本实用新型涉及碳纤维生产技术领域，尤其涉及一种纤维收卷装置。
背景技术：
由于在碳纤维纱复合生产时用的胶膜长度可达2500m，而现有技术生产的扩展纱每盘只有几百米，复合生产过程中需要频繁更换扩展纱，严重影响生产效率和产能。
现有的碳纤维扩展设备大多将碳纤维丝展宽到几十毫米后单独收卷，在复合生产宽幅为1米的预浸料成品时，需要将几十束纤维进行拼接，拼接缝隙较多，难以实现无缝拼接。为了减少预浸料成品的拼接缝，可以对多束碳纤维丝束扩展后合并为一体进行收卷，使其宽度达500mm、长度为2500m。在复合生产时只需同时使用两卷扩展后的碳纤维布进行拼接即可，不仅减少缝隙以及由拼接缝导致的产品不良率，而且能够一次性复合生产2500m，不需要更换纱盘，提高设备的产能和工作效率。
但是现有设备无法实现扩展后的碳纤维丝束的合并收卷，都是单独收卷，无法减少后续复合过程中的拼接缝隙；而且收卷后再次打开进行使用或者二次加工时，会出现层与层之间的碳纤维丝粘连现象，不仅影响使用以及生产效率，甚至还会影响产品质量以及造成碳纤维丝的浪费。
技术实现要素：
针对上述问题，本实用新型旨在解决上面描述的问题。本实用新型的一个目的是提供一种解决以上问题中的任何一个的收卷装置。具体地，本实用新型提供能够将多束扩展后的碳纤维丝进行合并收卷的收卷装置。
根据本实用新型的第一方面，本实用新型提供了一种纤维收卷装置，所述纤维收卷装置包括收卷轴、收卷电机、衬纸轴和支撑架，其中，所述收卷轴设置在所述支撑架的第一端，所述收卷轴与所述收卷电机传动连接，所述衬纸轴设置在所述支撑架的第二端，所述衬纸轴上的衬纸绕过所述支撑架缠绕在所述收卷轴上。
其中，所述纤维收卷装置还包括张力检测器，所述张力检测器设置在所述支撑架上，且与所述收卷电机电连接。
其中，所述纤维收卷装置还包括纠偏控制器，所述纠偏控制器设置在所述支撑架上。
其中，所述纠偏控制器包括红外探测器和纠偏组件，所述红外探测器位于所述支撑架的侧部，所述纠偏组件与所述支撑架的底座传动连接，所述红外探测器与所述纠偏组件电连接。
其中，所述支撑架包括架体、第一上撑轴和第二上撑轴，其中，所述第一上撑轴位于所述架体的第一端，且与所述收卷轴相邻设置，所述衬纸绕过所述第一上撑轴的顶部后缠绕在所述收卷轴上；所述张力检测器位于所述架体的顶部，所述第二上撑轴设置在所述张力检测器的顶部，且所述第二上撑轴的顶部高于所述第一上撑轴的顶部，纤维丝束依次绕过所述第二上撑轴的顶部和所述第一上撑轴的顶部后缠绕在所述收卷轴上。
其中，所述支撑架还包括第一下压轴，第一下压轴位于所述第一上撑轴和所述第二上撑轴之间，且所述第一下压轴的底部低于或者外切于所述第一上撑轴的顶部和所述第二上撑轴的顶部的公切线。
其中，所述支撑架还包括第三上撑轴，所述第三上撑轴位于所述架体的第二端，且与所述衬纸轴相邻设置，所述衬纸依次绕过所述第三上撑轴的顶部和所述第一上撑轴的顶部后缠绕在所述收卷轴上，纤维丝束经过所述第三上撑轴的顶部后再绕过所述第二上撑轴的顶部。
其中，所述支撑架还包括第二下压轴，所述第二下压轴位于所述第二上撑轴和所述第三上撑轴之间，且所述第二下压轴的底部低于或者外切于所述第二上撑轴的顶部与所述第三上撑轴的顶部的公切线。
其中，所述收卷轴的宽度大于500mm，所述支撑架的宽度大于1000mm，所述衬纸轴上的衬纸宽度大于500mm。
其中，所述衬纸采用离型衬纸。
本实用新型提供的纤维收卷装置通过设置衬纸轴将每层碳纤维丝用衬纸隔离，防止粘连现象的发生，确保其后续正常使用、避免浪费；该纤维收卷装置可以合并收卷500mm宽的碳纤维丝束，减少后续复合产品中的拼接缝隙，提高产品质量。
参照附图来阅读对于示例性实施例的以下描述，本实用新型的其他特性特征和优点将变得清晰。
附图说明
并入到说明书中并且构成说明书的一部分的附图示出了本实用新型的实施例，并且与描述一起用于解释本实用新型的原理。在这些附图中，类似的附图标记用于表示类似的要素。下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，而不是全部实施例。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，可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示例性地示出了本实用新型的纤维收卷装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
本实用新型的基本思想是将多束扩展后的碳纤维丝束进行合并收卷，以减少后续复合产品中的拼接缝隙、提高产品质量；通过在收卷碳纤维的过程中在碳纤维层之间设置衬纸，实现衬纸与碳纤维同时收卷，有效避免碳纤维的粘连现象，确保后续使用顺畅。
下面结合附图，以碳纤维丝束收卷为例，对根据本实用新型所提供的纤维收卷装置进行详细描述。
图1示出了本实用新型的纤维收卷装置的一种实施例的结构示意图，参照图1所示，该纤维收卷装置100包括收卷轴1、收卷电机2、衬纸轴3和支撑架4。其中，收卷轴1设置在支撑架4的第一端，收卷轴1与收卷电机2传动连接，衬纸轴3设置在支撑架4的第二端；衬纸轴3上的衬纸30与待收卷的碳纤维丝束7同时绕过支撑架4缠绕在收卷轴1的表面，且衬纸30铺设在碳纤维丝束7的下方，进而实现碳纤维丝束7收卷时层与层之间通过衬纸30进行隔离，有效避免后续使用时发生粘连现象。
该纤维收卷装置100还包括张力检测器5，张力检测器5设置在支撑架4上，且与收卷电机2电连接。具体地，张力检测器5通过检测收卷中的碳纤维丝束7的张力来控制收卷电机2的转速，以使得碳纤维收卷效果达到最佳，避免收卷后的碳纤维过于松弛或者张紧而影响产品性能以及后续使用。例如，若张力检测器5检测到的张力值过大则控制收卷电机2减速，若张力过小则控制收卷电机2适当加速。
另外，为防止碳纤维收卷过程中发生偏斜而影响收卷质量，该纤维收卷装置100还包括纠偏控制器6，纠偏控制器6设置在支撑架4上，例如可以设置在支撑架4的侧部。具体地，纠偏控制器6包括红外探测器61和纠偏组件(图中未示出)，红外探测器61设置在支撑架4的一侧或者两侧均设置红外探测器61，用以检测碳纤维丝束7边缘的位置；纠偏组件设置在支撑架4的底部或旁边，与支撑架4的底座传动连接，红外探测器61与该纠偏组件电连接。其中，红外探测器61实时检测碳纤维丝束7边缘的位置，若碳纤维边缘发生偏移，则将检测到的电信号反馈至纠偏组件，纠偏组件通过沿垂直于碳纤维丝束7延伸的方向前后移动支撑架4来实现对碳纤维丝束7位置与衬纸30以及收卷轴1之间的位置偏移的纠正。
在一个具体的实施例中，该纠偏组件可以包括传动件和纠偏电机，红外探测器61与纠偏电机电连接，纠偏电机通过传动件与支撑架4的底座传动连接。红外探测器61检测到碳纤维丝束7边缘偏移信号时，将信号发送至纠偏电机，纠偏电机可以根据信号来控制正反转，进而调整支撑架4相对与碳纤维丝束7的左右位置，实现纠偏。例如，在支撑架4的两侧各设置一个红外探测器61，且均将电信号发送至纠偏电机，其中一个发送的电信号控制纠偏电机正转，另一个红外探测器61发送的电信号则可以控制纠偏电机反转，进而实现对支撑架4、衬纸30、以及收卷轴1等相对于碳纤维丝束7的不同方向偏移的纠正。
具体地，支撑架4包括架体40、第一上撑轴41和第二上撑轴42。其中，第一上撑轴41位于架体40的第一端，邻近收卷轴1设置，且第一上撑轴41的位置高于收卷轴1的位置，例如，可以设置在架体40的第一端的顶部；衬纸轴3上的衬纸30绕过第一上撑轴41的顶部后缠绕在收卷轴1上。张力检测器5位于架体40的顶部，而第二上撑轴42设置在张力检测器5的顶部，并且第二上撑轴42的顶部明显高于第一上撑轴41的顶部；纤维丝束7依次绕过第二上撑轴42的顶部和第一上撑轴41的顶部后缠绕在收卷轴1上。纤维丝束7与衬纸30在第一支撑轴41的顶部进行交叠、贴合，且衬纸30位于纤维丝束7的下方，因此，第一上撑轴41的设置对于衬纸30在收卷时的隔离作用的施展至关重要。
将第二上撑轴42的位置设置的较高，且位于张力检测器5之上，纤维丝束7在收卷时有一定的张力，当纤维丝束7绕过第二上撑轴42的顶部时，其张力越大、纤维丝束7对第二上撑轴42的压力就越大；张力检测器5通过检测第二上撑轴42受到的压力来判断纤维丝束7的张力大小，并通过调整收卷电机2的转速来调整纤维丝束7在收卷过程中的张力，进而避免收卷后的碳纤维过于松弛或者张紧而影响产品性能以及后续使用。
为了确保纤维丝束7的收卷效果和收卷的顺畅性，第一上撑轴41与收卷轴1之间的垂直落差应适当加大，以确保纤维丝束7和衬纸30在收卷到收卷轴1上之前、在第一上撑轴41的顶部进行贴合，避免纤维丝束7和衬纸30贴合不顺而出现褶皱、偏移等现象。具体地，第一上撑轴41的位置应该高于收卷轴1收卷完成后其最高点的位置。例如，第一上撑轴41的顶部与完成收卷后的收卷轴1的最高点之间的公切线与支撑架4的底座之间仍有一定的夹角，例如，该夹角可以为5°～15°。
进一步地，为了确保纤维丝束7和衬纸30在第一上撑轴41的顶部进行贴合，支撑架4还包括第一下压轴44；第一下压轴44位于第一上撑轴41和第二上撑轴42之间，并且第一下压轴44的底部低于或者外切于第一上撑轴41的顶部和第二上撑轴42的顶部的公切线，即，第一下压轴44的底端低于第一上撑轴41的顶部和第二上撑轴42的顶部的公切线、或者第一下压轴44的底部与该公切线相外切，以确保纤维丝束7在缠绕至收卷轴1之前确实绕过第一上撑轴41的顶部，即确保纤维丝束7与衬纸30确实在第一上撑轴41的顶部进行贴合。
在一个典型的实施例中，第一下压轴44的底部低于或者外切于第一上撑轴41的顶部和完成收卷后的收卷轴1的顶部之间的公切线的延长线，此种情况下，能够有效保证在收卷轴1收卷完成时纤维丝束7与衬纸30仍然是在第一上撑轴41的顶部进行贴合。
为了避免纤维丝束7与衬纸30之间发生偏斜而影响衬纸30对于收卷后纤维丝束7的隔离效果，支撑架4还包括第三上撑轴43，第三上支撑座轴43位于架体40的第二端，且与衬纸轴3相邻设置。衬纸30依次绕过第三上撑轴43的顶部和第一上撑轴41的顶部后，再缠绕至收卷轴1上；而纤维丝束7先经过第三上撑轴43的顶部后，再依次绕过第二上撑轴42的顶部、第一下压轴44的底部和第一上撑轴41的顶部，并与衬纸30在第一上撑轴41的顶部对齐、贴合后缠绕至收卷轴1上。
在此过程中，纤维丝束7与衬纸30在第三上撑轴43的上部进行第一次贴合，通过纠偏控制器6检测纤维丝束7与衬纸30之间是否有偏移、并进行校正。具体地，可以将红外探测器61设置在架体40的第二端的两侧、且垂直于衬纸30的边缘设置，由于纤维丝束7位于衬纸30的上方，若纤维丝束7发生偏斜导致其边缘超出衬纸30的边缘，会立即触发红外探测器61，红外探测器61将检测到的电信号发送至纠偏组件进行校正处理。
第三上撑轴43的设置，可以有效确认纤维丝束7与衬纸30对齐，然后纤维丝束7经过第二上撑轴42的顶部进行张力检测，以控制收卷电机2保持在能够取得最佳收卷效果的转速，避免纤维丝束7在收卷到收卷轴1上的前一个状态与衬纸30贴合时发生偏斜，导致衬纸30对纤维丝束7隔离不完全，影响后续使用。
为了确保纤维丝束7和衬纸30能够在第三上撑轴43上有效贴合，换言之，为了确保纤维丝束7确实绕过第三上撑轴43的上部，在本实用新型的纤维收卷装置中，其支撑架4还包括第二下压轴45，第二下压轴45位于第二上撑轴42和第三上撑轴43之间，纤维丝束7绕过第三上撑轴43的顶部后，经过第二下压轴45的底部再绕至第二上撑轴42的顶部。具体地，第二下压轴45的底部低于或者外切于第二上撑轴42的顶部与第三上撑轴43的顶部的公切线设置，即，第二下压轴45的底部、第二上撑轴42的顶部和第三上撑轴43的顶部三者相切，或者第二下压轴45的底部低于第二上撑轴42的顶部与第三上撑轴43的顶部的公切线，而纤维丝束7在绕至第二上撑轴42的顶部之前需绕过第二下压轴45的底部，从而可以有效确保纤维丝束7在绕至第二上撑轴42的顶部之前必然经过第三上撑轴43的顶部，与衬纸30进行对齐、试贴合。
第一下压轴44和第二下压轴45分别位于第二上撑轴42的两侧，且低于第二上撑轴42设置，不仅可以确保碳纤维丝束7确实绕过第三上撑轴43的顶部和第一上撑轴41的顶部，而且还可以使碳纤维丝束7与第二上撑轴42的接触面足够，以使得张力检测更加准确。但是第一下压轴44和第二下压轴45与第二上撑轴42的位置落差不宜过大，以免碳纤维丝束7过于紧绷而导致出现断丝现象，影响产品性能。
需要指出的是，本实用新型提供的纤维收卷装置100的出发点是为1000mm的预浸料生产而打下基础，以减少预浸料复合过程中的拼接缝隙，而设计的实现碳纤维合并收卷的收卷装置，因此，对该装置的收卷轴1的宽度、支撑架4的宽度、衬纸30的宽度等均有一定的要求。示例性地，为了既能最大程度减少预浸料的拼接缝隙，又便于碳纤维收卷盘的移动，收卷轴1的宽度需要大于500mm，支撑架4的宽度大于1000mm，衬纸轴3上的衬纸30宽度大于500mm，从而实现500mm宽的碳纤维收卷，在复合生产1000mm宽的预浸料时，只需将两卷碳纤维卷进行拼接即可。
为了确保收卷过程中碳纤维层之间的隔离效果，既能防止碳纤维粘连、又可以防止碳纤维在衬纸上的滑动而影响收卷以及碳纤维质量，同时又尽量减小收卷后的碳纤维卷的体积，该纤维收卷装置100中的衬纸30可以采用离型衬纸。
另外，本实用新型的纤维收卷装置100主要为实现多束碳纤维进行合并收卷，因此，该纤维收卷装置100还可以包括多个引导轴(图中未示出)，设置在碳纤维丝束扩展后到支撑架4之间的路径上，用以引导多束碳纤维丝无缝合并至支撑架4上，进而通过收卷轴1进行合并收卷。具体地，多个引导轴可以呈上下至少两排交错设置，以实现相邻两束碳纤维的无缝隙合并拼接收卷。
上面描述的内容可以单独地或者以各种方式组合起来实施，而这些变型方式都在本实用新型的保护范围之内。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，仅仅参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。