CN219475133U - 一种碳纤维复丝制样装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种碳纤维复丝制样装置，涉及碳纤维复丝制样领域。所述碳纤维复丝制样装置包括：放置部，用于放置并输送碳纤维复丝；制样部，设置有能够转动的制样件，以使得所述碳纤维复丝能够随着所述制样件的转动而缠绕于所述制样件的外侧；测试部，位于所述放置部与所述制样部之间；所述测试部设置有与所述碳纤维复丝抵接的测试端，并且所述测试端连接有张力传感器，以能够测量所述碳纤维复丝的张力。

Description

一种碳纤维复丝制样装置

技术领域

本申请涉及碳纤维复丝制样领域，尤其是涉及一种碳纤维复丝制样装置。

背景技术

碳纤维是含碳量在90％以上纤维状的碳素材料，因其具有强度高、重量轻、耐高温、耐腐蚀、耐摩擦以及热膨胀低等优良特性，而被广泛应用于航空航天、风力发电、石化、机械电子以及轨道交通等各个领域中。为了保证碳纤维被使用时的稳定性，在碳纤维的研发和生产过程中都需要制作样条，而后对样条进行力学性能检测(国标GBT3362-2017中明确规定：每束纤维需制样条10根，然后进行浸胶、烘干、制作加强片等后续实验工艺)。

目前，通常对碳纤维复丝(即多跟碳纤维组成的丝束)进行制样，而由于自动缠绕制样设备价格过于昂贵，所以大多数碳纤维制样依然采用全流程手动缠绕制样(即实验人员手拿制样件缠绕碳纤维复丝)。但手动缠绕制样具有不容忽视的缺点：一是手动缠绕制样时碳纤维复丝的张力无法调节并且难以精准控制，而复丝的缠绕张力在力学性能检测时又是较为重要的一项指标，若无法精准调控复丝的丝束间的张力则会导致复丝力学性能指标波动，从而无法及时为后续生产制造环节反馈准确的力学性能指标数据。二是不同的实验人员的操作习惯以及其自身高矮等存在一定的差异化，这也导致了制样件的高度以及与原料的距离等均不固定，进而使得样条具有差异化即样条无统一标准，如此也影响了复丝的力学性能检测。

即目前所采用的手动缠绕制样的方法无法精准调控复丝的张力并且会使得样条间存在差异化，如此影响了碳纤维复丝的力学性能检测。

实用新型内容

有鉴于此，本申请的目的在于提供一种碳纤维复丝制样装置，以解决现有所采用的手动缠绕制样的方法，无法精准调控复丝的张力并且会使得样条间存在差异化，影响了碳纤维复丝的力学性能检测的问题。

根据上述目的，本实用新型提供一种碳纤维复丝制样装置，其中，所述碳纤维复丝制样装置包括：

放置部，用于放置并输送碳纤维复丝；

制样部，设置有能够转动的制样件，以使得所述碳纤维复丝能够随着所述制样件的转动而缠绕于所述制样件的外侧；

测试部，位于所述放置部与所述制样部之间；所述测试部设置有与所述碳纤维复丝抵接的测试端，并且所述测试端连接有张力传感器，以能够测量所述碳纤维复丝的张力。

优选地，所述测试部设置为张力控制器，所述张力控制器包括所述张力传感器和与所述张力传感器通讯连接的显示屏。

优选地，所述测试端包括具有弹性的张力杆，所述张力杆延伸方向的第一端通过连接件固定于所述张力控制器的外侧壁，所述张力杆延伸方向的第二端设置有放丝辊轮，并且所述放丝辊轮与所述张力杆转动连接。

优选地，所述测试端还包括弹簧，所述弹簧伸缩方向的第一端与所述张力杆的杆体连接，所述弹簧伸缩方向的第二端与所述张力传感器的子测试端连接；当所述张力杆摆动时，所述弹簧能够被拉伸。

优选地，所述张力控制器的外侧壁还设置有传送辊组件，经所述放置部输送的所述碳纤维复丝顺次缠绕于所述传送辊组件以及所述放丝辊轮的外周。

优选地，所述传送辊组件包括多个子传送辊，每个所述子传送辊均与所述张力控制器转动连接，所述碳纤维复丝依次缠绕于多个所述子传送辊的外周。

优选地，所述放置部包括转动辊和与所述转动辊连接的驱动件，所述转动辊的外周缠绕有所述碳纤维复丝，所述驱动件能够驱动所述转动辊转动。

优选地，所述制样部还包括支架，所述制样件与所述支架可拆卸连接，并且当所述制样件与所述支架连接时，所述制样件与所述支架转动连接。

优选地，所述制样件形成为长方体框状结构，所述制样件长度方向的两端分别设置有转轴，并且两个所述转轴的轴线均与所述制样件的一条对称轴共线。

优选地，所述支架形成为类H形状结构；所述支架的两个竖直边彼此面对的侧部分别形成有与两个所述转轴对应的凹部，并且两个所述凹部均沿所述支架的高度方向贯穿两个所述竖直边的顶部。

根据本实用新型的碳纤维复丝制样装置，碳纤维复丝原料设置于放置部中，并且该放置部能够输送碳纤维复丝至制样部，实验人员仅需要转动制样件，就能够使得碳纤维复丝缠绕于制样件的外侧，以形成为样条。相较于现有的全流程手工制样，本制样装置固定了制样件的高度以及其与原料的距离，如此能够固定碳纤维复丝缠绕时的高度、距离等，从而初步消除了样条之间的差异化。此外，在放置部与制样部之间设置有测试部，通过传输中的碳纤维复丝抵接的测试端以及与该测试端连接的张力传感器，即能够实时地测得碳纤维复丝的张力，即碳纤维复丝缠绕时的张力也是能够精确调控的，如此进一步消除了样条之间的差异化，从而保证了碳纤维复丝的力学性能检测结果的准确性。

为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1是根据本实用新型的实施例的碳纤维复丝制样装置的示意图。

图标：10-转动辊；11-驱动件；20-子传送辊；30-张力控制器；31-显示屏；32-张力杆；33-放丝辊轮；34-弹簧；40-制样件；41-支架；5-碳纤维复丝；6-底座。

具体实施方式

提供以下具体实施方式以帮助读者获得对这里所描述的方法、设备和/或系统的全面理解。然而，在理解本申请的公开内容之后，这里所描述的方法、设备和/或系统的各种改变、修改及等同物将是显而易见的。例如，这里所描述的操作的顺序仅仅是示例，其并不限于这里所阐述的顺序，而是除了必须以特定顺序发生的操作之外，可做出在理解本申请的公开内容之后将是显而易见的改变。此外，为了提高清楚性和简洁性，可省略本领域中已知的特征的描述。

这里所描述的特征可以以不同的形式实施，并且不应被解释为局限于这里所描述的示例。更确切地说，已经提供了这里所描述的示例仅用于示出在理解本申请的公开内容之后将是显而易见的实现这里描述的方法、设备和/或系统的诸多可行方式中的一些方式。

在整个说明书中，当元件(诸如，层、区域或基板)被描述为“在”另一元件“上”、“连接到”另一元件、“结合到”另一元件、“在”另一元件“之上”或“覆盖”另一元件时，其可直接“在”另一元件“上”、“连接到”另一元件、“结合到”另一元件、“在”另一元件“之上”或“覆盖”另一元件，或者可存在介于它们之间的一个或更多个其他元件。相比之下，当元件被描述为“直接在”另一元件“上”、“直接连接到”另一元件、“直接结合到”另一元件、“直接在”另一元件“之上”或“直接覆盖”另一元件时，可不存在介于它们之间的其他元件。

如在此所使用的，术语“和/或”包括所列出的相关项中的任何一项和任何两项或更多项的任何组合。

尽管可在这里使用诸如“第一”、“第二”和“第三”的术语来描述各个构件、组件、区域、层或部分，但是这些构件、组件、区域、层或部分不受这些术语所限制。更确切地说，这些术语仅用于将一个构件、组件、区域、层或部分与另一构件、组件、区域、层或部分相区分。因此，在不脱离示例的教导的情况下，这里所描述的示例中所称的第一构件、组件、区域、层或部分也可被称为第二构件、组件、区域、层或部分。

为了易于描述，在这里可使用诸如“在……之上”、“上部”、“在……之下”和“下部”的空间关系术语，以描述如附图所示的一个元件与另一元件的关系。这样的空间关系术语意图除了包含在附图中所描绘的方位之外，还包含装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的装置被翻转，则被描述为相对于另一元件位于“之上”或“上部”的元件随后将相对于另一元件位于“之下”或“下部”。因此，术语“在……之上”根据装置的空间方位而包括“在……之上”和“在……之下”两种方位。所述装置还可以以其他方式定位(例如，旋转90度或处于其他方位)，并将对在这里使用的空间关系术语做出相应的解释。

在此使用的术语仅用于描述各种示例，并非用于限制本公开。除非上下文另外清楚地指明，否则单数的形式也意图包括复数的形式。术语“包括”、“包含”和“具有”列举存在的所陈述的特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合，但不排除存在或添加一个或更多个其他特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合。

由于制造技术和/或公差，可出现附图中所示的形状的变化。因此，这里所描述的示例不限于附图中所示的特定形状，而是包括在制造期间出现的形状上的改变。

这里所描述的示例的特征可按照在理解本申请的公开内容之后将是显而易见的各种方式进行组合。此外，尽管这里所描述的示例具有各种各样的构造，但是如在理解本申请的公开内容之后将显而易见的，其他构造是可能的。

如图1所示，本实施例的碳纤维复丝5制样装置包括放置部、制样部以及测试部。该放置部用于放置并输送碳纤维复丝5；该制样部用于将碳纤维复丝5制成样件，以便于后续的检测；该测试部则用于实时测量碳纤维复丝5缠绕过程中(即制样过程中)的张力，以保证样件力学性能检测结果的准确性。在下文中，将详细描述根据本实用新型的碳纤维复丝制样装置的上述各部分的具体结构。

在本实施例中，如图1所示，本实施例中的放置部包括转动辊10和与该转动辊10连接的驱动件11。该转动辊10形成未圆柱状结构，其外周缠绕有碳纤维复丝5原料，通过驱动件11能够驱动转动辊10转动，进而向下述测试部以及制样部输送碳纤维复丝5，以形成为样条。需要说明的是，该驱动件11的具体形式并没有限制，例如其可以如本实施例中被设置为电机，只要能够实现上述技术效果即可。而该驱动件11能够驱动转动辊10以恒定的转速转动，如此能够消除人工手动直接抽取碳纤维复丝5时抽取速度的不同而导致的样条间的差异化；此外，可以根据所需的碳纤维复丝5的张力大小来控制驱动件11所输出的动力，以能够初步对碳纤维复丝5的张力进行调控。

进一步地，本制样装置还设置由传送辊组件，其能够承接由放置部输出的碳纤维复丝5，以便于提高碳纤维复丝5传送过程中的稳定性，并且其也能够便于下述测试端对碳纤维复丝5的张力的检测。如图1所示，本实施例中的传送辊组件包括多个子传送辊20，每个子传送辊20均与下述张力控制器30的外壳转动连接，即每个子传送辊20均能够相对于张力控制器30独立转动，由放置部输出的碳纤维复丝5依次缠绕与每个子传送辊20的外周。

需要说明的是，上述传送辊组件的设置位置并不固定，例如其也可以与下述底座6连接；此外，传送辊组件中的子传送辊20的数量和排布方式也没有具体限制，例如本实施例中设置有三个呈三角形状的子传送辊20，还可以设置四个竖直排列的子传送辊20，即只要能够实现上述提高碳纤维复丝5传送过程中的稳定性以及便于测试端的检测的技术效果即可。需要进一步说明的是，碳纤维复丝5与传送辊组件的缠绕方式也应随子传送辊20排布方式的不同而灵活调整。

经传送辊组件传送后的碳纤维复丝5与测试部的测试端想抵接，以使得其后续缠绕时的张力能够被实时检测。具体地，如图1所示，本实施例中的测试部被设置为张力控制器30，其内部设置有能够测量碳纤维复丝5张力的张力传感器(图中未示出)。进一步地，该张力控制器30还设置有张力杆32以及弹簧34等构件，以形成为所述测试端。

本实施例中，张力杆32形成具有弹性的弹性杆，其延伸方向的第一端通过连接件固定于张力控制器30的外壳表面，其延伸方向的第二端设置有放丝辊轮33，并且所述放丝辊轮33与张力杆32转动连接，即经传送辊组件传送后的碳纤维复丝5缠绕于放丝辊轮33的外周，而后再缠绕于下述制样件40的外侧部。尽管图中未示出，张力杆32可以通过与其第一端适配的夹具与张力控制器30的外壳可拆卸连接，以便于张力杆32的维修更换；此外，张力杆32的第二端设置有类U形状的敞开结构，而放丝辊轮33则设置于该敞开结构中，并且与敞开结构的两侧壁转动连接。

此外，本实施例中的弹簧34的伸缩方向的第一端与张力杆32的杆体连接，其伸缩方向的第二端与张力传感器的子测试端连接；从而当碳纤维复丝5被缠绕时会带动张力杆32摆动，而张力杆32摆动则对应使得所述弹簧34被拉伸，进而触发张力传感器检测，以获知碳纤维复丝5缠绕时的张力。

此外，张力控制器30还设置有与张力传感器通讯连接的显示屏31，以便于实验人员读取碳纤维复丝5缠绕制样时的张力。

需要说明的是，上述测试部中的张力控制器30为现有技术中用于测量张力的构件，因此其内部其他具体结构以及连接关系等本实施例中不再赘述。此外，本实施例中的张力控制器30被设置于底座6的合适的高度处。

本实施例中的制样部包括制样件40和支架41，通过将该制样件40与支架41连接，能够固定制样件40高度以及其与放置部的距离，即能够固定碳纤维复丝5缠绕时的高度以及距离等，从而初步消除了样条之间的差异化。具体地，本实施例中的制样件40形成为长方体框状结构，如此便于碳纤维复丝5的缠绕固定，但其具体大小应根据实际情况例如所需样件的大小等而定。进一步地，该制样件40长度方向的两端分别设置有圆柱状的转轴，并且两个所述转轴的轴线均与制样件40的一条对称轴共线，该对称轴是指沿制样件40长度方向延伸的对称轴，如此设置能够保证制样件40转动时的稳定性，从而保证所制成样条的质量，进而保证了后续力学性能检测结果的准确性。

此外，本实施例中的支架41形成为类H形状结构，其两个竖直边彼此面对的侧部分别形成有与上述两个转轴对应的凹部，从而通过转轴与凹部的对应连接即能够实现制样框的转动。更进一步地，两个所述凹部均沿支架41的高度方向贯穿两个所述竖直边的顶部，以在其顶部形成开口，从而能够便于制样件40的更换，进而利于保证制样过程的连续性。

也就是说，本实施例中的制样件40和支架41是可拆卸连接的，未缠绕有碳纤维复丝5的制样件40通过支架41竖直边顶部的开口插入凹部中，从而通过该凹部的底部即能够实现对制样件40的稳定支撑，进而再通过转轴与凹部高度方向的底部配合即能够实现制样件40的转动，以便于碳纤维复丝5缠绕于制样件40的外侧；而当制样完成后，将缠绕有碳纤维复丝5的制样件40上提以与支架41分离，以进行后续浸胶以及烘干等工序。

需要说明的是，本实施例中的制样件40的转动仍需要实验人员手动控制，以便于调控碳纤维复丝5缠绕时的张力，并且实验人员转动制样件40时，需实时观测上述显示屏31所示出的碳纤维复丝5的张力，以便于灵活调整。此外，两个凹部之间的距离(L)与两个转轴彼此背离的端部之间的距离相等，如此能够避免制样件40转动时发生例如转轴与凹部脱离等情况，并且在重力的作用下，制样件40也不会向上移动而与支架41脱离，即如此设置能够保证当制样件40的转轴位于凹部的底部时，制样件40仅能够相对于支架41转动。

根据本实用新型的如上所述的碳纤维复丝5制样装置，碳纤维复丝5原料设置于放置部中，并且该放置部能够输送碳纤维复丝5至制样部，实验人员仅需要转动制样件40，就能够使得碳纤维复丝5缠绕于制样件40的外侧，以形成为样条。相较于现有的全流程手工制样，本制样装置固定了制样件40的高度以及其与原料的距离，如此能够固定碳纤维复丝5缠绕时的高度、距离等，从而初步消除了样条之间的差异化。此外，在放置部与制样部之间设置有测试部，通过传输中的碳纤维复丝5抵接的测试端以及与该测试端连接的张力传感器，即能够实时地测得碳纤维复丝5的张力，即碳纤维复丝5缠绕时的张力也是能够精确调控的，如此进一步消除了样条之间的差异化，从而保证了碳纤维复丝5的力学性能检测结果的准确性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本申请的具体实施方式，用以说明本申请的技术方案，而非对其限制，本申请的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种碳纤维复丝制样装置，其特征在于，所述碳纤维复丝制样装置包括：

放置部，用于放置并输送碳纤维复丝；

制样部，设置有能够转动的制样件，以使得所述碳纤维复丝能够随着所述制样件的转动而缠绕于所述制样件的外侧；

测试部，设置为张力控制器且位于所述放置部与所述制样部之间；所述测试部设置有与所述碳纤维复丝抵接的测试端和与所述测试端连接的张力传感器，以能够测量所述碳纤维复丝的张力；所述测试端还包括具有弹性的张力杆，所述张力杆延伸方向的第一端通过连接件固定于所述张力控制器的外侧壁，所述张力杆延伸方向的第二端设置有放丝辊轮，并且所述放丝辊轮与所述张力杆转动连接。

2.根据权利要求1所述的碳纤维复丝制样装置，其特征在于，所述张力控制器包括与所述张力传感器通讯连接的显示屏。

3.根据权利要求1所述的碳纤维复丝制样装置，其特征在于，所述测试端还包括弹簧，所述弹簧伸缩方向的第一端与所述张力杆的杆体连接，所述弹簧伸缩方向的第二端与所述张力传感器的子测试端连接；当所述张力杆摆动时，所述弹簧能够被拉伸。

4.根据权利要求1所述的碳纤维复丝制样装置，其特征在于，所述张力控制器的外侧壁还设置有传送辊组件，经所述放置部输送的所述碳纤维复丝顺次缠绕于所述传送辊组件以及所述放丝辊轮的外周。

5.根据权利要求4所述的碳纤维复丝制样装置，其特征在于，所述传送辊组件包括多个子传送辊，每个所述子传送辊均与所述张力控制器转动连接，所述碳纤维复丝依次缠绕于多个所述子传送辊的外周。

6.根据权利要求1所述的碳纤维复丝制样装置，其特征在于，所述放置部包括转动辊和与所述转动辊连接的驱动件，所述转动辊的外周缠绕有所述碳纤维复丝，所述驱动件能够驱动所述转动辊转动。

7.根据权利要求1所述的碳纤维复丝制样装置，其特征在于，所述制样部还包括支架，所述制样件与所述支架可拆卸连接，并且当所述制样件与所述支架连接时，所述制样件与所述支架转动连接。

8.根据权利要求7所述的碳纤维复丝制样装置，其特征在于，所述制样件形成为长方体框状结构，所述制样件长度方向的两端分别设置有转轴，并且两个所述转轴的轴线均与所述制样件的一条对称轴共线。

9.根据权利要求8所述的碳纤维复丝制样装置，其特征在于，所述支架形成为类H形状结构；所述支架的两个竖直边彼此面对的侧部分别形成有与两个所述转轴对应的凹部，并且两个所述凹部均沿所述支架的高度方向贯穿两个所述竖直边的顶部。