專利名稱：大絲束碳纖維、玻璃纖維復(fù)合材料預(yù)浸設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于纖維復(fù)合材料加工技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及大絲束碳纖維、玻璃纖維復(fù)合材料預(yù)浸設(shè)備。
背景技術(shù)：
隨著風(fēng)能技術(shù)的發(fā)展和海上風(fēng)力發(fā)電的開發(fā)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片向大型化發(fā)展， 5WM以上的葉片必須使用大絲束碳纖維預(yù)浸料，這種預(yù)浸料要求750g/ Hf，必須用大型、重型的預(yù)浸設(shè)備來(lái)制備。碳纖維是一種力學(xué)性能優(yōu)異復(fù)合新材料，在各種規(guī)格的碳纖維中， 24K以上大絲束碳纖維相對(duì)講價(jià)格便宜，但其內(nèi)部浸潤(rùn)性差，單絲容易產(chǎn)生空隙等缺陷，在成形過(guò)程中出現(xiàn)纖維彎曲及鋪層角度錯(cuò)位的可能性增加，導(dǎo)致力學(xué)性能不能滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求。為了增強(qiáng)其力學(xué)性能，一般是將碳纖維經(jīng)過(guò)預(yù)浸機(jī)被樹脂浸漬，使每根碳纖維表面均包覆一層樹脂。公知技術(shù)中的預(yù)浸機(jī)其預(yù)浸料幅寬最大為48英寸，幅寬為IOOOmm為多數(shù)， 所制備的預(yù)浸料只能在200g/ in2以下，這就限制了傳統(tǒng)設(shè)備不能為風(fēng)能葉片提供500g/ m2 以上的預(yù)浸料。在碳纖維預(yù)浸設(shè)備中需要配置幾個(gè)乃至幾百個(gè)纖維紗筒，如此多的纖維紗筒釋放纖維時(shí)，其張力要保持一致。目前，傳統(tǒng)紗筒架上的每個(gè)纖維紗筒放紗張力要單獨(dú)調(diào)節(jié)，具體的，在每個(gè)纖維紗筒芯的一端配置剎車盤，剎車帶掛在剎車盤上，剎車盤的一端固定在紗架上，另一端懸掛重物，通過(guò)增加或減少重物重量來(lái)調(diào)節(jié)放紗張力。上述放紗張力調(diào)節(jié)方式操作起來(lái)費(fèi)時(shí)費(fèi)力，工作效率低，且多個(gè)纖維紗筒放紗張力的一致性很難保證。將大絲束碳纖維進(jìn)行薄層化處理可提高其力學(xué)性能和內(nèi)部浸潤(rùn)型。目前，關(guān)于大絲束薄層化技術(shù)的研究主要有超聲波方法和壓縮空氣氣吹兩種法，超聲波方法是對(duì)大絲束碳纖維施加一定效率的超聲波，使其展開而薄層化，壓縮空氣氣吹法將纖維束吹散而實(shí)現(xiàn)薄層化。上述兩種方法目前還處于理論研究階段，未形成產(chǎn)業(yè)化的設(shè)備。在大絲束碳纖維復(fù)合材料預(yù)浸過(guò)程中，需要將樹酯膠膜加熱熔化浸漬入增強(qiáng)碳纖維中去，這個(gè)過(guò)程需要通過(guò)多對(duì)熱復(fù)合壓輥裝置來(lái)完成。在預(yù)浸料設(shè)備過(guò)程中，樹脂浸漬入纖維的過(guò)程中一般需要三對(duì)熱壓輥完成熱復(fù)合，傳統(tǒng)的熱壓輥裝置多采用杠桿加壓方式。 其結(jié)構(gòu)為下熱壓輥通過(guò)軸承固定在機(jī)架上，上熱壓通過(guò)輥軸承支撐安裝在杠桿臂上，杠桿臂一端與絞鏈連接，另一端連接氣缸或液壓缸。氣缸活塞桿向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，上熱壓輥與下熱壓輥之間間隙減小，在本身加熱狀態(tài)下，樹脂膜與纖維在兩輥之間通過(guò)，完成浸漬過(guò)程。由于熱壓輥之間的間隙決定樹脂浸漬纖維的質(zhì)量，因此在浸漬過(guò)程中需要精密地測(cè)量?jī)蔁釅狠佒g的間隙，且兩輥間隙的變化反映圓弧的變化。樹脂浸漬纖維后，反映纖維厚度上的變化需要在垂直于纖維方向上測(cè)量其厚度，上述結(jié)構(gòu)測(cè)量到的圓弧變化存在著測(cè)量上的誤差。 目前，在檢測(cè)手段上大多采用數(shù)字光柵尺，而數(shù)字光柵尺只能檢測(cè)直線距離，無(wú)法檢測(cè)圓弧距離
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題而提供一種纖維分散均勻、浸潤(rùn)完全、 空隙率低、減小熱復(fù)合壓輥工作狀態(tài)時(shí)的變形，提高復(fù)合材料預(yù)浸質(zhì)量的大絲束碳纖維、玻璃纖維復(fù)合材料預(yù)浸設(shè)備。本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案是
大絲束碳纖維、玻璃纖維復(fù)合材料預(yù)浸設(shè)備，該設(shè)備依次包括纖維紗筒架、纖維排序裝置、纖維薄層化處理裝置、牽引裝置、有緯布放卷裝置、樹脂膠膜產(chǎn)生裝置、熱復(fù)合壓輥裝置、熱板、冷卻板、整形處理裝置以及成品收卷裝置，其特征在于
所述纖維紗筒架包括設(shè)置在纖維紗筒芯一端的剎車盤及一端固定在紗架上另一端連接拉簧的剎車帶，在每排紗筒芯的一側(cè)平行設(shè)有一組縱向張力框架，所述縱向張力框架由平行設(shè)置的上下兩橫梁、設(shè)在橫梁兩端的垂直方向的連接梁及設(shè)在橫梁中部的垂直方向的支撐梁構(gòu)成，所述拉簧的另一端固定連接在橫梁上，數(shù)組縱向張力框架的支撐梁通過(guò)橫向拉桿固連，在橫向拉桿的端部設(shè)有絲桿螺母結(jié)構(gòu)，所述螺母固定在橫向拉桿上，所述絲杠通過(guò)軸承轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在紗架上，絲桿的端部固裝有手輪，所述纖維紗筒架還包括數(shù)組縱向張力框架的支撐導(dǎo)向結(jié)構(gòu)；
所述纖維薄層化處理裝置包括機(jī)架、安裝在機(jī)架下端的變頻電機(jī)、通過(guò)軸支座平行安裝在機(jī)架上的數(shù)個(gè)動(dòng)力軸，設(shè)置在機(jī)架上方的與動(dòng)力軸一一對(duì)應(yīng)的數(shù)個(gè)花軸，所述動(dòng)力軸與花軸之間設(shè)有由曲柄盤、連桿和第一滑塊構(gòu)成的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，在機(jī)架上端固定安裝有支架，所述支架與第一滑塊通過(guò)直線導(dǎo)軌副連接；所述曲柄盤固裝在動(dòng)力軸的端部；所述花軸由兩端圓盤、同圓等分固定在兩端圓盤上的數(shù)根金屬桿，及同軸固定在兩端圓盤外的伸出軸構(gòu)成，所述伸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在第一滑塊上；所述變頻電機(jī)與相鄰的動(dòng)力軸之間設(shè)有傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，數(shù)個(gè)動(dòng)力軸之間設(shè)有同步傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；
所述熱復(fù)合壓輥裝置采用六組熱復(fù)合壓輥，其每組熱復(fù)合壓輥包括安裝在機(jī)架上的下壓輥固定板、上壓輥、下壓氣缸及安裝在下壓輥固定板上的下壓輥，所述下壓輥固定板兩側(cè)分別安裝有導(dǎo)軸，導(dǎo)軸上端與下壓氣缸座固定，在導(dǎo)軸上通過(guò)導(dǎo)套連接有上壓輥安裝板， 所述上壓輥安裝板上裝有上壓輥，所述下壓氣缸活塞桿與上壓輥安裝板固接，在上壓輥與下壓輥之間還設(shè)有調(diào)整定位機(jī)構(gòu)，在下壓輥的固定板上設(shè)有光柵定尺，在上壓輥的安裝板上設(shè)有光柵動(dòng)尺。本發(fā)明還可以采用如下技術(shù)方案
所述直線導(dǎo)軌副為一組，其設(shè)置在花軸的正下方。所述直線導(dǎo)軌副為兩組，其對(duì)稱設(shè)置在花軸的兩側(cè)。在所述支架上與花軸的伸出軸相對(duì)應(yīng)的位置設(shè)有垂直方向的開槽。所述動(dòng)力軸為4根。所述兩端圓盤上的金屬桿為4-12根。所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為固裝在變頻電機(jī)輸出軸上的主動(dòng)輪，固裝在相鄰動(dòng)力軸上的從動(dòng)輪及連接主動(dòng)輪和從動(dòng)輪的傳送帶。所述同步傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為固裝在各動(dòng)力軸上的鏈輪及連接各鏈輪的鏈條，所述各鏈輪的齒數(shù)相等。所述調(diào)整定位機(jī)構(gòu)包括安裝在下壓輥固定板上的底板，在底板上固定螺母支撐， 螺母支撐上穿裝螺桿和與螺桿連接的旋轉(zhuǎn)手柄，所述螺桿另一端連接下斜鐵，在下斜鐵上設(shè)有與上壓輥安裝板連接的上斜鐵。所述纖維紗筒架的支撐導(dǎo)向結(jié)構(gòu)為設(shè)在所述連接梁與紗筒架之間的直線導(dǎo)軌副。本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，通過(guò)采用由電機(jī)、傳動(dòng)軸、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)和花軸構(gòu)成的薄層化處理裝置，可將大絲束碳纖維上下交替纏繞在花軸上，當(dāng)電機(jī)啟動(dòng)后，花軸帶動(dòng)大絲束作上下交替振動(dòng)，移動(dòng)的大絲束被薄層化。通過(guò)本設(shè)備纖維紗筒架將拉簧的另一端連接在縱向張力框架的橫梁上，可通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)絲桿端部的手輪來(lái)同時(shí)調(diào)節(jié)紗架上所有纖維紗筒的放紗張力，一方面簡(jiǎn)化操作、提高工作效率，另一方面確保纖維紗筒放紗張力的一致性；絲桿螺母結(jié)構(gòu)保證張力調(diào)節(jié)的連續(xù)性和可靠性；設(shè)在縱向張力框架與砂架之間的直線導(dǎo)軌副進(jìn)一步保證張力調(diào)整的穩(wěn)定性。所述熱復(fù)合壓輥裝置采用六組熱復(fù)合壓輥，并利用兩光柵尺準(zhǔn)確反映了兩壓輥之間的間隙，然后通過(guò)調(diào)整定位機(jī)構(gòu)來(lái)調(diào)整兩壓輥的間隙，即預(yù)浸料厚度所需求的兩壓輥之間的間隙，以便于操作者按工藝要求完成所需要的間隙尺寸的調(diào)整，為提高預(yù)浸料的質(zhì)量創(chuàng)造好的條件。此外，上壓輥安裝板沿兩根足夠剛度的直線導(dǎo)軸運(yùn)動(dòng)，保證了剛度和強(qiáng)度，使上壓輥在一個(gè)足夠剛度的框架下工作，進(jìn)而減小了上壓輥工作狀態(tài)時(shí)產(chǎn)生的變形，提高預(yù)浸機(jī)的質(zhì)量。本裝置在多臺(tái)不同規(guī)模的預(yù)浸機(jī)上得到驗(yàn)證，實(shí)際使用中給操作者帶來(lái)了方便，操作簡(jiǎn)單，省力，光柵尺數(shù)字顯示清晰，精度可靠。本發(fā)明針對(duì)48 X 1000根為一束的碳纖維共計(jì)156束，即156X48X1000 根碳纖維經(jīng)過(guò)預(yù)浸機(jī)樹脂浸漬，使每根纖維表面均包覆一層樹脂，其樹脂的含量誤差在3% 克以內(nèi)，進(jìn)而可為制作風(fēng)能葉片提供了制作500g/ m2 1650g/ m2大克重玻璃纖維預(yù)浸料和碳纖維預(yù)浸料的預(yù)浸設(shè)備。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理示意圖； 圖2是本發(fā)明的纖維紗筒架結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是圖2的俯視圖4是圖2中縱向張力框架的結(jié)構(gòu)；
圖5是本發(fā)明的纖維薄層化處理裝置結(jié)構(gòu)示意圖6是圖5的左視圖7是圖5中花軸的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)參考圖8是本發(fā)明的一組熱復(fù)合壓輥結(jié)構(gòu)示意圖9是圖8的A-A視圖10是圖8中調(diào)整定位機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1、纖維紗筒架；1-1、剎車盤；1-2、紗架；1-3、拉簧；1_4、剎車帶；1_5、 縱向張力框架；1-5-1、橫梁；1-5-2、連接梁；1- 5-3、支撐梁；1_6、橫向拉桿；1_7、螺母·’ 1-8、絲桿；1-9、手輪；1-10、導(dǎo)軌；1-11、滑塊；2、纖維排序裝置；3、纖維薄層化處理裝置；3-1、機(jī)架；3-1-1、下層橫梁；3-1-2、中層橫梁；3-1-3、上層橫梁；3_2、變頻電機(jī)；3-3、軸支座；3-4、動(dòng)力軸；3-5、花軸；3-5-1、圓盤；3_5_2、金屬桿；3_5_3、 伸出軸；3-6、曲柄盤；3-6-1、偏心軸；3-7、連桿；3-8、第一滑塊；3_8_1、鉸軸；3_9、 支架；3-10、導(dǎo)軌；3-11、第二滑塊；3-12、開槽；3-13、主動(dòng)輪；3_14、從動(dòng)輪；3_15、 傳送帶；3-16、鏈輪；3-17、鏈條；4、牽引裝置；5、有緯布放卷裝置；6、樹脂膠膜產(chǎn)生裝置；7、熱復(fù)合壓輥裝置；7-1、下壓輥固定板；7-2、上壓輥安裝板；7-3、導(dǎo)軸； 7-4、下壓氣缸座；7-5、調(diào)整定位機(jī)構(gòu)；7-5-1、螺母支撐；7-5-2、螺桿；7_5_3、底板； 7-5-4、下斜鐵；7-5-5、上斜鐵；7-5-6、旋轉(zhuǎn)手柄；7_6、上壓輥；7_7、下壓輥；7_8、光柵定尺；7-9、光柵動(dòng)尺；7-10、下壓氣缸；7-11、導(dǎo)套；8、熱板；9、冷卻板；10、整形處理裝置；11、成品收卷裝置；12、大絲束碳纖維。
具體實(shí)施例方式為能進(jìn)一步了解本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容、特點(diǎn)及功效，茲例舉以下實(shí)施例，并配合附圖詳細(xì)說(shuō)明如下
請(qǐng)參閱圖1-圖10，一種大絲束碳纖維、玻璃纖維復(fù)合材料預(yù)浸設(shè)備，該設(shè)備依次包括纖維紗筒架1、纖維排序裝置2、纖維薄層化處理裝置3、牽引裝置4、有緯布放卷裝置5、樹脂膠膜產(chǎn)生裝置6、熱復(fù)合壓輥裝置7、熱板8、冷卻板9、整形處理裝置10以及成品收卷裝置 11 ；
所述纖維紗筒架1包括設(shè)置在纖維紗筒芯一端的剎車盤1-1及一端固定在紗架1-2 上另一端連接拉簧1-3的剎車帶1-4，在每排紗筒芯的一側(cè)平行設(shè)有一組縱向張力框架，所述縱向張力框架1-5由平行設(shè)置的上下兩橫梁1-5-1、設(shè)在橫梁兩端的垂直方向的連接梁 1-5-2及設(shè)在橫梁中部的垂直方向的支撐梁1-5-3構(gòu)成，支撐梁可通過(guò)螺栓或焊接的方式與上下兩橫梁固定連接；所述拉簧的另一端固定連接在橫梁上，具體的，設(shè)在上層紗筒芯上的拉簧固定連接在上橫梁上，設(shè)在下層紗筒芯上的拉簧固定連接在下橫梁上；數(shù)組縱向張力框架的支撐梁通過(guò)橫向拉桿1-6固連；在橫向拉桿的端部設(shè)有絲桿螺母結(jié)構(gòu)，所述螺母 1-7固定在橫向拉桿上，所述絲杠1-8通過(guò)軸承轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在紗架1-2上，絲桿的端部固定安裝有手輪1-9 ；所述張力調(diào)節(jié)裝置還包括數(shù)組縱向張力框架的支撐導(dǎo)向結(jié)構(gòu)。在本實(shí)施例中，所述支撐導(dǎo)向結(jié)構(gòu)為設(shè)在連接梁與紗筒架之間的直線導(dǎo)軌副，具體的，直線導(dǎo)軌副中的導(dǎo)軌1-10固定在砂架上，與橫向拉桿平行設(shè)置，導(dǎo)軌副中的滑塊1-11固定安裝在連接梁的外側(cè)面上，在每組縱向張力框架的兩側(cè)連接梁上均設(shè)有滑塊。綜上，本纖維紗筒架將拉簧的另一端連接在縱向張力框架的橫梁上，可通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)絲桿端部的手輪來(lái)同時(shí)調(diào)節(jié)紗架上所有纖維紗筒的放紗張力，一方面簡(jiǎn)化操作、提高工作效率，另一方面確保纖維紗筒放紗張力的一致性；絲桿螺母結(jié)構(gòu)保證張力調(diào)節(jié)的連續(xù)性和可靠性；設(shè)在縱向張力框架與砂架之間的直線導(dǎo)軌副進(jìn)一步保證張力調(diào)整的穩(wěn)定性。纖維排序裝置2 碳纖維由纖維紗筒架放卷引出，每束紗間隔比較大，預(yù)浸設(shè)備僅有效寬度1.細(xì)，則按工藝要求將每束纖維與每束纖維排列整齊，即每束纖維占7. 9487mm, 應(yīng)收攏在1.2 !范圍內(nèi)。所述纖維薄層化處理裝置3包括機(jī)架3-1、安裝在機(jī)架下端的變頻電機(jī)3-2、通過(guò)軸支座3-3平行安裝在機(jī)架上的數(shù)個(gè)動(dòng)力軸3-4、設(shè)在機(jī)架上方的與動(dòng)力軸一一對(duì)應(yīng)的數(shù)個(gè)花軸3-5，花軸由兩端的圓盤3-5-1、同圓等分固定在兩端圓盤上的數(shù)根金屬桿3-5-2、 及同軸固定在兩端圓盤外的伸出軸3-5-3構(gòu)成。從生產(chǎn)實(shí)踐角度考慮，花軸上的金屬桿以 4-12根為宜；上述動(dòng)力軸與花軸之間設(shè)有由曲柄盤3-6、連桿3-7和第一滑塊3-8構(gòu)成的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，具體的，連桿的一端通過(guò)軸承與曲柄盤上的偏心軸3-6-1連接，在第一滑塊 3-8的外端面固定安裝鉸軸3-8-1，連桿的另一端通過(guò)軸承安裝在鉸軸上，上述曲柄盤上偏心軸的偏心量的大小決定了花軸上下振動(dòng)的幅度。上述花軸的伸出軸3-5-3通過(guò)軸承轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在第一滑塊3-8上。在所述機(jī)架上端固定安裝有支架3-9，所述支架與第一滑塊通過(guò)直線導(dǎo)軌副連接，具體的，直線導(dǎo)軌副中的導(dǎo)軌3-10固定安裝在支架上3-9，與導(dǎo)軌配合的第二滑塊3-11固定安裝在上述第一滑塊上，上述直線導(dǎo)軌副可為一組，設(shè)在花軸3-5的正下方，也可以為兩組，對(duì)稱設(shè)在花軸的兩側(cè)。為減小上述支架和第一滑塊在垂直方向的尺寸，使整體結(jié)構(gòu)更緊湊，可在支架上與花軸的伸出軸相對(duì)應(yīng)的位置設(shè)置垂直方向的開槽 3-12，當(dāng)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)帶動(dòng)花軸運(yùn)動(dòng)時(shí)，花軸的伸出軸在開槽內(nèi)上下移動(dòng)。上述變頻電機(jī)與相鄰的動(dòng)力軸3-4之間設(shè)有傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，具體的，該傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為固定安裝在變頻電機(jī)輸出軸上的主動(dòng)輪3-13、固定安裝在就近動(dòng)力軸上的從動(dòng)輪3-14及連接主動(dòng)輪和從動(dòng)輪的傳送帶3-15，上述主動(dòng)輪、從動(dòng)輪可采用鏈輪也可以采用同步帶輪，傳送帶3-15相應(yīng)為鏈條或同步帶輪，通過(guò)采用上述傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，即可將變頻電機(jī)動(dòng)力輸送到相鄰的動(dòng)力軸上。上述的數(shù)個(gè)動(dòng)力軸3-4之間設(shè)有同步傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，該同步轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)可采用齒輪結(jié)構(gòu)也可采用鏈輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，在本實(shí)施例中，同步傳動(dòng)機(jī)構(gòu)優(yōu)選為固定安裝在各動(dòng)力軸上的鏈輪3-16及連接各鏈輪的鏈條3-17，所述各鏈輪的齒數(shù)相等。上述機(jī)架可由角鋼或方鋼組焊成型，具體的，包括上、中、下三層橫梁結(jié)構(gòu)，上述變頻電機(jī)固定安裝在下層橫梁3-1-1上；軸支座固定安裝在中層橫梁3-1-2上，軸支座與動(dòng)力軸通過(guò)軸承連接；上述支架9固定安裝在機(jī)架的上層橫梁 3-1-3上。采用上述處理裝置實(shí)現(xiàn)大絲束碳纖維的薄層化，需要大絲束碳纖維前行過(guò)程中受到上下振動(dòng)，具體到上述結(jié)構(gòu)，即在曲柄滑塊的作用下，相鄰的花軸上、下交替運(yùn)動(dòng)，因此花軸的數(shù)量至少為2根，從薄層化裝置的成本及實(shí)踐效果兩方面考慮，花軸3-5的數(shù)量?jī)?yōu)選為 4根。與花軸一一對(duì)應(yīng)的動(dòng)力軸3-4也相應(yīng)為4根。在啟動(dòng)電機(jī)前首先調(diào)整各動(dòng)力軸，使固定在各動(dòng)力軸上的曲柄盤的偏心軸均位于同一水平面上，此時(shí)各花軸的軸心也位于同一水平面上，將大絲束碳纖維12上下交替纏繞在花軸的金屬桿上，為保證電機(jī)啟動(dòng)后，相鄰的花軸上下交替運(yùn)動(dòng)，上述相鄰曲柄盤的偏心軸的相位差為180°。做好上述準(zhǔn)備工作后，啟動(dòng)變頻電機(jī)，電機(jī)帶動(dòng)動(dòng)力軸運(yùn)轉(zhuǎn)，各動(dòng)力軸通過(guò)相應(yīng)的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)帶動(dòng)花軸做一定頻率的上下振動(dòng)，移動(dòng)的碳纖維在相鄰花軸的上下交替振動(dòng)下被薄層化。牽引裝置4:在碳纖維浸漬樹脂之前，需經(jīng)過(guò)牽引裝置以便于纖維保持恒定的張力，牽引裝置的作用是保證156束纖維所標(biāo)的張力一致，并實(shí)現(xiàn)樹脂要完全浸透纖維。有緯布放卷裝置5 當(dāng)需要制備有緯布預(yù)浸料時(shí)，需通過(guò)本發(fā)明的有緯布放卷裝置，所述有緯布放卷裝置由三部分組成采用伺服電機(jī)主動(dòng)放卷的
放卷軸；設(shè)置在放卷部分的糾偏機(jī)構(gòu)，用于保障收卷效果；張力檢測(cè)機(jī)構(gòu)；在預(yù)浸過(guò)程中，樹脂應(yīng)浸透有緯布，有緯布同樣要保持在一定的張力條件下，才能實(shí)現(xiàn)上述要求要求。 有緯布在放卷與樹脂熱復(fù)合之間保持恒定的張力，張力產(chǎn)生的方法控制主動(dòng)放卷的速度， 對(duì)張力大小進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)張力傳感器將檢測(cè)信號(hào)送入PLC控制器，即可掌握放卷張力的大小。樹脂膠膜產(chǎn)生裝置6 本發(fā)明預(yù)浸機(jī)屬于一步法預(yù)浸料工藝方法，樹脂膠膜產(chǎn)生裝置分為上層樹脂膠膜和下層樹脂膠膜兩部分，膠膜產(chǎn)生后，要轉(zhuǎn)移到膠膜紙上，脫膜紙放卷裝置來(lái)提供脫膜紙。樹脂膠膜產(chǎn)生包括計(jì)量輥、上膠輥、硅膠輥三輥組成，乳膠狀的樹脂經(jīng)上膠輥上產(chǎn)生的樹脂膜，當(dāng)脫膜紙進(jìn)入上膠輥與硅膠輥之間時(shí)，經(jīng)過(guò)硅膠輥的旋轉(zhuǎn)與施壓，樹脂膠膜轉(zhuǎn)移到脫膜紙上。計(jì)量輥、上膠輥、硅膠輥均采用伺服電機(jī)為主驅(qū)動(dòng)。上層脫膜紙的下面設(shè)有膠膜，下層脫膜紙上面設(shè)有膠膜，156束纖維在上層膠膜與下層膠膜之間進(jìn)入熱復(fù)合壓輥實(shí)現(xiàn)熱復(fù)合，即進(jìn)行浸漬。脫膜紙放卷與前述有緯布放卷一樣，采用伺服電機(jī)主動(dòng)驅(qū)動(dòng)放卷，同樣脫膜紙放卷設(shè)有電子糾偏器，控制脫膜紙走向。同時(shí)，脫膜紙也要保持一定的張力，必須對(duì)放卷張力進(jìn)行檢測(cè)，由PLC控制器來(lái)控制脫膜紙放卷速度。與上層或下層樹脂裝置相對(duì)應(yīng)，同樣設(shè)置上層脫膜紙放卷和下層脫膜紙放卷裝置。所述熱復(fù)合壓輥裝置7采用六組熱復(fù)合壓輥，其每組熱復(fù)合壓輥包括安裝在機(jī)架上的下壓輥固定板7-1、上壓輥7-6、下壓氣缸7-10及安裝在下壓輥固定板7-1上的下壓輥7-7，所述下壓輥固定板兩側(cè)分別安裝有導(dǎo)軸7-3，導(dǎo)軸上端與下壓氣缸座7-4固定，在導(dǎo)軸上通過(guò)導(dǎo)套7-11連接有上壓輥安裝板7-2，所述上壓輥安裝板上裝有上壓輥7-6，所述下壓氣缸活塞桿與上壓輥安裝板固接，在上壓輥與下壓輥之間還設(shè)有調(diào)整定位機(jī)構(gòu)7-5，在下壓輥固定板上設(shè)有光柵定尺7-8，在上壓輥安裝板7-2上設(shè)有光柵動(dòng)尺7-9。所述調(diào)整定位機(jī)構(gòu)7-5包括安裝在下壓輥固定板上的底板7-5-3，在底板上固定螺母支撐7-5-1，螺母支撐上穿裝螺桿7-5-2和與螺桿連接的旋轉(zhuǎn)手柄7-5-6，所述螺桿另一端連接下斜鐵7-5-4， 在下斜鐵上設(shè)有與上壓輥安裝板連接的上斜鐵7-5-5。每組上壓輥7-6和下壓輥7-7均為中空結(jié)構(gòu)，由導(dǎo)熱油加熱系統(tǒng)注入循環(huán)導(dǎo)熱油，分別加熱兩個(gè)壓輥，使其表面溫度達(dá)到熱復(fù)合樹脂所要求的溫度。156束碳纖維或有緯布要從兩層膠膜之間進(jìn)入熱復(fù)合壓輥，目的是使膠膜熔化，樹脂膠浸入纖維束中，熔化的樹脂由脫膜紙上再轉(zhuǎn)移到每根纖維表面上去。對(duì)兩個(gè)壓輥要施加壓力，采用氣動(dòng)裝置使上、下壓輥之間產(chǎn)生張力。在上壓輥和下壓輥之間還要保持一定間隙，間隙大小的檢測(cè)采用數(shù)顯光柵尺來(lái)檢測(cè)與顯示。兩壓輥之間的間隙大小由光柵定尺8和光柵動(dòng)尺9來(lái)檢測(cè)，兩光柵尺真實(shí)的反映了上壓輥與下壓輥之間的間隙，然后通過(guò)調(diào)整定位機(jī)構(gòu)7-5調(diào)整上壓輥與下壓輥之間間隙，即預(yù)浸料厚度所需求的兩壓輥之間的間隙，便于操作者按工藝要求完成所需要的間隙尺寸的調(diào)整，為提高預(yù)浸料的質(zhì)量創(chuàng)造好的條件。此外，上壓輥安裝板沿兩根足夠剛度的直線導(dǎo)軸運(yùn)動(dòng)，保證了剛度和強(qiáng)度，使上壓輥在一個(gè)足夠剛度的框架下工作，減小了上壓輥工作狀態(tài)時(shí)產(chǎn)生的變形，提高了預(yù)浸機(jī)的質(zhì)量。本發(fā)明在多臺(tái)不同規(guī)模的預(yù)浸機(jī)上得到驗(yàn)證， 實(shí)際使用中給操作者帶來(lái)了方便，操作簡(jiǎn)單，省力，光柵尺數(shù)字顯示清晰，精度可靠。熱板8 為實(shí)現(xiàn)脫膜紙上的膠膜融化，浸透入纖維束之中，每次熱復(fù)合之前，兩層脫膜紙與中間所夾碳纖維必須要經(jīng)過(guò)熱板對(duì)其加熱，由于熱板的加熱使脫膜紙上的膠膜熔化，再經(jīng)過(guò)熱輥的熱壓，促使樹脂浸透纖維。本發(fā)明中設(shè)置五套相同的熱板8，即在每套熱復(fù)合之前，必須經(jīng)過(guò)熱板的預(yù)加熱。冷卻板9:上、下兩層脫膜紙上的膠膜經(jīng)過(guò)五套熱板、六套熱復(fù)合壓輥之后，完全溶入在纖維上，即制備大絲束碳纖維預(yù)浸料，接下來(lái)要對(duì)預(yù)浸料收卷保存，則必須在收卷之前對(duì)預(yù)浸料進(jìn)行降溫定型，使預(yù)浸料溫度處于在10°c以下，兩層脫膜紙夾著預(yù)浸料在冷卻板上緩慢滑過(guò)之后，冷板內(nèi)注入循環(huán)冷水，使其溫度下降，接近10°c左右，則預(yù)浸料處于定型不黏結(jié)狀態(tài)，便于對(duì)預(yù)浸料的收卷與保存。整形處理裝置10 兩層脫膜紙夾著預(yù)浸料經(jīng)過(guò)冷卻板降溫處理后，最后收卷保存，在這個(gè)過(guò)程中，要經(jīng)過(guò)五個(gè)步驟進(jìn)行整形小壓輥處理，每個(gè)小壓輥均注入循環(huán)冷水使小壓輥表面低溫，實(shí)現(xiàn)對(duì)預(yù)浸料的冷卻處理。下層脫膜紙回收脫膜紙可以再利用，必須對(duì)脫膜紙進(jìn)行回收。首先收卷下層脫膜紙，在經(jīng)過(guò)第一道整形下壓輥后，開始回收下層脫膜紙， 為使脫膜紙?jiān)倮?，必須?duì)回收過(guò)程進(jìn)行張力調(diào)解，實(shí)現(xiàn)恒張力收卷，收卷驅(qū)動(dòng)也為伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式。下層PE膜放卷回收下層脫膜紙后，必須盡快補(bǔ)上PE膜，防止在預(yù)浸料收卷時(shí)預(yù)浸料的粘連，這個(gè)過(guò)程在第二道整形小壓輥上完成。PE膜放卷為伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的主動(dòng)放卷，同樣進(jìn)行張力檢測(cè)放卷，PE膜鋪入預(yù)浸料下層。上層脫膜紙收卷回收上層脫膜紙?jiān)诘谌勒涡狠伾贤瓿桑瑸槭够厥彰撃ぜ堅(jiān)倮?，同樣?duì)回收下來(lái)的脫膜紙?jiān)谑站碇斑M(jìn)行張力檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)恒張力收卷，以備下次重新使用。上層PE膜放卷在第四道整形小壓輥上完成PE膜放入，采取主動(dòng)驅(qū)動(dòng)放卷，同時(shí)采用張力檢測(cè)器，完成放卷過(guò)程。分切部分在用PE膜上、下層的脫膜紙后，進(jìn)行第五道整形。預(yù)浸料穿過(guò)第五道整形小壓輥后進(jìn)行分切(按照用戶要求也可不進(jìn)行分切)。成品收卷裝置11 大絲束碳纖維預(yù)浸料制備完后需要進(jìn)行最后收卷，采用交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)主動(dòng)收卷，采用電子糾偏裝置，實(shí)現(xiàn)收卷邊緣整齊、規(guī)范。然后通過(guò)張力傳感器檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)恒張力收卷。本預(yù)浸設(shè)備均采用交流伺服電機(jī)精密驅(qū)動(dòng)，歐姆龍PLC為控制中心，配置大尺寸的觸摸屏，實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話，人性化的控制圖案，非常便于操作者使用。
權(quán)利要求
1.一種大絲束碳纖維、玻璃纖維復(fù)合材料預(yù)浸設(shè)備，該設(shè)備依次包括纖維紗筒架、纖維排序裝置、纖維薄層化處理裝置、牽引裝置、有緯布放卷裝置、樹脂膠膜產(chǎn)生裝置、熱復(fù)合壓輥裝置、熱板、冷卻板、整形處理裝置以及成品收卷裝置，其特征在于所述纖維紗筒架包括設(shè)置在纖維紗筒芯一端的剎車盤及一端固定在紗架上另一端連接拉簧的剎車帶，在每排紗筒芯的一側(cè)平行設(shè)有一組縱向張力框架，所述縱向張力框架由平行設(shè)置的上下兩橫梁、設(shè)在橫梁兩端的垂直方向的連接梁及設(shè)在橫梁中部的垂直方向的支撐梁構(gòu)成，所述拉簧的另一端固定連接在橫梁上，數(shù)組縱向張力框架的支撐梁通過(guò)橫向拉桿固連，在橫向拉桿的端部設(shè)有絲桿螺母結(jié)構(gòu)，所述螺母固定在橫向拉桿上，所述絲杠通過(guò)軸承轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在紗架上，絲桿的端部固裝有手輪，所述纖維紗筒架還包括數(shù)組縱向張力框架的支撐導(dǎo)向結(jié)構(gòu)；所述纖維薄層化處理裝置包括機(jī)架、安裝在機(jī)架下端的變頻電機(jī)、通過(guò)軸支座平行安裝在機(jī)架上的數(shù)個(gè)動(dòng)力軸，設(shè)置在機(jī)架上方的與動(dòng)力軸一一對(duì)應(yīng)的數(shù)個(gè)花軸，所述動(dòng)力軸與花軸之間設(shè)有由曲柄盤、連桿和第一滑塊構(gòu)成的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，在機(jī)架上端固定安裝有支架，所述支架與第一滑塊通過(guò)直線導(dǎo)軌副連接；所述曲柄盤固裝在動(dòng)力軸的端部；所述花軸由兩端圓盤、同圓等分固定在兩端圓盤上的數(shù)根金屬桿，及同軸固定在兩端圓盤外的伸出軸構(gòu)成，所述伸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在第一滑塊上；所述變頻電機(jī)與相鄰的動(dòng)力軸之間設(shè)有傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，數(shù)個(gè)動(dòng)力軸之間設(shè)有同步傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；所述熱復(fù)合壓輥裝置采用六組熱復(fù)合壓輥，其每組熱復(fù)合壓輥包括安裝在機(jī)架上的下壓輥固定板、上壓輥、下壓氣缸及安裝在下壓輥固定板上的下壓輥，所述下壓輥固定板兩側(cè)分別安裝有導(dǎo)軸，導(dǎo)軸上端與下壓氣缸座固定，在導(dǎo)軸上通過(guò)導(dǎo)套連接有上壓輥安裝板， 所述上壓輥安裝板上裝有上壓輥，所述下壓氣缸活塞桿與上壓輥安裝板固接，在上壓輥與下壓輥之間還設(shè)有調(diào)整定位機(jī)構(gòu)，在下壓輥的固定板上設(shè)有光柵定尺，在上壓輥的安裝板上設(shè)有光柵動(dòng)尺。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大絲束碳纖維、玻璃纖維復(fù)合材料預(yù)浸設(shè)備，其特征在于所述直線導(dǎo)軌副為一組，其設(shè)置在花軸的正下方。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大絲束碳纖維、玻璃纖維復(fù)合材料預(yù)浸設(shè)備，其特征在于所述直線導(dǎo)軌副為兩組，其對(duì)稱設(shè)置在花軸的兩側(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的大絲束碳纖維、玻璃纖維復(fù)合材料預(yù)浸設(shè)備，其特征在于在所述支架上與花軸的伸出軸相對(duì)應(yīng)的位置設(shè)有垂直方向的開槽。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大絲束碳纖維、玻璃纖維復(fù)合材料預(yù)浸設(shè)備，其特征在于所述動(dòng)力軸為4根。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大絲束碳纖維、玻璃纖維復(fù)合材料預(yù)浸設(shè)備，其特征在于所述兩端圓盤上的金屬桿為4-12根。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大絲束碳纖維、玻璃纖維復(fù)合材料預(yù)浸設(shè)備，其特征在于所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為固裝在變頻電機(jī)輸出軸上的主動(dòng)輪，固裝在相鄰動(dòng)力軸上的從動(dòng)輪及連接主動(dòng)輪和從動(dòng)輪的傳送帶。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大絲束碳纖維、玻璃纖維復(fù)合材料預(yù)浸設(shè)備，其特征在于 所述同步傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為固裝在各動(dòng)力軸上的鏈輪及連接各鏈輪的鏈條，所述各鏈輪的齒數(shù)相寸。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大絲束碳纖維、玻璃纖維復(fù)合材料預(yù)浸設(shè)備，其特征在于所述調(diào)整定位機(jī)構(gòu)包括安裝在下壓輥固定板上的底板，在底板上固定螺母支撐，螺母支撐上穿裝螺桿和與螺桿連接的旋轉(zhuǎn)手柄，所述螺桿另一端連接下斜鐵，在下斜鐵上設(shè)有與上壓輥安裝板連接的上斜鐵。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大絲束碳纖維、玻璃纖維復(fù)合材料預(yù)浸設(shè)備，其特征在于 所述纖維紗筒架的支撐導(dǎo)向結(jié)構(gòu)為設(shè)在所述連接梁與紗筒架之間的直線導(dǎo)軌副。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種大絲束碳纖維、玻璃纖維復(fù)合材料預(yù)浸設(shè)備，依次包括纖維紗筒架、纖維排序裝置、纖維薄層化處理裝置、牽引裝置、有緯布放卷裝置、樹脂膠膜產(chǎn)生裝置、熱復(fù)合壓輥裝置、熱板、冷卻板、整形處理裝置及成品收卷裝置，特征是薄層化處理裝置由電機(jī)、傳動(dòng)軸、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)和花軸構(gòu)成，將大絲束碳纖維上下交替纏繞在花軸上，電機(jī)啟動(dòng)后，花軸帶動(dòng)大絲束作上下交替振動(dòng)，使其被薄層化；熱復(fù)合壓輥裝置采用六組熱復(fù)合壓輥，并利用兩光柵尺準(zhǔn)確反映兩壓輥之間的間隙，調(diào)整定位機(jī)構(gòu)調(diào)整兩壓輥的間隙，以便按工藝要求完成所需間隙尺寸的調(diào)整；操作簡(jiǎn)單、省力、精度可靠；可為制作風(fēng)能葉片提供了制作500g/㎡～1650g/㎡大克重玻璃纖維預(yù)浸料和碳纖維預(yù)浸料的預(yù)浸設(shè)備。
文檔編號(hào)B29C70/40GK102380957SQ20111025791
公開日2012年3月21日 申請(qǐng)日期2011年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月2日
發(fā)明者高殿斌 申請(qǐng)人:天津海天長(zhǎng)豐科技開發(fā)有限公司