在线清洁辊面的展纤装置及展纤方法与流程

本发明属于展纤设备领域，尤其是一种在线清洁辊面的展纤装置及展纤方法。

背景技术：

纤维增强复合材料的性能取决于树脂基体和增强纤维，在制备热塑性或者热固性预浸料时，纤维束的展宽质量直接影响到最终产品的性能；目前展宽工艺主要有机械蹍压法、气流法和超声波法等。国家发明专利cn108214981a中，通过多组辊子组合进行展纤，阐述了纤维在展纤过程中易起毛，并在纤维进入模具前，进行了除毛处理，但并未从根源解决问题，在实际生产过程中，随着生产时间的增加，辊子表面便积累一些浮纤。产生的浮纤对后续的生产将产生不利：第一、辊子表面缠绕浮纤，致使连续纤维束变毛，增加纤维束运动阻力，引起部分单丝断裂；第二、纤维束表面的浮纤引入到模具内后，便在模具内部不断积累，最终导致纤维束断裂，生产终止。因此，上述现有技术中纤维起毛现象会不断加剧，最终致使生产的中断。

国家发明专利cn110904554a中，阐述了一种大丝束碳纤维展纤装置，其同样采用了多组展纤辊，但未对辊面起毛现象进行说明；此外，该专利中，增加了纤维张力检测装置，但未考虑纤维表面起毛对张力的影响。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种在线清洁辊面的展纤装置及展纤方法，能够对展纤辊进行在线清洁，去除展纤辊上的浮纤，防止浮纤累积而导致纤维束质量下降。

本发明的目的是这样实现的：在线清洁辊面的展纤装置，包括机架，所述机架上设置有多个展纤机构和多个张力调节机构，所述展纤机构包括展纤辊，所述展纤辊的下方设置有一转轴和多根胶辊，所述转轴连接有第一转动驱动机构，所述胶辊平行于转轴，且多根胶辊环绕转轴均匀设置，每根胶辊与转轴固定连接，每根胶辊运动至最高点时与展纤辊之间具有吸附间隙，所述转轴的下方设置有第一刮料槽，所述第一刮料槽连接有第一直线往复驱动机构，所述第一刮料槽和第一直线往复驱动机构整体安装于升降机构。

进一步地，还包括第二刮料槽，所述第二刮料槽连接有第二直线往复驱动机构，所述第二刮料槽和第二直线往复驱动机构整体安装于用于驱动第二刮料槽转动至展纤辊下方的往复弧线驱动机构。

进一步地，所述第一刮料槽滑动安装于一第一导轨，所述第二刮料槽滑动安装于一第二导轨，所述第一导轨和第二导轨均与胶辊平行。

进一步地，所述往复弧线驱动机构包括第一电机和传动轴，所述传动轴通过连接杆设置在第二导轨的两端，所述传动轴平行于展纤辊，且传动轴的一端与第一电机相连。

进一步地，所述第二直线往复驱动机构和第一直线往复驱动机构均包括第二电机和丝杆，所述第二电机与丝杆相连，所述丝杆贯穿第二刮料槽或第一刮料槽并与第二刮料槽或第一刮料槽螺纹连接。

进一步地，所述第一刮料槽的上表面为弧形的刮料面，所述第一刮料槽内部设置有回收空腔，所述刮料面上设置有多个连通回收空腔的回收孔，第一刮料槽的一端设置有连通回收空腔的回收管，所述回收管连接有吸气机构以及处理系统，所述处理系统包括纤维体积传感器和控制器，所述纤维体积传感器和张力调节机构均与控制器相连。

进一步地，所述吸附间隙为展宽后的纤维厚度的0.5至0.8倍。

上述在线清洁辊面的展纤装置的展纤方法，

展纤时，其中一根胶辊运动至展纤辊的下方，展纤辊上的浮纤被胶辊吸附，一段时间后，第一转动驱动机构带动转轴设定的角度，使吸附了浮纤的胶辊向下转动，同时另一根胶辊向上转动至展纤辊的下方并吸附展纤辊的浮纤，当吸附了浮纤的胶辊转动至最下方时，升降机构驱动第一刮料槽向上移动，使第一刮料槽的上表面接触胶辊，然后利用第一直线往复驱动机构驱动第一刮料槽往复运动，将胶辊上的浮纤刮掉，最后升降机构驱动第一刮料槽向下复位。

进一步地，第一转动驱动机构带动转轴转动时，往复弧线驱动机构带动第二刮料槽转动至展纤辊处，第二直线往复驱动机构驱动第二刮料槽往复运动，将展纤辊表面残余的纤维刮掉，然后往复弧线驱动机构带动第二刮料槽转动至胶辊运动范围之外，接着第一转动驱动机构带动转轴继续转动，使下一根胶辊转动至展纤辊的下方。

进一步地，利用吸气机构产生吸力，将第一刮料槽刮下来的纤维吸入回收管并输送至处理系统，纤维体积传感器实时检测纤维体积，并将检测结果传输至控制器，当纤维体积高于设定值时，控制器控制张力调节机构减小纤维的张力，当纤维体积传感器检测到的纤维体积低于或等于设定值时，控制器控制张力调节机构恢复先前的张力。

本发明的有益效果是：展纤时，可以利用胶辊实时吸附展纤辊上的浮纤，防止浮纤不断累积而导致纤维的质量逐渐降低，可保证展纤的连续进行，并且得到质量稳定、均匀的纤维。

附图说明

图1是本发明的整体轴测示意图。

图2和图3是本发明展纤机构的主视剖视示意图。

图4是本发明展纤机构去除展纤辊后的俯视示意图。

图5是第一刮料槽的纤维收集示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1至图5所示，本发明的在线清洁辊面的展纤装置，包括机架1，所述机架1上设置有多个展纤机构和多个张力调节机构2，所述展纤机构包括展纤辊3，展纤辊3表面光滑，粗糙度小于0.8μm。图1示出了本装置展纤机构和张力调节机构2的布局，细节结构未显示。展纤机构和张力调节机构2协调工作，能够对纤维进行展开，具体的纤维展开工艺参照现有技术即可。各个展纤机构的构造一致，但展纤辊3的高度不同。

如图2和图3所示，所述展纤辊3的下方设置有一转轴4和多根胶辊5，胶辊5为橡胶辊，能够吸附纤维，因此，采用胶辊5可去除展纤辊3表面的浮纤，从而使展纤辊3保持洁净。所述转轴4连接有第一转动驱动机构24，第一转动驱动机构24可以是步进电机，能够准确地驱动转轴4转动特定的角度。所述胶辊5平行于转轴4，且多根胶辊5环绕转轴4均匀设置，胶辊5的数量可以是2根、8根、6根等，优选采用4根。每根胶辊5通过一连接板与转轴4固定连接。所述转轴4的下方设置有第一刮料槽6，第一刮料槽6用于将胶辊5表面吸附的纤维刮掉，使胶辊5表面重新变得清洁，以便于胶辊5重复吸附展纤辊3表面的浮纤。所述第一刮料槽6连接有第一直线往复驱动机构7，所述第一刮料槽6和第一直线往复驱动机构7整体安装于升降机构8。每根胶辊5运动至最高点时与展纤辊3之间具有吸附间隙，该吸附间隙的大小为展宽后的纤维厚度的0.5至0.8倍，以便于能够将大部分地浮纤吸附；同时，每根胶辊5运动至最低位置时位于第一刮料槽6的正上方，升降机构8推动第一刮料槽6向上移动时即可使第一刮料槽6的上表面接触胶辊5，第一直线往复驱动机构7用于带动第一刮料槽6轴向运动，从而使第一刮料槽6将胶辊5表面的纤维刮掉。升降机构8可以是现有的各种升降装置如液压缸等。

本装置能够在展纤的同时清除展纤辊3表面的浮纤，防止浮纤不断累积而造成纤维束变毛、阻力增加和纤维断裂，可确保纤维的质量。胶辊5上吸附的纤维由第一刮料槽6进行清理，使得胶辊5可以反复用于吸附展纤辊3上的浮纤，实现对展纤辊3的连续清洁，可保证生产稳定、连续地进行。

胶辊5能够吸附大部分的浮纤，但是还有少部分浮纤缠绕在展纤辊3上，难以被胶辊5吸附，因此，本发明还包括第二刮料槽10，所述第二刮料槽10连接有第二直线往复驱动机构17，所述第二刮料槽10和第二直线往复驱动机构17整体安装于用于驱动第二刮料槽10转动至展纤辊3下方的往复弧线驱动机构。由于第二刮料槽10和胶辊5需要交替对展纤辊3进行清洁，而展纤辊3上部要供纤维通过，第二刮料槽10和胶辊5都需要位于展纤辊3的下方，但由于胶辊5要不断地转动，胶辊5转动时，第二刮料槽10需要位于胶辊5的运动范围之外，如图2所示，以避免阻挡胶辊5的转动，因此，利用往复弧线驱动机构用于驱动第二刮料槽10和第二直线往复驱动机构17整体移动，胶辊5从展纤辊3的下方移开后，第二刮料槽10到达展纤辊3，如图3所示，第二直线往复驱动机构17驱动第二刮料槽10轴向移动，将展纤辊3上的浮纤刮掉，然后往复弧线驱动机构驱动第二刮料槽10和第二直线往复驱动机构17移动至胶辊5运动范围之外，下一根胶辊5即可移动至展纤辊3的下方。

所述第一刮料槽6滑动安装于一第一导轨9，所述第二刮料槽10滑动安装于一第二导轨11，所述第一导轨9和第二导轨11均与胶辊5平行。第一导轨9和第二导轨11可采用现有的各种导轨结构，可起到导向、定位的作用，确保第一刮料槽6和第二刮料槽10的稳定。所述第二直线往复驱动机构17和第一直线往复驱动机构7均可以采用液压缸等，优选的，第二直线往复驱动机构17和第一直线往复驱动机构7包括第二电机22和丝杆23，所述第二电机22与丝杆23相连，所述丝杆23贯穿第二刮料槽10或第一刮料槽6并与第二刮料槽10或第一刮料槽6螺纹连接。第二电机22带动丝杆23转动，即可在螺纹的作用下推动第二刮料槽10或第一刮料槽6沿导轨直线移动。

所述往复弧线驱动机构具体包括第一电机19和传动轴20，传动轴20为两根短轴，可通过轴承安装于机架1，所述传动轴20通过连接杆21设置在第二导轨11的两端，且两根传动轴20位于，胶辊5的两端之外，使得传动轴20的转动和胶辊5的转动互不干涉。所述传动轴20平行于展纤辊3，且传动轴20的一端与第一电机19相连。第二导轨11相对于传动轴20偏心设置，第一电机19带动传动轴20转动时，即可带动第二导轨11作圆弧运动，进而带动第二刮料槽10和第二直线往复驱动机构17作圆弧运动。

当展纤辊3上的浮纤较多时，会降低纤维的质量，此时如果对纤维的张力较大，会导致纤维的质量降低加剧，因此，需要适当的减小张力，等纤维恢复正常、展纤辊3上的浮纤减少时再回复张力，可保证纤维质量。因此，所述第一刮料槽6的上表面为弧形的刮料面，该刮料面能够与胶辊5的表面贴合，确保更好的清除纤维的效果。所述第一刮料槽6内部设置有回收空腔12，所述刮料面上设置有多个连通回收空腔12的回收孔18，第一刮料槽6的一端设置有连通回收空腔12的回收管13，所述回收管13连接有吸气机构14以及处理系统，所述处理系统包括纤维体积传感器15和控制器16，所述纤维体积传感器15和张力调节机构2均与控制器16相连。吸气机构14可采用气泵、风机等，通过吸气的方式使回收管13、回收空腔12内出现负压，将刮料面上的纤维吸入回收管13，再由回收管13输送至处理系统。处理系统具体还可以包括一回收箱，回收管13与回收箱连通，纤维体积传感器15安装在回收管13的出口端，可实时检测单位时间内回收的纤维体积，并且将信号传输至控制器16。当单位时间内产生的浮纤较多，纤维体积传感器15的检测值大于设定值时，控制器16控制张力调节机构2自动减小张力，待单位时间内产生的浮纤恢复正常时，控制器16控制张力调节机构2恢复之前的张力即可。张力调节机构2为现有技术，通过调整张力辊的高度调节张力的大小，张力辊的高度可由液压缸等高度调节机构进行调节，高度调节机构由控制器16进行自动化控制即可。

上述在线清洁辊面的展纤装置的展纤方法：

采用现有工艺进行展纤时，第一转动驱动机构24带动转轴4转动，使其中一根胶辊5运动至展纤辊3的下方，展纤辊3作匀速转动运动，随着展纤的进行，展纤辊3上逐渐出现浮纤，浮纤被胶辊5吸附，一段时间后，胶辊5吸收达到饱和，难以继续吸附，利用第一转动驱动机构24带动转轴4转动设定的角度，使吸附了浮纤的胶辊5向下转动，同时另一根胶辊5向上转动至展纤辊3的下方并继续吸附展纤辊3的浮纤，这样可实现连续吸附浮纤，保证对展纤辊3的清洁效果。当吸附了浮纤的胶辊5转动至最下方时，升降机构8驱动第一刮料槽6向上移动，使第一刮料槽6的上表面接触胶辊5，然后利用第一直线往复驱动机构7驱动第一刮料槽6往复运动，将胶辊5上的浮纤刮掉，最后升降机构8驱动第一刮料槽6向下复位，即可对胶辊5上的纤维清理掉。

第一转动驱动机构24带动转轴4转动时，先转动一定的角度，使最上方的胶辊5离开展纤辊3，而下一根胶辊5还未运动至最高处，此时利用往复弧线驱动机构带动第二刮料槽10转动至展纤辊3处，第二直线往复驱动机构17驱动第二刮料槽10往复运动，将展纤辊3表面残余的纤维刮掉，然后往复弧线驱动机构带动第二刮料槽10转动至胶辊5运动范围之外，接着第一转动驱动机构24带动转轴4继续转动，使下一根胶辊5转动至展纤辊3的下方。胶辊5能够吸附大部分的浮纤，而第二刮料槽10能够将缠绕在展纤辊3上的纤维刮掉，胶辊5和第二刮料槽10交替对展纤辊3进行清洁，可清除绝大部分的浮纤，最大程度地保证展纤辊3的洁净，提高展纤效率和质量。

为了清理掉第一刮料槽6刮落的纤维，同时在浮纤增多时适当减小对纤维的张力以促进浮纤数量恢复正常，展纤时利用吸气机构14产生吸力，将第一刮料槽6刮下来的纤维吸入回收管13并输送至处理系统，纤维体积传感器15实时检测纤维体积，并将检测结果传输至控制器16，当纤维体积高于设定值时，控制器16控制张力调节机构2减小纤维的张力，当纤维体积传感器15检测到的纤维体积低于或等于设定值时，控制器16控制张力调节机构2恢复先前的张力。

同样的，第二刮料槽10也可以采用上述结构和方式对刮掉的纤维进行清理。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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