一种多工位自动调节的轮式凝胶纺丝机的制作方法

本发明涉及纺丝机领域，尤其涉及一种多工位自动调节的轮式凝胶纺丝机。

背景技术：

高性能纤维，与传统的棉、毛、丝、麻等天然纤维及涤纶、锦纶、丙纶、腈纶等合成纤维相比，具有高弹性系数、高强度、耐热性、耐摩擦性、耐化学药品性和电绝缘性的新型化学纤维，并对外部的作用不易产生反应。高性能纤维最初出现是基于军事装备和宇宙开发等尖端科学的需要。随着高科技产业的发展以及大型航空器材、海洋开发、超高层建筑、医疗、环境保护、体育和休闲业的兴起，大力促进了高性能纤维的发展。获得高强纤维的工艺可以有三条路线，其中一种方法为凝胶纺丝，即利用超高分子量的柔性链分子,在稀溶液中解去缠结，然后纺丝、结晶，再通过高倍拉伸得到伸展链。纺丝原液在凝固成形过程中基本没有溶剂扩散，仅发生热交换，因而初生纤维含有大量溶剂，呈凝胶态，这种初生纤维经过超倍热拉伸(＞20倍)成为超高强高模纤维。

目前，进行实验用的轮式凝胶纺丝机基本上是一个工位的，效率较低，主动胶辊与从动胶辊不耐高温、宽度不够长，而且基本采用三相电机带动主动胶辊运动，三相电机不能实现无级调速，不能根据凝胶的温度、粘度的变化而进行挤压速度的调节，导致纺丝机容易产生断丝、丝不均匀的现象，并且现有的凝胶纺丝机不能根据凝胶的状态及时自动相适应地调整加热温度，导致纺丝机出丝的精度和出丝的效率不高。

技术实现要素：

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种多工位自动调节的轮式凝胶纺丝机，可以根据需要选择一个工位或两个工位同时工作，提高工作效率；通过控制系统实现自动控制胶辊转速和凝胶的温度。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种多工位自动调节的轮式凝胶纺丝机，其特征在于，包括纺丝箱、动力机构和控制系统；

所述纺丝箱内部具有空腔，纺丝箱内设有两个相互贴合的轴承支撑板，纺丝箱内设有相同的两个工位，两个工位分别设置在轴承支撑板与纺丝箱的两个前后箱壁之间；

所述两个工位的结构相同，均包括离合器齿轮、电磁离合器、主动胶辊输入齿轮、浮动齿轮组、加热机构、主动胶辊和从动胶辊；

两个工位的动力均由第一转轴提供，所述第一转轴的一端与一能带动其转动的动力机构相连接，第一转轴的另一端穿过纺丝箱的前箱壁与轴承支撑板将动力机构的动力传递给两个工位，所述电磁离合器主动转子与第一转轴相固连，离合器齿轮空套于第一转轴上、且与电磁离合器的从动转子相固连，离合器齿轮和主动胶辊输入齿轮相互啮合，所述主动胶辊输入齿轮与第二转轴相固连；

所述浮动齿轮组包括第一胶辊齿轮、第二胶辊齿轮、第三胶辊齿轮、第四胶辊齿轮、齿轮连接板和齿轮浮动连接板，所述第一胶辊齿轮、第二胶辊齿轮、第三胶辊齿轮、第四胶辊齿轮为相同的齿轮，所述第二转轴与第一胶辊齿轮相固连，第二胶辊齿轮和第三胶辊齿轮分别与两个浮动轴相固连，第四胶辊齿轮与第三转轴相固连，所述第一胶辊齿轮第二胶辊齿轮相啮合，所述第二胶辊齿轮和第三胶辊齿轮相啮合，所述第三胶辊齿轮和第四胶辊齿轮相啮合，所述第一胶辊齿轮和第二胶辊齿轮两侧设有齿轮连接板，所述第三胶辊齿轮和第四胶辊齿轮两侧设有齿轮连接板，所述第二胶辊齿轮和第三胶辊齿轮两侧设有齿轮浮动连接板；

所述第二转轴和第三转轴的一端均穿过纺丝箱的前后箱壁分别与主动胶辊和从动胶辊相固连，第二转轴和第三转轴的另一端均通过轴承支撑板上的轴承支撑；

所述加热机构设置在纺丝箱的前后箱壁外表面上，并位于主动胶辊和从动胶辊的下方，所述加热机构包括加热板和隔热垫，所述隔热垫覆盖在加热板的上表面；

所述电磁离合器和加热板上设有第一传感器和第二传感器，所述第一传感器、第二传感器、电磁离合器、加热板和动力机构均与控制系统电连接，所述控制系统控制主动胶辊和从动胶辊的转速以及加热板的温度。

优选地，所述两个工位还包括从动胶辊位置调整机构，所述从动胶辊位置调整机构包括手轮、主动调节齿轮、调节导板、从动调节齿轮、调节螺栓；所述手轮安装在手轮轴的一端，所述手轮轴的另一端通过轴承和轴承座安装在纺丝箱的右侧箱壁上，所述主动调节齿轮与手轮轴相固连，主动调节齿轮位于手轮和纺丝箱的右侧箱壁之间，所述主动调节齿轮两侧各设有一个从动调节齿轮，所述主动调节齿轮与两个从动调节齿轮相啮合，两个从动调节齿轮分别与两个调节螺栓相固连，两个调节螺栓均穿过纺丝箱的右侧箱壁穿入纺丝箱内部与调节导板螺纹连接，所述调节导板的两端均与滑块固定连接，两个滑块分别与两个导轨滑动连接，两个导轨分别安装在纺丝箱的前箱壁内侧和轴承支撑板上，两个滑块上均安装轴承，所述第三转轴在纺丝箱的内部通过纺丝箱前箱壁上的滑块上的轴承支承，第三转轴在纺丝箱内部的一端通过轴承支撑板上的滑块上的轴承支承，所述第三转轴能随着滑块沿着导轨左右运动。

优选地，所述动力机构包括伺服电机和减速器，所述伺服电机固定在机架上，伺服电机的输出轴与减速器的输入轴相固连，所述减速器的输出轴通过带传动与第一转轴的一端相连接。

优选地，所述纺丝箱的后箱壁上设有第一腰形槽，在第一腰形槽上安装有第一带座球面轴承，第一转轴的另一端通过第一带座球面轴承支撑，第一带座球面轴承能够通过第一腰形槽上下调整其位置，所述纺丝箱的前箱壁上安装有第一轴承座，所述第一转轴通过设置在第一轴承座中的轴承支撑。

优选地，所述两个工位中，轴承支撑板上设有第二腰形槽，在第二腰形槽上安装有第二带座球面轴承，第二转轴另一端通过第二带座球面轴承支撑，第二带座球面轴承能够通过第二腰形槽上下调整其位置，所述纺丝箱的前后箱壁上安装有第二轴承座，所述第二转轴通过设置在第二轴承座中的轴承支撑。

优选地，所述两个工位中，在浮动齿轮组与纺丝箱的前箱壁之间设有浮动齿轮限位板，所述浮动齿轮限位板为L型，浮动齿轮限位板一边板的与纺丝箱的前后箱壁固定连接，浮动齿轮限位板的另一边板设置在浮动齿轮组上方。

优选地，所述主动胶辊两边采用包边。

优选地，所述两个工位中，加热板上设有第三腰形槽，加热板通过第三腰形槽安装在纺丝箱的前后箱壁上，加热板通过第三腰形槽上下调整其位置。

优选地，所述两个工位中，电磁离合器与纺丝箱前后箱壁之间设有离合器挡销。

本发明的有益效果：

1)本发明采用两个工位，可以根据需要选择使用一个或两个工位工作，有效提高了工作效率；2)本发明采用控制系统控制主动胶辊和从动胶辊的转速以及凝胶温度，实现胶辊转速与凝胶温度自相适应的调整，纺出的丝达到纳米级；3)本发明增加了间隙调整机构，可以调整主动胶辊、从动胶辊的间隙，使得出丝均匀且不易断丝。

附图说明

图1为本发明所述多工位自动调节的轮式凝胶纺丝机的主视结构示意图。

图2为本发明所述多工位自动调节的轮式凝胶纺丝机的俯视结构示意图。

图3为本发明所述浮动齿轮组结构示意图。

图4为图1的K向局部剖视图。

图5为本发明所述第一带座球轴承安装示意图。

图6为本发明所述第二带座球轴承安装示意图。

其中：

1.伺服电机；2.减速器；3.机架；4.轴承支撑板；5.控制系统；6.电磁离合器；7.离合器挡销；8.离合器齿轮；9.第二胶辊齿轮；10.纺丝箱；11.第三胶辊齿轮；12.主动胶辊；13.第四胶辊齿轮；15.从动胶辊；16.第一转轴；17.第一胶辊齿轮；18.齿轮连接板；19.齿轮浮动连接板19；20.浮动轴；21.导轨；22.滑块；23.第一带座球面轴承；24.第一轴承座；25.第二转轴；26.主动胶辊输入齿轮；27.第二轴承座；28.第三转轴；29.手轮；30.主动调节齿轮；31.手轮轴；32.从动调节齿轮；33.浮动齿轮限位板；34.调节螺栓；35.调节导板；36.；37.加热板；38.隔热垫。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。

如图1和图2所示，本发明所述的一种多工位自动调节的轮式凝胶纺丝机，包括纺丝箱10、动力机构、控制系统5和从动胶辊位置调整机构。如图1所示，所述纺丝箱10内部具有空腔，纺丝箱10内设有两个相互贴合的轴承支撑板4，纺丝箱10内设有两个工位，两个工位分别设置在轴承支撑板4与纺丝箱10的两个箱壁之间；所述两个工位的结构相同，均包括离合器齿轮8、电磁离合器6、主动胶辊输入齿轮26、浮动齿轮组、加热机构、从动胶辊位置调整机构、主动胶辊12和从动胶辊15；

两个工位的动力均由第一转轴16提供，所述第一转轴16的一端与一能带动其转动的动力机构相连接，所述动力机构包括伺服电机1和减速器2，所述伺服电机1固定在机架3上，伺服电机1的输出轴与减速器2的输入轴相固连，所述减速器2的输出轴通过带传动与第一转轴16的一端相连接，第一转轴16的另一端穿过纺丝箱10的箱壁与轴承支撑板4将动力机构的动力传递给两个工位，第一转轴16在纺丝箱10内部通过第一轴承座24中轴承支撑，所述第一轴承座24安装在纺丝箱10的前箱壁上，第一转轴16的另一端通过第一带座球面轴承23支撑，如图5所示，所述第一带座球面轴承23安装在纺丝箱10的后箱壁上的第一腰形槽上，第一带座球面轴承23能够通过第一腰形槽上下调整其位置，以调节第一转轴16的位置，所述电磁离合器6主动转子与第一转轴16相固连，离合器齿轮8空套于第一转轴16上、且与电磁离合器6的从动转子相固连，离合器齿轮8和主动胶辊输入齿轮26相互啮合，所述主动胶辊输入齿轮26与第二转轴25相固连；

如图1所示，所述两个工位中，所述电磁离合器6与纺丝箱10前后箱壁之间设有离合器挡销7，用于限制电磁离合器6的轴向运动。

所述两个工位中，所述主动胶辊输入齿轮26与第二转轴25相固连，第二转轴25的一端通过第二带座球面轴承36支撑，如图6所示，所述第二带座球面轴承36安装在轴承支撑板4上的第二腰形槽上，如图1和图2所示，第二转轴25的另一端穿过纺丝箱10的前后箱壁与主动胶辊12通过第一圆压板14和螺钉相固连，所述主动胶辊12两边采用包边，能防工作中熔丝漏出，减少清扫的工作。

如图3所示，所述浮动齿轮组包括第一胶辊齿轮17、第二胶辊齿轮9、第三胶辊齿轮11、第四胶辊齿轮13、齿轮连接板18和齿轮浮动连接板19，所述第一胶辊齿轮17、第二胶辊齿轮9、第三胶辊齿轮11、第四胶辊齿轮13为相同的齿轮，所述第一胶辊齿轮17和第二胶辊齿轮9相啮合，所述第二胶辊齿轮9和第三胶辊齿轮11相啮合，所述第三胶辊齿轮11和第四胶辊齿轮13相啮合，所述第二转轴25与第一胶辊齿轮17相固连，第一胶辊齿轮17设置在主动胶辊输入齿轮26和纺丝箱10的前箱壁之间，第二胶辊齿轮9和第三胶辊齿轮11分别与两个浮动轴20相固连，第四胶辊齿轮13与第三转轴28相固连，从而带动第三转轴28转动，主动胶辊12的旋转运动按1：1传递到第三转轴28上且旋向相反，带动安装在三转轴28上的从动胶辊15旋转，主动胶辊与从动胶辊的的旋转速度相同，旋向相反。所述第一胶辊齿轮17和第二胶辊齿轮9两侧设有齿轮连接板18，所述第三胶辊齿轮11和第四胶辊齿轮13两侧设有齿轮连接板18，所述第二胶辊齿轮9和第三胶辊齿轮11两侧设有齿轮浮动连接板19。在浮动齿轮组与纺丝箱10的前箱壁之间设有浮动齿轮限位板33，所述浮动齿轮限位板33为L型，浮动齿轮限位板33一边板的与纺丝箱10的前箱壁固定连接，浮动齿轮限位板33的另一边板设置在浮动齿轮组上方，限制浮动齿轮组的摆动，避免断丝的产生。

如图1所示，所述从动胶辊位置调整机构包括手轮29、主动调节齿轮30、调节导板35、从动调节齿轮32、调节螺栓34；所述手轮29安装在手轮轴31的一端，所述手轮轴31的另一端通过轴承和轴承座安装在纺丝箱10的右侧箱壁上，所述主动调节齿轮30与手轮轴31相固连，主动调节齿轮30位于手轮29和纺丝箱10的右侧箱壁之间，所述主动调节齿轮30两侧各设有一个从动调节齿轮32，所述主动调节齿轮30与两个从动调节齿轮32相啮合，两个从动调节齿轮32分别与两个调节螺栓34相固连，两个调节螺栓34均穿过纺丝箱10的右侧箱壁穿入纺丝箱10内部与调节导板35螺纹连接，所述调节导板35的两端均与滑块22固定连接，两个滑块22分别与两个导轨21滑动连接，两个导轨21分别安装在纺丝箱10的前箱壁内侧和轴承支撑板4上，两个滑块22上均安装轴承，所述第三转轴28在纺丝箱10的内部通过纺丝箱10前后箱壁上的滑块22上的轴承支承，第三转轴28在纺丝箱10内部的一端通过轴承支撑板4上的滑块22上的轴承支承，所述第三转轴28能随着滑块22沿着导轨21左右运动。第三转轴28的另一端穿过纺丝箱10的前后箱壁，与从动胶辊15通过第二圆压板9和螺钉相固连。所述主动胶辊12和从动胶辊15均采用不锈钢材质，耐高温。

如图2所示，所述加热机构包括加热板37和隔热垫38，所述隔热垫38覆盖在加热板37的上表面，加热板37上设有第三腰形槽，加热板37通过第三腰形槽安装在纺丝箱10的前后箱壁上，并位于主动胶辊12和从动胶辊15的下方，加热板37通过第三腰形槽上下调整其位置。

所述电磁离合器6和加热板37上设有第一传感器和第二传感器，所述第一传感器、第二传感器、伺服电机1、电磁离合器6以及加热板37均与控制系统5电连接，控制系统5通过控制伺服电机1控制主动胶辊12和从动胶辊15的转速，从而控制出丝速度；通过控制加热板37的加热温度从而控制凝胶温度；通过控制电磁离合器6的结合和分离来控制选择一个工位还是两个工位工作，通过第一传感器和第二传感器的反馈调整第一转轴16的转速和加热板37的加热温度。所述伺服电机1可以无极调速，可实现单工位或者双工位的纺丝。

本发明所述的多工位自动调节的轮式凝胶纺丝机的工作原理是：首先控制系统5控制伺服电机1启动，控制系统5通过控制两个工位的电磁离合器6的结合分离来选择一个工位工作还是两个工位同时工作，伺服电机1将动力通过减速器2和带传动将动力传递给第一转轴16，通过离合器齿轮8和主动胶辊齿轮的运动将动力传递给第二转轴25，第二转轴25带动主动胶辊12旋转，第二转轴25通过浮动齿轮组将动力传递给第三转轴28，所述第三转轴28与第二转轴25的旋转速度相同，旋转方向相反，第三转轴28带动从动胶辊15旋转，从而主动胶辊12和从动胶辊15的旋转速度相同，旋向相反。将凝胶用吸管从主动胶辊12和从动胶辊15的上方滴入咬合处，根据凝胶的粘稠程度调整两胶辊的间隙，在主动胶辊12和从动胶辊15的反复不断的挤压和位于胶辊下方加热板37的温度作用下成丝，成丝由纺丝架收集。

控制系统5控制加热板37的加热温度控制凝胶的温度，可以通过调整转动胶辊12和从动胶辊15的间隙以及加热板37的加热温度来保证出丝的精度。

其中主动胶辊12的间隙调整：通过调整第一带座球轴承23和第二带座球轴承36的位置调整第一转轴16和第二转轴25的位置，从而调整主动胶辊12的位置。

主动胶辊12的间隙调整：旋转手轮13，使得手轮轴31旋转，从而两个从动调节齿轮32旋转，从动齿轮32带动调节螺栓34旋转，调节螺栓34带动调节导板35做轴向进给运动，调节导板35带动滑块22沿着导轨21运动，从而调整从动胶辊的位置。

所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。