本發(fā)明涉及一種變直徑回轉(zhuǎn)體織物針刺成型設(shè)備，屬于織物針刺成型領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

針刺成型設(shè)備用于疊層針刺多層纖維層制備高性能三維預(yù)制體，三維預(yù)制體主要應(yīng)用于航空航天等領(lǐng)域，針刺工藝在三維預(yù)制體制備上具有快速、高效、成本低等特點，已經(jīng)廣泛應(yīng)用。目前針刺成型設(shè)備已經(jīng)實現(xiàn)平板、等直徑筒形等特定類型的預(yù)制體針刺成型。

平板針刺機，區(qū)別于普通無紡針刺機，雖在機械結(jié)構(gòu)上有很大創(chuàng)新和優(yōu)化，但是僅用于平板類產(chǎn)品的針刺成型，無法實現(xiàn)回轉(zhuǎn)體織物成型。

環(huán)形針刺復(fù)合機，通過將平板針刺機平面的托網(wǎng)板改成環(huán)形輥筒，用于等直徑回轉(zhuǎn)體類產(chǎn)品的針刺成型，但無法實現(xiàn)變直徑回轉(zhuǎn)體針刺成型。

申請?zhí)枮?01220461612.7的專利介紹了一種異型數(shù)控針刺機，采用懸臂式結(jié)構(gòu)的針刺裝置能滿足多品種特定形態(tài)殼體的針刺成型，但是由于采用小針板針刺，針刺效率較低，且對大長徑比的回轉(zhuǎn)體產(chǎn)品針刺成型難度大。

目前平板類產(chǎn)品針刺成型設(shè)備已經(jīng)相對成熟，對于回轉(zhuǎn)體類產(chǎn)品針刺成型仍存在很多問題，尤其是變直徑回轉(zhuǎn)體快速高效針刺成型的設(shè)備鮮有介紹，且現(xiàn)有的針刺設(shè)備存在產(chǎn)品分層，層密度不均的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有變直徑回轉(zhuǎn)體類產(chǎn)品針刺成型無法實現(xiàn)及回轉(zhuǎn)體針刺成型過程中存在產(chǎn)品分層，層密度不均的問題，本發(fā)明設(shè)計了一種變直徑回轉(zhuǎn)體織物針刺成型設(shè)備。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

一種變直徑回轉(zhuǎn)體針刺成型設(shè)備，包括機架、針刺機構(gòu)、壓力反饋及調(diào)節(jié)裝置、模具旋轉(zhuǎn)機構(gòu)和模具升降機構(gòu)；針刺機構(gòu)、模具旋轉(zhuǎn)機構(gòu)和模具升降機構(gòu)從上到下依次設(shè)置，針刺機構(gòu)和模具升降機構(gòu)均設(shè)在機架上，模具旋轉(zhuǎn)機構(gòu)設(shè)在模具升降機構(gòu)上、在模具升降機構(gòu)的帶動下升降，壓力反饋及調(diào)節(jié)裝置設(shè)在針刺機構(gòu)上。

模具旋轉(zhuǎn)機構(gòu)中的模具可根據(jù)產(chǎn)品外形設(shè)計成相應(yīng)的產(chǎn)品外形的形狀，模具旋轉(zhuǎn)機構(gòu)在模具升降機構(gòu)的帶動下完成織造過程中的升降；壓力反饋及調(diào)節(jié)裝置反饋針刺機構(gòu)中剝網(wǎng)板壓力變化，并根據(jù)織物要求，通過調(diào)節(jié)壓力來滿足層密度要求。

為了提高針刺質(zhì)量，針刺機構(gòu)包括伺服電機1、皮帶輪組、主軸、一對外側(cè)雙向凸輪、一對內(nèi)側(cè)雙向凸輪、兩個內(nèi)側(cè)連桿、兩個外側(cè)連桿、針梁、仿形針板和仿形剝網(wǎng)板；伺服電機1固定在機架頂部，伺服電機1通過皮帶輪組驅(qū)動主軸旋轉(zhuǎn)；一對外側(cè)雙向凸輪和一對內(nèi)側(cè)雙向凸輪均安裝在主軸上、且在主軸上上下往復(fù)運動，其中，一對內(nèi)側(cè)雙向凸輪位于一對外側(cè)雙向凸輪之間；一對內(nèi)側(cè)雙向凸輪分別通過兩個內(nèi)側(cè)連桿與針梁連接，仿形針板固定在針梁上；一對外側(cè)雙向凸輪分別通過兩個外側(cè)連桿與仿形剝網(wǎng)板連接，仿形剝網(wǎng)板位于針梁下方，壓力反饋及調(diào)節(jié)裝置安裝在外側(cè)連桿與仿形剝網(wǎng)板之間。

本申請伺服電機是作為動力源的。本申請的上下、頂部底部等方位詞，均指裝置正常使用時的相對位置。

為了提高壓力反饋和調(diào)節(jié)的準(zhǔn)確性，壓力反饋及調(diào)節(jié)裝置包括壓力傳感器和壓力調(diào)節(jié)裝置；壓力調(diào)節(jié)裝置包括壓力調(diào)節(jié)彈簧和導(dǎo)向桿，導(dǎo)向桿穿過壓力調(diào)節(jié)彈簧，導(dǎo)向桿一端與外側(cè)連桿連接、另一端通過壓力傳感器與仿形剝網(wǎng)板連接。

壓力傳感器反饋剝網(wǎng)板壓力變化，壓力調(diào)節(jié)裝置通過壓力傳感器的反饋值，根據(jù)織物設(shè)計的公分層數(shù)，通過調(diào)節(jié)壓力彈簧來滿足層密度要求。

為了提高壓力反饋的準(zhǔn)確性，同時降低成本、簡化結(jié)構(gòu)，節(jié)約空間，壓力傳感器為薄片式壓力傳感器。進一步優(yōu)選，薄片式壓力傳感器的厚度為0.2mm、響應(yīng)時間為＜50ms。

為了保證織物針刺質(zhì)量，同時簡化結(jié)構(gòu)、降低成本，模具升降機構(gòu)包括伺服電機3、蝸輪蝸桿裝置、導(dǎo)軌和升降平臺；導(dǎo)軌有兩道、相對設(shè)置在機架的兩側(cè)；伺服電機3固定在機架上，通過聯(lián)軸器與蝸輪蝸桿裝置連接；蝸輪蝸桿裝置固定在機架上，蝸輪蝸桿的上部與升降平臺連接、并帶動升降平臺上下移動；升降平臺兩端分別滑動聯(lián)接在兩道導(dǎo)軌內(nèi)。

為了保證織物針刺質(zhì)量，同時簡化結(jié)構(gòu)、降低成本，模具旋轉(zhuǎn)機構(gòu)包括伺服電機2、傘齒輪組、模具固定座、模具固定軸和模具；伺服電機2固定在升降平臺上、并通過聯(lián)軸器與傘齒輪組連接，傘齒輪組輸出端與模具固定軸連接，模具固定軸與模具的一端連接，模具的另一端通過軸承固定在模具固定座上，模具固定座固連在升降平臺上。

作為本申請的優(yōu)選方案，上述傘齒輪組包括大傘齒、小傘齒、小傘齒連接軸和固定座；大傘齒和小傘齒成90°嚙合；小傘齒通過小傘齒連接軸和固定座聯(lián)接，小傘齒連接軸和伺服電機2連接，固定座固定在升降平臺上。

本申請仿形針板可根據(jù)產(chǎn)品外形設(shè)計，本申請仿形是指保證針板和剝網(wǎng)板外形與模具沿母線的外形輪廓相貼合，可用于規(guī)則等直徑和變直徑模具仿形，仿形針板植針密度根據(jù)織物要求可設(shè)計，保證針刺質(zhì)量和針刺效率；仿形針板針孔可任意設(shè)計方向，材料選用優(yōu)質(zhì)鎂鋁合金，保證使用性能；仿形剝網(wǎng)板尺寸按照仿形針板的尺寸設(shè)計，保證對織物的“壓實”效果。

本申請模具進一步優(yōu)選為8字型，針板和剝網(wǎng)板外形與模具沿母線的外形輪廓相貼合。

為了方便操作，提高效率，變直徑回轉(zhuǎn)體針刺成型設(shè)備，還包括控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)包括人機界面、plc可編程邏輯控制器、與所述伺服電機聯(lián)接的控制器及用于檢測壓力的壓力傳感器，實現(xiàn)針刺機構(gòu)、模具旋轉(zhuǎn)機構(gòu)和模具升降機構(gòu)的相互協(xié)調(diào)運動，以及剝網(wǎng)板壓力反饋的閉環(huán)控制。結(jié)合本申請公開的內(nèi)容及現(xiàn)有技術(shù)可順利實現(xiàn)自動化控制。

上述伺服電機包括伺服電機1-3。

在針刺工藝前需要將網(wǎng)胎和基布組成的單元層均勻纏鋪在模具上，針刺完成后疊層纏鋪，繼續(xù)針刺，最后達到產(chǎn)品厚度。

本申請變直徑回轉(zhuǎn)體針刺成型設(shè)備用于針刺纖維多層變直徑回轉(zhuǎn)體織物，主要解決現(xiàn)有工藝操作過程中變直徑回轉(zhuǎn)體快速高效成型，同時剝網(wǎng)板具有壓力反饋及調(diào)節(jié)裝置，解決產(chǎn)品分層，層密度不均的問題，實現(xiàn)機械化、高精度的變直徑回轉(zhuǎn)體針刺成型。

本申請變直徑回轉(zhuǎn)體針刺成型設(shè)備也可用于等直徑回轉(zhuǎn)體針刺成型。

在生產(chǎn)過程中，針刺機構(gòu)中伺服電機1通過皮帶輪組驅(qū)動主軸轉(zhuǎn)動，主軸轉(zhuǎn)動帶動兩個內(nèi)側(cè)雙向凸輪(一對內(nèi)側(cè)雙向凸輪)及雙向凸輪連接的內(nèi)外側(cè)連桿上下往復(fù)運行，進而驅(qū)動仿形針板往復(fù)針刺，同時模具旋轉(zhuǎn)機構(gòu)中伺服電機2通過驅(qū)動傘齒輪組驅(qū)動纏鋪好纖維的模具按照工藝要求的速率均勻旋轉(zhuǎn)，進行仿形針刺，模具旋轉(zhuǎn)一周后，其升降機構(gòu)通過伺服電機3驅(qū)動蝸輪蝸桿裝置控制升降平臺下降，然后進行纖維纏鋪，如此往復(fù)至一定厚度的預(yù)制體。整個針刺過程中，壓力傳感器在線檢測仿形剝網(wǎng)板的壓力值用于反饋針刺織物的層間均勻性，通過壓力調(diào)節(jié)裝置進行實時調(diào)節(jié)，達到產(chǎn)品設(shè)計的層密度，同時保證內(nèi)部均勻。

本發(fā)明未提及的技術(shù)均參照現(xiàn)有技術(shù)。

本發(fā)明變直徑回轉(zhuǎn)體針刺成型設(shè)備，實現(xiàn)了針刺纖維多層變直徑回轉(zhuǎn)體準(zhǔn)三維預(yù)制體生產(chǎn)，主要解決現(xiàn)有工藝操作過程中生產(chǎn)效率低、成本高和產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性差等問題，并通過壓力反饋及調(diào)節(jié)裝置實現(xiàn)剝網(wǎng)板在線壓力監(jiān)測及調(diào)節(jié)，有效控制針刺產(chǎn)品密度，實現(xiàn)高精度針刺成型；本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，適于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明變直徑回轉(zhuǎn)體針刺成型設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1左視圖；

圖3是本發(fā)明變直徑回轉(zhuǎn)體針刺成型設(shè)備針刺機構(gòu)局部視圖；

圖4是本發(fā)明變直徑回轉(zhuǎn)體針刺成型設(shè)備壓力反饋及調(diào)節(jié)裝置局部視圖；

圖5是本發(fā)明變直徑回轉(zhuǎn)體針刺成型設(shè)備模具旋轉(zhuǎn)機構(gòu)和升降機構(gòu)局部視圖；

圖中，1-機架；2-針刺機構(gòu)，2-1-伺服電機1，2-2-皮帶輪組，2-3-主軸，2-4-雙向凸輪，2-5-內(nèi)側(cè)連桿，2-6-外側(cè)連桿，2-7-針梁，2-8-仿形針板，2-9-仿形剝網(wǎng)板；3-壓力反饋及調(diào)節(jié)裝置，3-1-壓力傳感器，3-2-壓力調(diào)節(jié)裝置，3-2-1-壓力調(diào)節(jié)彈簧，3-2-2-導(dǎo)向桿；4-模具旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，4-1-伺服電機2、4-2-傘齒輪組、4-3-模具固定座、4-4-模具固定軸，4-5-模具；5-模具升降機構(gòu)，5-1-伺服電機3、5-2-蝸輪蝸桿裝置、5-3-導(dǎo)軌，5-4-升降平臺。

具體實施方式

為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實施例進一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實施例。

實施例1

如圖所示，變直徑回轉(zhuǎn)體針刺成型設(shè)備，包括機架、針刺機構(gòu)、壓力反饋及調(diào)節(jié)裝置、模具旋轉(zhuǎn)機構(gòu)和模具升降機構(gòu)；

針刺機構(gòu)包括伺服電機1、皮帶輪組、主軸、一對外側(cè)雙向凸輪、一對內(nèi)側(cè)雙向凸輪、兩個內(nèi)側(cè)連桿、兩個外側(cè)連桿、針梁、仿形針板和仿形剝網(wǎng)板；伺服電機1固定在機架頂部，伺服電機1通過皮帶輪組驅(qū)動主軸旋轉(zhuǎn)；一對外側(cè)雙向凸輪和一對內(nèi)側(cè)雙向凸輪均安裝在主軸上、且在主軸上上下往復(fù)運動，其中，一對內(nèi)側(cè)雙向凸輪位于一對外側(cè)雙向凸輪之間；一對內(nèi)側(cè)雙向凸輪分別通過兩個內(nèi)側(cè)連桿與針梁連接，仿形針板固定在針梁上；一對外側(cè)雙向凸輪分別通過兩個外側(cè)連桿與仿形剝網(wǎng)板連接，仿形剝網(wǎng)板位于針梁下方，壓力反饋及調(diào)節(jié)裝置安裝在外側(cè)連桿與仿形剝網(wǎng)板之間。

壓力反饋及調(diào)節(jié)裝置包括壓力傳感器和壓力調(diào)節(jié)裝置；壓力調(diào)節(jié)裝置包括壓力調(diào)節(jié)彈簧和導(dǎo)向桿，導(dǎo)向桿穿過壓力調(diào)節(jié)彈簧，導(dǎo)向桿一端與外側(cè)連桿連接、另一端通過壓力傳感器與仿形剝網(wǎng)板連接。壓力傳感器反饋剝網(wǎng)板壓力變化，壓力調(diào)節(jié)裝置通過壓力傳感器的反饋值，根據(jù)織物設(shè)計的公分層數(shù)，通過調(diào)節(jié)壓力彈簧來滿足層密度要求。壓力傳感器為薄片式壓力傳感器，厚度為0.2mm、響應(yīng)時間為＜50ms。

模具升降機構(gòu)包括伺服電機3、蝸輪蝸桿裝置、導(dǎo)軌和升降平臺；導(dǎo)軌有兩道、相對設(shè)置在機架的兩側(cè)；伺服電機3固定在機架上，通過聯(lián)軸器與蝸輪蝸桿裝置連接；蝸輪蝸桿裝置固定在機架上，蝸輪蝸桿的上部與升降平臺連接、并帶動升降平臺上下移動；升降平臺兩端分別滑動聯(lián)接在兩道導(dǎo)軌內(nèi)。

模具旋轉(zhuǎn)機構(gòu)包括伺服電機2、傘齒輪組、模具固定座、模具固定軸和模具；伺服電機2固定在升降平臺上、并通過聯(lián)軸器與傘齒輪組連接，傘齒輪組輸出端與模具固定軸連接，模具固定軸與模具的一端連接，模具的另一端通過軸承固定在模具固定座上，模具固定座固連在升降平臺上。

模具為8字型，針板和剝網(wǎng)板外形與模具沿母線的外形輪廓相貼合。

實施例2

與實施例1基本相同，所不同的是：傘齒輪組包括大傘齒、小傘齒、小傘齒連接軸和固定座；大傘齒和小傘齒成90°嚙合；小傘齒通過小傘齒連接軸和固定座聯(lián)接，小傘齒連接軸和伺服電機2連接，固定座固定在升降平臺上。

實施例3

與實施例1基本相同，所不同的是：變直徑回轉(zhuǎn)體針刺成型設(shè)備還包括控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)包括人機界面、plc可編程邏輯控制器、與所述伺服電機聯(lián)接的控制器及用于檢測壓力的壓力傳感器，實現(xiàn)針刺機構(gòu)、模具旋轉(zhuǎn)機構(gòu)和模具升降機構(gòu)的相互協(xié)調(diào)運動，以及剝網(wǎng)板壓力反饋的閉環(huán)控制。

上述各例設(shè)備針刺工藝前需要將網(wǎng)胎和基布組成的單元層均勻纏鋪在模具上，針刺完成后疊層纏鋪，繼續(xù)針刺，最后達到產(chǎn)品厚度。

在生產(chǎn)過程中，針刺機構(gòu)中伺服電機1通過皮帶輪組驅(qū)動主軸轉(zhuǎn)動，主軸轉(zhuǎn)動帶動兩個雙向凸輪及其連接的內(nèi)側(cè)連桿和外側(cè)連桿上下往復(fù)運行，進而驅(qū)動仿形針板往復(fù)針刺，同時模具旋轉(zhuǎn)機構(gòu)中伺服電機2通過驅(qū)動傘齒輪組帶動模具按照工藝要求的速率均勻旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)一周或數(shù)周后時，模具升降機構(gòu)中通過伺服電機3驅(qū)動蝸輪蝸桿裝置控制升降平臺下降，如此往復(fù)直到一定厚度的預(yù)制體，在整個針刺過程中，壓力傳感器通過在線檢測仿形剝網(wǎng)板的壓力值，有效反饋織物層密度，并通過壓力調(diào)節(jié)裝置進行在線調(diào)節(jié)，達到產(chǎn)品設(shè)計的層密度，同時保證內(nèi)部均勻。