一种收卷轴及其换卷刹车机构

技术领域

本发明涉及收卷设备技术领域，尤其涉及一种收卷轴及其换卷刹车机构。

背景技术

在碳纤维的加工再生产过程中，需要对收卷的碳纤原丝进行放卷、展纤、收集后再用于生产；展纤纱线加工得到的碳纤维薄层织物厚度小、克重低、铺贴性好、可设计性强，能够提升复合材料的力学性能。

在展纤纱线的收卷过程中，通过收卷轴转动带动其上的卷筒对导纱架中导出的纱线进行螺旋卷绕收卷，使纱线在卷筒上收卷均匀。在收卷机上相对设置有两个收卷轴，当其中一个收卷轴上卷筒达到满卷状态后，换盘至另一收卷轴上的空卷卷筒开始收卷，以此确保收卷设备的自动化连续收卷；现有收卷机通过设置两个电机再分别通过两皮带分别驱动两收卷轴转动或者停转，换盘在通过另一电机驱动，成本较高且不适用于复杂收卷轴结构。

鉴于上述问题的存在，本设计人基于从事此类产品工程应用多年丰富的实务经验及专业知识，积极加以研究创新，以期创设一种收卷轴及其换卷刹车机构，使其更具有实用性。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术中存在的缺陷提供一种收卷轴及其换卷刹车机构。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种收卷轴，包括转轴和沿其轴向依次设置的涨紧组件、导气座、驱动组件和主动轮，所述涨紧组件和所述主动轮分别设置在所述转轴的两端，在所述涨紧组件上套设有卷筒，通过向所述导气座通气调节所述涨紧组件对所述卷筒的固定或者放松，所述主动轮通过驱动所述驱动组件并带动所述转轴转动，通过调节所述驱动组件与所述主动轮连接或者断开控制所述转轴转动或者停止。

进一步的，所述驱动组件包括驱动座、连接座和第一半离合器，所述连接座与所述转轴同轴转动并能沿其轴向移动，所述第一半离合器设置在所述连接座朝向所述主动轮的一端，所述驱动座能够带动所述连接座移动，在所述主动轮朝向所述连接座的一端设置有第二半离合器，所述主动轮和所述连接座通过两端面带牙的半离合器相互嵌合后同轴转动。

进一步的，在所述转轴位于所述连接座远离所述第一半离合器的一端处套设有压紧弹簧，所述压紧弹簧的两端分别与所述转轴上的限位环和所述连接座的一端相抵接，并将所述第一半离合器与所述第二半离合器压紧贴合。

进一步的，所述驱动座包括环座、支座和滚轮，通过所述环座带动所述连接座移动，所述滚轮的旋转轴心垂直于所述转轴的轴向设置，并通过所述支座固定在所述环座外圈。

进一步的，在所述连接座上设置有挡环，所述挡环的外径大于所述第一半离合器的外径，所述压紧弹簧的一端与所述挡环相抵接；

所述环座的内径尺寸大于所述第一半离合器的外廓尺寸，且小于所述挡环的外径尺寸。

进一步的，所述涨紧组件包括固定座、滑块、涨紧钉和轴套，所述轴套套设在所述滑块上，且其开口端与所述固定座固定连接，所述固定座靠近所述导气座设置并与所述转轴固定连接，所述滑块能够沿所述转轴轴向移动并与所述转轴同轴转动；

所述涨紧钉在所述滑块外圈沿其周向设置有多个，在所述轴套上对应所述涨紧钉开设有多个第一通孔，所述卷筒套设在所述轴套上，所述滑块移动并驱动所述涨紧钉从所述第一通孔伸出或者内陷实现对所述卷筒的固定或者放松。

进一步的，所述轴套套设在所述滑块上并配合所述固定座形成第一腔体和密封的第二腔体，所述第二腔体位于所述滑块和所述轴套端盖之间；

在所述转轴内沿其轴向开设有气体通道，所述气体通道的两端分别与所述第二腔体和所述导气座相连通。

进一步的，所述滑块包括密封部和涨紧部，所述涨紧部朝向所述密封部的一端设置为收拢结构，且其外径朝向所述密封部逐渐减小，所述涨紧钉设置在所述涨紧部靠近所述密封部的一端。

一种收卷轴换卷刹车机构，包括安装竖板和设置其上的排纱组件、换卷座和刹车组件，所述换卷座包括转盘和安装座，在所述转盘上相对设置有两个上述收卷轴，所述收卷轴通过所述导气座固定在所述转盘上，通过设置在所述安装座上的第一传动组件和第二传动组件分别驱动两所述主动轮和所述换卷座转动；

所述排纱组件和所述刹车组件设置在所述转盘的两侧，且分别位于所述安装竖板的两侧，所述刹车组件包括支撑杆和卡板，所述卡板设置在所述支撑杆上且对应所述滚轮平行于所述安装竖板设置，所述卡板设置为弧形板并在其朝向安装竖板的一侧上设置有凸板，所述转盘带动所述收卷轴移动使所述滚轮与所述卡板朝向所述安装竖板的一面相接触，当所述滚轮滚动至所述凸板后，所述滚轮带动所述驱动座朝向所述安装竖板移动，所述驱动座带动所述连接座移动使所述第一半离合器与所述第二半离合器脱离；

所述排纱组件包括垂直于所述安装竖板设置的直线模组和设置在所述直线模组上的导纱架，所述直线模组能够驱动所述导纱架沿所述收卷轴轴向移动。

进一步的，所述第一传动组件包括与两所述主动轮设置在同一平面的同步轮，固定轮和调节轮，所述同步轮位于两所述主动轮之间，所述固定轮位于任一所述主动轮和所述同步轮之间，所述调节轮配合两所述主动轮呈三角结构设置，且能够调节所述调节轮朝向所述同步轮靠近或者远离；

所述同步轮通过连接轴驱动转动，所述同步轮通过一个同步带同时驱动两所述主动轮、所述固定轮和所述调节轮驱动转动，所述同步带设置有双面齿，所述同步轮与所述同步带的外齿相贴合，两所述主动轮、所述固定轮和所述调节轮均与所述同步带内齿相贴合。

进一步的，所述第二传动组件包括与所述转盘同轴设置的齿盘，所述齿盘固定在所述安装座远离所述转盘的一端；

在所述支撑杆远离所述安装竖板的一端设置有安装板，在所述安装板上设置有第一电机和第二电机，所述第一电机通过带轮组件驱动所述连接轴转动，所述第二电机通过带轮组件驱动与所述齿盘相啮合的小齿轮转动。

进一步的，所述卡板对应所述转盘远离所述排纱组件的半圆设置，在所述凸板的端部设置有斜板，所述斜板作为所述滚轮从所述卡板移至所述凸板上的过渡板。

进一步的，所述连接轴远离所述同步轮的一端突出所述安装板设置，在所述连接轴内设置有气路，在所述安装座上对应所述卡板设置有电磁阀，所述电磁阀与所述连接轴内的气路相连通，并分别与两所述收卷轴上的导气座相连通；

在所述电磁阀上设置有触发轮，所述触发轮与所述电磁阀的切换开关相连接，所述换卷座转动能够带动所述电磁阀移动使所述触发轮与所述卡板的内圈相接触并触发所述电磁阀的切换开关。

本发明的有益效果为：

在本发明中，通过一根同步带同时驱动两主动轮转动，收卷轴上的驱动组件能够在其自身的驱动下与主动轮连接，驱动组件与主动轮连接后能够随其一同转动，进而带动转轴转动；满卷卷筒开始换卷时，通过第二传动组件带动转盘逆时针移动，使满卷收卷轴靠近刹车组件，当滚轮移至卡板上凸台后，滚轮被动驱动朝向安装竖板移动，同时带动环座移动，最终作用于连接座的挡环上使连接座与主动轮脱离，实现转轴停转；换卷刹车机构能够减少复杂机械传动机构，同时便于进一步实现满卷卷筒的自动下料，提高换卷过程的自动化程度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明中收卷轴的结构示意图；

图2为本发明中收卷轴中传动组件的爆炸结构示意图；

图3为图1中A-A处的剖面结构示意图；

图4为图1中B-B处的剖面结构示意图；

图5为本发明中驱动座拉动连接座与主动轮脱离状态的示意图；

图6为本发明中换卷刹车机构的结构示意图；

图7为本发明中刹车组件在安装竖板上的安装示意图；

图8为本发明中换卷座的结构示意图；

图9为本发明中刹车组件的结构示意图；

图10为图9中斜板的局部结构放大图；

图11为本发明中第一传动组件的结构示意图；

图12为本发明中同步带的安装示意图；

图13为本发明中第一传动组件随转盘转动过程的工作示意图。

附图标记：1、收卷轴；12、卷筒；13、转轴；131、限位环；132、气体通道；2、涨紧组件；21、固定座；22、滑块；221、密封部；222、涨紧部；23、涨紧钉；24、轴套；241、第一通孔；25、第一腔体；26、第二腔体；3、导气座；4、驱动组件；41、驱动座；411、环座；412、支座；413、滚轮；42、连接座；421、挡环；43、第一半离合器；44、压紧弹簧；5、主动轮；51、第二半离合器；6、安装竖板；7、排纱组件；71、直线模组；72、导纱架；8、换卷座；81、转盘；82、安装座；83、第一传动组件；831、同步轮；832、固定轮；833、调节轮；834、连接轴；835、同步带；84、第二传动组件；841、齿盘；85、电磁阀；851、触发轮；9、刹车组件；91、支撑杆；92、卡板；93、凸板；94、斜板；95、安装板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

在碳纤维纱线的加工再生产过程中，使用收卷机对展纤后的碳纤维纱线进行收卷，通过设置在收卷机上的两个收卷轴交替使用实现连续收卷。在传统的收卷机中，需要设置两个电机分别驱动两收卷轴实现纱线的收卷，本发明公开了一种收卷轴及其刹车组件，采用一根同步带可以使两个收卷轴同时旋转，避免了复杂的机械传动，配合收卷机上的刹车组件，就能够控制收卷轴的转动和已经收卷完的收卷轴停止。减少复杂机械传动机构，同时便于进一步实现满卷卷筒的自动下料，提高换卷过程的自动化程度。

如图1至图5所示的一种收卷轴1，包括转轴13和沿其轴向依次设置的涨紧组件2、导气座3、驱动组件4和主动轮5，涨紧组件2和主动轮5分别设置在转轴13的两端，在涨紧组件2上套设有卷筒12，通过向导气座3通气调节涨紧组件2对卷筒12的固定或者放松，主动轮5通过驱动驱动组件4并带动转轴13转动，通过调节驱动组件4与主动轮5连接或者断开控制转轴13转动或者停止。

在具体实施过程中，通过一根同步带835同时驱动两主动轮5转动，收卷轴1上的驱动组件4能够在其自身的驱动下与主动轮5连接，驱动组件4与主动轮5连接后能够随其一同转动，进而带动转轴13转动。

作为上述实施例的优选，驱动组件4与主动轮5通过两端带牙的半离合器相互嵌合连接，实现同轴转动；具体的，如图2和图3所示，驱动组件4包括驱动座41、连接座42和第一半离合器43，连接座42与转轴13同轴转动并能沿其轴向移动，第一半离合器43设置在连接座42朝向主动轮5的一端，驱动座41能够带动连接座42移动，在主动轮5朝向连接座42的一端设置有第二半离合器51，主动轮5和连接座42通过两端面带牙的半离合器相互嵌合后同轴转动。

进一步的，在转轴13位于连接座42远离第一半离合器43的一端处套设有压紧弹簧44，压紧弹簧44的两端分别与转轴13上的限位环131和连接座42的一端相抵接，并将第一半离合器43与第二半离合器51压紧贴合。驱动座41包括环座411、支座412和滚轮413，通过环座411带动连接座42移动，滚轮413的旋转轴13心垂直于转轴13的轴向设置，并通过支座412固定在环座411外圈。在连接座42上设置有挡环421，挡环421的外径大于第一半离合器43的外径，压紧弹簧44的一端与挡环421相抵接；环座411的内径尺寸大于第一半离合器43的外廓尺寸，且小于挡环421的外径尺寸。

限位环131固定在转轴13上，并为压紧弹簧44提供支撑，压紧弹簧44远离限位环131的一端作用在连接座42的挡环421上，使连接座42始终朝向主动轮5压紧，具体使连接座42端部的第一半离合器43和主动轮5上的第二半离合器51嵌合连接，使主动轮5通过连接座42带动转轴13转动，实现纱线的收卷；当收卷至满卷状态后，需要收卷轴1停止转动终止收卷，此时收卷机上的刹车组件9配合换卷转动，作用于滚轮413上，并带动环座411作用于挡环421上使连接座42远离主动轮5，此时压紧弹簧44被进一步压紧，且第一半离合器43和第二半离合器51分离，主动轮5依旧在转轴13上转动，但是不再作用在连接座42上，实现转轴13的停转刹停。

作为本发明的另一优选实施例，如图4所示，涨紧组件2包括固定座21、滑块22、涨紧钉23和轴套24，轴套24套设在滑块22上，且其开口端与固定座21固定连接，固定座21靠近导气座3设置并与转轴13固定连接，滑块22能够沿转轴13轴向移动并与转轴13同轴转动；涨紧钉23在滑块22外圈沿其周向设置有多个，在轴套24上对应涨紧钉23开设有多个第一通孔241，卷筒12套设在轴套24上，滑块22移动并驱动涨紧钉23从第一通孔241伸出或者内陷实现对卷筒12的固定或者放松。轴套24套设在滑块22上并配合固定座21形成第一腔体25和密封的第二腔体26，第二腔体26位于滑块22和轴套24端盖之间；在转轴13内沿其轴向开设有气体通道132，气体通道132的两端分别与第二腔体26和导气座3相连通。滑块22包括密封部221和涨紧部222，涨紧部222朝向密封部221的一端设置为收拢结构，且其外径朝向密封部221逐渐减小，涨紧钉23设置在涨紧部222靠近密封部221的一端。

在具体实施过程中，当导气座3通气后，气体通过转轴13内的气体通道132导入第二腔体26中，并推动滑块22朝向第一腔体25移动，在此过程中，涨紧钉23沿转轴13径向内陷回轴套24的第一通孔241内，即解除涨紧钉23对套设在轴套24上卷筒12的涨紧力，便于卷筒12与轴套24的脱离，；当空卷卷筒12替换至轴套24后，取消向第一腔体25导气，使滑块22复位移动，使涨紧钉23逐渐从轴套24的第一通孔241突出其外表面并对轴套24上的卷筒12施加涨紧力，完成对卷筒12的涨紧固定。

作为本实施例的优选导气座3结构，进一步参见图4所示，，在导气座3内沿转轴13轴向依次设置有第一密封圈、导气环和第二密封圈，导气环对应导气座3外壳上的进气孔对应设置，导气环的内外圈分别开设有外环槽和内环槽，使导气环与导气座3壳体内壁之间形成第一环腔，导气环与转轴13之间形成第二环腔，转轴13内的气体通道132通过气孔与导气座3连通，且转轴13是与导气座3转动连接；设置导气环形成两个环腔作为气体通入转轴13内气体通道132的过度腔，使气体能够均匀稳定的从导气座3导入气体通道132内。

如图6至图13所示，本发明还进一步公开了一种收卷轴1换卷刹车机构，包括安装竖板6和设置其上的排纱组件7、换卷座8和刹车组件9，换卷座8包括转盘81和安装座82，在转盘81上相对设置有两个上述收卷轴1，收卷轴1通过导气座3固定在转盘81上，通过设置在安装座82上的第一传动组件83和第二传动组件84分别驱动两主动轮5和换卷座8转动；排纱组件7和刹车组件9设置在转盘81的两侧，且分别位于安装竖板6的两侧，刹车组件9包括支撑杆91和卡板92，卡板92设置在支撑杆91上且对应滚轮413平行于安装竖板6设置，卡板92设置为弧形板并在其朝向安装竖板6的一侧上设置有凸板93，转盘81带动收卷轴1移动使滚轮413与卡板92朝向安装竖板6的一面相接触，当滚轮413滚动至凸板93后，滚轮413带动驱动座41朝向安装竖板6移动，驱动座41带动连接座42移动使第一半离合器43与第二半离合器51脱离；排纱组件7包括垂直于安装竖板6设置的直线模组71和设置在直线模组71上的导纱架72，直线模组71能够驱动导纱架72沿收卷轴1轴向移动。

在具体实施过程中，通过第二传动组件84带动转盘81逆时针移动，使满卷收卷轴1靠近刹车组件9，当滚轮413移至卡板92上凸台后，滚轮413被动驱动朝向安装竖板6移动，同时带动环座411移动，最终作用于连接座42的挡环421上使连接座42与主动轮5脱离，实现转轴13停转。进一步的，卡板92对应转盘81远离排纱组件7的半圆设置，在凸板93的端部设置有斜板94，斜板94作为滚轮413从卡板92移至凸板93上的过渡板，使换卷刹车过程平缓进行。

在本实施例中，第一传动组件83包括与两主动轮5设置在同一平面的同步轮831，固定轮832和调节轮833，同步轮831位于两主动轮5之间，固定轮832位于任一主动轮5和同步轮831之间，调节轮833配合两主动轮5呈三角结构设置，且能够调节调节轮833朝向同步轮831靠近或者远离；同步轮831通过连接轴834驱动转动，同步轮831通过一个同步带835同时驱动两主动轮5、固定轮832和调节轮833驱动转动，同步带835设置有双面齿，同步轮831与同步带835的外齿相贴合，两主动轮5、固定轮832和调节轮833均与同步带835内齿相贴合。

固定轮832的设计能够进一步增大同步带835与同步轮831之间的包角，增大驱动力，调节调节轮833能够增强同步带835的张紧力，进一步增强同步带835对主动轮5的驱动力。采用双面齿同步带835，配合同步轮831、固定轮832、调节轮833和两主动轮5的位置结构，避免了复杂的机械传动，通过一根同步带835就能实现两个收卷轴1上主动轮5的同时转动，配合离合器的作用就可以控制收卷轴1的转动和已经收卷完的收卷轴1停止。

进一步的，第二传动组件84包括与转盘81同轴设置的齿盘841，齿盘841固定在安装座82远离转盘81的一端；在支撑杆91远离安装竖板6的一端设置有安装板95，在安装板95上设置有第一电机和第二电机，第一电机通过带轮组件驱动连接轴834转动，第二电机通过带轮组件驱动与齿盘841相啮合的小齿轮转动。

连接轴834远离同步轮831的一端突出安装板95设置，在连接轴834内设置有气路，在安装座82上对应卡板92设置有电磁阀85，电磁阀85与连接轴834内的气路相连通，并分别与两收卷轴1上的导气座3相连通；在电磁阀85上设置有触发轮851，触发轮851与电磁阀85的切换开关相连接，换卷座8转动能够带动电磁阀85移动使触发轮851与卡板92的内圈相接触并触发电磁阀85的切换开关。当触发轮851与卡板92的内圈接触后，触发轮851触发电磁阀85的切换开关，使移动至刹车组件9的收卷轴1上的导气座3通气，解除涨紧钉23对卷筒12的涨紧固定，便于满卷卷筒12与轴套24的脱离。

本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。