一种芯材自动成型设备及其拉力控制方法与流程

本发明涉及纺织机械技术领域，具体而言，涉及一种芯材自动成型设备及其拉力控制方法。

背景技术：

目前，碳纤维复合材料在使用模压成型的方法压制成型时，在模具的拐角处易形成材料缺失从而造成较大的空隙，造成构件的强度等性能下降，为解决上述技术缺陷，一般采用适应大小的碳纤维芯材进行填充。

中国专利公开号：cn108127940a，公开了一种碳纤维增强筋拉挤成型装置，包括送料装置、烘箱和成型装置，其中：送料装置，用于将碳纤维预浸料依次运输至烘箱和成型装置处实现加热软化和挤压成型；烘箱，用于将碳纤维预浸料加热软化；成型装置，包括多组并排设置的成型模具，每组成型模具包括上模具和下模具，其中上模具和/或下模具与第一动力装置连接，能够实现相互靠近的挤压状态和相互远离的非挤压状态。

但上述技术方案中，送料装置在进行送料时，需要手动纠偏和手动调整宽度裁切装置的相对位置，自动化程度低。

技术实现要素：

鉴于此，本发明提出了一种芯材自动成型设备，旨在解决现有技术中，芯材自动成型设备需要手动调节、自动化程度低的技术问题。

一方面本发明提出了一种芯材自动成型设备，包括：自动送料装置、预成型装置、加热装置、成型装置；

所述自动送料装置包括放卷装置、纠偏装置、宽度裁切装置、收卷装置，所述放卷装置用以放卷，所述纠偏装置上设置有位置传感器，所述纠偏装置内设置有伺服电机，所述位置传感器通过将位置信号传输给伺服电机，由伺服电机输出偏移量,对碳纤维预浸料进行自动纠偏导正，所述宽度裁切装置上设置有红外对边仪，所述红外对边仪用以校对碳纤维预浸料的裁切尺寸，所述收卷装置用以收卷；

所述预成型装置用以对碳纤维预浸料预成型；

所述加热装置用以对碳纤维预浸料加热，使之软化；

所述成型装置包括旋转模具和长度裁切装置，所述旋转模具包括上模具、下模具，所述上模具或下模具上设置有成型口，所述上模具和下模具与转轴相连接，在挤压成型时，能够随着碳纤维预浸料一起转动，所述长度裁切装置用以连续自动切割碳纤维预浸料。

进一步地，所述收卷装置包括第一收卷轴、第二收卷轴、第三收卷轴；

所述第一收卷轴设置在左下方，用以收取裁切之后的余料；

所述第二收卷轴设置在右下方，用以收取碳纤维预浸料下层的衬纸；

所述第三收卷轴设置在上方，用以收取碳纤维预浸料上层的薄膜。

进一步地，所述收卷装置和所述驱动装置相连接，所述驱动装置用以驱动所述收卷装置单向旋转，所述驱动装置包括驱动所述第一收卷轴单向转动的第一单向旋转电机、驱动所述第二收卷轴单向转动的第二单向旋转电机、驱动所述第三收卷轴单向转动的第三单向旋转电机。

进一步地，所述预成型装置包括波浪预成型装置、三角预成型装置；

所述波浪预成型装置设置在所述加热装置左侧，所述波浪预成型装置用以将碳纤维预浸料预压成波浪形，所述波浪预成型装置用以增大碳纤维预浸料的抗弯曲性能；

所述三角预成型装置设置在所述加热装置右侧，所述三角预成型装置用以将碳纤维预浸料预压成三角形。

进一步地，还包括夹爪，所述夹爪用以提供牵拉力。

进一步地，所述放卷装置包括放卷气涨轴、磁粉制动器，所述磁粉制动器和所述放卷气涨轴相连接，用以控制放卷时的张力。

进一步地，所述长度裁切装置包括：切割台板、滑块、第一气缸、同步带轮、减震块、电机、切割刀盘、第二气缸；

所述第一气缸用以驱动切割刀盘上升或下降；

所述第二气缸用以带动整个所述长度裁切装置沿气缸设置方向顶出或复位；

所述电机用以带动所述切割刀盘转动；

所述切割刀盘通过高速转动切割碳纤维预浸料；

所述减震块用以减震。

本发明中，通过在纠偏装置上设置位置传感器，在纠偏装置内设置伺服电机，通过位置传感器将位置信号传输给伺服电机，由伺服电机对碳纤维预浸料进行自动纠偏，宽度裁切装置上设置有红外对边仪，通过红外对边仪校对碳纤维预浸料的裁切尺寸，裁切比较精准。

另一方面，本发明还提出了一种芯材自动成型设备拉力控制方法：放卷气涨轴和磁粉制动器相连接，所述磁粉制动器用以调节放卷气涨轴的放卷制动力，放卷气涨轴被动放卷，所述放卷制动力的方向和所述第一单向旋转电机的拉力、第二单向旋转电机的拉力、第三单向旋转电机的拉力、夹爪的牵拉力方向相反，且满足以下公式：

放卷制动力＞（第一单向旋转电机的拉力+第二单向旋转电机的拉力+第三单向旋转电机的拉力+夹爪的牵拉力）。

与现有技术相比，本发明提出的芯材自动成型设备拉力控制方法采取被动放卷的方式，使得碳纤维预浸料在放卷时，不容易产生褶皱。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明实施例提供的芯材自动成型设备的整体结构示意图；

图2为本发明实施例提供的放卷装置的局部放大图；

图3为本发明实施例提供的旋转模具的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的长度裁切装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

参阅图1至图3，由图可知，本发明实施例的提出的芯材自动成型设备，包括：自动送料装置、预成型装置、加热装置7、成型装置，其中，自动送料装置包括放卷装置1、纠偏装置2、宽度裁切装置3、收卷装置4，放卷装置1用以放卷，纠偏装置2上设置有位置传感器21，纠偏装置2内设置有伺服电机，位置传感器21通过将位置信号传输给伺服电机，由伺服电机输出偏移量,对碳纤维预浸料进行自动纠偏导正，宽度裁切装置3上设置有红外对边仪31，红外对边仪31用以校对碳纤维预浸料的裁切尺寸，收卷装置4用以收卷，预成型装置用以对碳纤维预浸料预成型，加热装置7用以对碳纤维预浸料加热，使之软化，成型装置包括旋转模具5和长度裁切装置6，旋转模具5包括上模具51、下模具52，上模具51或下模具52上设置有成型口，上模具51和下模具52与转轴相连接，在挤压成型时，能够随着碳纤维预浸料一起转动，长度裁切装置6用以连续自动切割碳纤维预浸料，与现有技术相比，本发明实施例通过在纠偏装置2上设置位置传感器21，在纠偏装置2内设置有伺服电机，通过位置传感器21将位置信号传输给伺服电机，由伺服电机对碳纤维预浸料进行自动纠偏，宽度裁切装置上设置有红外对边仪，通过红外对边仪校对碳纤维预浸料的裁切尺寸，裁切比较精准，旋转模具5通过设置可以随碳纤维预浸料一起转动的上模具51和下模具52，在模压时，摩擦力很小，增大了旋转模具5的使用寿命。

在本实施例中，收卷装置4包括第一收卷轴41、第二收卷轴42、第三收卷轴43，第一收卷轴41设置在左下方，用以收取裁切之后的余料，第二收卷轴42设置在右下方，用以收取碳纤维预浸料下层的衬纸，第三收卷轴43设置在上方，用以收取碳纤维预浸料上层的薄膜。第一收卷轴41、第二收卷轴42、第三收卷轴43分别和驱动装置相连接，驱动装置包括驱动第一收卷轴41单向转动的第一单向旋转电机、驱动第二收卷轴42单向转动的第二单向旋转电机、驱动第三收卷轴43单向转动的第三单向旋转电机。第一收卷轴41、第二收卷轴42、第三收卷轴43外侧分别设置有张力传感器和张力显示器，张力传感器用以检测收卷轴上的张力，并传递给驱动装置，通过驱动装置对张力进行微调，当张力过大时，降低收卷装置4的转速，当张力过小时，增大收卷装置4的转速，实现了收卷时张力的自动调节，张力显示器用以更加直观的显示张力的数值。

在本实施例中，宽度裁切装置3为数字裁切机，数字裁切机上设置有红外对边仪31，数字裁切机由联机程序控制，只需要在数字裁切机上设置碳纤维预浸料的宽度，红外对边仪31会自动进行对边，确保了裁切的精度。

在本实施例中，预成型装置包括波浪预成型装置8、三角预成型装置9，波浪预成型装置8设置在加热装置7左侧，波浪预成型装置8用以将碳纤维预浸料预压成波浪形以增大碳纤维预浸料的抗弯曲性能，使之不容易发生横向的褶皱，三角预成型装置9设置在加热装置7右侧，三角预成型装置9用以将碳纤维预浸料预压成三角形，便于成型装置的成型。

在本实施例中，旋转模具5包括上模具51、下模具52、气缸54，其中，下模具52水平设置，下模具52中间位置开设有成型槽522，成型槽522两侧开设有限位槽523，下模具52两侧分别设置有下模具固定座521，下模具52能够在下模具固定座内转动，上模具51平行设置于下模具52上方，上模具51上设置有与限位槽523相对应的限位环512，上模具51两侧分别设置有上模具固定座511，上模具51能够在上模具固定座511内转动，气缸54设置在上模具51上方，气缸54用以驱动上模具51竖向移动。由于上模具51和下模具52随着碳纤维预浸料一起转动，极大地降低了碳纤维预浸料与上模具51和下模具52之间的摩擦力，使得产品成型毛刺小、产品合格率高。

在本实施例中，长度裁切装置6右侧设置有夹爪10，夹爪10用以提供牵拉力，将成型后的碳纤维预浸料牵拉至一定长度后，长度裁切装置6对成型后的碳纤维预浸料进行切割。具体地，长度裁切装置6包括：切割台板61、滑块62、第一气缸63、同步带轮64、减震块65、电机66、切割刀盘67、第二气缸68，第一气缸64用以驱动切割刀盘67上升或下降，第二气缸68用以带动整个长度裁切装置6沿气缸设置方向顶出或复位，电机66用以带动切割刀盘67转动，切割刀盘67通过高速转动切割碳纤维预浸料，减震块65用以减震，在本实施例中，通过第二气缸68的顶出和复位实现碳纤维预浸料的连续切割。

在本实施例中，放卷装置1包括放卷气涨轴11、磁粉制动器，磁粉制动器和放卷气涨轴11相连接，用以控制放卷时的张力。

本发明还提出了一种芯材自动成型设备拉力控制方法：放卷气涨轴11和磁粉制动器相连接，磁粉制动器用以调节放卷气涨轴的放卷制动力，放卷气涨轴被动放卷，放卷制动力的方向和第一单向旋转电机的拉力、第二单向旋转电机的拉力、第三单向旋转电机的拉力、夹爪10的牵拉力方向相反，且满足以下公式：

放卷制动力＞[第一单向旋转电机的拉力+第二单向旋转电机的拉力+第三单向旋转电机的拉力+夹爪（10）的牵拉力]。

通过采取被动放卷的方式，使得碳纤维预浸料在放卷时，不容易产生褶皱。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。