CN220409611U - 实验室用竹缠绕及固化工艺一体化设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种实验室用竹缠绕及固化工艺一体化设备，它包括缠绕单元、工位转换单元和热固化单元。缠绕单元包括电机、与电机输出轴固连的模具，电机驱动模具旋转将背面涂抹有胶黏剂的物料缠绕在模具上。热固化单元包括热固化箱、安装在箱体内的加热模块。工位转换单元安装在缠绕单元旁，用于带动缠绕单元往复移动，完成物料的缠绕以及从缠绕工序到热固化工序的切换；当缠绕单元的模具上缠满物料后，工位转换单元直接将缠有物料的模具送入热固化箱内，进行热固化工序。本实用新型既可以完成竹缠绕复合材料的缠绕工序，又可以完成热固化工序，整个工序衔接顺畅，工作效率高。

Description

实验室用竹缠绕及固化工艺一体化设备

技术领域

本实用新型涉及一种实验室用设备，具体地说，涉及一种实验室用的、用于完成竹缠绕复合材料的制作及固化工艺的一体化设备。

背景技术

竹缠绕复合材料是以竹子为基材，以树脂为胶黏剂，采用缠绕工艺加工成型的一种新型生物基材料。因其具有低碳、环保、资源循环利用、成本低廉等优点，被广泛地应用于农业、城建、储运等领域。因此，加强对竹缠绕复合材料技术的科学实验研究，显得尤为重要。

在竹缠绕复合材料的加工制作过程中，需要使用不同的材料，经缠绕、粘结、热固化等工艺处理实现竹缠绕制品的制作与成型。研究不同材料之间的组合对竹缠绕复合材料的性能影响是竹缠绕复合材料技术科学研究的重要内容。目前，在实验室中没有成熟的缠绕实验设备，基本采用人工手动缠绕的方式进行，自动化程度低，缠绕过程繁琐，缠绕后的成品质量无法保障。同样，目前，在实验室中也没有专用设备可以直接对缠绕后的复合材料进行热固化工艺处理，缠绕工序结束后，需要将缠绕好的竹缠绕复合材料和模具同时整体拆下，搬至烘箱或烤箱进行固化，流程十分繁琐，操作十分不便。

实用新型内容

鉴于上述原因，本实用新型的目的是提供一种实验室用的、用于完成竹缠绕复合材料的制作及热固化工艺的一体化设备。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：一种实验室用竹缠绕及固化工艺一体化设备，它包括缠绕单元、工位转换单元和热固化单元；

所述缠绕单元包括电机、基座、锁紧节、锁紧块和模具；所述电机与所述基座固连，其输出轴与所述锁紧节固连，所述模具与所述锁紧块固连，所述锁紧块与所述锁紧节通过螺栓相连；所述电机通过所述锁紧节、锁紧块带动所述模具旋转；

所述热固化单元包括热固化箱、安装在箱体内的加热模块和温湿度传感器；

所述工位转换单元安装在所述缠绕单元旁，所述工位转换单元包括驱动电机、齿轮、两根平行的齿条、两根平行的导轨和滑块；所述两根平行的齿条和导轨固定在主机架的操作平台上；所述齿轮通过轴承座与所述驱动电机输出轴相连，所述齿轮与齿条啮合；所述滑块焊接在所述缠绕单元基座的底部，并通过螺栓与所述齿轮的轴承座固连，所述滑块带动所述缠绕单元沿所述导轨滑动；所述缠绕单元的基座还通过L形连接杆与所述驱动电机的外壳相连；

所述驱动电机驱动所述齿轮沿所述齿条移动的同时，带动所述缠绕单元移动。

优选地，所述实验室用竹缠绕及固化工艺一体化设备还包括使物料按工艺设计角度和松紧度缠绕在所述缠绕单元的模具上的送料张紧单元和送料压紧单元；所述送料张紧单元包括支架、调节板、调节槽、导向轮和张紧轮；所述调节板安装在所述支架上，所述支架固定在主机架上，安装在缠绕工序的初始位置；在所述调节板上开有十字形所述调节槽，所述导向轮和张紧轮的安装轴承座通过螺栓固定在所述调节槽上，并可沿所述调节槽移动；所述送料压紧单元包括安装板、压紧轮、摆杆、保持弹簧；所述安装板安装在所述导轨靠近热固化箱一侧的端部，所述压紧轮安装在可转动的所述摆杆的一端，所述摆杆的另一端铰接安装在所述安装板上；所述保持弹簧的一端固定在所述安装板上，另一端与所述摆杆铰接的一端相连。

优选地，所述锁紧节为梳子形，其一侧壁设有一圆心凹槽，所述电机输出轴的端部插入该圆心凹槽内，并通过螺栓与所述锁紧节固连；所述锁紧块突出的凸块插入所述锁紧节中间梳齿中，并通过定位螺栓与所述锁紧节固连；在所述锁紧节左右两侧的梳齿中，设有用于进一步夹紧插入中间梳齿中的所述锁紧块的压紧弹簧。

优选地，所述模具包括模具本体和脱模盖，所述模具本体的一端与所述锁紧块固连，另一端可拆卸地固定有所述脱模盖；所述模具本体为圆筒状，其外壁上设有若干条轴向的脱模槽；所述脱模盖的表面设有用于拆卸所述脱模盖的操作手柄，所述脱模盖与模具本体相连的一侧设有圆筒状的支撑段和圆锥状的导向段，所述支撑段和导向段一体成型插入所述模具本体内；在所述支撑段和导向段的外壁上设有若干条凸出的轴向脱模键；所述脱模键的数量和相位角与所述模具本体外壁上的脱模槽相匹配。

优选地，所述热固化单元还包括循环风机和风道；在所述热固化箱的侧壁上设有进风口，进风口上安装有所述循环风机，所述热固化箱的顶部设置有回风口，通过所述风道与进风口连接形成闭环流通。

本实用新型的优点：1、可同时完成竹缠绕复合材料的缠绕和热固化工序，填补了该领域实验设备的空白；2、整个产品的缠绕和热固化工序过程可动态精确调节，工作效率高，自动化程度高；3、整个设备功能全、占地空间小，可移动。

附图说明

图1是本实用新型实验室用竹缠绕及固化工艺一体化设备结构示意图；

图2A是本实用新型锁紧节结构示意图；

图2B是本实用新型锁紧节俯视图；

图2C是图2B的A-A局部剖视图；

图3是本实用新型模具分解结构示意图；

图4是本实用新型热固化单元内部结构示意图；

图5是本实用新型送料张紧单元结构示意图；

图6是本实用新型送料压紧单元结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型的结构及特征进行详细说明。需要说明的是，可以对此处公开的实施例做出各种修改，因此，说明书中公开的实施例不应该视为对本实用新型的限制，而仅是作为实施例的范例，其目的是使本实用新型的特征显而易见。

如图1所示，本实用新型公开的实验室用竹缠绕及固化工艺一体化设备包括缠绕单元、工位转换单元和热固化单元。缠绕单元的功能是对物料例如竹篾片、竹篾帘、网格布、无纺布等进行缠绕处理，热固化单元的功能是将缠绕完毕的物料进行热固化处理，工位转换单元的功能是带动缠绕单元左右移动辅助缠绕单元完成物料的缠绕，以及将缠绕完成的物料直接送入热固化单元进行热固化。

本实用新型缠绕单元包括电机11、基座12、锁紧节13、锁紧块14、模具15。电机11与基座12固连，其输出轴与锁紧节13固连，模具15与锁紧块14固连，锁紧块14与锁紧节13通过螺栓相连，电机11通过锁紧节13、锁紧块14带动模具15旋转，从而将物料缠绕在模具15上。

如图2A-图2C所示，锁紧节13为梳子形，其一侧壁设有一圆心凹槽131，电机11输出轴的端部插入该圆心凹槽131内，并通过螺栓与锁紧节固连。锁紧块14突出的凸块插入锁紧节中间梳齿132中，并通过定位螺栓133与锁紧节13固连。在锁紧节左右两侧的梳齿134中，设有用于进一步夹紧插入中间梳齿中的锁紧块14的压紧弹簧135。在电机11带动锁紧节13和锁紧块14转动时，锁紧节13和锁紧块14之间不会发生相对转动。

如图3所示，模具15包括模具本体151和脱模盖152，模具本体151的一端与锁紧块14固连，另一端可拆卸地固定有脱模盖152。本体151的形状可根据需要而设计，在本实用新型较佳实施例中，本体151为圆筒状，其外壁上设有若干条轴向的脱模槽1511。脱模盖152的表面设有用于拆卸脱模盖的操作手柄1521，脱模盖152与模具本体151相连的一侧设有圆筒状的支撑段1522和圆锥状的导向段1523，支撑段1522和导向段1523一体成型，插入模具本体151内。在支撑段和导向段的外壁上设有若干条凸出的轴向脱模键1524。脱模键1524的数量和相位角与模具本体151外壁上的脱模槽1511相匹配。当脱模盖的支撑段1522和导向段1523插入模具本体151内后，其外壁上的脱模键1524插入模具本体151外壁上的脱模槽1511内，既能保证模具工作时的形状不变形，又方便工作结束后进行脱模。模具15是缠绕单元进行缠绕工序的基体，用于将竹篾片、竹篾帘、网格布、无纺布等物料随着其转动进行缠绕，粘结，实现竹缠绕复合材料的制备与成型。

本实用新型工位转换单元位于缠绕单元的旁边，用于带动缠绕单元往复移动，完成物料的缠绕以及从缠绕工序到热固化工序的切换。工位转换单元包括驱动电机21、齿轮22、轴承座23、两根平行的齿条24、两根平行的导轨25和滑块26。

在主机架3上固定有一操作平台31，在操作平台31上固定有两根平行的齿条24和导轨25。与齿条24啮合有一齿轮22，齿轮22的齿轮轴通过轴承座23与驱动电机21的电机输出轴相连。滑块26焊接在缠绕单元基座12的底部，滑块26通过螺栓与轴承座23固连，同时，缠绕单元的基座12还通过L形连接杆27与驱动电机21的外壳相连。滑块26可沿导轨25滑动。驱动电机21旋转驱动齿轮22在齿条24上往复左右移动的同时，借助滑块26带动与滑块固连的缠绕单元左右往复移动。

如图1所示，初始状态时，驱动电机21、齿轮22位于齿条24最右端；启动缠绕单元的电机11和工位转换单元的驱动电机21，电机11带动模具15旋转，将物料(如竹篾片、竹篾帘等)缠绕在模具15上，同时，驱动电机21驱动齿轮22在齿条24上沿齿条从右向左移动，进而带动缠绕单元沿导轨25从右向左移动，使得物料缠绕在整个模具15上；当齿轮移动到齿条的最左端时，如果模具15上只需要缠绕一层物料，则电机11和驱动电机21停止工作，即停止物料的缠绕，如果模具上需要缠绕多层物料，则驱动电机21带动缠绕单元沿导轨25左右往复移动。

如图1、图4所示，在缠绕单元的后面，与缠绕单元的模具15同轴设有一热固化单元，该热固化单元包括热固化箱体41、密封箱门42、加热模块43、循环风机44、风道45和温湿传感器46。

加热模块43安装在热固化箱体41内，工作时产生热量，对箱内空气进行加热。箱体内还安装有用于温控的温湿度传感器46。在箱体的侧壁上安装有循环风机44和风道45。在热固化箱的侧壁上设有进风口，进风口上安装有循环风机44，热固化箱的顶部设置有回风口，通过风道45与进风口连接，使热固化箱内的空气形成闭环流通，从而实现加热固化的工序功能。

当模具上物料缠绕结束后，工位转换单元的驱动电机21反方向旋转，驱动电机21驱动齿轮从齿条的左端向右端移动，进而带动缠绕单元从左向右移动，密封箱门42被打开，缠绕有物料的模具伸入到热固化箱体41内；加热模块43开始工作，此时缠绕单元的电机11继续工作，缠绕在模具上的物料在旋转中进行热固化工艺；待热固化完毕后，缠绕单元的电机11停止工作，工位转换单元的驱动电机21正转，通过齿轮齿条的相互运动，借助滑块带动缠绕单元从热固化箱中移出，完成缠绕工位、热固化工位的转换，实现竹缠绕及固化工序全过程。

热固化箱安装在箱体支架32上，其高度与缠绕单元相匹配，箱体支架的底部安装有滑轮，可移动。

为使物料平整地缠绕在模具上，本实用新型一体化设备还包括送料张紧单元和送料压紧单元，其主要功能是保证竹篾片、竹篾帘、网格布、无纺布等物料在缠绕过程中的松紧度，以及进料的角度。

如图1和图5所示，送料张紧单元包括支架51、调节板52、调节槽53、导向轮54和张紧轮55。调节板52安装在支架51上，支架51安装固定在主机架3上，安装在缠绕工序的初始位置。在调节板52上开有十字形调节槽53，导向轮54和张紧轮55的安装轴承座通过螺栓固定在调节槽53上，并可沿调节槽移动，根据工艺要求，对导向轮、张紧轮进行水平、垂直两个方向的位置调节。导向轮54的作用是使缠绕的物料以合适的工艺角度缠绕在模具上，张紧轮55的作用是使物料在缠绕过程中保持一定的松紧度。

如图1和图6所示，在缠绕工序的初始位置，缠绕单元模具的下方，设有送料压紧单元，该送料压紧单元包括安装板61、压紧轮62、摆杆63、保持弹簧64。安装板61安装在导轨靠近热固化箱一侧的端部，压紧轮62安装在可转动摆杆63的一端，摆杆63的另一端铰接安装在安装板61上；保持弹簧64的一端固定在安装板61上，另一端与摆杆63铰接的一端相连。保持弹簧对压紧轮的弹性推动作用，能够最大程度上减少因竹篾片、竹篾帘等物料厚度不均匀而导致的颤动，保证物料在缠绕过程中始终与模具外壁紧密贴合，从而提高缠绕精度。

为降低一体化设备的能耗，本实用新型选用的电机均为变频电机。

本实用新型在完成竹缠绕复合材料的缠绕工序后，无需将缠绕完毕的竹缠绕复合材料及模具从缠绕单元上取下，直接将其送入热固化单元内进行热固化处理，整个工序衔接顺畅，工作效率高。

本实用新型的初始位置为齿条靠近热固化箱的最右端，该位置即是缠绕工序的起始位置，也是热固化工序的起始位置；齿条远离热固化箱的左端是缠绕工序的结束位置。

首先，缠绕单元在工位转换单元的带动下，运动至缠绕工序的起始位置，竹篾片、竹篾帘、网格布、无纺布等物料经送料张紧单元和送料压紧单元进入缠绕单元，随着模具的转动缠绕在模具上，与此同时工位转换单元以一定的速度从起始位置向终了位置运动，模具的转动速度和工位转换单元的行进速度需要根据缠绕工序的需求进行设定。

当缠绕单元到达设定的终了位置后，第一层物料的缠绕工序过程结束，如果需要缠绕多层材料，只需将工位转换单元重新运动至起始位置，再次进行以上过程即可。

当缠绕工序过程结束后，工位转换单元运行至缠绕工序的起始位置即热固化工序的工序位置，开始进行热固化工序，此时缠绕单元的模具完全深入至热固化箱内，关闭密封箱门，加热模块开始加热，在循环风机的带动下，热固化箱内的空气通过循环风道形成闭环流通，温湿度传感器实时监测热固化箱内的温、湿度变化，保证其在热固化工序的要求下进行工作。

热固化工序结束后，打开密封箱门，缠绕单元的模具退出热固化箱，开始进行脱模工序，将脱模盖拔出，模具右侧一端直径收缩，模具上的竹缠绕制品从左侧向右自然脱出。

最后应说明的是：以上所述的各实施例仅用于说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (5)

1.一种实验室用竹缠绕及固化工艺一体化设备，其特征在于：它包括缠绕单元、工位转换单元和热固化单元；

所述缠绕单元包括电机、基座、锁紧节、锁紧块和模具；所述电机与所述基座固连，其输出轴与所述锁紧节固连，所述模具与所述锁紧块固连，所述锁紧块与所述锁紧节通过螺栓相连；所述电机通过所述锁紧节、锁紧块带动所述模具旋转；

所述热固化单元包括热固化箱、安装在箱体内的加热模块和温湿度传感器；

所述工位转换单元安装在所述缠绕单元旁，所述工位转换单元包括驱动电机、齿轮、两根平行的齿条、两根平行的导轨和滑块；所述两根平行的齿条和导轨固定在主机架的操作平台上；所述齿轮通过轴承座与所述驱动电机输出轴相连，所述齿轮与齿条啮合；所述滑块焊接在所述缠绕单元基座的底部，并通过螺栓与所述齿轮的轴承座固连，所述滑块带动所述缠绕单元沿所述导轨滑动；所述缠绕单元的基座还通过L形连接杆与所述驱动电机的外壳相连；

所述驱动电机驱动所述齿轮沿所述齿条移动的同时，带动所述缠绕单元移动。

2.根据权利要求1所述的实验室用竹缠绕及固化工艺一体化设备，其特征在于：它还包括使物料按工艺设计角度和松紧度缠绕在所述缠绕单元的模具上的送料张紧单元和送料压紧单元；

所述送料张紧单元包括支架、调节板、调节槽、导向轮和张紧轮；所述调节板安装在所述支架上，所述支架固定在主机架上，安装在缠绕工序的初始位置；在所述调节板上开有十字形所述调节槽，所述导向轮和张紧轮的安装轴承座通过螺栓固定在所述调节槽上，并可沿所述调节槽移动；

所述送料压紧单元包括安装板、压紧轮、摆杆、保持弹簧；所述安装板安装在所述导轨靠近热固化箱一侧的端部，所述压紧轮安装在可转动的所述摆杆的一端，所述摆杆的另一端铰接安装在所述安装板上；所述保持弹簧的一端固定在所述安装板上，另一端与所述摆杆铰接的一端相连。

3.根据权利要求1或2所述的实验室用竹缠绕及固化工艺一体化设备，其特征在于：所述锁紧节为梳子形，其一侧壁设有一圆心凹槽，所述电机输出轴的端部插入该圆心凹槽内，并通过螺栓与所述锁紧节固连；

所述锁紧块突出的凸块插入所述锁紧节中间梳齿中，并通过定位螺栓与所述锁紧节固连；

在所述锁紧节左右两侧的梳齿中，设有用于进一步夹紧插入中间梳齿中的所述锁紧块的压紧弹簧。

4.根据权利要求3所述的实验室用竹缠绕及固化工艺一体化设备，其特征在于：所述模具包括模具本体和脱模盖，所述模具本体的一端与所述锁紧块固连，另一端可拆卸地固定有所述脱模盖；

所述模具本体为圆筒状，其外壁上设有若干条轴向的脱模槽；所述脱模盖的表面设有用于拆卸所述脱模盖的操作手柄，所述脱模盖与模具本体相连的一侧设有圆筒状的支撑段和圆锥状的导向段，所述支撑段和导向段一体成型插入所述模具本体内；在所述支撑段和导向段的外壁上设有若干条凸出的轴向脱模键；

所述脱模键的数量和相位角与所述模具本体外壁上的脱模槽相匹配。

5.根据权利要求4所述的实验室用竹缠绕及固化工艺一体化设备，其特征在于：所述热固化单元还包括循环风机和风道；

在所述热固化箱的侧壁上设有进风口，进风口上安装有所述循环风机，所述热固化箱的顶部设置有回风口，通过所述风道与进风口连接形成闭环流通。