨，所述加热组件固设在送丝导轨背侧以加热丝束。
进一步的，所述送丝导轨下端延伸出壳体，所述压实气缸伸缩端与呈U型的辊压架铰接，所述压辊经连轴穿设于辊压架内，该连轴与辊压架转动连接，连轴两端均穿出辊压架，所述辊压架两侧对称设有导向板，两导向板上均开设有与送丝导轨平行且同向延伸的导向槽，该连轴两端分别穿过两导向槽并经其导向限位。
进一步的，所述加热组件为红外加热器。
进一步的，所述壳体顶部丝束输入端设置有编丝机构及监控机构，所述箔式线圈上设有张力传感器，该张力传感器与监控机构电性连接。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：设计了具有缓冲功能的张力调控机构，能够解决纤维大模量导致的张力突变问题，同时可采用模糊PID算法实现多丝束张力精确快速调控，保证打印张力一致性。并采用远红外加热快速熔融基体，配合压辊实现高性能连续纤维增强特种工程塑料的制备，该碳纤维打印机稳定张力送丝机构结构简单，步序稳定。
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细的说明。
附图说明
图1为本实用新型实施例的构造示意图；
图2为本实用新型实施例的内部结构示意图；
图3为本实用新型实施例中压实裁切组件的构造示意图；
图4为本实用新型实施例中丝束张力控制技术示意图；
图5为本实用新型实施例中监控系统流程示意图。
图中：1-壳体，2-箔式线圈组件，3-限位送丝组件，4-红外加热器，5-压实裁切组件，6-箔式线圈，7-主动轮，8-从动轮，9-电机，10-气缸，11-压实气缸，12-辊压架，13-压辊，14-激光器，15-安装槽，16-限位腔，17-主动轴，18-从动轴，19-滑孔，20-送丝导轨，21-连轴，22-导向板，23-导向槽，24-编丝机构，25-监控机构，26-张力传感器。
具体实施方式
为让本实用新型的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下。
如图1~5所示，碳纤维打印机稳定张力送丝机构，包括有壳体1，所述壳体内沿送丝方向依次设有箔式线圈组件2、限位送丝组件3、加热组件以及压实裁切组件5，所述箔式线圈组件包括两间隔且错位设置的箔式线圈6，丝束依次绕设过两箔式线圈至限位送丝组件的主动轮7与从动轮8之间，所述限位送丝组件包括经电机9驱动的主动轮以及经气缸10驱动径向移动靠近主动轮以利夹紧丝束的从动轮，所述压实裁切组件包括经压实气缸11驱动与丝束同向移动的辊压架12，所述辊压架上转动连接有压辊13，压实气缸旁侧设有以利裁断丝束的激光器14，至于通过激光器进行裁切的方式为通用技术，在此不做过多赘述。
在本实用新型实施例中，所述壳体于箔式线圈组件处开设有供两箔式线圈置放的安装槽15；所述壳体于限位送丝组件处开设有供主动轮与从动轮置放的限位腔16。
在本实用新型实施例中，所述主动轮经主动轴17与固连在壳体外的电机连接驱动，从动轮经从动轴18穿设且从动轴两端均延伸出壳体，从动轴两端部分别经气缸活塞端连接以驱动从动轮靠近或远离主动轮，所述气缸均固连在壳体外侧，壳体上开设有供从动轴滑动的滑孔19。
在本实用新型实施例中，所述壳体内固设有与限位腔相通的送丝导轨20，所述加热组件固设在送丝导轨背侧以加热丝束。
在本实用新型实施例中，所述送丝导轨下端延伸出壳体，所述压实气缸伸缩端与呈U型的辊压架铰接，所述压辊经连轴21穿设于辊压架内，该连轴与辊压架转动连接，连轴两端均穿出辊压架，所述辊压架两侧对称设有导向板22，两导向板上均开设有与送丝导轨平行且同向延伸的导向槽23，该连轴两端分别穿过两导向槽并经其导向限位。
在本实用新型实施例中，所述加热组件为红外加热器4。
在本实用新型实施例中，所述壳体顶部丝束输入端设置有编丝机构24及监控机构25，所述箔式线圈上设有张力传感器26，该张力传感器与监控机构电性连接，可采用模糊PID算法进行张力控制，电机采用变频电机，这种变频器可以预想设置张力值，可以进行PID闭环控制，准确地控制电机转速。
本实用新型实施例的工作原理：工作时，将放置在原料存储架上的预浸碳纤维增材树脂基丝束引入到此送丝机构中，该机构最上方为进丝口，丝束先是缠绕在最上方的箔式线圈内侧，通过第一个箔式线圈后从外侧进入下方的箔式线圈，两个箔式线圈的位置一上一下，上方的箔式线圈更靠近壳体槽外侧，下方的箔式线圈更靠近壳体槽内测，避免丝束产生过大的弯曲度的同时将丝束准确的送到下面的主动轮和从动轮之间；箔式线圈上设置有张力传感器，用以监测丝束张力大小，可通过控制系统来控制变频电机转速，实现张力稳定控制。工作时，与主动轮相连的电机驱动主动轮转动，同时与从动轮相连的气缸开始工作，将从动轮推向主动轮，从动轮由零位进入到工作位置，夹紧丝束，由主动轮的旋转带动丝束向下移动，进入到送丝导轨内，送丝导轨下部的红外加热器开始工作，将经过此处的丝束加热至熔融状态，当加热后的丝束刚刚送出送丝导轨出丝口时，压实滚轮进入工作状态，压实气缸伸出，推动压实滚轮位置下移靠近基板表面，将加热后的丝束凝固压紧在基板（送丝导轨输出端）或上一层丝束表面。打印完成后送丝机构停止工作，激光器工作，高能激光切断丝束，完成工作。
本实用新型不局限于上述最佳实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可以得出其他各种形式的碳纤维打印机稳定张力送丝机构。凡依本实用新型申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本实用新型的涵盖范围。
Claims (7)
1.碳纤维打印机稳定张力送丝机构，其特征在于：包括有壳体，所述壳体内沿送丝方向依次设有箔式线圈组件、限位送丝组件、加热组件以及压实裁切组件，所述箔式线圈组件包括两间隔且错位设置的箔式线圈，丝束依次绕设过两箔式线圈至限位送丝组件的主动轮与从动轮之间，所述限位送丝组件包括经电机驱动的主动轮以及经气缸驱动径向移动靠近主动轮以利夹紧丝束的从动轮，所述压实裁切组件包括经压实气缸驱动与丝束同向移动的辊压架，所述辊压架上转动连接有压辊，压实气缸旁侧设有以利裁断丝束的激光器。
2.根据权利要求1所述的碳纤维打印机稳定张力送丝机构，其特征在于：所述壳体于箔式线圈组件处开设有供两箔式线圈置放的安装槽；所述壳体于限位送丝组件处开设有供主动轮与从动轮置放的限位腔。
3.根据权利要求1所述的碳纤维打印机稳定张力送丝机构，其特征在于：所述主动轮经主动轴与固连在壳体外的电机连接驱动，从动轮经从动轴穿设且从动轴两端均延伸出壳体，从动轴两端部分别经气缸活塞端连接以驱动从动轮靠近或远离主动轮，所述气缸均固连在壳体外侧，壳体上开设有供从动轴滑动的滑孔。
4.根据权利要求2所述的碳纤维打印机稳定张力送丝机构，其特征在于：所述壳体内固设有与限位腔相通的送丝导轨，所述加热组件固设在送丝导轨背侧以加热丝束。
5.根据权利要求4所述的碳纤维打印机稳定张力送丝机构，其特征在于：所述送丝导轨下端延伸出壳体，所述压实气缸伸缩端与呈U型的辊压架铰接，所述压辊经连轴穿设于辊压架内，该连轴与辊压架转动连接，连轴两端均穿出辊压架，所述辊压架两侧对称设有导向板，两导向板上均开设有与送丝导轨平行且同向延伸的导向槽，该连轴两端分别穿过两导向槽并经其导向限位。
6.根据权利要求1所述的碳纤维打印机稳定张力送丝机构，其特征在于：所述加热组件为红外加热器。
7.根据权利要求1所述的碳纤维打印机稳定张力送丝机构，其特征在于：所述壳体顶部丝束输入端设置有编丝机构及监控机构，所述箔式线圈上设有张力传感器，该张力传感器与监控机构电性连接。
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