專(zhuān)利名稱(chēng)：配有穿刺測(cè)量裝置的縫紉-沖孔機(jī)械的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制造縫紉織物構(gòu)造，供制造用于高溫環(huán)境的保護(hù)部件，火箭發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)件，高性能的航空器或陸地車(chē)輛的制動(dòng)盤(pán)。
背景技術(shù)：
制動(dòng)盤(pán)必須經(jīng)受住產(chǎn)生非常大的剪切力的剎車(chē)。由于施加于制動(dòng)盤(pán)的應(yīng)力很大，這一剪切力現(xiàn)象在航空器上尤為明顯。
為了經(jīng)受住這些導(dǎo)致脫層后果的剪切力，制動(dòng)盤(pán)必須以可最大地減小結(jié)構(gòu)不均勻性的方式來(lái)制造。不均勻的盤(pán)中存在有應(yīng)力不均勻的局部區(qū)域，這種區(qū)域大大地增加了撕裂風(fēng)險(xiǎn)。
通常，制動(dòng)盤(pán)用由數(shù)個(gè)疊加層構(gòu)成的加強(qiáng)織物構(gòu)造制造而成，疊加層通過(guò)一組Z方向，即相對(duì)于層橫切方向穿刺的帶刺針縫紉在一起。在按尺寸剪裁之后，織物構(gòu)造被碳化，然后使用點(diǎn)陣造型材料使其密實(shí)，最后進(jìn)行可選的熱處理。層疊加在支撐物上。因?yàn)榻⑵鸠B加層，向下運(yùn)動(dòng)步驟一般作用在支撐物，縫紉在不同的層中進(jìn)行。用此方式獲得的最終產(chǎn)品的機(jī)械特性很大程度上取決于紡織加強(qiáng)結(jié)構(gòu)中的實(shí)際縫紉密度。術(shù)語(yǔ)“實(shí)際”縫紉密度是由織物構(gòu)造的體積單元來(lái)看，每立方厘米縫紉數(shù)的函數(shù)，因此涉及單位面積的縫紉密度，Z穿刺的延伸區(qū)域，下移步驟的尺寸，和針的功能特性。
現(xiàn)有縫紉方法使得很難獲得所希望的理想的均勻性，即使某些方法確有好的效果，特別是通過(guò)著眼于向下步驟的尺寸?？蓞⒁?jiàn)美國(guó)專(zhuān)利4 790 052，其建議對(duì)于每個(gè)疊加層，以相當(dāng)縫紉層厚度的距離，增加針和層支撐物之間的距離。還可參見(jiàn)歐洲專(zhuān)利0 736 115，其通過(guò)對(duì)于具有尺寸按預(yù)定關(guān)系減小的層支撐物采用移動(dòng)步驟，而對(duì)不同的疊加層設(shè)法獲得恒定的厚度。
這些方法的不理想是由于用于層支撐物的下移步驟的尺寸一般是按理論基礎(chǔ)預(yù)先計(jì)算的，特別是作為形成最終織物構(gòu)造的層的數(shù)量的函數(shù)，而并沒(méi)有按針的實(shí)際穿刺深度計(jì)算。但遺憾的是，為保證獲得均勻性良好的最終織物構(gòu)造所要求的均勻的縫紉密度，必需知道這一參數(shù)。另外，織物構(gòu)造的厚度越大，有關(guān)對(duì)穿刺深度的認(rèn)識(shí)誤差范圍就越大。
歐洲專(zhuān)利申請(qǐng)0 695 823，用在縫紉操作之間測(cè)量織物構(gòu)造頂表面位置、并設(shè)置在針工作區(qū)域旁邊的探測(cè)輥，設(shè)法改進(jìn)對(duì)針穿刺深度的認(rèn)識(shí)。
然而，這樣的解決方案已證明是不令人滿意的，因?yàn)樵诳p紉力的作用下，織物構(gòu)造被壓縮，進(jìn)行的測(cè)量沒(méi)有檢測(cè)到。沒(méi)有考慮到織物構(gòu)造變形的這個(gè)缺陷意味著對(duì)于針的實(shí)際穿刺深度沒(méi)有準(zhǔn)確的認(rèn)識(shí)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明提供一種能夠克服上述缺陷的縫紉機(jī)械及相關(guān)的方法，本發(fā)明能夠在對(duì)構(gòu)成織物的不同的層進(jìn)行縫紉操作時(shí)，以考慮到結(jié)構(gòu)變形的方式來(lái)測(cè)量縫紉織物構(gòu)造的針的實(shí)際穿刺深度。
該目的可由一種縫紉由數(shù)個(gè)疊加層組成的織物構(gòu)造的機(jī)械來(lái)實(shí)現(xiàn)，該機(jī)械包括一個(gè)垂直運(yùn)動(dòng)的縫紉工作臺(tái)，一個(gè)縫紉頭，帶有預(yù)定數(shù)量的垂直地設(shè)置在縫紉工作臺(tái)的帶刺針，和驅(qū)動(dòng)所述縫紉頭的裝置，該裝置使其垂直往復(fù)地運(yùn)動(dòng)，來(lái)限定在所述織物構(gòu)造中針最大穿刺的低點(diǎn)，該機(jī)械的特征在于其進(jìn)一步包括測(cè)量裝置，設(shè)置在所述縫紉頭中，用于測(cè)量在針最大穿刺的低點(diǎn)所述織物構(gòu)造頂表面的位置。
因此，通過(guò)將測(cè)量裝置設(shè)置在針板上，就可能考慮到織物構(gòu)造在縫紉力作用下被壓縮的程度，由此能夠精確地確定出針的實(shí)際穿刺深度。
優(yōu)選地，所述測(cè)量裝置設(shè)置在所述縫紉頭的中平面，垂直于所述織物構(gòu)造的前進(jìn)方向。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，所述測(cè)量所述織物構(gòu)造頂表面位置的裝置包括一個(gè)光學(xué)組件，用于進(jìn)行無(wú)接觸測(cè)量。優(yōu)選地，其包括一個(gè)寬束型的激光發(fā)射器/接收器。
在一個(gè)可選實(shí)施方案，所述測(cè)量裝置可包括一個(gè)機(jī)械探測(cè)器，用于接觸測(cè)量。
還可以配有一個(gè)傳感器，該傳感器優(yōu)選為感應(yīng)或光學(xué)類(lèi)型的，以確定所述針最大穿刺的低點(diǎn)，還配有處理器裝置，用于控制所述縫紉工作臺(tái)的垂直移動(dòng)，所述移動(dòng)是所述測(cè)量裝置在所述針最大穿刺的低點(diǎn)測(cè)量的織物構(gòu)造頂表面的位置的函數(shù)。
本發(fā)明還提供一種使用上述機(jī)械制織物構(gòu)造的方法，以及用該方法獲得的織物構(gòu)造。織物構(gòu)造頂表面的位置優(yōu)選通過(guò)在織物構(gòu)造整個(gè)長(zhǎng)度上實(shí)時(shí)進(jìn)行的瞬時(shí)測(cè)量來(lái)測(cè)量。


通過(guò)下述非限制性的說(shuō)明及結(jié)合附圖，可更清楚地理解本發(fā)明。
圖1是用于縫紉織物構(gòu)造的本發(fā)明機(jī)械第一實(shí)施方案的示意圖；圖2是用于縫紉織物構(gòu)造的本發(fā)明機(jī)械第二實(shí)施方案的示意圖；和圖3是圖2中的機(jī)械的側(cè)視圖，右手部分示出針的最大穿刺位置。
具體實(shí)施例方式
圖1和2示出用于縫紉平面的織物構(gòu)造的機(jī)械的兩個(gè)實(shí)施方案。當(dāng)然，可以理解，本發(fā)明沒(méi)有僅被限制在制造平面結(jié)構(gòu)，卷繞纖維片(fiber sheet)制造的結(jié)構(gòu)也構(gòu)成本發(fā)明者一個(gè)應(yīng)用，片或織物可以環(huán)向和螺旋扭曲來(lái)形成平的疊加圈，片也可以卷在心軸上來(lái)形成疊加圈。
機(jī)械通常包括“縫紉”工作臺(tái)10，用于支撐層或片12，該層或片12的長(zhǎng)度和寬度取決于制造出的最終構(gòu)造。相繼給料，從而疊加成連續(xù)的層。工作臺(tái)垂直設(shè)置在縫紉頭14下面，該縫紉頭具有裝在針板16上的確定數(shù)量的常規(guī)帶刺針18，該縫紉頭通過(guò)一個(gè)或多個(gè)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的一個(gè)或多個(gè)曲柄部件20的驅(qū)動(dòng)，而垂直地住復(fù)運(yùn)動(dòng)。固定到機(jī)械的機(jī)架24的脫模器22安裝在縫紉工作臺(tái)之上，防止織物構(gòu)造在針抬起時(shí)發(fā)生變形。當(dāng)然，工作臺(tái)和脫模器都分別穿有孔26，28，用于使針通過(guò)。工作臺(tái)在例如由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的蝸桿所組成的裝置30的驅(qū)動(dòng)下垂直運(yùn)動(dòng)。兩組驅(qū)動(dòng)輥32，34(也稱(chēng)為入口和出口壓緊件)設(shè)置在機(jī)械的上游和下游，用于朝縫紉頭水平地輸送織物構(gòu)造。
本發(fā)明配有裝置36，用于測(cè)量織物構(gòu)造頂表面位置，并位于縫紉頭14中，以便確定在最大穿刺的低點(diǎn)時(shí)，針在織物構(gòu)造中的實(shí)際穿刺深度。由于針的行程相對(duì)于其被連接到的機(jī)架是恒定的，而且由于縫紉工作臺(tái)相對(duì)機(jī)架設(shè)置在已知距離，因此可方便地顯示出，針穿刺紡織材料的深度直接取決于在縫紉工作臺(tái)和所測(cè)頂表面之間的材料的厚度。
為此目的，測(cè)量裝置36固定于機(jī)架24，針板16(和脫模器22)鉆有孔38和40，以使測(cè)量裝置能夠與織物構(gòu)造的頂表面相配合。
在所示實(shí)施方案中，該配合可以無(wú)接觸地(遙控測(cè)量織物構(gòu)造頂表面的位置)或有接觸地(將機(jī)械探測(cè)器降低到織物構(gòu)造的頂表面)進(jìn)行。
圖1示出本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，其中無(wú)接觸測(cè)量裝置由光學(xué)測(cè)量組件組成，如激光發(fā)射器/接收器42。發(fā)射器發(fā)送一個(gè)激光束，穿過(guò)針板和脫模器，朝著織物構(gòu)造的頂表面，然后頂表面將光束反射到接收器。假設(shè)發(fā)射器和縫紉工作臺(tái)之間的距離為前先的測(cè)量所知，因此發(fā)射器和織物構(gòu)造頂表面之間的距離可通過(guò)分析激光束去程和回程路徑來(lái)確定，足以準(zhǔn)確地定出縫紉工作臺(tái)所支撐的織物構(gòu)造的厚度。另外，為避免織物構(gòu)造上明顯的缺陷的問(wèn)題，激光組件優(yōu)選寬光束類(lèi)型(由于該類(lèi)型的激光通過(guò)在光束整個(gè)寬度上的測(cè)量有綜合作用)。當(dāng)然，完全可以使用工作在紅外線的光學(xué)測(cè)量組件，但不是必需優(yōu)選紅外線。
圖2示出一個(gè)可選的實(shí)施方案，其中，測(cè)量裝置由固定到機(jī)架24的內(nèi)柱塞44形成的機(jī)械探測(cè)器組成，外套筒46滑動(dòng)地安裝在其上，套筒有一個(gè)略圓的端部，用于直接地接觸織物構(gòu)造(在通過(guò)針板和脫模器之后)。套筒的滑動(dòng)，由優(yōu)選為壓縮氣體的流體從固定到機(jī)架24的控制模塊48受控制地噴射進(jìn)活塞，而被驅(qū)動(dòng)。流體的壓力調(diào)整為織物構(gòu)造的特性(硬度，彈性反作用)的函數(shù)，其被調(diào)整以確保套筒不在所述織物構(gòu)造上彈跳。套筒還包括在其頂端的反射套環(huán)50，用于與同樣固定在機(jī)架24的光學(xué)測(cè)量組件，如激光或紅外線發(fā)射器/接收器52相配合。發(fā)射器將光束射向套筒的套環(huán)，光線又被其反射回接收器。當(dāng)探測(cè)器的端部和縫紉工作臺(tái)接觸時(shí)，假設(shè)發(fā)射器和接收器之間的距離為先前的測(cè)量所知，因此，在所述端部與織物構(gòu)造的頂表面接觸時(shí)確定發(fā)射器和接收器之間的距離(通過(guò)分析光束去程和回程路徑)，在本案中也足以能夠準(zhǔn)確地定出縫紉工作臺(tái)所支持的織物構(gòu)造的厚度。
在上述兩個(gè)實(shí)施方案中，測(cè)量裝置36優(yōu)選設(shè)置在縫紉頭14的中平面中，垂直于織物構(gòu)造前進(jìn)的方向(盡管當(dāng)然可以較遠(yuǎn)地從其離開(kāi))。如果織物構(gòu)造的形式是兩個(gè)相鄰的互相平行的在縫紉頭下前進(jìn)的片，則測(cè)量裝置可是成對(duì)的。在圖3所示的結(jié)構(gòu)中，縫紉頭可包括兩個(gè)并排設(shè)置的獨(dú)立的針板，帶有隨后基本設(shè)置在各片中間的測(cè)量裝置。為便于理解，圖3示出上文可選實(shí)施方案中的機(jī)械，在兩個(gè)不同的位置，一個(gè)位置(圖3的左半邊)相對(duì)應(yīng)于一個(gè)針頭抬起的靜止位置，另一(右邊部分)相對(duì)應(yīng)于所述頭在其針最大穿刺的低點(diǎn)位置。
針最大穿刺的低點(diǎn)在實(shí)時(shí)由例如感應(yīng)或光學(xué)類(lèi)型的傳感器54確定，傳感器固定在機(jī)架，與例如曲柄組件20上的一個(gè)特定的凸輪側(cè)面56相配合，從而控制縫紉頭的垂直往復(fù)運(yùn)動(dòng)。該凸輪側(cè)面用來(lái)確定一段時(shí)間(不僅僅是一個(gè)單獨(dú)的瞬時(shí)測(cè)量瞬間)在針板的下行程過(guò)程中，優(yōu)選接近低點(diǎn)，在此過(guò)程中測(cè)量裝置36工作，可獲得數(shù)個(gè)測(cè)量值，連接到傳感器54和測(cè)量裝置36的處理器模塊58根據(jù)這些測(cè)量值來(lái)確定一個(gè)縫紉層的第一平均值。這些測(cè)量隨后在織物構(gòu)造的各個(gè)水平的前進(jìn)步驟之后反復(fù)進(jìn)行，在給定通道端部獲得的這組值用來(lái)確定針的實(shí)際平均穿刺深度，在此基礎(chǔ)上，用于驅(qū)動(dòng)縫紉工作臺(tái)并連接到處理器裝置58的裝置30可自動(dòng)地使工作垂直運(yùn)動(dòng)以容納下面的通道，工作臺(tái)的向下步驟的尺寸被控制，以便針在織物構(gòu)造中穿刺確定的距離。
因此，本發(fā)明機(jī)械所進(jìn)行的縫紉方法概述如下。開(kāi)始，第二厚度疊加在設(shè)置在縫紉工作臺(tái)上的第一層厚度上，此方法疊加的這兩個(gè)層在預(yù)定條件下被縫紉頭的帶刺針結(jié)合在一起。其后，縫紉工作臺(tái)相對(duì)縫紉頭移動(dòng)一個(gè)距離，該距離被確定為以適當(dāng)?shù)臏y(cè)量裝置、在最大穿刺的低點(diǎn)處測(cè)得的兩疊加層表面位置的函數(shù)。最后，第三層厚度疊加前述兩層之上，所述第三層厚度在相同的預(yù)定條件下被結(jié)合到前述兩層。隨后，對(duì)于后面的層，這些步驟重復(fù)進(jìn)行，直到織物構(gòu)造達(dá)到所希望的厚度為止。
在上述機(jī)械中使用的方法包括首先，將一個(gè)或兩個(gè)疊加的層放到工作臺(tái)10上，然后，使用針板16，同時(shí)利用驅(qū)動(dòng)輥32，34使織物構(gòu)造在整個(gè)寬度上水平地運(yùn)動(dòng)，使各層通過(guò)縫紉結(jié)合在一起。然后，工作臺(tái)以確定尺寸的移動(dòng)步驟下降，從而第三層可以被疊加，并依次被縫紉到另外兩層，并繼續(xù)進(jìn)行直到獲得所希望的厚度為止。
在本發(fā)明中，尺寸確定的移動(dòng)步驟不是不變的，也不依據(jù)預(yù)定的下降關(guān)系，而是由在針最大穿刺的低點(diǎn)測(cè)量的針在織物構(gòu)造的上述層中的實(shí)際穿刺深度所決定的，從而獲得所述織物構(gòu)造的所希望的實(shí)際的縫紉密度，密度可是恒定的，或者可隨織物構(gòu)造的厚度變化。因此，所述織物構(gòu)造頂表面的位置在針的中間被測(cè)量，從而產(chǎn)生縫紉工作臺(tái)向下步驟的尺寸，以使針以確定距離穿刺織物構(gòu)造。
權(quán)利要求
1.一種用于對(duì)由數(shù)個(gè)疊加層(12)組成的織物構(gòu)造進(jìn)行縫紉的機(jī)械，所述機(jī)械包括一個(gè)可垂直運(yùn)動(dòng)的縫紉工作臺(tái)(10)，一個(gè)縫紉頭(14)，帶有垂直設(shè)置在所述縫紉工作臺(tái)上方的確定數(shù)量的帶刺針(18)，和驅(qū)動(dòng)所述縫紉頭使其垂直往復(fù)運(yùn)動(dòng)的裝置，用于確定針在所述織物構(gòu)造中最大穿刺的低點(diǎn)，所述機(jī)械其特征在于還包括設(shè)置在所述縫紉頭中的測(cè)量裝置(36)，用于在所述針最大穿刺的低點(diǎn)測(cè)量所述織物構(gòu)造頂表面的位置。
2.如權(quán)利要求1所述的機(jī)械，其特征在于，所述測(cè)量裝置設(shè)在所述縫紉頭的中平面，垂直于所述織物構(gòu)造的前進(jìn)方向。
3.如權(quán)利要求1或2所述的機(jī)械，其特征在于，測(cè)量所述織物構(gòu)造頂表面位置的所述裝置包括光學(xué)組件(42)，用于進(jìn)行無(wú)接觸測(cè)量。
4.如權(quán)利要求1或2所述的機(jī)械，其特征在于，所述光學(xué)組件包括激光發(fā)射器/接收器。
5.如權(quán)利要求4所述的機(jī)械，其特征在于，所述激光發(fā)射器/接收器是寬光束類(lèi)型的。
6.如權(quán)利要求1或2所述的機(jī)械，其特征在于，測(cè)量所述織物構(gòu)造頂表面位置的所述裝置包括接觸測(cè)量的機(jī)械探測(cè)器(44-52)。
7.如權(quán)利要求1到6任意一項(xiàng)所述的機(jī)械，其特征在于，進(jìn)一步包括優(yōu)選為感應(yīng)或光學(xué)類(lèi)型的傳感器(54)，用于確定所述針的最大穿刺的所述低點(diǎn)。
8.如權(quán)利要求7所述的機(jī)械，其特征在于，進(jìn)一步包括處理器裝置(58)，控制所述縫紉工作臺(tái)的垂直移動(dòng)，該垂直移動(dòng)是在所述針最大穿刺的低點(diǎn)由所述測(cè)量裝置測(cè)量的所述織物構(gòu)造頂表面的位置的函數(shù)。
9.一種制造由數(shù)個(gè)疊加層(12)組成的織物構(gòu)造的方法，所述方法包括下列步驟a)將第二層厚度疊加在設(shè)置在縫紉工作臺(tái)(10)上的第一層厚度上；b)使用縫紉頭(14)的帶刺針(16)，在預(yù)定條件下，將此方式疊加的所述兩層厚度結(jié)合在一起；c)通過(guò)尺寸定為所述兩疊加層頂表面位置的函數(shù)的移動(dòng)步驟，相對(duì)所述縫紉頭移動(dòng)所述縫紉工作臺(tái)，所述位置在所述針最大穿刺的低點(diǎn)在所述縫紉頭中被測(cè)量；d)在所述上述厚度上疊加新一層厚度；e)在所述預(yù)定條件下，將所述新一層厚度連接在上述層的厚度上；以及f)對(duì)于后續(xù)層的厚度重復(fù)步驟c)，d)，和e)，步驟c)中的移動(dòng)確定為所做織物構(gòu)造頂表面位置函數(shù)，該位置在所述針最大穿刺的低點(diǎn)在所述縫紉頭中被測(cè)量。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述織物構(gòu)造頂表面的位置，是通過(guò)所述織物構(gòu)造整個(gè)長(zhǎng)度之上在實(shí)時(shí)內(nèi)平均進(jìn)行的瞬間測(cè)量來(lái)測(cè)量的。
全文摘要
一種用于對(duì)由數(shù)個(gè)疊加層(12)組成的織物構(gòu)造進(jìn)行縫紉－沖孔的機(jī)械，包括一個(gè)可垂直運(yùn)動(dòng)的縫紉工作臺(tái)(10)，一個(gè)縫紉頭(14)，帶有垂直設(shè)置在縫紉工作臺(tái)上的確定數(shù)量的帶刺針(18)，和使縫紉頭垂直往復(fù)運(yùn)動(dòng)的裝置，該裝置用于針最大穿刺的低點(diǎn)，測(cè)量裝置(36)配備在機(jī)械的縫紉頭中，用于在針最大穿刺的低點(diǎn)測(cè)量織物構(gòu)造頂表面的位置。測(cè)量裝置優(yōu)選設(shè)置在縫紉頭的中平面，垂直于織物構(gòu)造的前進(jìn)方向。
文檔編號(hào)D04H18/00GK1494617SQ02805609
公開(kāi)日2004年5月5日 申請(qǐng)日期2002年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月2日
發(fā)明者Y·博德里, R·讓, Y 博德里 申請(qǐng)人:馬賽爾-布加蒂股份有限公司