[发明专利]一种自动化定长丝截取方法与设备

说明书

技术领域

本发明涉及复合材料自动化成形领域，具体而言，涉及一种长丝、纱线、织物的定长度截取方法与设备。

背景技术

自动化定长丝截取技术是实现复合材料“低成本、高效率、高性能”制造的重要手段之一，截取定长丝是铺设机构完成大量纤维铺设的前期工作，因此自动化截取定长丝对自动铺设技术的应用和发展都具有重要的意义。

自动铺丝技术是复合材料自动化成型的典型代表。目前自动铺丝技术在发达国家已日趋成熟，并广泛应用于航空航天、国防军工等领域。我国对这项技术的研究仍处于起步阶段，尤其在自动截取定长丝方面，目前并没有这样的自动化设备。随着复合材料应用范围的日益扩大，我国迫切需要这样能够自动截取定长丝的设备，来配合铺设系统完成纤维的自动化铺设过程。

目前工厂截取定长丝与定长织物仍然是采用人工截取，该方法不仅需要大量的劳动力，而且效率低下。由于没有精确的裁剪测量方法，工人一般用直尺进行粗略的测量，这对工人的工艺要求比较高，而且精度较低。

本发明主要针对截取定长丝与定长织物的问题，提出了一种自动化截取定长丝与定长织物的方法与设备。

发明内容

针对传统人工剪切方法的效率低、长度不易控制、精度差等缺点，本发明提出一种自动化定长丝截取方法与设备， 该方法引入了可变直径的滚筒实现对定长度丝与定长织物的自动化缠绕、截取、整理与铺放。

一种自动化定长度的丝线束与定边长的布截取方法，其特征在于，将所要铺放定长度的丝或织物有序的缠绕在可变直径的滚筒上，实现丝与织物的定长度控制，再将缠绕好的丝或织物剪切，得到预定长度的丝或织物，将剪切得到的定长丝或定长织物整理成束或整理成层状，最后将整理好的丝或织物按预定轨道铺放。

所述的丝为碳纤维、石墨纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维、玻璃纤维、高分子量聚乙烯纤维等高性能纤维中的至少一种。

所述织物为单向织物、平纹织物、斜纹织物、缎纹织物、多轴向织物等织物中的至少一种。

所述的一种自动化定长丝截取方法，可截取任意长度的丝或织物。

所述的一种自动化定长丝截取方法，截取得到的定长丝可整理成束铺放在预定轨道上。

所述的一种自动化定长丝截取方法，截取得到的定长织物可整理成层状铺放在预定轨道上。

实现上述方法的设备包括缠绕机构、送料机构、PLC控制系统、截取机构、整理机构和铺放机构；PLC控制系统控制缠绕机构中的转盘与进料机构将丝线或织物缠绕在可变直径滚筒上，截取机构中的刀具在液压或气压的控制下实现丝线或布的定长截取，整理机构将截取好的丝线或织物整理好，铺放机构将其送往预定轨道进行铺放。 

所述缠绕机构对所需截取的丝或织物进行缠绕，实现丝或织物的长度控制，缠绕机构可以采用变直径滚筒实现尺寸调整，也可以采用变间距调节杆来实现尺寸控制。

所述滚筒在自转时，编织针固定在滑块上往复运动，实现丝或织物的缠绕，滑块的往复运动以及滚筒自转是由PLC预先设置的参数来控制，每缠一层，PLC控制滚筒或者调节杆插补一次，保持定长。

所述滚筒的切丝一侧设计有刀槽，丝或织物缠至一定厚度，刀具自动进给切断丝或织物，刀具的进给可以采用气压、液压或电机控制。

所述整理机构将截取的定长丝整理成束，可以采用切断丝随重力自由落到V型槽，也可以采用夹持装置夹紧丝，待剪切完毕后，丝自由落到夹持装置的底端。

所述整理机构将截取的定长织物整理成层状，可以采用切断织物随重力自由落到V型槽，也可以采用夹持装置夹紧织物，待剪切完毕后，织物自由落到夹持装置的底端。

所述送料机构即一滑块在导轨上往复直线运动，滑块带有编织针，可使丝穿过编织针绕在缠绕机构上。

通过以上方面实现了设备自动化，使得纤维铺放速度大大提高，极大地缩短了复合材料制件的成形时间，解决了复合材料制件自动化成形的关键技术难点。

具体实施方式

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组合，下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

实施例1：铺缠20cm×10cm×5cm的长方体碳纤维丝预制体

1. 首先将一个滚筒周长调整为20cm，另一个调整为10cm，分别将碳纤维丝从丝轴的一端穿过带有编织针的滑块，在编织针的带动下缠绕在滚筒上，随着滑块的往复直线运动与滚筒的转动，碳纤维丝自动均匀缠绕在滚筒上；