一种高克重碳纤维纱线展纤装置

摘要

本发明涉及碳纤维加工设备技术领域，尤其涉及一种高克重碳纤维纱线展纤装置，包括交错设置多个第二调节辊和多个展纤辊，以及设置在竖直方向上的第一调节辊和第三调节辊，在第三调节辊上还设置有张力传感器。通过展纤辊多层振动展纤，实现大丝束碳纤维纱线的均匀展纤，配合间隔设置的多个第二调节辊将纤维丝束的张力值逐层调节，使其进入到编织工序之前的张力值相同；第一调节辊、第二调节辊、展纤辊和第三调节辊均沿水平方向设置有多组，使多层纤维丝束在不同水平面内的展纤或张力值调节能够整体进行，其中第一调节辊能够实现独立调整，根据张力传感器检测值每一层纱线的张力值进行单独调节，确保将多层纤维丝束张力值调节一致且厚薄均匀。

说明书

技术领域

本发明涉及碳纤维加工设备技术领域，尤其涉及一种高克重碳纤维纱线展纤装置。

背景技术

随着风电叶片和汽车轻量化的发展，对碳纤维布要求是：降本和高克重。首先考虑满足降低成本的要求，生产碳纤维单向布采用宽门幅高速经编设备编织，原材料则采用大丝束碳纤维以满足低成本要求。

在编织过程中需要对大丝束碳纤维纱线进行展纤，保证进入到编织工序的每一层碳纤维丝束的厚薄均匀且张力一致，使编织成型的碳纤维单向布能够满足使用的各项性能需求，但是大丝束碳纤维纱线聚积性高且毛纱现象严重，不利于碳纤维纱线的均匀展纤，传统的振动展纤装置无法满足大丝束碳纤维纱线的展纤均匀，且经过振动展纤后会不同程度地改变每层纤维丝束的张力值大小。

鉴于上述问题的存在，本设计人基于从事此类产品工程应用多年丰富的实务经验及专业知识，积极加以研究创新，以期创设一种高克重碳纤维纱线展纤装置，使其更具有实用性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种高克重碳纤维纱线展纤装置，将大丝束碳纤维纱线均匀展纤的同时满足每一层纤维丝束的张力值一致。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种高克重碳纤维纱线展纤装置，包括：安装架和设置在其上的第一张力调整模块、第二张力调整模块、展纤振动模块、第三张力调整模块和欧米伽辊组；

所述第一张力调整模块设置在所述安装架的顶部，包括沿竖直方向依次设置的第一导向辊、第一调节辊和第二导向辊；

所述第二张力调整模块和所述展纤振动模块均对应设置在所述第一张力调整模块的下方，所述第二张力调整模块包括沿竖直方向设置的多个第二调节辊，所述展纤振动模块包括沿竖直方向设置的多个展纤辊，且多个所述第二调节辊和多个所述展纤辊沿竖直方向交叉设置，所述第一张力调整模块和所述第三张力调整模块均与所述第二调节辊相邻设置；

所述第三张力调整模块对应设置在所述第二张力调整模块的下方，包括第三调节辊和与所述第三调节辊相连的张力传感器；

其中，所述第一调节辊、所述第二调节辊和所述第三调节辊均能够沿水平方向移动，所述展纤辊能够沿其轴向运动，所述欧米伽辊组沿纱线进给方向设置在所述第三张力调整模块下方。

进一步地，所述第一张力调整模块、所述第二张力调整模块、所述展纤振动模块和所述第三张力调整模块均沿水平方向对应设置有多组；

位于同一水平面内的所述第二调节辊和所述第三调节辊分别通过第一支撑板和第二支撑板固定在所述安装架上，且所述第一支撑板和所述第二支撑板均对称设置在所述安装架的内侧，在所述安装架内侧对应所述展纤辊设置有保持架，且所述展纤辊与所述保持架滑动连接。

进一步地，所述第一导向辊和所述第二导向辊设置在同一竖直平面内，所述第一调节辊的两端均设置有第一直线模组，在所述安装架上对应所述第一调节辊沿其并列方向对称设置有第一滑板，所述第一调节辊通过所述第一直线模组与所述第一滑板滑动连接。

进一步地，在所述第一支撑板上沿所述第二调节辊的并列方向设置有第二直线模组，位于同一水平面内的所述第二调节辊两端均固定在第二滑板上，并通过所述第二滑板与所述第二直线模组滑动连接；

其中，所述第二滑板设置为L型折板。

进一步地，在所述第二支撑板上设置有气缸，并沿所述第三调节辊的并列方向设置有滑轨，所述第三调节辊通过第一支撑架与所述滑轨滑动连接，所述气缸通过第一传动组件驱动所述第一支撑架沿所述滑轨移动。

进一步地，所述第一传动组件包括连杆、第一连接板和第二连接板，所述连杆与所述气缸的输出轴固定连接，所述第一连接板固定设置在所述连杆上，所述第二连接板沿所述滑轨的长度方向设置，且所述第一支撑架均与所述第二连接板固定连接，所述第一连接板与所述第二连接板固定连接。

进一步地，所述展纤辊的一端与第二传动组件相连，所述第二传动组件通过电机驱动并带动所述展纤辊沿其轴向运动。

进一步地，所述第二传动组件包括传动轴、偏心轮、关节轴承和连接件，所述传动轴与所述电机的输出轴相连且同轴转动，所述偏心轮套设在所述传动轴的外圈并与所述传动轴同轴转动，所述连接件与所述展纤辊靠近所述传动轴的一端固定连接，所述关节轴承的两端分别连接所述偏心轮和所述连接件；

所述电机和所述传动轴沿竖直方向固定在所述安装架上。

进一步地，在所述第三张力调整模块和所述欧米伽辊组之间设置有加热模块，所述加热模块包括多个加热辊组，所述加热辊组对应所述第三调节辊设置在所述第三张力调整模块的下方。

本发明的有益效果为：通过交错设置多个第二调节辊和多个展纤辊，大丝束碳纤维沿竖直方向从第二调节辊和展纤辊的两侧交错穿过，通过展纤辊多层振动展纤，实现大丝束碳纤维纱线的均匀展纤，配合间隔设置的多个第二调节辊将纤维丝束的张力值逐层调节，使其进入到编织工序之前的张力值相同；

第一张力调整模块、第二张力调整模块、展纤振动模块和第三张力调整模块均沿水平方向对应设置有多组，使进入到本展纤装置中的多层纤维丝束在每一层的振动展纤和张力值调节能够整体进行，其中第一调节辊能够实现独立的位置调整，能够根据张力传感器的检测值对进入展纤装置中的每一层纱线的张力值进行单独调节，实现将多层大丝束碳纤维纱线张力值调节一致且厚薄均匀。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，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的附图。

图1为本发明实施例中高克重碳纤维纱线展纤装置的结构示意图；

图2为本发明实施例中高克重碳纤维纱线展纤装置的正视图；

图3为本发明实施例中高克重碳纤维纱线展纤装置的截面示意图；

图4为本发明实施例中第一张力调整模块的结构示意图；

图5为本发明实施例中第一张力调整模块的结构爆炸示意图；

图6为本发明实施例中第二张力调整模块的结构示意图；

图7为本发明实施例中第二张力调整模块的结构爆炸示意图；

图8为本发明实施例中展纤振动模块的结构示意图；

图9为本发明实施例中展纤振动模块的结构爆炸示意图；

图10为本发明实施例中第三张力调整模块的结构示意图；

图11为本发明实施例中第一传动组件的局部结构示意图；

图12为本发明实施例中第三调节辊的局部结构示意图。

附图标记：1、安装架；11、第一支撑板；12、第二支撑板；13、保持架；131、导轨；132、夹块；2、第一张力调整模块；21、第一导向辊；22、第一调节辊；23、第一直线模组；24、第一滑板；25、第二导向辊；3、第二张力调整模块；31、第二调节辊；32、第二直线模组；33、第二滑板；4、展纤振动模块；41、展纤辊；42、第二传动组件；421、传动轴；422、偏心轮；423、关节轴承；424、连接件；43、电机；5、第三张力调整模块；51、第三调节辊；52、气缸；53、滑轨；54、第一支撑架；55、第一传动组件；551、连杆；552、第一连接板；553、第二连接板；56、张力传感器；6、欧米伽辊组；7、加热模块；71、。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一 个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元 件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用 的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目 的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术 领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术 语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的 术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1至图3所示的高克重碳纤维纱线展纤装置，包括安装架1和设置在其上的第一张力调整模块2、第二张力调整模块3、展纤振动模块4、第三张力调整模块5和欧米伽辊组6；第一张力调整模块2设置在安装架1的顶部，包括沿竖直方向依次设置的第一导向辊21、第一调节辊22和第二导向辊25；第二张力调整模块3和展纤振动模块4均对应设置在第一张力调整模块2的下方，第二张力调整模块3包括沿竖直方向设置的多个第二调节辊31，展纤振动模块4包括沿竖直方向设置的多个展纤辊41，且多个第二调节辊31和多个展纤辊41沿竖直方向交叉设置，第一张力调整模块2和第三张力调整模块5均与第二调节辊31相邻设置；第三张力调整模块5对应设置在第二张力调整模块3的下方，包括第三调节辊51和与第三调节辊51相连的张力传感器56；其中，第一调节辊22、第二调节辊31和第三调节辊51均能够沿水平方向移动，展纤辊41能够沿其轴向运动，欧米伽辊组6沿纱线进给方向设置在第三张力调整模块5下方。在本实施例中，第一张力调整模块2、第二张力调整模块3、展纤振动模块4和第三张力调整模块5均沿水平方向对应设置有多组；位于同一水平面内的第二调节辊31和第三调节辊51分别通过第一支撑板11和第二支撑板12固定在安装架1上，且第一支撑板11和第二支撑板12均对称设置在安装架1的内侧，在安装架1内侧对应展纤辊41设置有保持架13，且展纤辊41与保持架13滑动连接。

在具体实施过程中，大丝束碳纤维纱线分成多层沿竖直方向分别进入到第一张力调整模块2中，先从第一导向辊21导入，然后经过第一调节辊22对每一层纤维丝束进行张力调节后经过第二导向辊25导出第一张力调整模块2；纤维丝束继续沿竖直方向进给，通过交错设置多个第二调节辊31和多个展纤辊41并从第二调节辊31和展纤辊41的两侧交错穿过；再通过加热模块7中的加热辊组71对每一层纤维丝束进行加热后导入欧米伽辊组6中，将多层展纤均匀的纤维丝束合并为一层。其中，通过展纤辊多层振动展纤，实现大丝束碳纤维纱线的均匀展纤，配合间隔设置的多个第二调节辊将纤维丝束的张力值逐层调节，使其进入到编织工序之前的张力值相同，装置对大丝束碳纤维纱线的展纤效果好，通过多层张力调节实现多层展纤纤维丝束的张力值一致。

作为本申请的一种优选实施例，第一导向辊21和第二导向辊25设置在同一竖直平面内，第一调节辊22的两端均设置有第一直线模组23，在安装架1上对应第一调节辊22沿其并列方向对称设置有第一滑板24，第一调节辊22通过第一直线模组23与第一滑板24滑动连接。在具体实施过程中，第一调节辊能够实现独立的位置调整，能够根据张力传感器的检测值对进入展纤装置中的每一层纱线的张力值进行单独调节，实现将多层大丝束碳纤维纱线张力值调节一致。

作为本申请的一种优选实施例，在第一支撑板11上沿第二调节辊31的并列方向设置有第二直线模组32，位于同一水平面内的第二调节辊31两端均固定在第二滑板33上，并通过第二滑板33与第二直线模组32滑动连接；其中，第二滑板33设置为L型折板。位于同一水平面内的第二调节辊31能够实现整体的纤维丝束包角调节，统一调节纤维丝束的张力值大小，控制方便更具实用性。

作为本申请的一种优选实施例，在第二支撑板12上设置有气缸52，并沿第三调节辊51的并列方向设置有滑轨53，第三调节辊51通过第一支撑架54与滑轨53滑动连接，气缸52通过第一传动组件55驱动第一支撑架54沿滑轨53移动。第一传动组件55包括连杆551、第一连接板552和第二连接板553，连杆551与气缸52的输出轴固定连接，第一连接板552固定设置在连杆551上，第二连接板553沿滑轨53的长度方向设置，且第一支撑架54均与第二连接板553固定连接，第一连接板552与第二连接板553固定连接。第三调节辊51设置在第一支撑架54上，第一支撑架54通过滑轨53分解掉其他方向上的力，张力传感器采用S型拉压传感器检测直线滑轨自由方向的张力值；气缸52通过第一传动组件55驱动第一支撑架54沿滑轨53移动，进而带动第三调节辊51移动，实现第三调节辊51与纤维丝束之间的包角大小，进而调整纤维丝束的张力大小。

作为本申请的一种优选实施例，展纤辊41的一端与第二传动组件42相连，第二传动组件42通过电机43驱动并带动展纤辊41沿其轴向运动；其中，第二传动组件42包括传动轴421、偏心轮422、关节轴承423和连接件424，传动轴421与电机43的输出轴相连且同轴转动，偏心轮422套设在传动轴421的外圈并与传动轴421同轴转动，连接件424与展纤辊41靠近传动轴421的一端固定连接，关节轴承423的两端分别连接偏心轮422和连接件424；电机43和传动轴421沿竖直方向固定在安装架1上，在保持架13上沿其长度方向设置有导轨131，展纤辊41通过夹块132与导轨131滑动连接。

在具体实施过程中，通过设置偏心轮422将电机43输出的动力转化为展纤辊41沿轴向运动的动力，结构简单实用，且驱动偏心轮422转动的传动轴421和电机43沿竖直方向设置，使展纤辊41和偏心轮422的展纤振动模块4能够在传动轴421的长度方向上设置有多个，进一步增强纤维丝束的均匀展纤；展纤辊41被夹块132夹紧固定并通过夹块132与保持架13滑动连接，偏心轮422的偏心角度按90°均分，使展纤辊41在偏心轮422的带动下能够沿一正弦波稳定振动，使纤维丝束展纤更加均匀。

作为本申请的一种优选实施例，在第三张力调整模块5和欧米伽辊组6之间设置有加热模块7，加热模块7包括多个加热辊组71，加热辊组71对应第三调节辊51设置在第三张力调整模块5的下方。由加热辊组71加热软化碳纤维表面的浸润剂再通过欧米伽辊组6使多层纤维丝束叠加在一起后导入到编织工序中。

本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。