专利名称：碳纤维缠绕收丝机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种长纤维的绕丝机械。
高强度碳纤维是60年代初发展起来的一种新型材料，它具有比重小、耐腐蚀、耐高温、抗疲劳、高强度等优点。它与树脂、金属、橡胶、陶瓷以及碳等材质制成的复合材料，已广泛用于航天、航空、船舶、汽车、机械以及化工设备、压力容器中，有着非常广阔的发展前景。但是，我国目前在生产高强度碳纤维的过程中，由于其关键设备之一，碳纤维的缠绕收丝机存在着许多缺点，如收丝过程中张力不稳定，造成绕丝不匀、碳纤维丝易起毛和损伤，排丝不匀、丝筒产生塌边(造成乱丝)和马鞍形，影响碳纤维丝的质量和进一步的加工。
本实用新型的目的在于克服现有技术的上进缺点，设计了一种碳纤维缠绕收丝机，它不仅具有张力恒定、绕丝均匀、丝筒平整紧密、绕丝不起毛等优点，而且具有断丝报警的功能。
本发明的构思是这样的发明人通过多次试验比较，决定采用可调式直流稳压稳流电源，驱动单台“力矩直流电动机”作动力源，带动一齿轮减速机构，齿轮减速机构有两个输出轴，它们分别带动排丝机构和绕丝筒工作，其旋绕速度可按生产实际需要调节可调式直流稳压稳流电源的电压、电流的大小来实现。根据力矩直流电机的工作特性，一旦电压调定后，其输出转矩与转速成线性关系，转速低时张力就增大，转速高时，张力就减小，所以当旋绕速度调定后，如再出现一些速度的微小波动，力矩直流电机能自动地调整转速，以保证恒转矩，即恒张力。
排丝机构，采用精制的双向导轮，带动滑梭、滑块和排丝器沿导轨作有规律的往复运动，克服了现有技术因排丝不匀而引起的丝筒的塌边和马鞍形的缺点。由于本机工作转速很低，收丝工艺要求本机的绕丝速度仅为10－60米／时，通常在12米／时工况下工作，且力矩直流电机的反应很灵敏，所以要求排丝器设计得灵便轻巧，阻力很小，使丝筒上的微小张力变化成为反馈给力矩直流电机的外载变化的主要信号。
由于丝筒和排丝机构由同一台力矩直流电机通过齿轮减速机构来驱动，因而确保了排丝与绕丝间的同步协调。
断丝报警可选用由红外传感器与蜂呜器组成的示警装置，当正常运转时，蜂呜器可接收到由红外传感器传送来的正常的脉冲电信号，蜂呜器不发声，当出现断丝时，蜂呜器则接收不到红外传感器的脉冲电信号，则延时一段时间后发出蜂呜声示警。
本实用新型亦是这样实现的，下面将结合附图来阐明本实用新型的内容
图1为碳纤维缠绕收丝机总成示意图图2为机头7沿A－B－C－D的剖视图图3为机头7沿EF向的剖视俯视图由
图1－3可见本实用新型所说的碳纤维缠绕收丝机(简称收丝机)，在其机壳的面板1a上设有导丝轮2、可调式直流稳压稳流电源3、蜂呜器4、报警复位开关5、红外传感器6以及机头7等元部件。
碳纤维丝经导丝轮2、排丝器7－3m、压辊7－3m后，缠绕在绕丝筒7－4上。
导丝轮2安装在导丝轮定位轴2a的一端，导丝轮定位轴2a的另一端则固接在机壳的面板和机架1上。为了减少导丝轮2旋转时的摩擦阻力，导丝轮2中设置了一微型滚珠轴承，并通过滚珠轴承固接在导丝轮定位轴2a上。
可调式直流稳压稳流电源3，可将220V的交流电整流成直流30V、2A的直流电，它的功用在于为机头7上的力矩直流电机7－1提供可调的稳定的直流电源，可按生产需要调控力矩直流电机7－1的转速。可调式直流稳压稳流电源由上海沪光仪器厂生产。
设置导丝轮2、红外传感器6、蜂呜器4、报警复位开关5的目的在于实现断丝时的报警，以提醒操作人员及时去解除断丝故障。断丝报警装置的电路原理为一种现有技术，由杭州丝绸工学院研制生产，其中红外传感器6可由工程技术人员根据需要安装在适宜的控制点上，本发明中系将红外传感器6的传感元件(包括发射与接收两元件)对称安装在导丝轮两侧(紧贴导丝轮)的导丝轮定位轴2a上，在导丝轮2上开有一个以上的小孔，当导丝轮2在碳纤维丝的牵引下转动时，红外传感器4的接收元件可间断接收到从导丝轮上的小孔中穿过来的红外光信号，并转换成脉冲电信号，然后通过有线传送至蜂呜器4中，当出现断丝时，导丝轮2停止转动，蜂呜器4中接收不到正常的脉冲电信号，蜂呜器4可在2分钟内发出蜂呜声示警，报警复位开关5的功用在于在排除断丝故障时(或停机时)以切断蜂呜电路，正常运转时则保持通路。由于断丝报警装置的电路原理为一种现有技术故这里不予详述。
机头7为本实用新型的核心，它主要由力矩直流电机7－1、齿轮减速机构7－2、排丝机构7－3和绕丝筒7－4诸部件组装而成，它作为一个整体安装固接在机架1与机壳面板1a上。
其中由可调式直流稳压稳流电源3调控的力矩直流电机7－1安装固接在齿轮减速机构7－2上，并通过一小齿轮带动齿轮减速机构7－2运转。
其中齿轮减速机构7－2则安装固接在机架1和机壳的面板1a上，它有两个输出轴，一个为导轮轴7－2a，另一个为筒子轴7－2b，分别带动双向导轮7－3a和绕丝筒7－4作旋转运动。
其中排丝机构7－3由双向导轮7－3a，导轮支架7－3b，导轮端盖7－3c、压辊连杆7－3d、7－3l，轴承固定盖7－3e，导轨7－3g，滑块7－3h，排丝器连杆7－3j，排丝器7－3m，压辊7－3n以及导轮罩7－3f诸另件组装而成，它作为一个整体通过键连接安装在齿轮减速机构的输出轴之一的导轮轴7－2a上，并由导轮轴7－2a带动运转；压辊7－3n固接在压连杆7－3d、7－3l上的一端，压辊连杆7－3d的另一端活套在带有短轴的轴承固定盖7－3e的短轴上，压辊连杆7－3l则活套在导轮轴7－2a上。压辊7－3n在其本身的自重的作用下始终紧压在绕丝筒子7－4b上，以保证碳纤维绕丝的紧密平整。滑梭7－3k固接在滑块7－3h上，其梭头嵌在双向导轮的螺旋凹槽7－3i中，滑块7－3h则活套在导轨7－3g上，滑梭7－3k籍助双向导轮7－3a的旋转，带动滑块7－3h沿导轨7－3g作往复运动。导轨7－3g的一端固定在机壳的面板1a和齿轮减速机构7－2的平面上，另一端则固接在导轮端盖7－3c上部的支撑臂上。排丝器7－3m固接在排丝器连杆7－3j的一端，排丝器连杆的另一端则固接在滑块7－3h上。当滑块7－3h作往复运动时，它就带动排丝器7－3m作往复运动以实现均匀排丝。为了减少排丝器7－3m工作时的阻力，在排丝器的轮子中心安装了一微型轴承，可使排丝器工作时做到轻便灵活。
导轮端盖7－3c内装一滚珠轴承，并安装在导轮轴7－2a的悬出端上，导轮端盖7－3c通过其自身的下部支脚固接在导轮支架7－3b上，导轮支架7－3b则固接在机架1上。设置导轮端盖7－3c的目的在于保证双向导轮7－3a在工作时的机械稳定。
其中绕丝筒7－4由固定辐轮7－4a、绕丝筒子7－4b和活动辐轮7－4c组装而成，它作为一个整体安装在齿轮减速机构的另一输出轴筒子轴7－2b上，并藉助键和蝶形螺母7－4d与筒子轴7－2b相固接并被带动旋转。固定辐轮7－4a通过键固接在筒子轴7－2b上，绕丝筒子7－4b则分别套在固定辐轮7－4a和活动辐轮7－4c上，活动辐轮不仅活套在筒子轴7－2b上，并兼作绕丝筒子紧固时的压盖，然后使用蝶形螺母7－4d将绕丝筒子7－4b、活动辐轮7－4c一起紧固在筒子轴7－2b上。这样安排的目的在于便利绕丝筒子的装拆方便。
按照上述方案制作的碳纤维缠绕收丝机，具有张力恒定、绕丝均匀、丝筒平整紧密、绕丝不起毛等优点。本机的绕丝速度可在10－350米／时范围内调节。尤其在碳纤维成丝收丝的工况下性能更加优良，当绕丝速度在10－60米／时时，其整机的噪声可淹没在环境噪声中。绕丝速度的调节十分方便，仅需要调节直流稳压稳流电源上的电压、电流即可。当出现断丝时，可在2分钟内示警，完全满足了碳纤维缠绕收丝工艺的要求。
权利要求1.一种碳纤维缠绕收丝机，它包括机架1、导丝轮2、可调式直流稳压稳流电源3、蜂呜器4、报警复位开关5、红外传感器6以及机头7等部件，本实用新型的特征在于(1)所说的机头7主要由力矩直流电机7-1、齿轮减速机构7-2、排丝机构7-3和绕丝筒7-4诸部件组装而成，它作为一个整体安装固接在机架1与机壳面板1a上；其中力矩直流电机7-1安装固接在齿轮减速机构7-2上，其转速由可调式直流稳压稳流电源3的电压电流来调控，力矩直流电机通过一安装在其轴上的小齿轮带动齿轮减速机构7-2运转；其中齿轮减速机构7-2则安装固接(可用螺丝固接)在机架1与机壳面板1a上，它的两个并行的输出轴，一个为导轮轴7-2a，另一个为筒子轴7-2b，分别通过键连接带动双向导轮7-3a，绕丝筒7-4作旋转运动；其中的排丝机构7-3，由双向导轮7-3a、导轮支架7-3b、导轮端盖7-3c、压辊连杆7-3d、7-3l、轴承固定盖7-3e、导轨7-3g、滑块7-3h、排丝器连杆7-3j、排丝器7-3m、压辊7-3n以及导轮罩7-3f诸另件组装而成，它作为一个整体通过键连接安装在齿轮减速机构的输出轴之一的导轮轴7-2a上，并由导轮轴7-2a带动运转；压辊7-3n固接在压辊连杆7-3d、7-3l的一端，压辊连杆7-3d的另一端活套在带有短轴的轴承固定盖7-3e的短轴上，压辊连杆7-3l的另一端则活套在导轮轴7-2a上，压辊7-3n在其自重的作用下始终紧压在绕丝筒子7-4b上，以保证碳纤维绕丝的紧密平整；滑梭7-3k固接在滑块7-3h上，其梭头则嵌在双向导轮的螺旋凹槽7-3i中，滑块7-3h则活套在导轨7-3g上，滑梭7-3k藉助双向导轮7-3a旋转带动滑块7-3h沿导轨7-3g作往复运动，导轨7-3g的一端固定在机壳面板1a与齿轮减速机构7-2上、另一端则固接在导轮端盖7-3c上部的支撑臂上，排丝器7-3m固接在排丝器连杆7-3j的一端，排丝器连杆7-3j的另一端则固接在滑块7-3h上，当滑块7-3h作往复运动时，它就带动排丝器7-3m作往复运动以实现均匀排丝；导轮端盖7-3c内装一滚珠轴承并安装在导轮轴7-2a的悬出端上，导轮端盖7-3c通过其自身的下部支脚固接在导轮支架7-3b上，导轮支架7-3b上，导轮支架7-3b则固接在机架1上；其中绕丝筒7-4，由固定辐轮7-4a、绕丝筒子7-4b和活动辐轮7-4c组装而成，它安装在齿轮减速机构的另一输出轴-筒子轴7-2b上，并藉助键和蝶形螺母7-4d与筒子轴7-2b相固接并被带动旋转；固定辐轮7-4a通过键连接在筒子轴7-2b上，绕丝筒子7-4b则分别套在固定辐轮7-4a和活动辐轮7-4c上，活动辐轮7-4c不仅套在筒子轴7-2b上，并兼作绕丝筒子紧固时的压盖，然后用蝶形螺母7-4d将绕丝筒子7-4b、活动辐轮7-4c一起紧固在筒子轴7-2b上。(2)由导丝轮2、红外传感器6、蜂呜器4、报警复位开关5组合成本实用新型的断丝报警装置，其中导丝轮2安装在导丝轮定位轴2a的一端，并通过导丝轮定位轴2a的另一端固接在机架1与机壳面板1a上，红外传感器6的传感元件(发射与接收二元件)则对称安装在导轮两侧的导丝轮定位轴2a上，导丝轮2上开有一个以上的小孔，当导丝轮在碳纤维丝的牵引下转动时，红外传感器6的接收元件可接收到从导丝轮上的小孔中穿过来的间断红外光信号，并转变成脉冲电信号，通过有线传送至蜂呜器4中，当出现断丝时，导丝轮2停止转动，此时蜂呜器4就接收不到正常的脉冲电信号，蜂呜器4可在2分钟内发出蜂呜声示警，报警复位开关5在排除断丝故障时(或停机时)将通过它的蜂呜电路切断，正常运转时则保持通路。
专利摘要本实用新型公开了一种碳纤维缠绕收丝机，系由机架、导丝轮、可调式直流稳压稳流电源、蜂鸣器、报警复位开关、红外传感器、机头诸部件组成。其中机头又由力矩直流电机、齿轮减速机构、排丝机构和绕丝筒四个部件组成。由于排丝机构和绕丝筒由同一台力矩直流电机带动齿轮减速机构来驱动，因而确保了排丝与绕丝间的同步协调，绕丝速度可在10-60米/时范围内调节，当出现断丝时，可在2分钟内示警，它完全满足了碳纤维缠绕收丝工艺的要求。
文档编号B65H54/02GK2098491SQ9120564
公开日1992年3月11日 申请日期1991年4月12日 优先权日1991年4月12日
发明者杨学贤, 王玮, 余健民 申请人:华东化工学院