[發明專利]碳纖維精浸膠張力控制系統及控制方法

有效

• 申請號: 201610024398.1
• 申請日: 2016-01-14
• 公開（公告）號: CN105527988B
• 公開（公告）日: 2018-01-30
• 發明（設計）人: 王桂英;張華
• 申請（專利權）人: 東北林業大學;王桂英;張華
• 主分類號: G05D15/01
• 分類號: G05D15/01;G05B19/05
• 代理公司: 哈爾濱市偉晨專利代理事務所(普通合伙)23209
• 代理人: 李曉敏

技術領域

本發明涉及一種碳纖維張力控制裝置及控制方法，具體涉及一種碳纖維精浸膠張力控制系統及控制方法，屬于機電控制技術領域。

背景技術

在高端復合材料制造領域，碳纖維得到了越來越廣泛的應用，隨著復合材料制品工藝要求的不斷提高，現有的浸膠張力控制系統已經無法滿足需求。現有的碳纖維用浸膠張力控制系統大多采用浸膠路徑復雜的多桿系統，使碳纖維磨損較為嚴重，影響碳纖維性能的充分發揮，最終直接影響復合材料制品的質量。另外，現有的浸膠張力控制系統通常采用控制刮膠片外緣或圓柱刮膠輪表面與浸膠輥表面的距離來控制浸膠輥表面膠層的厚度，其調節過程復雜，容易導致浸膠輥外表面膠層沿輥的軸向厚度不一，因此急需改進。再者，現有的浸膠張力控制系統通常采用被動浸膠方式，由紗束帶動浸膠輥旋轉，當芯模封頭段速度發生改變時，通常會發生松紗現象，使纏繞張力發生突變，從而直接影響復合材料制品的質量。

發明內容

在下文中給出了關于本發明的簡要概述，以便提供關于本發明的某些方面的基本理解。應當理解，這個概述并不是關于本發明的窮舉性概述。它并不是意圖確定本發明的關鍵或重要部分，也不是意圖限定本發明的范圍。其目的僅僅是以簡化的形式給出某些概念，以此作為稍后論述的更詳細描述的前序。

鑒于此，根據本發明的一個方面，提供了一種采用膠膜連續可調的主動浸膠張力控制方式，浸膠路徑簡單、張力控制精度高，碳纖維損傷小，可滿足高性能復合材料制品的生產要求的碳纖維精浸膠張力控制系統及控制方法，以至少解決現有技術中存在的上述不足。

方案一：本發明提出的一種碳纖維精浸膠張力控制系統，包括碳纖維紗團、刮膠輥伺服電機驅動器、刮膠輥底座、刮膠輥移動平臺、手輪、刮膠刀、刮膠輥伺服電機、刮膠輥、磁粉制動器、浸膠輥、壓輥、浸膠輥伺服電機、浸膠輥伺服電機驅動器、PLC控制器、氣缸、對輥和芯模；

所述刮膠輥與浸膠輥并列設置，刮膠輥通過刮膠輥移動平臺安裝在刮膠輥底座上，旋轉手輪安裝在刮膠輥移動平臺上，通過旋轉手輪帶動刮膠輥移動平臺沿刮膠輥底座水平移動來調節刮膠輥與浸膠輥之間的徑向距離；刮膠刀位于刮膠輥的側方用于刮掉刮膠輥表面多余的膠液；刮膠輥由刮膠輥伺服電機驅動，伺服電機驅動器與刮膠輥伺服電機連接，浸膠輥由浸膠輥伺服電機驅動，浸膠輥伺服電機驅動器與浸膠輥伺服電機連接；碳纖維紗團位于刮膠輥的斜上方，碳纖維由壓輥壓緊在浸膠輥上，再經對輥后送至芯模；碳纖維紗團由磁粉制動器控制動作；氣缸與對輥連接；PLC控制器與刮膠輥伺服電機驅動器和浸膠輥伺服電機驅動器連接。

進一步地：所述碳纖維精浸膠張力控制系統，還包括電流放大器，PLC控制器與電流放大器及磁粉制動器依次連接。如此設置，PLC控制器會發出模擬量信號給電流放大器，電流放大器放大后傳遞給磁粉制動器，控制碳纖維的纖維輸出張力值。

進一步地：所述碳纖維精浸膠張力控制系統，還包括兩個滾輪，其中一個滾輪設置在碳纖維紗團和浸膠輥之間，另一個滾輪設置在浸膠輥和對輥之間，碳纖維經一個滾輪后由壓輥壓緊在浸膠輥上，再經另一個滾輪和對輥后送至芯模。如此設置，控制碳纖維的張緊。

進一步地：所述碳纖維精浸膠張力控制系統，還包括A/D模塊和角度傳感器，所述角度傳感器安裝在對輥上，PLC控制器依次連接A/D模塊和角度傳感器。如此設置，對輥的位置信號經由角度傳感器連接至A/D模塊，送給PLC控制器。

進一步地：所述碳纖維精浸膠張力控制系統，還包括D/A模塊和電氣比例閥，PLC控制器依次連接D/A模塊、電氣比例閥和氣缸。如此設置，氣缸內的氣體壓力由電氣比例閥控制，電氣比例閥的電壓信號由PLC控制器經過D/A模塊提供。

進一步地：所述碳纖維精浸膠張力控制系統，還包括觸摸屏，觸摸屏與PLC控制器連接。如此設置，碳纖維的張力設定值和實時變化情況顯示在觸摸屏界面上。

方案二：本發明提出的一種碳纖維精浸膠張力控制方法，包括以下幾個步驟：

(1)調整刮膠輥和浸膠輥之間的距離，設定初始浸膠膜的厚度；

具體地：通過旋轉手輪帶動刮膠輥移動平臺沿刮膠輥底座水平移動來調節刮膠輥與浸膠輥之間的徑向距離，調節膠膜的厚度；

(2)控制系統初始化，設定碳纖維張力值后，PLC控制器設定電氣比例閥的開度，啟動控制系統工作；

具體地：控制系統初始化結束后，碳纖維精浸膠及張力控制系統界面出現在觸摸屏界面上，設定碳纖維紗團的纖維輸出張力值，設定完成后，PLC控制器發出模擬量信號給電流放大器，信號經電流放大器放大后，傳遞給磁粉制動器，控制碳纖維的纖維輸出張力值；