碳纤维多轴向经编机智能储纱装置制造方法
【专利摘要】本实用新型属于碳纤维多轴向经编机领域，特别涉及一种碳纤维多轴向经编机智能储纱装置，储纱控制系统以及储纱控制方法。碳纤维多轴向经编机智能储纱装置，其特征在于：包括用于对碳纤维材料进行送料的牵拉装置，牵拉装置连接有储纱装置，所述的储纱装置包括一个密封的壳体，壳体的一侧面为高耐久性不锈钢板，所述的壳体内部设置上下移动的移动机构，壳体的高耐久性不锈钢板上设置有滑动块，所述的滑动块与移动机构磁性连接，滑动块上设置有储纱轮。本实用新型实现了对碳纤维展纤到铺纬过程的精确控制，有效的利用了该过程中的时间序列，提高了生产效率，缩短了生产工时。
【专利说明】碳纤维多轴向经编机智能储纱装置
【技术领域】
[0001]本实用新型属于碳纤维多轴向经编机领域，特别涉及一种碳纤维多轴向经编机智能储纱装置，储纱控制系统以及储纱控制方法。
【背景技术】
[0002]碳纤维具有高强度、高模量、耐高温、耐磨、耐腐蚀、抗疲劳、抗蠕变、导电、导热和远红外辐射等诸多优异性能。它与钢材、铝材等金属相比，具有重量轻、强度和弹性模量高等优点。而碳纤维复合材料是产业用纺织品中的重要高端产品，为航空航天性能优异化、风电产业化、汽车轻量化、大型风力发电等产业提供了优越的轻质高强度复合材料。
[0003]GE2T-50碳纤维多轴向经编机主要用于编织各种规格的碳纤维多轴向织物，其原理是将平行伸直、无卷曲的碳纤维纱线可以垂直地或以所需的角度引入织物结构中，通过结构设计实现定向增强。这种结构的织物具有各向同性的适应力与应变能力，以及极高的抗撕裂传递性和良好的适应性。因此，多轴向碳纤维经编织物在柔性复合材料领域中具有独特的优势，由于碳纤维的特殊性能，被广泛应用于复合材料中，在航空航天工业、国防工业、风力发电和汽车工业等有非常好的应用前景，是目前各国争相发展的前沿设备。
[0004]传统的经编机在铺纬时，纱线之间从纱架上到铺纬装置上，无需经过展纤过程，中间过程连续，没有时间差，这就造成了传统的纱架系统无法在碳纤维经编机上使用，本实用新型对现有技术做出了改进。
【发明内容】
[0005]本实用新型针对现有技术的不足，设计了一种碳纤维经编机的智能储纱装置，储纱装置的控制系统以及控制方法。
[0006]本实用新型通过以下技术方案实现:
[0007]碳纤维多轴向经编机智能储纱装置，其特征在于:包括用于对碳纤维材料进行送料的牵拉装置，牵拉装置连接有储纱装置，所述的储纱装置包括一个密封的壳体，壳体的一侧面为高耐久性不锈钢板，所述的壳体内部设置上下移动的移动机构，壳体的高耐久性不锈钢板上设置有滑动块，所述的滑动块与移动机构磁性连接，滑动块上设置有储纱轮。
[0008]储纱装置通过移动机构驱动滑动块上下移动，滑动块带动储纱轮的上下移动来实现对碳纤维的存储，保证了碳纤维连续展纤和断续铺纬间的连续性，由于碳纤维具有较好的导电性，生产过程中的碳纤维断屑容易造成电子设备的故障，壳体采用密封设计，能有效地防止碳纤维断屑进入设备内部，有利于设备的正常运行。
[0009]所述的移动机构包括设置在壳体内部的滑块，所述的滑块上连接有与滑动块磁性连接的高磁体，壳体内部还设置有丝杆，丝杆与滑块连接，壳体的外侧设置有与丝杆连接的伺服电机以及控制伺服电机工作的控制器，移动机构采用丝杆和滑块的设计，有利于保证移动机构的精度，本实用新型中滑动块和高磁体之间通过磁性连接，高磁体移动带动滑动块移动，高磁体和滑动块之间没有电连接，也有利于设备的正常运行。[0010]所述的牵拉装置包括固定架，固定架上设置有牵拉轮，还包括连接在固定架上的活动架，活动架上设置有牵拉压轮，还包括连接在牵拉轮和牵拉压轮中轴上的弹簧，设置的牵拉机构用于将碳纤维输送到储纱装置中，弹簧用于保证牵拉伦和牵拉压轮之间的压力，固定架和活动架之间采用活动连接，便于初始状态碳纤维的夹入。
[0011]所述的牵拉装置设置有调节牵拉张力的张力调节机构，所述的张力调节机构包括一个牵拉气缸，牵拉气缸的输出端连接在锥形推块，所述的锥形推块连接在固定架和活动架之间，由于碳纤维的强度大、伸缩性很小，因此它的制品可替代钢板、铝合金板等。在生产碳纤维时二端驱动有很小的速差，就会产生很大张力，因此生产碳纤维时都采用同步驱动。对于同步驱动，0.01 %的精度已很高了，但积累的偏差仍会产生很大的张力，张力调节机构用于调节牵拉机构、储纱机构和铺纬机构之间的误差，起到微调作用，释放张力，防止误差的积累，实现恒张力控制。
[0012]碳纤维多轴向经编机智能储纱控制系统:包括起主控作用的主控制单元，主控制单元通过系统总线连接有时钟单元，时钟单元与主轴编码器连接，时钟单元根据主轴编码器信号输出时间信号给主控制单元，主控制单元通过系统总线还连接有控制X轴伺服电机运动的X轴伺服控制器、控制储纱伺服电机运动的储纱伺服控制器以及控制牵拉伺服电机动作的牵拉伺服控制器。
[0013]碳纤维多轴经编机智能储纱控制系统的控制方法，在主控制单元中设置经编机的工艺参数，主轴编码器检测主轴的转速并反馈给时钟单元，时钟单元根据主轴的转速产生时钟信号反馈给主控制单元，主控制单元通过系统总线向牵拉伺服控制器发去工作信号，牵拉伺服电机工作，将碳纤维输入到储纱装置中，主控制单元同时向储纱伺服控制器发出驱动信号，储纱伺服控制器驱动储纱伺服电机驱动储纱辊向下运动进行储纱，当储纱达到设定量时，主控制单元通过系统总线向X轴伺服控制器发出控制信号，X轴伺服控制器驱动X轴伺服电机动作进行铺纬，与此同时，主控制单元向储纱伺服控制器发出放纱信号，储纱伺服控制器控制储纱伺服电机进行放纱，当X轴伺服电机运行到终点时，主控制单元向X轴伺服控制器发出复位信号，X轴伺服控制器控制X轴伺服电机运动复位，同时主控制单元向储纱控制器发出储纱信号，储纱伺服控制器驱动储纱伺服电机驱动储纱辊进行储纱，当X轴伺服电机复位运动到终点时，整个系统重复前叙步骤。
[0014]综上所述，本实用新型具有以下有益效果:
[0015]1、在断续铺纬的状态下，本实用新型设计的智能储纱装置能够对牵拉装置输出的碳纤维片材进行暂时存储，待下一次铺纬使用，实现了展纤和铺纬的连续化作业，一方面保证了能够恒线速和恒温条件下对碳纤维进行展纤，有利于碳纤维展纤质量的提高，另一方面有利于后续的铺纬的连续作业；
[0016]2、设置的移动机构采用丝杠和滑块的传动机构，丝杠机构具有较高的精度，有利于提高储纱的精度，减低储纱过程中的运动误差，确保牵拉装置与储纱装置的同步性，减少碳纤维片材中的张力；
[0017]3、设置的张力调节机构能够对碳纤维牵拉过程到铺纬过程中由误差造成的张力进行释放，实现纱架和主机的宏观同步，防止误差的积累，实现恒张力控制。
[0018]4、储纱控制系统和储纱控制方法实现了对碳纤维展纤到铺纬过程的精确控制，有效地利用了该过程中的时间序列，提高了生产效率，缩短了生产工时。【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为智能储纱装置的结构示意图
[0020]图2为智能储纱控制系统的组成图；
[0021]图中I为固定架,2为牵拉轮,3为丝杆，4为滑块,5为壳体,6为伺服电机,7为控制器，8为牵拉气缸，9为维形推块，10为活动架，11为牵拉压轮，12为导纱棍，13为储纱轮，14为滑动块,141为高磁体,15为主控制单元,16为系统总线，17为时钟单元,18为主轴编码器，19为X轴伺服控制器，20为X轴伺服电机，21为储纱伺服控制器，22为储纱伺服电机，23为牵拉伺服控制器，24为牵拉伺服电机。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图对本实用新型做进一步介绍。
[0023]如图1所示的碳纤维多轴向经编机智能储纱装置，其特征在于:包括用于对碳纤维材料进行送料的牵拉装置，牵拉装置连接有储纱装置，所述的储纱装置包括一个密封的壳体5,壳体5的一侧面为高耐久性不锈钢板,所述的壳体5内部设置上下移动的移动机构，壳体5的高耐久性不锈钢板上设置有滑动块14，所述的滑动块14与移动机构磁性连接，滑动块14上设置有储纱轮13。
[0024]储纱装置通过移动机构驱动滑动块上下移动，滑动块带动储纱轮的上下移动来实现对碳纤维的存储，保证了碳纤维展纤和铺纬的连续性，由于碳纤维具有较好的导电性，生产过程中的碳纤维断屑容易造成电子设备的故障，壳体采用密封设计，能有效的防止碳纤维断屑进入设备内部，有利于设备的正常运行。
[0025]所述的移动机构包括设置在壳体5内部的滑块4，所述的滑块4上连接有与滑动块14磁性连接的高磁体141，壳体5内部还设置有丝杆3，丝杆3与滑块4连接，壳体5的夕卜侧设置有与丝杆3连接的伺服电机6以及控制伺服电机6工作的控制器7，移动机构采用丝杆和滑块的设计，有利于保证移动机构的精度，本实用新型中滑动块和高磁体之间通过磁性连接，高磁体移动带动滑动块移动，高磁体和滑动块之间没有电连接，也有利于设备的正常运行。
[0026]所述的牵拉装置包括固定架1，固定架I上设置有牵拉轮2，还包括连接在固定架I上的活动架10，活动架10上设置有牵拉压轮11，还包括连接在牵拉轮2和牵拉压轮11中轴上的弹簧，设置的牵拉机构用于将碳纤维输送到储纱装置中，弹簧用于保证牵拉伦和牵拉压轮之间的压力，固定架和活动架之间采用活动连接，便于初始状态碳纤维的夹入。
[0027]所述的牵拉装置设置有调节牵拉张力的张力调节机构，所述的张力调节机构包括一个牵拉气缸8，牵拉气缸8的输出端连接在锥形推块9，所述的锥形推块9连接在固定架I和活动架10之间，由于碳纤维的强度大、伸缩性很小，因此它的制品可替代钢板、铝合金板等。在生产碳纤维时二端驱动有很小的速差，就会产生很大张力，因此生产碳纤维时都采用同步驱动。对于同步驱动，0.01 %的精度已很高了，但积累的偏差仍会产生很大的张力，张力调节机构用于调节牵拉机构、储纱机构和铺纬机构之间的误差，起到微调作用，释放张力，防止误差的积累，实现恒张力控制，需要释放张力时，牵拉气缸推动锥形推块向前移动，锥形推块前移使固定架和活动架张开，牵拉轮和牵拉压轮对碳纤维没有压力，张力释放，释放完毕后，牵拉气缸迅速复位，锥形推块复位，在弹簧的作用下，固定架与活动架重新闭合，牵拉轮与牵拉压轮压合。
[0028]碳纤维多轴向经编机智能储纱控制系统:包括起主控作用的主控制单元15，主控制单元15通过系统总线16连接有时钟单元17，时钟单元17与主轴编码器18连接，时钟单元17根据主轴编码器18的信号输出时间信号给主控制单元，主控制单元15通过系统总线还连接有控制X轴伺服电机20运动的X轴伺服控制器19、控制储纱伺服电机22动作的储纱伺服控制器21以及控制牵拉伺服电机24动作的牵拉伺服控制器23。
[0029]碳纤维多轴经编机智能储纱控制系统的控制方法，在主控制单元中设置经编机的工艺参数，主轴编码器检测主轴的转速并反馈给时钟单元，时钟单元根据主轴的转速产生时钟信号反馈给主控制单元，主控制单元通过系统总线向牵拉伺服控制器发去工作信号，牵拉伺服电机工作，将碳纤维输入到储纱装置中，主控制单元同时向储纱伺服控制器发出驱动信号，储纱伺服控制器驱动储纱伺服电机驱动储纱辊向下运动进行储纱，当储纱达到设定量时，主控制单元通过系统总线向X轴伺服控制器发出控制信号，X轴伺服控制器驱动X轴伺服电机动作进行铺纬，与此同时，主控制单元向储纱伺服控制器发出放纱信号，储纱伺服控制器控制储纱伺服电机进行放纱，当X轴伺服电机运行到终点时，主控制单元向X轴伺服控制器发出复位信号，X轴伺服控制器控制X轴伺服电机运动复位，同时主控制单元向储纱控制器发出储纱信号，储纱伺服控制器驱动储纱伺服电机驱动储纱辊进行储纱，当X轴伺服电机复位运动到终点时，整个系统重复前叙步骤。
[0030]综上所述，本实用新型具有以下有益效果:
[0031]1、在断续铺纬的状态下，本实用新型设计的智能储纱装置能够对牵拉装置输出的碳纤维片材进行暂时存储，待下一次铺纬使用，实现了展纤和铺纬的连续化作业，一方面保证了能够恒线速和恒温条件下对碳纤维进行展纤，有利于碳纤维展纤质量的提高，另一方面有利于后续的铺纬的连续作业；
[0032]2、设置的移动机构采用丝杠和滑块的传动机构，丝杠机构具有较高的精度，有利于提高储纱的精度，减低储纱过程中的运动误差，确保牵拉装置与储纱装置的同步性，减少碳纤维片材中的张力；
[0033]3、设置的张力调节机构能够对碳纤维牵拉过程到铺纬过程中由误差造成的张力进行释放，实现纱架和主机的宏观同步，防止误差的积累，实现恒张力控制。
[0034]4、储纱控制系统和储纱控制方法实现了对碳纤维展纤到铺纬过程的精度控制，有效的利用了该过程中的时间序列，提高了生产效率，缩短了生产工时。
[0035]本实用新型并不局限于所述的实施例，本领域的技术人员在不脱离本实用新型的精神即公开范围内，仍可作一些修正或改变，故本实用新型的权利保护范围以权利要求书限定的范围为准。
【权利要求】
1.碳纤维多轴向经编机智能储纱装置，其特征在于:包括用于对碳纤维材料进行送料的牵拉装置，牵拉装置连接有储纱装置，所述的储纱装置包括一个密封的壳体，壳体的一侧面为高耐久性不锈钢板，所述的壳体内部设置上下移动的移动机构，壳体的高耐久性不锈钢板上设置有滑动块，所述的滑动块与移动机构磁性连接，滑动块上设置有储纱轮。
2.根据权利要求1所述的碳纤维多轴向经编机智能储纱装置，其特征在于:所述的移动机构包括设置在壳体内部的滑块，所述的滑块上连接有与滑动块磁性连接的高磁体，壳体内部还设置有丝杆，丝杆与滑块连接，壳体的外侧设置有与丝杆连接的伺服电机以及控制伺服电机工作的控制器。
3.根据权利要求1所述的碳纤维多轴向经编机智能储纱装置，其特征在于:所述的牵拉装置包括固定架，固定架上设置有牵拉轮，还包括连接在固定架上的活动架，活动架上设置有牵拉压轮，还包括连接在牵拉轮和牵拉压轮中轴上的弹簧。
4.根据权利要求3所述的碳纤维多轴向经编机智能储纱装置，其特征在于:所述的牵拉装置设置有调节牵拉张力的张力调节机构，所述的张力调节机构包括一个牵拉气缸，牵拉气缸的输出端连接在锥形推块，所述的锥形推块连接在固定架和活动架之间。
【文档编号】D04B27/14GK203583143SQ201320382781
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2013年6月28日 优先权日:2013年6月28日
【发明者】谈昆伦, 蒋国中 申请人:常州市第八纺织机械有限公司