專利名稱：編織三維整體結(jié)構(gòu)物的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機械編織技術(shù)及裝置，其國際專利分類號為D04。
在現(xiàn)有技術(shù)中，二維編織物(主要為紡織品)已完全為人類所接受，但用機械自動編織出三維整體結(jié)構(gòu)物還未被大多數(shù)人所理解，三維整體編織物由于其強度與重量之比高，抗拉壓、剪切、斷裂及整體性能好等許多優(yōu)點，已在許多工業(yè)部門受到越來越高的重視。國內(nèi)某些部門雖已開展了這項工作的研究，但都未取得比較成功的突破，國外，主要是美國在這方面做了比較深入的研究工作，其公布的專利文獻US Patent 4312261，Jan.26.1982描述了一種編織三維整體結(jié)構(gòu)物的機械裝置。這種裝置依靠移動放置在制作面內(nèi)的多個攜帶有紗線(纖維)的運送單元(內(nèi)嵌永久磁鐵由非磁性材料制成的立方體導紗器)來實現(xiàn)三維整體結(jié)構(gòu)物的編織，其采用的方法是四步折線運動法，該裝置比較成功地解決了三維整體結(jié)構(gòu)物的編織問題，但由于其采用的方法所限，使該裝置存在著結(jié)構(gòu)復雜、工藝要求高、造價昂貴、運送單元移動困難，編織大尺寸結(jié)構(gòu)物不易實現(xiàn)大規(guī)模的自動化生產(chǎn)等問題。
為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種新的編織三維整體結(jié)構(gòu)物的方法和裝置，該方法簡單可靠，易于實現(xiàn)，能有效提高編織速度，該裝置構(gòu)造簡單巧妙，運轉(zhuǎn)靈活，大尺寸結(jié)構(gòu)物編織易實現(xiàn)大規(guī)模的自動化工業(yè)性生產(chǎn)。
本發(fā)明是通過如下方式實現(xiàn)的該編織方法包括二步運動，第一步為正向運動，即當主動輪逆時針方向轉(zhuǎn)動180°時，使底盤內(nèi)位于奇數(shù)排的從動輪順時針方向轉(zhuǎn)動180°，位于偶數(shù)排的從動輪則逆時針方向轉(zhuǎn)動180°;第二步為第一步的反向運動，即當主動輪順時針方向轉(zhuǎn)動180°時，使位于奇數(shù)排的從動輪逆時針方向轉(zhuǎn)動180°，而位于偶數(shù)排的從動輪則順時針方向轉(zhuǎn)動180°;如此正、反二步運動反復進行，固定在從動輪上的撥叉輪就帶動許多個帶有纖維的滑桿在頂面的環(huán)形軌道內(nèi)沿一定軌跡運動，編織出事先設定形狀的三維編織物。本方法亦可認為第一步為反向運動，第二步為正向運動，都對編織無影響。
該編織裝置由底盤、驅(qū)動傳動部份、軸、撥叉輪、凸輪機構(gòu)、彈簧壓桿、圓蓋、滑桿、方形蓋及緊固件等組成;軸按一定間隔距離固定安裝在底盤上，主、從動輪安裝在軸上貼近底盤的位置，其安裝間隙控制在可使主、從動輪靈活轉(zhuǎn)動的范圍內(nèi)，傳動方式可以是齒輪也可以采用其它形式;撥叉輪穿過軸與從動輪固定在一起，由從動輪帶動旋轉(zhuǎn)，撥叉輪分為中撥叉輪、Ⅰ型邊撥叉輪和Ⅱ型邊撥叉輪，中撥叉輪固定在位于中間位置的從動輪上，Ⅰ型邊撥叉輪固定在位于上、下邊界位置的從動輪上，Ⅱ型邊撥叉輪固定在位于左右邊界(含四個角)位置的從動輪上;中撥叉輪和Ⅰ型邊撥叉輪每個上面都裝有四個彈簧壓桿，Ⅱ型邊撥叉輪每個上面都裝有四個凸輪機構(gòu)，彈簧壓桿裝在凸輪機構(gòu)上表面，所有彈簧壓桿都位于同一個水平面內(nèi);圓蓋穿過軸與軸固連，并與設置在撥叉輪間的方形蓋構(gòu)成環(huán)形軌道形成該裝置的頂面;滑桿由撥叉輪帶動，并由撥叉輪上的彈簧壓桿導向，凸輪機構(gòu)和弧形缺口定位沿頂面的環(huán)形軌道運動。


圖1第一步運動示意2第二步運動示意3編織裝置俯視4圖3的A向剖視5齒輪嚙合關(guān)系6撥叉輪、凸輪機構(gòu)、彈簧壓桿與滑桿裝配示意7滑桿結(jié)構(gòu)示意8中撥叉輪結(jié)構(gòu)示意9Ⅰ型邊撥叉輪結(jié)構(gòu)示意10Ⅱ型邊撥叉輪結(jié)構(gòu)示意11滑桿沿環(huán)形軌道運動示意12編織機示意圖下面結(jié)合附圖詳細描述本發(fā)明的一個實施例。
附圖給出了編織方形截面編織物的實施例，該實施例采用電機驅(qū)動、齒輪傳動。
圖1給出了本發(fā)明的二步運動法的第一步正向運動原理圖。圖中空心點表示軸、實心點表示纖維(紗線)，箭頭表示纖維繞軸運動方向。當主動輪繞軸A逆時針方向轉(zhuǎn)動180°時，帶動所有位于奇數(shù)排的從動輪繞軸(圖中空心點)順時針方向轉(zhuǎn)動180°、位于偶數(shù)排的從動輪則繞軸逆時針方向轉(zhuǎn)動180°，纖維(圖中實心點)由滑桿帶動從圖中實心點處沿箭頭所示方向運動到箭頭處。圖2則給出了第二步反向運動原理圖，當主動輪繞軸A順時針方向轉(zhuǎn)動180°時，帶動所有位于奇數(shù)排的從動輪繞軸逆時針方向轉(zhuǎn)動180°、位于偶數(shù)排的從動輪則繞軸順時針方向轉(zhuǎn)動180°纖維由滑桿帶動從圖中實心點處沿箭頭所示方向運動到箭頭處。如此二步運動反復進行，滑桿就帶著纖維在編織面內(nèi)依一定軌跡運動，參照圖11，編織出截面為方形的三維編織物。
參照圖3、圖4，該編織裝置包括底盤1、主動輪A、齒輪傳動系統(tǒng)2、軸3、撥叉輪4、凸輪機構(gòu)10、彈簧壓桿9、滑桿5、圓蓋6、方形蓋7、擋塊8及緊固件等。軸3按一定間隔距離固定在底盤1上，齒輪傳動系2由主動輪驅(qū)動A，其嚙合關(guān)系參見圖5，由圖5可見，當主動輪A逆時針方向轉(zhuǎn)動時，1、3、5排即奇數(shù)排齒輪是順時針方向轉(zhuǎn)動的，而2、4排即偶數(shù)排齒輪則是逆時針方向轉(zhuǎn)動的，而當A順時針方向轉(zhuǎn)動時，1、3、5排齒輪是逆時針方向轉(zhuǎn)動的，2、4排齒輪則順時針方向轉(zhuǎn)動。圓蓋6與四邊為圓弧曲線的方形蓋7構(gòu)成本裝置頂面的環(huán)形軌道11。參照圖4，撥叉輪4穿過軸3與齒輪2安裝在一起由齒輪2帶動旋轉(zhuǎn)，彈簧壓桿9安裝在撥叉輪4上，其壓桿頂在滑桿5的兩翼上對滑桿5的兩翼上對滑桿5起導向作用，而滑桿5在環(huán)形軌道11中運動的動力則來自撥叉輪4。
圖6示出了撥叉輪4、凸輪機構(gòu)10、彈簧壓桿9與滑桿5的裝配圖。撥叉輪4有三種形式，即中撥叉輪4a、Ⅰ型邊撥叉輪4b和Ⅱ型邊撥叉輪4c，中撥叉輪4a安裝在位于中間位置的齒輪上，Ⅰ型邊撥叉輪4b安裝在位于上、下邊界的齒輪上，Ⅱ型邊撥叉輪4c安裝在位于左、右邊界(含四個角)的齒輪上。參照圖8，中撥叉輪4a為在沿周向二二相鄰四分之一周長的位置開有半圓形槽的扁圓柱體，彈簧壓桿9安裝在中撥叉輪4a的上表面，其位置如圖所示。參照圖9，Ⅰ型邊撥叉輪4b為沿周向開有二個圓心角為90°的圓弧形缺口的扁圓柱體，為使彈簧壓桿9的壓桿與中撥叉輪4a上的位于同一水平面內(nèi)，在Ⅰ型邊撥叉輪上加裝有一個扁圓柱體12。參照圖10，Ⅱ型邊撥叉輪4c為一扁圓柱體，在其上表面裝有4個凸輪機構(gòu)10，彈簧壓桿9裝在凸輪機構(gòu)10上。安裝時，為使滑桿5在同一水平面內(nèi)運動，應將中撥叉輪4a上下交替排列(參照圖4)，以使中撥叉輪4a上的半圓形槽能相互咬住滑桿5的力臂15，帶動滑桿5靈活運動。
圖7示出了滑桿5的形狀，其中間部份的槽13用于在環(huán)形軌道11中運動，在下邊緣有兩翼14，其作用是與撥叉輪4a、4b、4c上的彈簧壓桿9配合為滑桿5運動導向，力臂15由撥叉輪4上的槽、缺口或凸輪機構(gòu)帶動。
參照圖1和2，當滑桿5運動到邊界位置時，有時只轉(zhuǎn)動四分之一周(90°)，(對上、下邊界而言是進，對左、右邊界而言是出)，為了實現(xiàn)這步運動，參照圖6，在上、下邊界就用Ⅰ型邊撥叉輪4b，由于其上有四分之一周的缺口，而在缺口上滑桿5不運動，因此使滑桿5只運動四分之一周;而在左右邊界上，用的是Ⅱ型邊撥叉輪4c，其上凸輪機構(gòu)10的安裝位置和形狀可使滑桿只運動四分之一周。
參照圖11，滑桿5在環(huán)形軌道中的運動軌跡(僅以一個滑桿為例說明)是這樣的滑桿5由位置B開始起動，在邊界上由Ⅰ型邊撥叉輪帶動走四分之一周到B1，再由B1經(jīng)C1到B2，由B2經(jīng)C2到B3，即滑桿5的運動軌跡為B1C1B2，B2C2B3，B3C3B4，B4B5，B5B4B6，B6B4，B4D3B3，B3D2B2，B2D1B1，B1D0B0，B0D0，D0E1F1……。
編織出的三維整體結(jié)構(gòu)物截面的大小由編織裝置和纖維直徑控制，當編織裝置擁有m列和n行齒輪時，編織物(方形)的截面積可用下式近似給出S＝mnd2，式中d為纖維直徑。
參照圖12，編織機由編織裝置16，模18及提升裝置20構(gòu)成，纖維(紗)17由編織裝置16編織后，由模18成形壓緊形成編好的織物19。
本發(fā)明的編織三維整體結(jié)構(gòu)物的方法不僅可用于編織截面為方形的編織物，而且可以編織截面為梯形、工字形、圓形、環(huán)形等的編織物，該方法具有思想新穎、簡單實用、易于實現(xiàn)等優(yōu)點。
本發(fā)明的編織裝置可用于編織截面為方形、工字形和梯形編織物，經(jīng)改進后可用于編織截面為圓形、環(huán)形編織物，具有構(gòu)造簡單，運轉(zhuǎn)靈活，易實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)自動化生產(chǎn)等積極效果。
權(quán)利要求
1.一種編織三維整體結(jié)構(gòu)物的方法，其特征在于該方法包括二步運動，第一步為正向運動，即當主動輪逆時針方向轉(zhuǎn)動180°時，帶動位于奇數(shù)排的從動輪順時針方向轉(zhuǎn)動180°、位于偶數(shù)排的從動輪則逆時針方向轉(zhuǎn)動180°；第二步為反向運動，即當主動輪順時針方向轉(zhuǎn)動180°時，帶動位于奇數(shù)排的從動輪逆時針方向轉(zhuǎn)動180°、位于偶數(shù)排的從動輪則順時針方向轉(zhuǎn)動180°。上述正反二步運動反復進行，即由固定在從動輪上的撥叉輪帶動繞有纖維的滑桿在編織裝置的環(huán)形軌道內(nèi)沿一定軌道運動，編織出事先設定截面形狀的三維編織物。
2.一種編織截面為方形、工字形或梯形的三維整體結(jié)構(gòu)物的裝置，其特征在于該裝置由底盤1、主動輪A、齒輪傳動系2、軸3、撥叉輪4、滑桿5、圓蓋6、方形蓋7、擋塊8、彈簧壓桿9、凸輪機構(gòu)10及緊固件等組成;軸3按一定間隔距離固定在底盤1上，齒輪傳動系2由主動輪A驅(qū)動;撥叉輪4與齒輪固定在一起由齒輪帶動旋轉(zhuǎn)，撥叉輪4分為中撥叉輪4a、Ⅰ型邊撥叉輪4b和Ⅱ型邊撥叉輪4c，中撥叉輪4a固定在位于中間位置的齒輪上，Ⅰ型邊撥叉輪4b固定在位于上、下邊界位置的齒輪上，Ⅱ型邊撥叉輪4c固定在位于左、右邊界(含四個角)位置的齒輪上，中撥叉輪4a和Ⅰ型邊撥叉輪4b的上表面裝有四個彈簧壓桿9，Ⅱ型邊撥叉輪4c的上表面裝有四個凸輪機構(gòu)10，彈簧壓桿9則裝在凸輪機構(gòu)10的上表面，所有彈簧壓桿9都位于同一個水平面內(nèi);圓蓋6通過緊固件與軸3裝在一起，并與設置在撥叉輪間的四邊為圓弧的方形蓋7構(gòu)成環(huán)形軌道11;滑桿5由撥叉輪4帶動、彈簧壓桿9導向、擋塊8及凸輪機構(gòu)等定位沿環(huán)形軌道11運動。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的編織裝置，其特征在于中撥叉輪4a為在沿周向二二相鄰四分之一周長的位置上開有半圓形槽的扁圓柱體;Ⅰ型邊撥叉輪4b為沿周向開有二個圓心角為90°的圓弧形缺口的扁圓柱體。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的編織裝置，其特征在于滑桿5由上、下邊界進，左、右邊界出時，只運動四分之一周。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的編織裝置，其特征在于中撥叉輪4a采用上、下交替排列的安裝方式。
全文摘要
一種編織三維整體結(jié)構(gòu)物的方法和裝置，涉及機械編織技術(shù)及其裝備。該編織裝置采用了二步運動法，由底盤、驅(qū)動傳動部分、軸、撥叉輪、滑桿、凸輪機構(gòu)和彈簧壓桿等組成。由固定在傳動系統(tǒng)上的撥叉輪帶動帶有纖維的滑桿在該裝置內(nèi)沿一定軌跡運動，從而編織出截面為方形、工字形及梯形的編織物。本發(fā)明的編織方法和裝置可有效地提高編織速度，能實現(xiàn)大規(guī)模的自動化工業(yè)生產(chǎn)。
文檔編號D04C1/00GK1087146SQ9311553
公開日1994年5月25日 申請日期1993年10月14日 優(yōu)先權(quán)日1993年10月14日
發(fā)明者任鈞國, 陸寅初, 鄭榮躍 申請人:中國人民解放軍國防科學技術(shù)大學