一种碳纤维传感器敏感元单向自动化制造装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种碳纤维传感器敏感元单向自动化制造装置，包括：工作台；升降和平移模块；水平移动台，水平移动地安装在工作台上，顶面安装有用于铺丝的托板；储丝模块；铺丝模块，安装在升降和平移模块的动力输出端，用于在托板上铺设来自储丝模块的纤维丝；预浸模块，布置在储丝模块与铺丝模块之间的纤维丝路径上用于对纤维丝进行预处理；树脂填充模块，与所述铺丝模块固定连接，用于形成容纳碳纤维敏感元的树脂层，所述树脂填充模块的出脂嘴与铺丝模块的出丝口之间的连线与升降和平移模块的平移方向平行；本发明专利技术装置易于实现碳纤维传感器敏感元批量化制造，较人工铺丝过程，能够保证较高的重复性，大大提高碳纤维传感器敏感元制造效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及碳纤维传感器制造
，特别是涉及一种碳纤维传感器敏感元单向自动化制造装置。
技术介绍
碳纤维(Carbon Fiber，简称CF)，是一种含碳量在95％以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。碳纤维具有许多优良的性能，如轴向强度和模量高，密度低、比性能高，无蠕变，非氧化环境下耐超高温，耐疲劳、腐蚀性好，热膨胀系数小且具有各向异性及良好的导电导热性能等。碳纤维丝在拉应变下其电阻随应变呈正比例增加，在压应变下电阻随应变的增加而呈正比例减小，呈现出良好的导电性和压阻效应，具有良好的自感知特性。例如公开号为CN103422587A的专利文献公开了一种碳纤维电阻传感层智能监测免维护屈曲约束支撑，包括耗能钢芯、GFRP约束段、波形节、成型泡沫、传感层电极和碳纤维智能传感层，所述GFRP约束段的两端设有波形节，GFRP约束段和波形节的内部中心设有耗能钢芯，GFRP约束段沿耗能钢芯对称布置，所述碳纤维智能传感层位于GFRP约束段内，碳纤维智能传感层平行设置在耗能钢芯的长边两侧，碳纤维智能传感层与耗能钢芯之间留有间隙，碳纤维智能传感层与传感层电极连接，碳纤维智能传感层与GFRP约束段连接形成整体结构的空隙内填充有成型泡沫。上述装置具有结构合理、自重轻、耐腐蚀、免维护、能智能监控的特点。已有研究将碳纤维作为敏感元，设计制造碳纤维智能层，用于大型结构件的健康监测，取得了良好的效果。为了制造出性能优良的智能层格栅，有研究者提出制造此类格栅的方法，申请公布号CN 105082557A的专利文献公开了一种格栅的制造方法，该制造方法包括：在用于制造格栅的模具内铺设碳纤维预浸料；在
该碳纤维预浸料上方形成超材料微结构层；进行合模，并使树脂材料进入该模具内；对该模具内的树脂材料进行固化，之后进行脱模。上述方法通过在模具中加入碳纤维和树脂材料，并对模具内的树脂材料进行固化，不仅能够使格栅具备理想的强度和成型好的特性，而且能够让格栅在面对电磁波时展现出更好的特性，此外，通过上述的方法制造的格栅的密度可以被控制在较低范围，因此.不会显著增加格栅的重量，保证了格栅的轻便性，让格栅便于加工和运输。但上述方法只对制造过程进行了细化，目前制造智能层格栅时大多采用手工方式，过程繁杂且由于过多引入不可控人为因素，导致所制造传感器重复性差，需对制造的每一个传感器进行标定，不易实现批量化。因此，建立一种高效可控自动化装置对于制造碳纤维传感器具有十分重要的意义。
技术实现思路
本专利技术提供了一种碳纤维传感器敏感元单向自动化制造装置，结构简单，使用方便，制造的重复性好、效率高，实现自动化批量生产碳纤维敏感元。一种碳纤维传感器敏感元单向自动化制造装置，包括：工作台；升降和平移模块，安装在工作台上的；水平移动台，水平移动地安装在工作台上，顶面安装有用于铺丝的托板；储丝模块；铺丝模块，安装在升降和平移模块的动力输出端，用于在托板上铺设来自储丝模块的纤维丝；预浸模块，布置在储丝模块与铺丝模块之间的纤维丝路径上用于对纤维丝进行预处理；树脂填充模块，与所述铺丝模块固定连接，用于形成容纳碳纤维敏感元的树脂层，所述树脂填充模块的出脂嘴与铺丝模块的出丝口之间的连线与升降和平移模块的平移方向平行。本专利技术通过设置纤维丝驱动箱和树脂填充模块，驱动纤维丝运动，代
替人工涂脂和铺丝过程，克服因过多引入人工不可控因素导致所制造传感器重复性差及效率低下问题，易于实现批量化制造，并且本专利技术中将所述树脂填充模块与所述铺丝模块固定连接，所述树脂填充模块的出脂嘴与铺丝模块的出丝口之间的连线与升降和平移模块的平移方向平行，从而实现铺丝和刷树脂液方向相同，可以快速完成碳纤维传感器敏感元的制造，上述设置整体结构简单，在生产碳纤维传感器敏感元的单向结构时，具有生产效率高，稳定性好等优点。在水平移动台上设有可拆卸托板，便于制造好的碳纤维智能层敏感元的后续处理，如填加电极、进一步固化等。为了准确、灵活、稳定地输出纤维丝，优选的，所述铺丝模块包括：安装座，与升降和平移模块的动力输出端固定连接，纤维丝驱动箱，固定在所述安装座上的；铺丝头，安装在所述纤维丝驱动箱下方，所述纤维丝驱动箱将储丝模块的纤维丝牵引至铺丝头并驱动纤维丝自该铺丝头出丝。本专利技术中纤维丝驱动箱直接安装在动力输出端上，距离所述铺丝头的出丝口很近，可以稳定有效输送纤维丝。为了灵活稳定地输送纤维丝，优选的，所述纤维丝驱动箱包括：箱体，侧面设有进丝口，底面设有出丝口；一对调整辊，安装在箱体外且与所述进丝口相对布置，用于引导纤维丝进入所述进丝口；调整辊避免因滑动摩擦导致纤维丝部分断裂。导向轮组，安装在箱体内将来自进丝口的纤维丝引导并送至所述出丝口，包括至少一个输送纤维丝的驱动轮；所述导向轮组包括调整方向的第一导向轮，承接来自第一导向轮的纤维丝的一对第二导向轮，其中一个第二导向轮为驱动轮与转动动力源连接。转动动力源，带动驱动轮转动。转动动力源可以采用驱动电机。树脂液可通过各种方式挤出，如气体(外接气泵)，螺杆式(电机驱动)等，为了简化结构，便于使用以及均匀涂布树脂，优选的，所述树脂填充模块包括：树脂液箱，一侧面与所述的箱体的一侧面固定连接，另一侧面设有进气口，底面设有树脂出口；树脂铺刷，与所述树脂出口连接；橡胶刮，固定在树脂铺刷的一侧边上。树脂铺刷和铺丝头对齐。所述树脂铺刷与树脂液箱通过螺纹连接，便于更换不同树脂铺刷，如不同宽度，不同大小出脂嘴等，以适应不同尺寸碳纤维传感元的制造要求。优选的，所述铺丝头包括：转动座，固定在纤维丝驱动箱底部；连杆，一端与所述转动座铰接，铰接处设有锁紧螺母；压辊，安装在所述连杆的另一端。所述连杆可以转动，从而具有收起的水平位置和工作的竖直位置。为了便于收起铺丝头，优选的，所述连杆和转动座之间连接有驱动所述连杆至水平位置的收起弹簧。松开锁紧螺母后，在收起弹簧的作用下所述连杆转动至水平。为了在铺丝过程中连杆不会在纤维丝的拉力作用下松动而被收起弹簧收起，优选的，所述连杆转动到垂直位置时所述收起弹簧施加在所述连杆上的拉力与所述纤维丝施加在连杆上的拉力方向相反。为了方便制造和使用，优选的，所述升降和平移模块包括：两根立柱，间隔地固定在工作台上，至少一根立柱上设有升降机构；横梁，两端安装在两根立柱上，通过升降机构实现上下移动；平移机构，安装在横梁上，具有所述的动力输出端。升降平移机构种类很多，例如滚珠丝杆。本专利技术使用时，碳纤维丝起始端可通过各种方式进行固定，如胶粘、夹紧等，作为优选，所述碳纤维丝通过橡胶夹子进行初始固定，操作简单方便。预浸模块对纤维丝预浸，以进一步提高其抗拉强度，优选的，所述预浸模块包括：预浸缸，固定在工作台上，用于盛装预浸液，相对两侧设有过丝孔；第一张紧机构，分别固定在安装有过丝孔的预浸缸的侧边上；第二张紧机构，设置在预浸缸内限制纤维丝始终通过预浸液。张紧机构都可以采用张紧轮。本专利技术的有益效果：本专利技术装置驱动纤维丝运动，代替人工涂脂和铺丝过程，克服因过多引入人工不可控因素导致所制造传感器重复性差及效率低下问题，易于实现碳纤维传感器敏感元的批量化制造。附图说明图1是本专利技术的碳纤维传感器敏感元单向自动化制造装置的立体结构示意图。图2是图1中驱动箱和树脂液箱的立体结构示意图。图3是图2中树本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳纤维传感器敏感元单向自动化制造装置，其特征在于，包括：工作台；升降和平移模块，安装在工作台上的；水平移动台，水平移动地安装在工作台上，顶面安装有用于铺丝的托板；储丝模块；铺丝模块，安装在升降和平移模块的动力输出端，用于在托板上铺设来自储丝模块的纤维丝；预浸模块，布置在储丝模块与铺丝模块之间的纤维丝路径上用于对纤维丝进行预处理；树脂填充模块，与所述铺丝模块固定连接，用于形成容纳碳纤维敏感元的树脂层，所述树脂填充模块的出脂嘴与铺丝模块的出丝口之间的连线与升降和平移模块的平移方向平行。

【技术特征摘要】
1.一种碳纤维传感器敏感元单向自动化制造装置，其特征在于，包括：工作台；升降和平移模块，安装在工作台上的；水平移动台，水平移动地安装在工作台上，顶面安装有用于铺丝的托板；储丝模块；铺丝模块，安装在升降和平移模块的动力输出端，用于在托板上铺设来自储丝模块的纤维丝；预浸模块，布置在储丝模块与铺丝模块之间的纤维丝路径上用于对纤维丝进行预处理；树脂填充模块，与所述铺丝模块固定连接，用于形成容纳碳纤维敏感元的树脂层，所述树脂填充模块的出脂嘴与铺丝模块的出丝口之间的连线与升降和平移模块的平移方向平行。2.如权利要求1所述的碳纤维传感器敏感元单向自动化制造装置，其特征在于，所述铺丝模块包括：安装座，与升降和平移模块的动力输出端固定连接，纤维丝驱动箱，固定在所述安装座上的；铺丝头，安装在所述纤维丝驱动箱下方，所述纤维丝驱动箱将储丝模块的纤维丝牵引至铺丝头并驱动纤维丝自该铺丝头出丝。3.如权利要求2所述的碳纤维传感器敏感元单向自动化制造装置，其特征在于，所述纤维丝驱动箱包括：箱体，侧面设有进丝口，底面设有出丝口；一对调整辊，安装在箱体外且与所述进丝口相对布置，用于引导纤维丝进入所述进丝口；导向轮组，安装在箱体内将来自进丝口的纤维丝引导并送至所述出丝口，包括至少一个输送纤维丝的驱动轮；转动动力源，带动驱动轮转动。4.如权利要求3所述的碳纤维传感器敏感元单向自动化制造装置，
\t其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚鑫骅，栾丛丛，傅建中，兰刘健，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33