一種旋轉式超長穿刺鋼針存儲及施放裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種旋轉式超長穿刺鋼針存儲及施放裝置，包括底板，其上設有一個落針孔、一個電機軸孔和三個激光通道小孔；底板下安裝有步進電機，其輸出端與一轉軸相連，轉軸穿過電機軸孔露在底板上為豎直設置，兩端分別固定有轉盤A并在轉盤A之間固定有兩個轉盤B，轉盤A均布有多個階梯孔，轉盤B均布有與之數(shù)量相同的通孔且中心線一一對應重合，中心線重合的階梯孔和通孔內設有儲針管，其穿過轉盤B的通孔兩端由轉盤A的階梯孔固定；底板下安裝有一導向頭，其上設有導向孔，導向孔中心線與底板上落針孔的中心線重合；底板的上面還安裝有三臺紅光十字激光器，其軸線分別與底板激光通道小孔中心線重合。本發(fā)明實現(xiàn)了超長穿刺鋼針施放的自動化、連續(xù)化。
【專利說明】一種旋轉式超長穿刺鋼針存儲及施放裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種三維織物整體穿刺成型的成套加工設備，尤其涉及一種整體穿刺鋼針陣列布放裝置的超長穿刺鋼針的存儲及施放裝置。
【背景技術】
[0002]三維織物是近40年來發(fā)展起來的性能最優(yōu)的纖維增強結構，主要用于航空、航天、汽車、醫(yī)療及新【技術領域】。整體穿刺技術是三維織物的一種成型技術，整體穿刺的鋼針陣列是指將鋼針放入穿刺模板數(shù)千至數(shù)萬個精密微小孔中形成的穿刺陣列。
[0003]隨著科學技術的進步，人們逐步將以往手工操作的流程、工藝與信息、微電子、自動化、精密制造等技術有機結合起來，以提高生產(chǎn)效率、降低勞動強度。與傳統(tǒng)的手工操作相比，自動化生產(chǎn)裝備具有操作準確，生產(chǎn)效率高，降低勞動強度，節(jié)省生產(chǎn)成本的優(yōu)點。為此，人們研制了各種穿刺設備。
[0004]科技論文“立體編制預制體用自動單針插刺機設計”(玻璃纖維2011 (3):18-20)介紹了一種自動單針插刺機用于三維編織預制體成型工藝過程中的單針插刺，實現(xiàn)單針插刺的自動化。該設備與傳統(tǒng)手工單針插刺工藝相比，雖然具有單針插刺間距一致性好，生產(chǎn)效率高，勞動強度低等特點，可更好的適應三維編制預制體形狀復雜化、大型化趨勢要求等優(yōu)點。但其不足之處在于:不能滿足整體穿刺工藝，僅能實現(xiàn)單根鋼針對多層碳布的插刺。
[0005]專利號為201310228228.1的中國專利文獻中公開了一種穿刺鋼針陣列布放裝置，其布針機構底板上面的一端設有可更換的儲針機構，從可更換的儲針機構的中插裝有一推板，底板的中間部位固定有擋板，擋板上穿過一推桿，推桿的兩端與推板和凱夫拉繩連接，推桿上套有彈簧；步進電機驅動絞輪轉動，實現(xiàn)推板做直線往復運動；布針機構在水平工作太的帶動下使得鋼針連續(xù)豎直掉落進入穿刺模板微小孔中，形成穿刺鋼針陣列。其不足之處在于，推板頻繁做往復運動降低了鋼針施放的速度及效率。

【發(fā)明內容】

[0006]針對上述現(xiàn)有技術，本發(fā)明提供了一種旋轉式超長穿刺鋼針存儲及施放裝置，用于三維織物整體穿刺成型鋼針陣列的布放裝置，將一組超長穿刺鋼針逐一高效準確的布放在穿刺模板的數(shù)千乃至數(shù)萬個等距密排的微小孔中。本發(fā)明實現(xiàn)了整體穿刺鋼針布放的自動化、連續(xù)化，提高了超長穿刺鋼針陣列布放的效率。
[0007]為了解決上述技術問題本發(fā)明一種旋轉式超長穿刺鋼針存儲及施放裝置予以實現(xiàn)的技術方案是:該裝置包括底板，所述底板上設有一個落針孔、一個電機軸孔和三個激光通道小孔；所述底板的下面安裝有步進電機，所述步進電機的輸出端與一轉軸相連，所述轉軸穿過電機軸孔后露在底板的上面，所述轉軸為豎直設置，所述轉軸的兩端分別固定有轉盤A，所述轉軸上在位于兩個轉盤A之間固定有兩個轉盤B，所述轉盤A上均布有多個階梯孔，所述轉盤B上均布有多個通孔，多個階梯孔和多個通孔的數(shù)量一致，且中心線一一對應重合，中心線重合位置的階梯孔和通孔內設有儲針管，裝配時，所述儲針管穿過兩個轉盤B上的通孔、所述儲針管的兩端分別由兩個轉盤A上的階梯孔來固定，從而實現(xiàn)儲針管的軸向定位；所述底板的下面安裝有一導向頭，所述導向頭上設有導向孔，所述導向孔的中心線與設置在底板上的落針孔的中心線重合；所述底板的上面還安裝有三臺紅光十字激光器，三臺紅光十字激光器的軸線分別與底板上的三個激光通道小孔的中線線重合。
[0008]本發(fā)明旋轉式超長穿刺鋼針存儲及施放裝置，其中，所述步進電機選用選用KH42HM2B115型，所述紅光十字激光器采用遠大激光器YD-C650W5-9-22型和AVOIDEXPOSURE LD-G650A23 型中的一種。
[0009]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0010]本發(fā)明用于碳纖維三維織物整體穿刺鋼針陣列布放裝置的鋼針存儲及施放機構，實現(xiàn)整體穿刺超長鋼針的自動化、連續(xù)化布放。提高超長穿刺鋼針的布放速度和布放效率，降低操作人員的勞動強度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明旋轉式超長穿刺鋼針存儲及施放裝置的主視圖；
[0012]圖2是圖1所示裝置的左視圖；
[0013]圖3是圖1所示裝置的俯視圖；
[0014]圖4是圖1中所示底板的俯視圖；
[0015]圖5-1是圖1中所示轉盤A的端向視圖；
[0016]圖5-2是圖5-1所述轉盤A的側視剖視圖；
[0017]圖6-1是圖1中所示轉盤B的端向視圖；
[0018]圖6-2是圖6-1所述轉盤B的側視剖視圖；
[0019]圖7-1是圖1中所示導向頭的主視圖；
[0020]圖7-2是圖7-1所示導向頭的俯視圖；
[0021]圖8-1是圖1中所示轉軸的主視圖；
[0022]圖8-2是圖8-1所示轉軸的全剖左視圖；
[0023]圖8-3是圖8-1所述轉軸的右視圖。
[0024]圖中:1-底板，2_轉盤A, 3_轉盤B, 4_轉軸,41_軸孔,42_連接孔,43_定位平面，44-頂絲孔，5-儲針管，6-紅光十字激光器，7-支架，8-超長穿刺鋼針，9-導向頭，10-步進電機，11-落針孔，12-導向頭安裝螺紋孔，13-紅光十字激光器安裝孔，14-電機軸孔，15-階梯孔，16-通孔，17-長孔，18-導向孔，19-激光通道小孔。
【具體實施方式】
[0025]下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明技術方案作進一步詳細描述。
[0026]如圖4所示，本發(fā)明一種旋轉式超長穿刺鋼針存儲及施放裝置，包括底板1，所述底板I上設有一個落針孔11、一個電機軸孔14和三個激光通道小孔19。
[0027]如圖1、圖2和圖3所示，所述底板I的下面安裝有步進電機10，所述步進電機(10 )可以選用KH42HM2B115型步進電機，所述步進電機10的輸出端與一轉軸4相連，所述轉軸4穿過電機軸孔14后露在底板I的上面，所述轉軸4為豎直設置，所述轉軸4的兩端分別固定有轉盤A2，所述轉軸4上在位于兩個轉盤A2之間固定有兩個轉盤B3，如圖5_1和圖5_2所示，所述轉盤A2上均布有多個階梯孔15，如圖6-1和圖6-2所示，所述轉盤B3上均布有多個通孔16，多個階梯孔15和多個通孔16的數(shù)量一致，且中心線一一對應重合，中心線重合位置的階梯孔15和通孔16內設有儲針管5,裝配儲針管5時,所述儲針管5穿過兩個轉盤B3上的通孔16、所述儲針管5的兩端分別由兩個轉盤A2上的階梯孔來固定，從而實現(xiàn)儲針管5的軸向定位；轉盤B3起著穿過儲針管5及保證其直線度的作用，兩個轉盤A2上的階梯孔用于從上下兩個方向固定儲針管5，并與轉盤B3 —起保證儲針管5的直線度。
[0028]如圖1和圖2所示，所述底板I的下面安裝有一導向頭9，其作用在于超長穿刺鋼針通過落針孔11繼續(xù)保持豎直下落狀態(tài)，使其準確的施放于指定位置。如圖7-1和圖7-2所示，所述導向頭9上設有導向孔18，所述導向孔18的中心線與設置在底板I上的落針孔
11的中心線重合，導向頭9上設有兩個長孔17，用于方便調整安裝位置，用螺栓穿過導向頭9上的長孔17和底板I上的導向頭安裝螺紋孔12，調整好位置(即保證所述導向孔18的中心線與設置在底板I上的落針孔11的中心線重合)后擰緊螺母即可。
[0029]如圖1、圖2和圖3所示，所述底板I的上面還設有三個紅光十字激光器安裝孔13，并分別通過三個支架7固定安裝有三臺紅光十字激光器6，三臺紅光十字激光器6的軸線分別與底板I上的三個激光通道小孔19的中心線重合，所述三個激光通道小孔19的直徑與用于盛放豎直落下的超長穿刺鋼針的穿刺模板(與本發(fā)明配合使用的)等距密排精密微小孔的直徑相等，同時，所述三個激光通道小孔19之間的距離分別為穿刺模板等距密排精密微小孔孔間距的整數(shù)倍。三臺紅光十字激光器6位于底板上，三臺紅光十字激光器6安裝位置(也是三個激光通道小孔19的位置)的連線的布局是圍繞轉軸4的旋轉中心、并呈直角三角形分布，利用紅光十字激光器6激光直線性好、發(fā)散度極小的特點，使紅光十字激光器6發(fā)出的紅色十字激光穿過底板I的激光通道小孔19照射到穿刺模板等距密排精密微小孔中對應的基準孔，通過判斷穿過穿刺模板中基準孔的紅色十字線中兩條直線的長度是否相等來確定激光通道小孔19的軸線與穿刺模板基準孔軸線是否重合及確定穿刺模板每行及每列小孔是否與底板I中的激光通道小通孔的連線是否保持平行或垂直。若三臺紅光十字激光器6發(fā)出的紅色十字激光穿過穿刺模板基準孔后的十字線中的兩條相互垂直的直線長度相等即可確定落針孔與穿刺模板基準孔的位置關系。因此，本發(fā)明中的三臺紅光十字激光器6用于標定穿刺模板工裝中的等距密排小孔的位置，同時檢驗穿刺模板固定的位置是否保證等距密排小孔每行、每列與水平與豎直布置的紅光十字激光器形成的直線重合或平行；本發(fā)明中，所述紅光十字激光器6可以選用遠大激光器YD-C650W5-9-22型和AVOID EXPOSURE LD-G650A23 型中的一種。
[0030]本發(fā)明中，轉軸4的結構如圖8-1、圖8-2和圖8_3所示，轉軸4下端的軸頭用于安裝步進電機10，在該軸頭部位設有用于與步進電機10輸出端連接的連接孔42和用于定位的頂絲孔44，所述轉軸4的另一端設有軸孔41，所述軸孔41是用于減輕轉軸4的重量，降低步進電機10的負載，以使步進電機10在頻繁啟動、停止時更加平穩(wěn)。在轉軸4上分別固定轉盤A2和轉盤B3的位置處加工出定位平面43，在轉盤A2和轉盤B3上也分別設有緊定螺栓孔，轉盤A2和轉盤B3套裝在轉軸4的相應位置后分別通過緊定螺栓將轉盤A2和轉盤B3固定在轉軸4上。所述步進電機10驅動所述轉軸4，轉軸4只是在步進電機10的驅動下轉動，兩個轉盤A2安裝在轉軸4的兩端并固定，兩個轉盤B3均布固定在轉軸4的中間，裝配時，要求轉盤A2和轉盤B3的均布孔均分別同軸，圖5-1和圖6-1中均顯示出本發(fā)明實施例中是具有20根儲針管5穿過轉盤B3并被轉盤A2的階梯孔上下固定。如圖1和圖2所示，超長穿刺鋼針8由裝填裝置或者人工放入儲針管5中，將20根超長穿刺鋼針分別放入所述儲針管5中，通過步進電機10驅動轉軸4轉動，進而帶動轉盤A2、轉盤B3及儲針管5轉動，從而實現(xiàn)儲針管5中存儲的超長穿刺鋼針的繞軸轉動，當儲針管5正好轉動到位于底板I上的落針孔11的上方并與落針孔11的中心線重合時，在重力的作用下超長穿刺鋼針8通過導向頭9落下，從而實現(xiàn)了布針動作，此時，其他的儲針管5中的超長穿刺鋼針豎直的放置、且針尾處于底板I的平面上，而未處于底板I上落針孔11的上方，即實現(xiàn)了預先布放鋼針的存儲，以此類推，在轉軸4轉動過程中，超長穿刺鋼針8可以通過底板I上的落針孔11和導向頭9上的導向孔18連續(xù)掉落，使得超長穿刺鋼針8連續(xù)并有規(guī)律的施放。
[0031]使用本發(fā)明旋轉式超長穿刺鋼針存儲及施放裝置時，先通過紅光十字激光器6確定落針孔11與穿刺模板等距密排精密微小孔中基準孔的位置關系，定位時，打開紅光十字激光器6其發(fā)出紅色十字激光，使其穿過下方放置的穿刺模板等距密排精密微小孔的對應小孔(3個基準孔)。當紅色十字激光穿過穿刺模板上對應的基準小孔后，將這三個基準小孔周邊的其他小孔遮擋住以免對定位造成干擾，然后對穿刺模板的位置進行微調以保證紅光十字激光器6發(fā)出的紅色十字激光通過底板I的激光通道小孔19及穿刺模板對應的基準小孔后的紅色十字的兩條直線的距離相等，這樣就表明激光通道小孔19與穿刺模板對應基準小孔的中心線重合，進而幫助確定了落針孔11與穿刺模板基準小孔的位置關系，然后將穿刺模板固定。然后，啟動步進電機10驅動轉軸4轉動，帶動轉盤A2、轉盤B3及儲針管5轉動一定角度后，并停留在恰好使落針孔11位于兩個儲針管5的中間，接下來，使用超長穿刺鋼針裝填裝置或人工放置的方法將20根超長穿刺鋼針8分別通過轉盤A2和轉盤B3放入儲針管5中，完成將超長穿刺鋼針8放入儲針管5的工作后即可進行鋼針的布放。步進電機10驅動轉軸4轉動，按第一次轉動的角度\及后續(xù)轉過的固定角度α轉動，依次將超長穿刺鋼針8運送至落針孔11的上方，使超長穿刺鋼針8在其重力的作用下穿過落針孔11及導向頭9的導向孔18豎直下落，從而完成布放。本發(fā)明實現(xiàn)了超長穿刺鋼針施放的自動化，提高了鋼針施放的速度、可靠性，降低了工人的勞動強度。
`[0032]如圖3所示，鋼針存儲及施放裝置施放鋼針時的始位置需使落針孔11恰好處于兩個儲針管5的中間，以防止鋼針掉落。根據(jù)超長穿刺鋼針存儲及施放裝置能夠存儲的最多鋼針的數(shù)量，設為η，可以求出施放每根鋼針時(施放第一根鋼針時除外)步進電機每次轉過的固定角度α，計算公式如下:
360
[0033]a =-
η
[0034]布放裝置在裝填滿鋼針后第一次轉動的角度α I為:
rI_ 360
[0035](Χ\ ~

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[0036]盡管上面結合附圖對本發(fā)明進行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的【具體實施方式】，上述的【具體實施方式】僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領域的普通技術人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨的情況下，還可以做出很多變形，這些均屬于本發(fā)明的保護之內。
【權利要求】
1.一種旋轉式超長穿刺鋼針存儲及施放裝置，包括底板(I)，其特征在于: 所述底板(I)上設有一個落針孔(11)、一個電機軸孔(14 )和三個激光通道小孔(19 ); 所述底板(I)的下面安裝有步進電機(10)，所述步進電機(10)的輸出端與一轉軸(4)相連，所述轉軸(4)穿過電機軸孔(14)后露在底板(I)的上面，所述轉軸(4)為豎直設置，所述轉軸(4)的兩端分別固定有轉盤A (2)，所述轉軸(4)上在位于兩個轉盤A (2)之間固定有兩個轉盤B (3)，所述轉盤A (2)上均布有多個階梯孔(15)，所述轉盤B (3)上均布有多個通孔(16)，多個階梯孔(15)和多個通孔(16)的數(shù)量一致，且中心線一一對應重合，中心線重合位置的階梯孔(15)和通孔(16)內設有儲針管(5)，裝配時，所述儲針管(5)穿過兩個轉盤B (3)上的通孔(16)、所述儲針管(5)的兩端分別由兩個轉盤A (2)上的階梯孔來固定，從而實現(xiàn)儲針管(5)的軸向定位； 所述底板(I)的下面安裝有一導向頭(9)，所述導向頭(9)上設有導向孔(18)，所述導向孔(18)的中心線與設置在底板(I)上的落針孔(11)的中心線重合； 所述底板(I)的上面還安裝有三臺紅光十字激光器(6 )，三臺紅光十字激光器(6 )的軸線分別與底板(I)上的三個激光通道小孔(19)的中心線重合。
2.根據(jù)權利要求1所述旋轉式超長穿刺鋼針存儲及施放裝置，其特征在于:所述步進電機(10)選用 KH42HM2B115 型。
3.根據(jù)權利要求1所述旋轉式超長穿刺鋼針存儲及施放裝置，其特征在于:所述紅光十字激光器(6 )采用遠大激光器YD-C650W5-9-22型和AVOID EXPOSURE LD-G650A23型中的一種。
【文檔編號】D01G15/84GK103774289SQ201410044080
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年1月29日 優(yōu)先權日:2014年1月29日
【發(fā)明者】董九志, 蔣秀明, 楊建成, 趙世海, 袁汝旺, 趙永立 申請人:天津工業(yè)大學