RU220743U1 - Устройство размотки полимерного нетканого материала - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области машиностроения, а именно к устройствам размотки полимерного нетканого материала, в частности полимерного нетканого материала низкой плотности. Устройство может найти применение при производстве углеродных композитных материалов и препрегов на их основе. Устройство размотки содержит корпус, в нижней части которого расположены зажимы для установки пневмовала с рулоном непрерывного углеродного материала и лазерный маркер позиционирования рулона непрерывного углеродного материала, при этом один из зажимов для пневмовала с рулоном непрерывного углеродного материала выполнен с пневматическим тормозом. В верхней части корпуса расположены зажимы для установки пневмовала с рулоном полимерного нетканого материала низкой плотности и лазерный маркер позиционирования рулона полимерного нетканого материала низкой плотности, при этом один из зажимов для пневмовала с рулоном полимерного нетканого материала низкой плотности выполнен приводным с возможностью вращения от электродвигателя. В передней части корпуса между зажимами для пневмовала с рулоном непрерывного углеродного материала и зажимами для пневмовала с рулоном полимерного нетканого материала низкой плотности расположены нижний и верхний направляющие валки. Напротив нижнего направляющего валка установлены два оптических датчика кромки полимерного нетканого материала низкой плотности. Предлагаемое устройство размотки обеспечивает равномерное натяжение как полимерного нетканого материала низкой плотности, так и непрерывного углеродного материала при их непрерывной и координированной подаче без проскальзывания и смещения для дальнейшей обработки. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Description

Полезная модель относится к области машиностроения, а именно к устройствам размотки полимерного нетканого материала, в частности полимерного нетканого материала низкой плотности. Устройство может найти применение при производстве углеродных композитных материалов и препрегов на их основе.

Предлагаемое устройство размотки предназначено для использования в составе установки для изготовления композитных материалов на основе непрерывного углеродного материала и полимерного нетканого материала низкой плотности (фиг.1). Посредством данной установки в устройстве 1 размотки осуществляют размотку непрерывного углеродного материала 2 с нанесенным на него связующим и полимерного нетканого материала 3 низкой плотности, наложение указанного полимерного нетканого материала 3 на непрерывный углеродный материал 2; далее полимерный нетканый материал 3, наложенный на непрерывный углеродный материал 2, подают для дальнейшей обработки посредством конвейера 4 в узел 5 нагрева, где происходит активация связующего, нанесенного на непрерывный углеродный материал 2, а затем в узел 6 охлаждения, где происходит закрепление полимерного нетканого материала 3 на непрерывном углеродном материале 2. Обработанный материал сматывается в рулон на валу устройства 7 намотки.

Из уровня техники известно устройство размотки (CN107010439 А, В65Н16/06, 04.08.2017, LI XIAOXIA [CN]), содержащее корпус, в котором расположены зажимы для установки пневмовала с рулоном полимерного нетканого материала, при этом один из зажимов выполнен приводным с возможностью вращения от электродвигателя. Данное устройство обеспечивает постоянную скорость разматывания полимерного нетканого материала.

Недостатком указанного устройства является то, что оно не может обеспечить качественную размотку полимерного нетканого материала низкой плотности, к тому же имеет сложный механизм автоматической коррекции осевого смещения рулона полимерного нетканого материала в процессе размотки. Также описанное в CN107010439 устройство не может обеспечить одновременную координированную размотку двух рулонов - рулона полимерного нетканого материала низкой плотности и рулона непрерывного углеродного материала при изготовлении композитных материалов.

Задачей заявленной полезной модели является устранение указанных выше недостатков.

Для обеспечения координированного перемещения непрерывного углеродного материала и полимерного нетканого материала низкой плотности и их наложения одного на другой без смещения относительно оси перемещения при изготовлении композитных материалов с требуемым качеством необходимо поддержание натяжения полимерного нетканого материала низкой плотности и непрерывного углеродного материала при размотке с рулонов, размещенных в устройстве размотки. При этом рулон непрерывного углеродного материала и рулон полимерного нетканого материала низкой плотности должны быть точно позиционированы один относительно другого.

Полимерный нетканый материал (polymer nonwoven fabric) низкой плотности - тонкий и легкий. Трудности при его размотке обусловлены свойствами материала: его низкой жесткостью, а также его паутинообразной структурой. Из-за низкой жесткости полимерного нетканого материала любые возникающие в нем напряжения от воздействия натяжения приводят к его деформации - уменьшению ширины материала по отношению к ширине материала в рулоне, который загружен в устройство размотки. При этом низкая жесткость полимерного нетканого материала низкой плотности и его паутинообразная структура не позволяют использовать контактные способы определения скорости движения полимерного нетканого материала, что препятствует определению скорости его движения.

Технический результат достигается тем, что устройство размотки содержит корпус, в нижней части которого расположены зажимы для установки пневмовала с рулоном непрерывного углеродного материала и лазерный маркер позиционирования рулона непрерывного углеродного материала, при этом один из зажимов для пневмовала с рулоном непрерывного углеродного материала выполнен с пневматическим тормозом, в верхней части корпуса расположены зажимы для установки пневмовала с рулоном полимерного нетканого материала низкой плотности и лазерный маркер позиционирования рулона полимерного нетканого материала низкой плотности, при этом один из зажимов для пневмовала с рулоном полимерного нетканого материала низкой плотности выполнен приводным с возможностью вращения от электродвигателя, в передней части корпуса между зажимами для пневмовала с рулоном непрерывного углеродного материала и зажимами для пневмовала с рулоном полимерного нетканого материала низкой плотности расположены нижний и верхний направляющие валки, и напротив нижнего направляющего валка установлены два оптических датчика кромки полимерного нетканого материала низкой плотности.

При этом верхний направляющий валок предпочтительно выполнен хромированным.

Также на корпусе расположены дисплеи оптических датчиков кромки полимерного нетканого материала низкой плотности.

Вышеизложенные особенности и преимущества конструкции предлагаемого устройства размотки будут понятны из последующего описания предпочтительного примера его осуществления со ссылками на прилагаемые фигуры, на которых для представления одинаковых элементов используются одинаковые позиции:

на фиг.1 представлена схема установки для изготовления композитных материалов на основе углеродной ленты и полимерного нетканого материала низкой плотности, в которой используется устройство размотки, в соответствии с предложенной полезной моделью;

на фиг.2 представлен общий вид в аксонометрической проекции устройства размотки, в соответствии с предложенной полезной моделью.

На фигурах 1 и 2:

1 - устройство размотки;

2 - непрерывный углеродный материал с нанесенным на него связующим;

3 - полимерный нетканый материал низкой плотности;

4 - конвейер;

5 - узел нагрева;

6 - узел охлаждения;

7 - устройство намотки;

8 - корпус;

9, 10 - вертикальная опора;

11, 12 - верхняя распорка;

13, 14 - нижняя распорка;

15, 16 - зажим для пневмовала с рулоном непрерывного углеродного материала;

17 - пневмовал для рулона непрерывного углеродного материала;

18 - пневматический тормоз зажима для пневмовала с рулоном непрерывного углеродного материала;

19 - лазерный маркер позиционирования рулона непрерывного углеродного материала;

20, 21 - зажим для пневмовала с рулоном полимерного нетканого материала низкой плотности;

22 - пневмовал для рулона полимерного нетканого материала низкой плотности;

23 - лазерный маркер позиционирования рулона полимерного нетканого материала низкой плотности;

24 - нижний направляющий валок;

25 - верхний направляющий валок;

26, 27 - оптический датчик кромки;

28 - дисплеи оптических датчиков кромки.

Устройство 1 размотки содержит корпус 8, который представляет собой силовую раму, образованную двумя вертикальными опорами 9 и 10, жестко соединенными между собой горизонтально расположенными верхними передней 11 и задней 12 распорками и нижними передней 13 и задней 14 распорками. При этом передние верхняя 11 и нижняя 13 распорки - это распорки, расположенные со стороны выхода непрерывного углеродного материала 2 и полимерного нетканого материала 3 низкой плотности из устройства 1 размотки для дальнейшей обработки.

В вертикальных опорах 9, 10 корпуса 8 в нижней их части расположены зажимы 15, 16 для размещения пневмовала 17 с рулоном непрерывного углеродного материала 2 с нанесенным на него связующим. При этом один из зажимов (15) пневмовала 17 оборудован пневматическим тормозом 18 для обеспечения натяжения непрерывного углеродного материала 2.

В нижней части корпуса 8 на задней нижней распорке 14 расположен лазерный маркер 19, предназначенный для точного позиционирования рулона непрерывного углеродного материала 2 на пневмовалу 17 при его установке между зажимами 15, 16.

В вертикальных опорах 9, 10 корпуса 8 в верхней их части над зажимами 15, 16 для размещения пневмовала 17 с рулоном непрерывного углеродного материала 2 расположены зажимы 20, 21 для размещения пневмовала 22 с рулоном полимерного нетканого материала 3 низкой плотности. При этом один из зажимов (20) выполнен приводным с возможностью вращения от электродвигателя (на фигурах не показан).

В верхней части корпуса 8 на задней верхней распорке 12 расположен лазерный маркер 23, предназначенный для точного позиционирования рулона полимерного нетканого материала 3 низкой плотности на пневмовалу 22 при его установке между зажимами 20, 21.

В передней части корпуса 8 устройства 1 размотки между зажимами 15, 16 для размещения пневмовала 17 с рулоном непрерывного углеродного материала 2 и зажимами 20, 21 для размещения пневмовала 22 с рулоном полимерного нетканого материала 3 низкой плотности расположены один над другим нижний 24 и верхний 25 направляющие валки. При этом верхний направляющий валок 25 выполнен хромированным для предотвращения воздействия на него углеродных волокон непрерывного углеродного материала 2.

Напротив нижнего направляющего валка 24 на поперечной планке расположены два оптических датчика 26 и 27 кромки для определения ширины разматываемого полимерного нетканого материала 3 низкой плотности. При этом на корпусе 8 расположены дисплеи 28 оптических датчиков 26 и 27 кромки полимерного нетканого материала 3 низкой плотности.

Устройство размотки работает следующим образом.

Перед началом работы устройства 1 размотки рулон непрерывного углеродного материала 2, такого как ткань или лента из углеродного волокна, с нанесенным на него связующим, устанавливают на пневмовалу 17 и закрепляют между зажимами 15, 16. Точное позиционирование при установке рулона непрерывного углеродного материала 2 осуществляют с помощью лазерного маркера 19, который проецирует линию на пневмовал, по которой устанавливают рулон. При установке первого рулона (при наладке технологического процесса) рулон при помощи рулетки устанавливают по центру пневмовала 17. Далее, метку лазерного маркера 19 подводят к торцу рулона. При замене рулона в процессе выработки материала новый рулон непрерывного углеродного материала 2 размещают на пневмовалу 17, но не фиксируют. Пневмовал 17 с рулоном устанавливают между зажимами 15, 16, рулон непрерывного углеродного материала 2 подводят торцем втулки к метке маркера 19 и фиксируют на пневмовалу 17.

Далее, над рулоном непрерывного углеродного материала 2 устанавливают размещенный на пневмовалу 22 рулон полимерного нетканого материала 3 низкой плотности, который закрепляют между зажимами 20, 21. При этом точное позиционирование рулона осуществляют с помощью лазерного маркера 23 аналогично позиционированию рулона непрерывного углеродного материала 2.

Непрерывный углеродный материал 2 и полимерный нетканый материал 3 низкой плотности отматывают с соответствующих рулонов; концы полимерного нетканого материала 3 и непрерывного углеродного материала 2 протягивают и совместно огибают ими сначала нижний направляющий валок 24, а затем верхний направляющий валок 25, далее протягивают через узел 5 нагрева и узел 6 охлаждения и закрепляют в устройстве 7 намотки.

В процессе работы установки для изготовления композитных материалов непрерывный углеродный материал 2 разматывается с рулона под действием устройства 7 намотки. Натяжение непрерывного углеродного материала 2 при этом обеспечивается за счет работы пневматического тормоза 18, усилие на котором регулируется в зависимости от диаметра рулона непрерывного углеродного материала 2.

Полимерный нетканый материал 3 низкой плотности разматывается с рулона под действием двигателя устройства 7 намотки, а также при помощи электродвигателя (на фигурах не показан) одного из зажимов (20) устройства 1 размотки, передающего вращение пневмовалу 22, на котором установлен рулон полимерного нетканого материала 3 низкой плотности.

Скорость вращения вала устройства 7 намотки регулируется таким образом, чтобы линейная скорость движения непрерывного углеродного материала 2 и полимерного нетканого материала 3 низкой плотности при прохождении через узел 5 нагрева и узел 6 охлаждения установки для изготовления композитных материалов оставалась постоянной.

Начальное натяжение полимерного нетканого материала 3 обеспечивается его заправкой вокруг нижнего 24 и верхнего 25 направляющих валков, что вызывает некоторое сужение материала в зоне действия датчиков 26, 27 кромки. Скорость вращения электродвигателя одного из зажимов (20) устройства 1 размотки, а следовательно, и скорость вращения пневмовала, на котором закреплен рулон полимерного нетканого материала 3, определяется автоматически, по непрерывному циклу, за счет сравнения заранее введенных оператором данных о ширине полимерного нетканого материала 3 низкой плотности на рулоне с данными о ширине указанного материала 3 с оптических датчиков 26, 27 кромки. В случае, если оптические датчики 26, 27 кромки регистрируют уменьшение ширины полимерного нетканого материала 3, которое превосходит установленную оператором величину сужения указанного материала, скорость электродвигателя увеличивается, тем самым уменьшая натяжение полимерного нетканого материала 3. При увеличении ширины полимерного нетканого материала 3 в зоне действия оптических датчиков 26, 27 кромки на величину, превосходящую установленную оператором, скорость электродвигателя одного из зажимов (20) уменьшается, что приводит к увеличению натяжения полимерного нетканого материала 3 низкой плотности. Таким образом, контролируя ширину полимерного нетканого материала 3 низкой плотности при размотке и сравнивая ее с шириной рулона, который установлен на пневмовалу 22 между зажимами 20, 21 устройства 1 размотки, можно с высокой точностью поддерживать его натяжение, регулируя скорость размотки. Для технической реализации устройства 1 размотки в ходе опытно-экспериментальных работ были подобраны оптические датчики 26, 27 кромки, способные определять кромку полимерного нетканого материала 3 низкой плотности, и, работая в паре, определять его ширину. Принцип обнаружения кромки оптическими датчиками 26, 27 основан на свойствах светорассеяния и пространственной фильтрации волоконной оптики, что позволяет точно определять положение полимерного нетканого материала 3 низкой плотности.

Таким образом, предлагаемое устройство размотки обеспечивает равномерное натяжение как полимерного нетканого материала низкой плотности, так и непрерывного углеродного материала при их непрерывной и координированной подаче без проскальзывания и смещения для дальнейшей обработки.

Claims (3)

1. Устройство размотки полимерного нетканого материала, содержащее корпус, в нижней части которого расположены зажимы для установки пневмовала с рулоном непрерывного углеродного материала и лазерный маркер позиционирования рулона непрерывного углеродного материала, при этом один из зажимов для пневмовала с рулоном непрерывного углеродного материала выполнен с пневматическим тормозом, в верхней части корпуса расположены зажимы для установки пневмовала с рулоном полимерного нетканого материала низкой плотности и лазерный маркер позиционирования рулона полимерного нетканого материала низкой плотности, при этом один из зажимов для пневмовала с рулоном полимерного нетканого материала низкой плотности выполнен приводным с возможностью вращения от электродвигателя, в передней части корпуса между зажимами для пневмовала с рулоном непрерывного углеродного материала и зажимами для пневмовала с рулоном полимерного нетканого материала низкой плотности расположены нижний и верхний направляющие валки, и напротив нижнего направляющего валка установлены два оптических датчика кромки полимерного нетканого материала низкой плотности.

2. Устройство по п. 1, в котором верхний направляющий валок выполнен хромированным.

3. Устройство по п. 1, в котором на корпусе расположены дисплеи оптических датчиков кромки полимерного нетканого материала низкой плотности.