[发明专利]碳纤维精浸胶张力控制系统及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种碳纤维张力控制装置及控制方法，具体涉及一种碳纤维精浸胶张力控制系统及控制方法，属于机电控制技术领域。

背景技术

在高端复合材料制造领域，碳纤维得到了越来越广泛的应用，随着复合材料制品工艺要求的不断提高，现有的浸胶张力控制系统已经无法满足需求。现有的碳纤维用浸胶张力控制系统大多采用浸胶路径复杂的多杆系统，使碳纤维磨损较为严重，影响碳纤维性能的充分发挥，最终直接影响复合材料制品的质量。另外，现有的浸胶张力控制系统通常采用控制刮胶片外缘或圆柱刮胶轮表面与浸胶辊表面的距离来控制浸胶辊表面胶层的厚度，其调节过程复杂，容易导致浸胶辊外表面胶层沿辊的轴向厚度不一，因此急需改进。再者，现有的浸胶张力控制系统通常采用被动浸胶方式，由纱束带动浸胶辊旋转，当芯模封头段速度发生改变时，通常会发生松纱现象，使缠绕张力发生突变，从而直接影响复合材料制品的质量。

发明内容

在下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

鉴于此，根据本发明的一个方面，提供了一种采用胶膜连续可调的主动浸胶张力控制方式，浸胶路径简单、张力控制精度高，碳纤维损伤小，可满足高性能复合材料制品的生产要求的碳纤维精浸胶张力控制系统及控制方法，以至少解决现有技术中存在的上述不足。

方案一：本发明提出的一种碳纤维精浸胶张力控制系统，包括碳纤维纱团、刮胶辊伺服电机驱动器、刮胶辊底座、刮胶辊移动平台、手轮、刮胶刀、刮胶辊伺服电机、刮胶辊、磁粉制动器、浸胶辊、压辊、浸胶辊伺服电机、浸胶辊伺服电机驱动器、PLC控制器、气缸、对辊和芯模；

所述刮胶辊与浸胶辊并列设置，刮胶辊通过刮胶辊移动平台安装在刮胶辊底座上，旋转手轮安装在刮胶辊移动平台上，通过旋转手轮带动刮胶辊移动平台沿刮胶辊底座水平移动来调节刮胶辊与浸胶辊之间的径向距离；刮胶刀位于刮胶辊的侧方用于刮掉刮胶辊表面多余的胶液；刮胶辊由刮胶辊伺服电机驱动，伺服电机驱动器与刮胶辊伺服电机连接，浸胶辊由浸胶辊伺服电机驱动，浸胶辊伺服电机驱动器与浸胶辊伺服电机连接；碳纤维纱团位于刮胶辊的斜上方，碳纤维由压辊压紧在浸胶辊上，再经对辊后送至芯模；碳纤维纱团由磁粉制动器控制动作；气缸与对辊连接；PLC控制器与刮胶辊伺服电机驱动器和浸胶辊伺服电机驱动器连接。

进一步地：所述碳纤维精浸胶张力控制系统，还包括电流放大器，PLC控制器与电流放大器及磁粉制动器依次连接。如此设置，PLC控制器会发出模拟量信号给电流放大器，电流放大器放大后传递给磁粉制动器，控制碳纤维的纤维输出张力值。

进一步地：所述碳纤维精浸胶张力控制系统，还包括两个滚轮，其中一个滚轮设置在碳纤维纱团和浸胶辊之间，另一个滚轮设置在浸胶辊和对辊之间，碳纤维经一个滚轮后由压辊压紧在浸胶辊上，再经另一个滚轮和对辊后送至芯模。如此设置，控制碳纤维的张紧。

进一步地：所述碳纤维精浸胶张力控制系统，还包括A/D模块和角度传感器，所述角度传感器安装在对辊上，PLC控制器依次连接A/D模块和角度传感器。如此设置，对辊的位置信号经由角度传感器连接至A/D模块，送给PLC控制器。

进一步地：所述碳纤维精浸胶张力控制系统，还包括D/A模块和电气比例阀，PLC控制器依次连接D/A模块、电气比例阀和气缸。如此设置，气缸内的气体压力由电气比例阀控制，电气比例阀的电压信号由PLC控制器经过D/A模块提供。

进一步地：所述碳纤维精浸胶张力控制系统，还包括触摸屏，触摸屏与PLC控制器连接。如此设置，碳纤维的张力设定值和实时变化情况显示在触摸屏界面上。

方案二：本发明提出的一种碳纤维精浸胶张力控制方法，包括以下几个步骤：

(1)调整刮胶辊和浸胶辊之间的距离，设定初始浸胶膜的厚度；

具体地：通过旋转手轮带动刮胶辊移动平台沿刮胶辊底座水平移动来调节刮胶辊与浸胶辊之间的径向距离，调节胶膜的厚度；

(2)控制系统初始化，设定碳纤维张力值后，PLC控制器设定电气比例阀的开度，启动控制系统工作；

具体地：控制系统初始化结束后，碳纤维精浸胶及张力控制系统界面出现在触摸屏界面上，设定碳纤维纱团的纤维输出张力值，设定完成后，PLC控制器发出模拟量信号给电流放大器，信号经电流放大器放大后，传递给磁粉制动器，控制碳纤维的纤维输出张力值；