一种单向布交叉复合设备的制作方法

1.本实用新型属于单向布交叉复合技术领域，尤其涉及一种单向布交叉复合设备及复合方法。


背景技术：

2.单向布(uni-directional cloth，也称ud布)的强度集中在特定方向(如长度方向)，具有柔软、密度小、耐磨、抗冲击、抗切割及韧性强等优异性能，产品广泛用于软质防弹衣、轻质防弹头盔、轻质防弹装甲板，防刺、防切割服装衬片和特种公共防爆设施。多块单向布按一定角度依次交叉层叠起来复合，可制得复合布如无纬布，现有技术此过程多为人工操作，费时费力，无法进行连续生产，且交叉复合角度误差较大，成品质量差。
3.以上情况严重降低了生产效率，造成产品质量的不稳定，制约了生产和装备现代化的发展，降低了复合布的防护性能，这亟待本技术领域开发出一种可连续生产的高精度的复合设备。


技术实现要素：

4.鉴于现有技术的上述缺陷，在下文中给出了本实用新型的简要概述，以便提供关于本实用新型的某些方面的基本理解，本实用新型要解决的技术问题是，提供一种单向布交叉复合设备和复合方法，通过旋转控制实现交叉复合的机械自动化，提高生产效率和产品的稳定性。
5.为实现上述目的，本实用新型提供了一种单向布交叉复合设备，包括纵向放卷辊、复合平台支架、粘合装置、冷辊、纵向收卷辊构成的纵向组件以及由横向放卷辊和设有裁切机的传送装置构成的横向组件，所述复合平台支架上设置有平移装置，所述平移装置上设置有位移支撑装置，所述位移支撑装置下部设置有拾取装置，所述单向布由膜或者条带或者纤维制成。
6.在这里，由于单向布尤其是被切割后的单向布具有轻、薄的特点，不便于通过传送轮或带平移叠放，传送后交叉叠放的误差也较大，为了使被切割后的单向布平移旋转精确可控，在复合平台支架上设置平移装置和位移支撑装置以及拾取装置，其中的平移装置主要用于横向平移以及控制横向平移的距离，位移支撑装置用于调整拾取装置的位置高度并实现旋转，拾取装置用于稳定抓拾取和放下裁切截取后的设定长度的片状单向布，并使片状单向布与来自纵向放卷的单向布交叉叠放。
7.进一步的，所述平移装置包括设置在所述复合平台支架上两侧边沿的平移轨道以及设置在所述平移轨道之间的轨道平台，所述位移支撑装置设置在所述轨道平台上。
8.优选的，所述平移轨道为电动滑轨或者为导轨气缸。
9.进一步的，为了使被切割的单向布正交叠放，即90度交叉叠放，所述位移支撑装置包括升降悬臂，所述拾取装置设置在所述升降悬臂下部。
10.进一步的，为了使被切割的单向布不局限于正交叠放，实现不同角度的交叉叠放，
使成品在不同方向上均具有的相应的拉伸强度，所述位移支撑装置包括升降悬臂与旋转装置。
11.进一步的，所述旋转装置设置在所述升降悬臂的下部，所述拾取装置设置在所述旋转装置的驱动轴上。
12.优选的，所述旋转装置包括电机，所述电机通过连接板设置在所述升降悬臂上。
13.进一步的，所述拾取装置与传送装置的输出边沿对应设置。
14.进一步的，所述拾取装置包括横向支撑臂，所述横向支撑臂的下面设置有拾取器，用于拾取横向单向布的端部，并将其移动至纵向单向布上。其中，所述拾取器可设置多个，多个拾取器分散设置在所述横向支撑臂上，这样可用多个拾取器在片状单向布上有多个拾取点，从而避免片状单向布在移动过程中产生卷曲变形。
15.优选的，所述拾取器为吸盘、夹子、夹手、抓手，因为单向布薄而轻的特性，优选地，本实用新型采用吸盘方式拾取可以有效减少对材料表面的损伤，从而提升最终加工的交叉复合布的性能。
16.进一步的，所述传送装置包括传送支架和设置在所述传送支架上的传送带，所述传送带的输出边沿与所述复合平台支架的一侧边对应设置，所述传送支架与所述复合平台支架固定连接。
17.在这里，为了稳定控制交叉叠放的角度，防止横向单向布与纵向单向布交叉叠放时出现设备之间的偏移造成交叉叠放角度的不准确，将支撑传送带的传送支架与复合平台支架固定连接，提升交叉叠放的可控性。所述固定连接可以是焊接等永久性固定连接，也可以采用螺栓等可拆卸式的固定连接。
18.优选的，所述粘合装置包括热辊与设置在所述热辊下方的压辊。
19.优选的，所述粘合装置包括输出端上下对应设置有相对辊子的两条平行输送带，所述两条平行输送带上分别相对设置有加热块。
20.在这里，粘合装置的作用主要是将交叉叠放后的单向布热压复合、粘合稳固。其中采用热辊的形式是用热辊同时进行加热和加压操作，这种形式能节省设备空间，结构简单；采用平行的加热块的形式是先加热，然后再加压，这种形式能使单向布受热更加均匀，增加加热时间，产品质量更好。
21.优选的，所述热辊与压辊之间或者相对辊子之间的对辊线压力n为0n/mm＜n≤20n/mm，所述热辊或者加热块的工作温度t为0℃＜t≤300℃。
22.优选的，所述热辊以及所述压辊为电加热钢辊或者油加热钢辊或者电磁加热钢辊或者蒸汽加热辊，所述压辊也可以为橡胶辊或者硅胶辊，所述压辊的包胶邵氏硬度d为0hd≤d≤100hd。
23.进一步的，所述热辊的表面设置有防粘层。
24.在这里，为了防止热辊的表面被粘接影响进程，在热辊的表面设置有防粘层。
25.优选的，所述粘合装置的最大传送速度为1000mm/s，传送速度的波动小于0.5％。
26.进一步的，所述单向布由膜或者条带或者纤维制成，单向布表面无胶或至少一面有胶层。
27.在这里，所述单向布由膜或者条带制成时，单向布表面无胶或至少一面有胶；所述单向布由纤维制成时，单向布由胶粘接纤维制得。
28.在这里，膜或者条带或者纤维至少由超高分子量聚乙烯制成，或者由碳纤维或者芳纶纤维制成，胶至少为树脂或者为水性聚氨酯。
29.本实用新型还提供一种单向布交叉复合方法，通过控制所述的单向布交叉复合设备进行，通过按照以下步骤操控：
30.1)在所述纵向放卷辊上布置纵向单向布，在所述横向放卷辊上布置横向单向布；其中，所述纵向单向布沿所述纵向组件运行方向引导至所述复合平台支架，所述横向单向布沿所述横向组件运行方向引导至所述复合平台支架的侧边；
31.2)通过所述裁切机将送至传送装置上的所述横向单向布切割为片状单向布，同时，所述拾取装置通过所述位移支撑装置下降至所述片状单向布的边沿并将所述片状单向布拾取；
32.3)拾取后的所述片状单向布通过所述位移支撑装置上升，同时通过平移装置带动所述片状单向布横向移动至所述纵向单向布的上方；
33.4)通过位移支撑装置旋转所述片状单向布a度(-90度≤a≤ 90度),使片状单向布交叉叠放在纵向单向布的角度为a＝(90-a)度；
34.5)所述片状单向布通过所述位移支撑装置下降至纵向单向布上，并通过所述拾取装置释放，完成交叉层叠；
35.6)将步骤5)中完成交叉层叠的纵向单向布通过所述粘合装置进行热压复合，获得交叉复合后的单向布或者称为复合布；
36.7)将热压复合后的纵向单向布经过所述冷辊冷却后通过纵向收卷辊收卷。
37.在这里，当横向单向布与纵向单向布垂直放置时，片状单向布的长度为纵向单向布的幅宽或略小，不会造成毛边，且可以避免在进入后续粘合装置时叠放单向布产生褶皱，进而影响复合布的平整性。
38.在这里，冷辊用于复合布的冷却定型，保证复合强度。
39.本实用新型提供的单向布交叉复合设备及复合方法，能够快速连续地生产复合布，自动化程度高，能准确移动横向片状单向布至纵向单向布上，并且提高了交叉复合后单向布复合角度的可控性，降低了操作难度，提高了生产效率的同时改善了产品质量和品质。
40.现结合附图对本实用新型的可选实施例作以下详细说明。
附图说明
41.图1是本实用新型提供的单向布交叉复合设备第一种实施例的总体结构示意图。
42.图2是本实用新型提供交叉复合的角度为90度时，获得复合布的示意图。
43.图3是本实用新型提供的粘合装置另一种实施例的结构示意图。
44.图4是本实用新型提供的复合平台支架另一种实施例的结构示意图。
45.图5是本实用新型提供的交叉复合一定角度获得复合布的示意图。
46.图6为本实用新型提供的复合平台支架与传送支架固定连接的结构示意图。
47.图中：纵向放卷辊(1)、复合平台支架(2)、冷辊(3)、纵向收卷辊(4)、横向放卷辊(5)、传送带(6)、平移轨道(7)、轨道平台(8)、升降悬臂(9)、横向支撑臂(10)、拾取器(11)、连接板(12)、电机(13)、热辊(14)、压辊(15)、加热块(16)、相对辊子(17)，裁切机(18)，传送支架(19)，驱动轴(20)。
具体实施方式
48.在下文中将结合附图对本实用新型的示范性实施例进行详细描述，下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
49.实施例一：一种单向布交叉复合设备，包括由纵向放卷辊1、复合平台支架2、粘合装置、冷辊3、纵向收卷辊4构成的纵向组件以及由横向放卷5和设有裁切机18的传送装置构成的横向组件，其中纵向组件与横向组件在复合平台支架2处交叉呈90度布置，复合平台支架2上设置有平移装置，平移装置上设置有位移支撑装置，位移支撑装置下部设置有拾取装置，单向布是由超高分子量聚乙烯膜或条带制成。
50.平移装置包括设置在复合平台支架2上与横向组件平行的两侧边沿的平移轨道7，以及设置在两平移轨道7之间的轨道平台8，位移支撑装置设置在轨道平台8上。其中，平移轨道7为电动滑轨。
51.位移支撑装置包括升降悬臂9，拾取装置设置在升降悬臂9下部，升降悬臂9可以是气缸或者液压缸等。
52.拾取装置包括横向支撑臂10，横向支撑臂10的下面设置有拾取器11。其中拾取器11可以为吸盘、夹子、夹手、抓手，在这里拾取器11为吸盘。
53.如图6所示，所述传送装置包括传送支架19和设置在传送支架19上的传送带6，传送带6的输出边沿与复合平台支架2的一侧边对应设置，传送支架19与复合平台支架2固定连接，所述固定连接方式可以是螺钉、卡扣等，这里的传送装置也可称为横向传送装置。
54.粘合装置由热辊14与设置在热辊14下方的压辊15构成。
55.热辊14与压辊15之间的对辊线压力n的范围为0n/mm＜n≤20n/mm，优选范围为10n/mm≤n≤20n/mm，在本实施例的对辊线压力n为20n/mm，热辊14的工作温度t的范围为0℃＜t≤300℃，优选范围为90℃≤t≤140℃，在本实施例中热辊14的工作温度t为90℃。上述优选值仅为本实施例的优选值，受单向布的材料、施胶种类和传输速度等因素的影响，对辊线压力n和热棍14的工作温度t可按实际情况进行选择，使经过热辊的复合布中的胶层达到固化温度或熔融温度的同时避免单向布基材融化。
56.所述热辊14为电加热钢辊，压辊15为橡胶辊，压辊包胶邵氏硬度d的范围为0hd≤d≤100hd，优选范围为75hd≤d≤80hd，在本实施例中压辊包胶邵氏硬度d为80hd。
57.热辊的表面设置有防粘层，在这里防粘层为聚四氟乙烯。
58.粘合装置的传送速度为280mm/s。
59.在这里，单向布是由超高分子量聚乙烯膜或条带制成，即沿宽度方向依次铺展多片连续的超高分子量聚乙烯膜或条带；将各片超高分子量聚乙烯膜或条带连接为一体，获得单向布。
60.此处对超高分子量聚乙烯膜或条带的连接方式不做限定，能使超高分子量聚乙烯膜或条带连接为一体即可。连接方式包括但不限于：
61.在超高分子聚乙烯膜或条带相邻部位涂胶粘接为一体。或者将相邻两片超高分子量聚乙烯膜或条带至少部分重叠连接为一体，其中相邻两片超高分子量聚乙烯膜或条带重叠部胶接，或直接热压为一体即重叠部位无胶；或将两层平铺的超高分子量聚乙烯膜或条带在长度方向上交错重叠，通过胶接或热压的方式复合成一张双层布，本实用新型对超高分子量聚乙烯膜或条带是单层或者多层不做限定。
62.在这里，胶可以是pet、pa、pe、eva、苯乙烯(sbs)等热熔胶膜或热熔胶网膜，也可以是热固性树脂或者热塑性树脂，如环氧树脂、酚醛树脂、不饱和树脂、聚氨酯等，还可以是水性聚氨酯等以水为溶剂的水性粘合剂，在本实施例中胶为水性聚氨酯。
63.若单向布由纤维制成时优选超高分子量聚乙烯纤维，纤维可以是碳纤维或者芳纶纤维，也可以是聚酰亚胺纤维(pi)、聚对苯撑苯并二噁唑纤维(pbo)、酚醛树脂纤维或者玄武岩纤维等高性能纤维。
64.其中纵向放卷辊1以及横向放卷辊5分别在对应位置配置有张力控制器与偏移传感器，张力控制器对应控制纵向放卷和横向放卷的单向布，使其控制的单向布的张力控制在一定范围内，偏移传感器用于控制单向布在与其行进方向相垂直方向上的偏移量。张力控制器与偏移传感器共同作用于单向布。保证纵向单向布进入粘合装置时前进或后退左右偏移量不大于1mm。
65.其中裁切机18采用的切割刀头为高速电振动刀，图中未示出，裁切机18通过控制器自动完成送料、裁切循环动作。
66.在这里，裁切机18由架设在传送带6上方的龙门架以及气动压块和可升降的切割刀头构成，其中龙门架设置在传送支架19的两边上并沿两边沿移动，气动压块、可升降的切割刀头沿横向单向布传送方向依次设置在龙门架上，在操控过程中，通过设定有截取长度的控制器，控制龙门架移动至指定的切割点位，此时龙门架上的气动压块下降将横向单向布压在传送带6上，同时，拾取装置通过平移装置同步的移动至对应传送带的输出边沿，并通过位移支撑装置将拾取器11下降在横向单向布的对应边沿上进行抓取，然后龙门架上的切割刀头启动将横向单向布切割为片状单向布，此时，拾取器11拾取的片状单向布通过位移支撑装置向上升起，并通过平移装置将片状单向布移动至纵向单向布上，然后通过位移支撑装置旋转设定角度后下降叠放在纵向单向布上面，此时拾取器11停止吸附并通过平移装置和位移支撑装置复位至对应传送带的输出边沿进行下一个循环，同时，通过气动压块压有横向单向布的龙门架与传送带6同步启动，带动横向单向布向前移动至传送带6的输出边沿，此时传送带6停止转动，气动压块升起，龙门架返回切割点位进行下一个循环。最后通过纵向收卷辊进入粘合装置进行复合。
67.拾取器11固定在升降悬臂9上，升降悬臂9固定于轨道平台8下，在拾取器11拾取来自裁切机18裁切后的设定长度的单向布后，通过平移轨道7将被裁切后的设定长度的单向布与来自纵向单向布正交叠放得到未粘合的交织布，此交织布经过热辊14热压复合后，再经过冷辊3冷却定型，最终收于纵向收卷辊4上，其中纵向组件以及横向组件以及复合平台支架2上的滑台8、升降悬臂9、拾取器11均通过控制器进行逻辑控制，自动循环，连续地将横向单向布交叉叠放到纵向单向布在进行热压复合，获得复合布。
68.其中，拾取装置与传送装置的输出边沿对应设置，在横向支撑臂10下部间隔设置有多个拾取器11，其中相邻吸盘的距离为200mm，以保证吸附的牢度，避免在拖动过程中造成被切割或裁切后的设定长度的单向布滑落。纵向收卷辊4与冷辊3之间的两侧分别设置有边沿切刀，切除复合布边缘中突出的部分。
69.由本实施例复合得到的复合布如图2所示，其中上层(图中阴影区)为来自裁切的设定长度的单向布，下层(图中白色部分)为来自纵向放卷辊1的纵向单向布。
70.实施例二：参阅图3，本例的实施方案与实施例一的区别在于，粘合装置包括输出
端上下对应设置有相对辊子17的两条平行输送带，两条平行输送带上分别相对设置有加热块16。其中相对辊子17的对辊线压力为10n/mm，加热块16的工作温度为140℃，连续粘合中粘合装置的传送速度为100mm/s；在本实施例中，单向布的上面涂布有胶层，该粘合装置详见图3。
71.实施例三：参阅图4与图5，本例的实施方案与实施例一的区别在于，位移支撑装置由升降悬臂9与旋转装置组合构成。旋转装置设置在升降悬臂9的下部，拾取装置设置在旋转装置的驱动轴20上。在这里，旋转装置包括电机13，电机13通过连接板12设置在升降悬臂9上。轨道平台8的下部设置有一个升降悬臂9，该升降悬臂9设置在轨道平台8靠近粘合装置一侧的底端，升降悬臂9的下端设置有连接板12，连接板12上设置有电机13，横向支撑臂10设置在电机驱动轴上。
72.当交叉叠放的角度a＝60度时，即片状单向布交叉叠放在纵向单向布的角度为60度，通过横向支撑臂10上的拾取器11即吸盘将来自裁切机18裁切后的设定长度的单向布吸附并通过轨道平台8将设定长度的单向布先与来自纵向方卷轴1的单向布正交叠放，然后电机13的电机驱动轴转动，带动横向支撑臂10顺时针旋转a＝ 30度(即a＝90-a)，拾取器11放开被裁切后的设定长度的单向布，参阅图5，之后经过热压复合以及切边即获得复合布。
73.实施例四：一种单向布交叉复合方法，通过控制本实施例一或实施例二中的单向布交叉复合设备进行，参阅如图1和图2，在图2中，白色为纵向单向布，阴影部分为被裁切的横向单向布或者为片状单向布，这里的纵向单向布、横向单向布均为单向布，是由超高分子量聚乙烯膜或条带制成，在这里纵向单向布的上面有胶层，横向单向布的表面无胶。
74.1)在纵向放卷辊1上布置纵向单向布，在横向放卷辊5上布置横向单向布；其中，纵向单向布沿纵向组件运行方向引导至复合平台支架2，横向单向布沿横向组件运行方向引导至复合平台支架2的侧边；
75.2)通过裁切机18将送至传送带6上的横向单向布切割为片状单向布，同时，拾取器11通过升降悬臂9下降至片状单向布的上面并将片状单向布拾取；
76.3)带有拾取片状单向布的升降悬臂9上升，同时通过平移轨道7带动片状单向布横向移动至纵向单向布的上方；
77.4)通过横向支撑臂10带动片状单向布，即通过平移轨道7向前平移，无需旋转动作，此时片状单向布交叉叠放在纵向单向布的角度为90度，片状单向布的长度为纵向单向布的幅宽或略小于纵向单向布的幅宽；
78.5)片状单向布通过升降悬臂9下降至经过复合平台支架2下方的纵向单向布上，并通过吸盘11释放，完成交叉层叠；
79.6)将步骤5)中完成交叉层叠的纵向单向布通过粘合装置进行热压复合；
80.7)将热压复合后的纵向单向布经过冷辊3冷却后通过纵向收卷辊4收卷。
81.实施例五：参阅如图4和图5，在图5中，白色为纵向单向布，阴影部分为片状单向布，一种单向布交叉复合方法，通过控制如本实施例三中的单向布交叉复合设备进行：
82.1)在纵向放卷辊1上布置纵向单向布，在横向放卷辊5上布置横向单向布；其中，纵向单向布沿纵向组件运行方向引导至复合平台支架2，横向单向布沿横向组件运行方向引导至复合平台支架2的侧边；
83.2)通过裁切机18将送至传送带6上的横向单向布切割为片状单向布，同时，拾取11
通过升降悬臂9下降至片状单向布的上面并将片状单向布拾取；
84.3)带有拾取片状单向布的升降悬臂9上升，同时通过平移轨道7带动片状单向布横向移动至纵向单向布的上方；
85.4)通过电机驱动轴旋转横向支撑臂10带动片状单向布顺时针旋转 30度，此时交叉复合的角度为60度(即90度-30度)，实施例三中交叉叠放的角度a＝60度，即片状单向布交叉叠放在纵向单向布的角度为60度；
86.5)片状单向布通过升降悬臂9下降至经过复合平台支架2下方的纵向单向布上，并通过吸盘释放，完成交叉层叠；
87.6)将步骤5)中完成交叉层叠的纵向单向布通过粘合装置进行热压复合；
88.7)将热压复合后的纵向单向布经过冷辊3冷却及后续的切边，最后通过纵向收卷辊4收卷。
89.以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员根据本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在权利要求书所确定的保护范围内。