一种碳纤维织物均匀处理方法及设备
技术领域
本发明属于碳纤维织物制造技术领域，尤其涉及一种碳纤维织物均匀处理方法及设备。
背景技术
现有的碳纤维布通常是由碳纤维经纱和纬纱编织而成，由于碳纤维经纱与纬纱只是简单地交叠在一起，碳纤维经纱与纬纱容易发生相互漂移，使得碳纤维布的孔隙率较大且经纱和纬纱排列不均匀，碳纤维布在浸润和涂胶时，涂料容易透过碳纤维布的孔隙，导致碳纤维布浸润不均匀，浪费材料，增加成本，无法充分发挥碳纤维布的优秀力学性能，影响使用功能和外观美观。
需要说明的是，上述内容属于发明人的技术认知范畴，并不必然构成现有技术。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种碳纤维织物均匀处理方法及设备，能够减小碳纤维织物的孔隙，使碳纤维织物的经纱和纬纱排列整齐均匀，外观美观，增强碳纤维织物的使用功能，有利于节约成本，提高经济效益，实用性强，适合推广应用。
为实现上述目的，一方面，本发明提出了一种碳纤维织物均匀处理方法，包括以下步骤：放卷待处理的碳纤维织物；对放卷的碳纤维织物同时进行振动和加热处理，以将碳纤维织物的经纱和纬纱振动整齐并加热软化，使碳纤维织物的经纱和纬纱排列整齐并延展缩小孔隙；牵引收卷处理后的碳纤维织物。
在一个示例中，沿碳纤维织物的长度和宽度方向同时振动碳纤维织物，以同时振动整齐碳纤维织物的经纱和纬纱。
在一个示例中，放卷待处理的碳纤维织物的放卷速度与牵引收卷处理后的碳纤维织物的收卷速度相匹配，以使碳纤维织物的张力均匀。
在一个示例中，对放卷的碳纤维织物同时进行振动和加热处理的步骤之后，还包括挤压碳纤维织物的步骤。
在一个示例中，牵引收卷处理后的碳纤维织物的步骤之前，还包括检测碳纤维织物的孔隙率的步骤。
另一方面，本发明还提出了一种碳纤维织物均匀处理设备，其特征在于，所述碳纤维织物均匀处理设备包括：主体架；放卷辊，所述放卷辊设置于所述主体架的一侧，所述放卷辊用于放卷待处理的碳纤维织物；振动机构，所述振动机构包括振动辊，所述振动辊平行间隔于所述放卷辊地设置于所述主体架，所述振动辊能够引导传输所述碳纤维织物，且所述振动辊能够相对于所述主体架平移运动，以带动所述碳纤维织物振动；加热装置，所述加热装置相邻平行于所述振动辊地设置于所述主体架，且所述加热装置正对所述振动辊并与所述振动辊间隔开，所述加热装置与所述振动辊之间形成牵引通道，所述加热装置用于加热穿过所述牵引通道的所述碳纤维织物，以在振动所述碳纤维织物的同时加热所述碳纤维织物；以及收卷辊，所述收卷辊平行间隔于所述振动辊地设置于所述主体架，并位于所述振动辊远离所述放卷辊的一侧，所述收卷辊用于牵引收卷处理后的所述碳纤维织物。
在一个示例中，所述振动机构还包括第一驱动装置，所述振动辊包括内辊和同轴套设于所述内辊外的外辊，所述外辊能够绕所述内辊旋转运动，所述内辊具有偏心轴，所述第一驱动装置与所述偏心轴传动连接，所述第一驱动装置能够驱动所述内辊绕所述偏心轴轴线旋转运动，所述内辊带动所述振动辊偏心旋转运动，以使所述振动辊带动所述碳纤维织物在垂直于所述振动辊轴向的方向上往复运动，进而带动所述碳纤维织物沿长度方向振动。
在一个示例中，所述振动机构还包括振动架和第二驱动装置，所述振动辊通过所述振动架安装于所述主体架上，所述第二驱动装置能够驱动所述振动架相对于所述主体架沿所述振动辊的轴向运动，所述振动架带动所述振动辊沿所述振动辊的轴向往复平移运动，以使所述振动辊带动所述碳纤维织物沿所述振动辊的轴向往复平移运动，进而带动所述碳纤维织物沿宽度方向振动。
在一个示例中，所述碳纤维织物均匀处理设备还包括挤压辊，两所述挤压辊紧邻平行设置于所述主体架上，并沿所述碳纤维织物的牵引方向位于所述振动辊与所述收卷辊之间，且两所述挤压辊平行于所述收卷辊，两所述挤压辊用于挤压由所述振动辊引出的所述碳纤维织物。
在一个示例中，所述碳纤维织物均匀处理设备还包括放卷驱动装置、收卷驱动装置、厚度检测装置和控制装置，所述放卷驱动装置用于驱动所述放卷辊转动以放卷待处理的所述碳纤维织物，所述收卷驱动装置用于驱动所述收卷辊转动以收卷处理后的所述碳纤维织物；所述厚度检测装置分别设置于所述放卷辊和所述收卷辊的周向外侧，所述厚度检测装置用于检测卷绕于所述放卷辊和所述收卷辊上的布卷的外径；所述控制装置与所述放卷驱动装置、所述收卷驱动装置和所述厚度检测装置连接，所述控制装置用于根据所述布卷的外径，控制所述放卷驱动装置驱动所述放卷辊放卷所述碳纤维织物的放卷速度和控制所述收卷驱动装置驱动所述收卷辊收卷所述碳纤维织物的收卷速度。
通过本发明提出的一种碳纤维织物均匀处理方法及设备能够带来如下有益效果：
1、通过对碳纤维织物同时进行振动和加热，能够减小碳纤维织物的孔隙率，使碳纤维织物的经纱和纬纱排列整齐均匀，增强碳纤维织物的使用功能，外观美观，有利于节约成本，提高经济效益，实用性强，适合推广应用。
2、通过在牵引过程中沿碳纤维织物的长度和宽度方向同时振动碳纤维织物，可以同时振动整齐碳纤维织物的经纱和纬纱，能够提高对碳纤维织物的振动处理效率，振动处理效果更好，进一步减小碳纤维织物的孔隙率，增强碳纤维织物的使用功能，外观美观，实用性强。
3、碳纤维织物的放卷速度与收卷速度相匹配，可以使放卷的碳纤维织物的量与收卷的碳纤维织物的量很好地匹配，从而可以控制碳纤维织物的张力，以使碳纤维织物的张力均匀，使得碳纤维织物的振动和加热过程均匀稳定，有利于提高碳纤维织物的质量，而且碳纤维织物牵引过程中不易跑偏方向，卷曲不起皱，提高卷曲效率和卷曲长度，有效控制碳纤维织物卷厚度，不需要另外使用限位结构控制碳纤维织物的卷绕位置，结构简单，节省成本，提高经济效益，实用性强。
4、通过挤压碳纤维织物，可以夹持牵引传输碳纤维织物，有利于限位碳纤维织物的收卷位置，防止碳纤维织物传输时沿宽度方向窜动偏移造成后续收卷卷曲不齐，使碳纤维织物平整，提高卷曲效率和卷曲长度，同时可以进一步挤压定型平整碳纤维织物，使碳纤维织物的经纱和纬纱连接更加紧密并排列均匀，且能够使碳纤维织物定型，有利于提高碳纤维织物的质量，增强使用功能，外观美观，实用性强。
5、通过检测碳纤维织物的孔隙率，可以判断处理后的碳纤维织物的孔隙率是否满足要求，便于及时发现和处理异常情况，保证碳纤维织物的质量，有效降低废品率，提高经济效益，实用性强。
6、通过控制装置自动读取检测装置检测的布卷的外径，能够实时控制放卷驱动装置驱动放卷辊放卷碳纤维织物的放卷速度和控制收卷驱动装置驱动收卷辊收卷碳纤维织物的收卷速度，使得碳纤维织物牵引收卷张力均匀，碳纤维织物的振动和加热过程均匀稳定，有利于提高碳纤维织物的质量，而且碳纤维织物牵引过程中不易跑偏方向，卷曲不起皱，提高卷曲效率和卷曲长度，有效控制碳纤维织物卷厚度，提高经济效益，而且不需要另外使用限位结构控制碳纤维织物的卷绕位置，结构简单,节省成本，实用性强。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明的一种碳纤维织物均匀处理设备的主视图；
图2为图1中去除第一驱动装置、振动架和一部分主体架的结构示意图；
图3为图2中A部的放大结构示意图；
图4为图2中B部的放大结构示意图；
图5为本发明的一种碳纤维织物均匀处理设备的左视图；
图6为本发明的一种碳纤维织物均匀处理设备的剖视图；
图7为本发明的一种碳纤维织物均匀处理设备的右视图；
图8为图7中去除放卷辊、放卷驱动装置和控制装置的结构示意图；
图9为图8中去除导向辊、挤压辊、第二驱动装置和振动架的结构示意图。
图中：1-主体架、2-放卷辊、20-放卷驱动装置、3-振动机构、31-振动辊、311-内辊、312-外辊、313-偏心轴、32-牵引通道、33-第一驱动装置、34-振动架、35-第二驱动装置、4-加热装置、41-加热灯、42-灯架、5-收卷辊、50-收卷驱动装置、6-导向辊、7-挤压辊、8-厚度检测装置、80-控制装置、9-碳纤维织物孔隙率检测装置、91-主体、911-检测通道、92-发光组件、93-图像采集组件、94-分析组件。
具体实施方式
为了更清楚的阐释本发明的整体构思，下面结合说明书附图以示例的方式进行详细说明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。在本说明书的描述中，参考术语“一个方案”、“一些方案”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该方案或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个方案或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的方案或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个方案或示例中以合适的方式结合。
本发明的实施例提出了一种碳纤维织物均匀处理方法，包括以下步骤：
首先，放卷待处理的碳纤维织物。
然后，对放卷的碳纤维织物同时进行振动和加热处理，可以将碳纤维织物的经纱和纬纱振动整齐并加热软化，软化的经纱和纬纱振动受力能够延展平整，能够使碳纤维织物的经纱和纬纱排列整齐均匀并延展缩小孔隙，连接紧密，能够减小碳纤维织物的孔隙率，外观美观，增强碳纤维织物的使用功能，有利于节约成本，提高经济效益，实用性强，适合推广应用。
其中，沿碳纤维织物的长度和宽度方向同时振动碳纤维织物，可以同时振动整齐碳纤维织物的经纱和纬纱，能够提高对碳纤维织物的振动处理效率，振动处理效果更好，进一步减小碳纤维织物的孔隙率，增强碳纤维织物的使用功能，外观美观，实用性强。
之后，挤压经过振动和加热处理的碳纤维织物。通过挤压碳纤维织物，可以夹持牵引传输碳纤维织物，有利于限位碳纤维织物的收卷位置，防止碳纤维织物传输时沿宽度方向窜动偏移造成后续收卷卷曲不齐，使碳纤维织物收卷平整，提高卷曲效率和卷曲长度，同时可以进一步挤压定型平整碳纤维织物，使碳纤维织物的经纱和纬纱连接更加紧密并排列均匀，且能够使碳纤维织物定型，有利于提高碳纤维织物的质量，增强使用功能，外观美观，实用性强。
再后，检测碳纤维织物的孔隙率。通过检测碳纤维织物的孔隙率，可以判断处理后的碳纤维织物的孔隙率是否满足要求，便于及时发现和处理异常情况，保证碳纤维织物的质量，有效降低废品率，提高经济效益，实用性强。其中，碳纤维织物的孔隙率小于2％(即覆盖率大于98％)为合格。
最后，牵引收卷处理后的碳纤维织物，并卷成碳纤维织物卷。
其中，放卷待处理的碳纤维织物的放卷速度与牵引收卷处理后的碳纤维织物的收卷速度相匹配，可以使放卷的碳纤维织物的量与收卷的碳纤维织物的量很好地匹配，从而可以控制碳纤维织物的张力，以使碳纤维织物的张力均匀，使得碳纤维织物的振动和加热过程均匀稳定，有利于提高碳纤维织物的质量，而且碳纤维织物牵引过程中不易跑偏方向，卷曲不起皱，提高卷曲效率和卷曲长度，有效控制碳纤维织物卷厚度，不需要另外使用限位结构控制碳纤维织物的卷绕位置，结构简单，节省成本，提高经济效益，实用性强。
如图1～图9所示，根据上述碳纤维织物均匀处理方法，本发明的另一实施例还提出了一种碳纤维织物均匀处理设备，其包括主体架1、放卷辊2、振动机构3、加热装置4和收卷辊5。其中，放卷辊2设置于主体架1的一侧，放卷辊2用于放卷待处理的碳纤维织物；振动机构3包括振动辊31，振动辊31平行间隔于放卷辊2地设置于主体架1，振动辊31能够引导传输碳纤维织物，且振动辊31能够相对于主体架1平移运动，以带动碳纤维织物振动；加热装置4相邻平行于振动辊31地设置于主体架1，且加热装置4正对振动辊31并与振动辊31间隔开，加热装置4与振动辊31之间形成牵引通道32，加热装置4用于加热穿过牵引通道32的碳纤维织物，以在振动碳纤维织物的同时加热碳纤维织物；收卷辊5平行间隔于振动辊31地设置于主体架1，并位于振动辊31远离放卷辊5的一侧，收卷辊5用于牵引收卷处理后的碳纤维织物。通过设置振动机构3和加热装置4对碳纤维织物同时进行振动和加热处理，可以将碳纤维织物的经纱和纬纱振动整齐并加热软化，软化的经纱和纬纱振动受力能够延展平整，能够使碳纤维织物的经纱和纬纱排列整齐均匀并延展缩小孔隙，连接紧密，能够减小碳纤维织物的孔隙率，外观美观，增强碳纤维织物的使用功能，有利于节约成本，提高经济效益，而且结构简单容易实现，实用性强，适合推广应用。
在一个具体实施例中，加热装置4包括加热灯41，加热灯41相邻平行于振动辊31地设置于主体架1，且加热灯41正对振动辊31并与振动辊31间隔开，加热灯41与振动辊31之间形成牵引通道32，加热灯41用于加热穿过牵引通道32的碳纤维织物，以在振动碳纤维织物的同时加热碳纤维织物。通过加热灯41非接触式照射加热碳纤维织物，防止损伤碳纤维织物表面，加热均匀效果好，保证碳纤维织物质量，实用性强。
具体地，振动机构3还包括第一驱动装置33，振动辊3包括内辊311和同轴套设于内辊311外的外辊312，外辊312能够绕内辊311旋转运动，内辊311具有偏心轴313，第一驱动装置33与偏心轴313传动连接，第一驱动装置33能够驱动内辊311绕偏心轴313轴线旋转运动，内辊311带动振动辊31偏心旋转运动，以使振动辊31能够在垂直于自身轴线的平面沿弧线循环平移运动，从而带动碳纤维织物在垂直于振动辊31轴向的方向上往复运动，进而带动碳纤维织物沿长度方向振动。通过设置具有偏心轴313的内辊311，使得振动辊31能够偏心旋转运动，结构简单容易实现，工作稳定可靠性高，振动效果好；同时外辊312能够相对于内辊311旋转运动，使得振动辊31带动碳纤维织物沿长度方向振动时，减小碳纤维织物与振动辊31的接触摩擦，能够减少对碳纤维织物表面的损伤，保证碳纤维织物质量，外观美观，实用性强。
在一个具体实施例中，第一驱动装置33为电机。
具体地，振动机构3还包括振动架34和第二驱动装置35，振动辊31通过振动架34安装于主体架1上，第二驱动装置35能够驱动振动架34相对于主体架1沿振动辊31的轴向运动，振动架34带动振动辊31沿轴向往复平移运动，以使振动辊31带动碳纤维织物沿振动辊31的轴向往复平移运动，进而带动碳纤维织物沿宽度方向振动。通过设置振动架34和第二驱动装置35，使得振动辊31能够带动碳纤维织物沿振动辊31的轴向振动，实现沿碳纤维织物的长度和宽度方向同时振动碳纤维织物，可以同时振动整齐碳纤维织物的经纱和纬纱，能够提高对碳纤维织物的振动处理效率，振动处理效果更好，进一步减小碳纤维织物的孔隙率，增强碳纤维织物的使用功能，外观美观，提高碳纤维织物质量，实用性强。
在一个具体实施例中，第二驱动装置35为电机，电机带动凸轮旋转运动，凸轮推动振动架34往复平移运动。
具体地，加热装置4还包括灯架42，加热灯41通过灯架42设置于主体架1，且灯架42和振动架34在主体架1上的位置能够沿振动辊31的径向调整，以使灯架42与振动架34能够相互靠近或远离，进而使加热灯41与振动辊31相互靠近或远离。使加热灯41与振动辊31相互靠近或远离，能够调整控制牵引通道32的空隙间隔，方便碳纤维织物通过，同时能够调整加热灯41照射碳纤维织物的距离，使得加热灯41对碳纤维织物的加热效果更好，有利于使碳纤维织物的经纱和纬纱排列均匀，提高碳纤维织物质量，实用性强。
在一个具体实施例中，主体架1上沿振动辊31的径向设置有导轨，灯架42和振动架34能沿导轨滑动靠近或远离，以使加热灯41与振动辊31相互靠近或远离。灯架42上沿碳纤维织物牵引方向设置有多个加热灯41，多个加热灯41围绕振动辊31的外周，通过设置多个加热灯41，能够延长对碳纤维织物的加热行程，提高加热效率。
具体地，碳纤维织物均匀处理设备还包括平行于放卷辊2的导向辊6，导向辊6设置于主体架1上并位于振动辊31靠近放卷辊2的一侧，导向辊6用于引导碳纤维织物进入牵引通道32，且导向辊6在主体架1上的安装位置能够调整，以调整碳纤维织物进入牵引通道32的引导位置。通过设置导向辊6能够限定和调整碳纤维织物进入牵引通道32的位置，使得碳纤维织物振动加热过程稳定可靠，有利于提高碳纤维织物的产品质量，实用性强。
具体地，碳纤维织物均匀处理设备还包括挤压辊7，两挤压辊7紧邻平行设置于主体架1上，并沿碳纤维织物的牵引方向位于振动辊31与收卷辊5之间，且两挤压辊7平行于收卷辊5，两挤压辊7用于挤压由振动辊31引出的碳纤维织物。通过设置挤压辊7挤压经过振动和加热处理的碳纤维织物，可以夹持牵引传输碳纤维织物，有利于限位碳纤维织物的收卷位置，防止碳纤维织物传输时沿宽度方向窜动偏移造成后续收卷卷曲不齐，使碳纤维织物收卷平整，提高卷曲效率和卷曲长度，同时可以进一步挤压平整碳纤维织物，使碳纤维织物的经纱和纬纱连接更加紧密并排列均匀，且能够使碳纤维织物定型，有利于提高碳纤维织物的质量，增强使用功能，外观美观，实用性强。
具体地，挤压辊7在主体架1上的安装位置能够调整，以调整碳纤维织物的挤压位置。通过调整碳纤维织物的挤压位置，能够调整碳纤维织物的收卷位置，使得碳纤维织物收卷平整，外观美观。
在一个具体实施例中，主体架1上具有多个安装孔，通过调整挤压辊7与安装孔的连接位置，来调整挤压辊7在主体架1上的安装位置。
具体地，碳纤维织物均匀处理设备还包括放卷驱动装置20、收卷驱动装置50、厚度检测装置8和控制装置80，放卷驱动装置20用于驱动放卷辊2转动以放卷待处理的碳纤维织物，收卷驱动装置50用于驱动收卷辊5转动以收卷处理后的碳纤维织物；厚度检测装置8分别设置于放卷辊2和收卷辊5的周向外侧，厚度检测装置8用于检测卷绕于放卷辊2和收卷辊5上的碳纤维布卷的外径；控制装置80与放卷驱动装置20、收卷驱动装置50和厚度检测装置8连接，控制装置80用于根据碳纤维布卷的外径，控制放卷驱动装置20驱动放卷辊2放卷碳纤维织物的放卷速度和控制收卷驱动装置50驱动收卷辊5收卷碳纤维织物的收卷速度。通过控制装置80自动读取厚度检测装置8检测的碳纤维布卷的外径，能够实时控制放卷驱动装置20驱动放卷辊2放卷碳纤维织物的放卷速度和控制收卷驱动装置50驱动收卷辊5收卷碳纤维织物的收卷速度，使得放卷待处理的碳纤维织物的放卷速度与牵引收卷处理后的碳纤维织物的收卷速度相匹配，可以使放卷的碳纤维织物的量与收卷的碳纤维织物的量很好地匹配，从而可以控制碳纤维织物的张力，以使碳纤维织物的牵引收卷张力均匀，使得碳纤维织物的振动和加热过程均匀稳定，有利于提高碳纤维织物的质量，而且碳纤维织物牵引过程中不易跑偏方向，卷曲不起皱，提高卷曲效率和卷曲长度，有效控制碳纤维织物卷厚度，提高经济效益，而且不需要另外使用限位结构控制碳纤维织物的卷绕位置，结构简单,节省成本，实用性强。
具体地，碳纤维织物均匀处理设备还包括碳纤维织物孔隙率检测装置9，碳纤维织物孔隙率检测装置9包括主体91、发光组件92、图像采集组件93和分析组件94。其中，主体91设置有贯通的，发光组件92和图像采集组件93相对地设置于主体91内并分别位于检测通道911的相对两侧，碳纤维织物能够穿过检测通道911，且发光组件92与图像检测组件93的连线垂直于碳纤维织物，发光组件92能够向检测通道911内发出检测光，图像采集组件93用于采集碳纤维织物的图像；分析组件94与图像采集组件93连接，分析组件94用于根据碳纤维织物的图像计算透过碳纤维织物的检测光的密度，进而计算碳纤维织物的孔隙率。通过设置碳纤维织物孔隙率检测装置9，实现在线自动检测碳纤维织物的孔隙率，可以判断处理后的碳纤维织物的孔隙率是否满足要求，便于及时发现和处理异常情况，保证碳纤维织物的质量，有效降低废品率，提高经济效益，节约成本，而且省时省力，使用简单方便，实用性强，适合推广应用。在一个具体实施例中，碳纤维织物的孔隙率小于2％(即覆盖率大于98％)为合格。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理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权利要求范围之内。
