專利名稱：紗線插入機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的領(lǐng)域本發(fā)明涉及的領(lǐng)域?yàn)閺?fù)合材料和用來制造這些材料的裝置。更具體點(diǎn)說，本發(fā)明是一種基本上沿縱長方向?qū)⒓喚€插入的裝置。
通常，對用來制造增強(qiáng)預(yù)制型的材料要求的性能是高強(qiáng)度，但是要求顯示該性能的材料的典型特性是其最高強(qiáng)度應(yīng)在構(gòu)件纖椎或長絲的長軸方向上。為此，在制造這種增強(qiáng)預(yù)制型時最好使構(gòu)成增強(qiáng)預(yù)制型的材料這樣取向使其長軸方向與完成的構(gòu)件將來承受力的方向基本上一致。但所受的力可能是多方向的，因此在某些用途上，增強(qiáng)材料也得多方向取向，典型的做法是制成兩層或多層的疊層片，使完工構(gòu)件的強(qiáng)度性能可在多于一個方向上起作用，甚至對準(zhǔn)各向同性的點(diǎn)亦可起作用。采用這種方法，便可使所受力主要由長軸取向在這些力的方向上的那些纖維來承受，這樣便可使復(fù)合結(jié)構(gòu)的增強(qiáng)構(gòu)件發(fā)揮其最高的負(fù)載承受能力。
經(jīng)常，需要生產(chǎn)的構(gòu)件的形狀不是那種簡單的幾何形狀(就其本身言)如板、片、長方體或正方體等。要完成這一點(diǎn)，一種方法是將這些基本的幾何形狀組合成為所需較復(fù)雜的形狀。一種典型的組合方法為將如上所述制出的增強(qiáng)預(yù)制型互成角度(典型為直角)地連接起來。這樣便可造成所需的形狀只是在預(yù)制型之間有一個或多個端壁或“T”形交叉部，這樣連接而成的復(fù)合結(jié)構(gòu)可增加強(qiáng)度，在受到外力如壓力或拉力時能抗拒彎曲或失效。但在任何情況下都應(yīng)使構(gòu)件的每一個連接點(diǎn)盡可能強(qiáng)，使外力不能把復(fù)合件拉開。否則即使增強(qiáng)預(yù)制型構(gòu)件本身具有所需的極高強(qiáng)度，比較弱的連接點(diǎn)將成為結(jié)構(gòu)中的薄弱環(huán)節(jié)。
這種交叉結(jié)構(gòu)的例子例如有兩個構(gòu)件，一個構(gòu)件是一條狹長而扁平的肋，另一個構(gòu)件是一個平面片，肋構(gòu)件以基本上成直角的方向與片構(gòu)件中間的全部寬度相交，目的是要當(dāng)有壓力施加在增強(qiáng)肋的寬度尺寸的方向上時，平面片不致不合適地彎曲或失效。這時這個復(fù)合結(jié)構(gòu)除了應(yīng)能承受壓力外，兩個相交構(gòu)件(例如平面片材、片材、帶或其它形狀等)還應(yīng)有一個牢固的連接部，當(dāng)有外力作用在其中一個構(gòu)件上使它離開與另一個構(gòu)件相交的方向時，這個連接部不能失效。
對這種連接部的制造，過去曾提出過各種方案，例如上面所說的一個構(gòu)件為一塊面板，另一個成角度的加固構(gòu)件為成角度的加固肋，加固肋可只用一個面板接觸表面，或者可在其一端分叉成兩個分開但在同一平面上的與面板接觸的表面，然后可將一個加固構(gòu)件的面板接觸表面與另一個構(gòu)件的接觸表面用熱固性膠粘劑或其他膠粘材料粘結(jié)在一起從而將兩構(gòu)件連接在一起。但當(dāng)將拉力施加在硬化過的面板或復(fù)合結(jié)構(gòu)的表皮上時，難以接受地相當(dāng)?shù)偷呢?fù)載竟會形成剝離力使加固肋從面板的連接界面上分開，這是因?yàn)檫B接部的有效強(qiáng)度是增強(qiáng)材料的強(qiáng)度而不是膠粘劑的強(qiáng)度。
在這種構(gòu)件的連接界面上采用金屬螺栓或鉚釘也是不能接受的，因?yàn)檫@種增添至少會部分損壞和削弱復(fù)合結(jié)構(gòu)本身、增加重量、并引入熱膨脹系數(shù)的差異。
解決這個問題的其他途徑曾基于這樣一種想法，即用縫合的方法將一個構(gòu)件連接到另一個構(gòu)件上并依靠縫合線將高強(qiáng)度的增強(qiáng)纖維引入并穿過連接部。一種這樣的方法曾在美國專利4,331,495號和其分案美國專利4,256,790號中示出。其中曾披露由膠粘連結(jié)的纖維層板制成的第一和第二復(fù)合面板的連接部，第一面板在其一端分叉形成兩個分開的但在同一平面上的接觸表面，每一表面都用未經(jīng)硬化的、柔性的復(fù)合紗線通過兩塊面板的線跡而連接到第二面板上，然后兩塊面板和紗線被“共同硬化”，即同時硬化。這個方案并不合適，從后來未能有效地對付連接強(qiáng)度的問題可以證明。
美國專利5,429,853號曾提出一種形式為面板和增強(qiáng)肋的增強(qiáng)復(fù)合構(gòu)件之間的連接方法。其中一個構(gòu)件形式為細(xì)長帶，其線性地傾斜以形成一個面板接觸支承凸緣，該凸緣與肋的其余部分連續(xù)形成一個增強(qiáng)凸緣。兩個肋通過其增強(qiáng)凸緣背靠背地彼此連接而構(gòu)成，其結(jié)果是有效地形成一個分叉的構(gòu)件，后者具有穿越形成的“T”形頂部的面板接觸表面。將增強(qiáng)肋的支承凸緣背靠背地并排放置使其與面板的表面接觸，然后用纖維長絲或紗線垂直穿過面板進(jìn)入增強(qiáng)構(gòu)件把面板和增強(qiáng)肋連接起來，這樣某些長絲便可進(jìn)入到與面板垂直的增強(qiáng)肋的主體內(nèi)并可沿著主體的長度方向延伸。這樣可以使通過長絲引入的一些纖維從面板構(gòu)件延伸入增強(qiáng)肋的增強(qiáng)凸緣中。這樣做雖然可能對某些目的有效，但連接部仍然不能得到所需的強(qiáng)度，從而會使增強(qiáng)構(gòu)件彼此分開。
本發(fā)明的綜述本發(fā)明的目的是要提供一種裝置用來將紗線插置到增強(qiáng)材料內(nèi)，如織造織物或非織造織物、蜂窩狀泡沫材料、或可能包括織物、泡沫材料或空氣間隙的材料組合物內(nèi)。本例中的“紗線”包括任何一種紡織紗線、單絲、涂覆紗線和類似物。
為了提供這種裝置，我們的想法是要用一系列裝置來控制紗線的運(yùn)動，包括用來使紗線移動的裝置和用來限制紗線移動的裝置如紗線制動器，兩者均可在適當(dāng)?shù)臅r刻作用，加上防止紗線彎折的裝置，如當(dāng)推入紗線時采用一個直徑比紗線略大的空心件。
本發(fā)明為將紗線縱長地插入到增強(qiáng)材料內(nèi)的裝置，該裝置有一殼體，該殼體的第一端用來接受紗線，該殼體的第二端用來通過紗線，第一和第二端都與各種裝置連通，包括將紗線保持在縱長路徑上的裝置、使紗線在縱長路徑上移動的裝置、驅(qū)動使紗線移動的裝置的設(shè)施、限制紗線移動的裝置，和在增強(qiáng)料上穿孔制出縱長路徑的裝置。將紗線保持在縱長路徑上的裝置可以是至少一個沿著縱向延伸通過殼體的空心件如圓筒，其最好由第一和第二空心件組成可伸縮式，第一空心件固定在殼體內(nèi)，第二空心件可沿縱向移動。在某一個實(shí)施例中，將紗線保持在縱長路徑上的裝置可在初始位置和相應(yīng)于紗線插入到增強(qiáng)材料內(nèi)的第二位置之間移動，并設(shè)有接合紗線的裝置，后者可在紗線在初始位置和第二位置之間走動時與紗線接合。而在將紗線保持在縱長路徑上的裝置從第二位置返回到初始位置時，用來限制紗線移動的裝置便與紗線接合將它保持在插入位置上。用來使紗線在縱長路徑上移動的裝置和用來限制紗線移動的裝置可用氣動、電子、機(jī)械、或機(jī)電各種方式驅(qū)動。用來驅(qū)使紗線移動的裝置可以是一個偶聯(lián)到將紗線保持在縱長路徑上的裝置的活塞。在一個優(yōu)選的實(shí)施例中，活塞、使紗線在縱長路徑上移動的裝置、和限制紗線移動的裝置都是用氣動方式驅(qū)動的。用來在增強(qiáng)材料內(nèi)穿孔制出縱長路徑的裝置是一個注射器式的縫紉針，后者設(shè)有一個孔可用來接納紗線，注射器式針具有一中空的內(nèi)部和一在頂尖上的孔，通過該孔紗線可輸出。當(dāng)該針在插入方向刺入到增強(qiáng)材料內(nèi)時，紗線隨之帶入，而當(dāng)該針插入后返回時，紗線就留在增強(qiáng)材料內(nèi)(由于上面提到的限制紗線移動的裝置的作用)。
應(yīng)當(dāng)知道本發(fā)明可使本行業(yè)的技術(shù)人員充分實(shí)現(xiàn)性能在各方向都相同的高效材料的效益。本裝置能被用來將紗線、粗紗、預(yù)浸漬的紗線、單絲等插入到這些材料內(nèi)，如織物層、非織造織物如毛氈、三維織造預(yù)制型、泡沫材料、預(yù)浸漬織物層等。本發(fā)明可被使用的某些方式包括· 在噴射基體材料如環(huán)氧樹脂之前，將紗線插入到碳纖維預(yù)制型內(nèi)，其目的是使它與紗線的預(yù)制型部分連接；· 將脆性紗線如NEXTEL陶瓷紗線插入而可不需在外面包上韌性紗線如聚酯。這樣可節(jié)省預(yù)加工和后加工的費(fèi)用。還可允許使用孔眼極小的針而可不需在針旁將紗線拖入。這樣可顯著減少由于插入過程而在織物上造成的損傷· 將犧牲紗線插入使它通過要成為碳/環(huán)氧樹脂機(jī)翼蒙皮的碳纖維織物；· 通過厚度的增強(qiáng)添加到復(fù)合的面板上以資改善加工應(yīng)力、層間性能和對排水傳播的抗力；· 將第二種紗線插入到由與第一種紗線不同的材料構(gòu)成的增強(qiáng)材料內(nèi)，例如第二種紗線可具有比增強(qiáng)材料高的熱傳導(dǎo)率，從而可提高熱量從增強(qiáng)材料上除去的效率；· 縫合復(fù)雜形狀可不需進(jìn)入到結(jié)構(gòu)的后側(cè)，如小管子或交錯的形狀。
現(xiàn)有技術(shù)的裝置使它們的用途較受限制。而具有上述特點(diǎn)的系統(tǒng)和按需實(shí)現(xiàn)這些特點(diǎn)的能力實(shí)際上能覆蓋復(fù)合材料領(lǐng)域能預(yù)見到的所有用途。
在殼體12的第二端16，第二空心件22從殼體12的內(nèi)部通過密封件24延伸到第二端16之外。第一空心件20被設(shè)置在第二空心件22的內(nèi)側(cè)使第二空心件22可在第一空心件20上伸縮，第二空心件22的內(nèi)徑略大于第一空心件20的外徑。紗線Y通過第二空心件22延伸到其遠(yuǎn)端22a，在該處紗線被穿引通過針26的孔眼，該針被一螺釘或夾頭28固定在遠(yuǎn)端22a內(nèi)。
如上所述，第一空心件20的下端位于第二空心件內(nèi)成為在殼體12內(nèi)可伸縮的布置。在本實(shí)施例中，第一空心件20被配件30和32固定在位，配件30和32在殼體12的內(nèi)壁和第一空心件20之間形成一個固定配合。在另一方面，第二空心件22能沿著其縱長軸線滑動并被安裝在第一空心件20的下端上。第二空心件22滑動通過密封件24，其遠(yuǎn)端22a和針26可移動離開殼體10。當(dāng)紗線Y被穿引通過空心件并通過針孔時，第二空心件的移動便可使紗線Y移動離開殼體10。第二空心件22被裝配在活塞34內(nèi)，活塞34是一個形狀與殼體12相配的圓盤，它與殼體的內(nèi)壁接觸并沿著內(nèi)壁滑動。實(shí)質(zhì)上，第二空心件22就是一個活塞桿，它可滑動地裝在殼體12內(nèi)，并能驅(qū)動針26和紗線Y使它們離開殼體進(jìn)入到增強(qiáng)材料內(nèi)。
行家們當(dāng)然知道有多種方式可驅(qū)使第二空心件22滑動，如氣動、機(jī)械、機(jī)電和電動。

圖1示出的紗線插入機(jī)構(gòu)用氣動驅(qū)動。在本實(shí)施例中，殼體內(nèi)部被分成四個區(qū)段或隔間A、B、C和D，每一區(qū)段都和其他區(qū)段隔開。區(qū)段A由配件30和32隔開，區(qū)段B由配件33和活塞34隔開，區(qū)段C由活塞34和位于第二端16的密封件24隔開，區(qū)段D通向大氣并被配件32和33隔開。每一區(qū)段分別設(shè)有管嘴40、42、44，通過該管嘴，加壓流體如壓縮空氣能夠進(jìn)入?yún)^(qū)段內(nèi)，也可從該區(qū)段內(nèi)排出，加壓流體是通過軟管或管線(未示出)輸入的，軟管或管線與加壓流體源(未示出)連通。在本實(shí)施例中，當(dāng)加壓流體被輸入到區(qū)段B內(nèi)時，第二空心件22和在其內(nèi)走動的紗線Y就被驅(qū)動離開殼體10而將紗線插入。當(dāng)區(qū)段C內(nèi)的壓力超過區(qū)段B內(nèi)的壓力時，第二空心件22就被向上驅(qū)動，也就是向后退縮。通常，要做到這一點(diǎn)，可將區(qū)段B內(nèi)的加壓流體放掉而將加壓流體輸入?yún)^(qū)段C內(nèi)。
在區(qū)段B內(nèi)設(shè)有第一紗線制動裝置46。制動墊48被裝配在第二空心件上的孔50內(nèi)。彈簧52延伸越過孔眼50并以其彈力偏壓在制動墊48上。有一橡膠軟外殼54或類似物被裝配在制動墊裝置46上。第一紗線制動裝置46是由于區(qū)段B內(nèi)加壓流體的積聚而被驅(qū)動的。
在區(qū)段A內(nèi)設(shè)有第二紗線制動裝置56，該裝置與第一紗線制動裝置相同，只是制動墊58被配裝在固定的第一空心件20上的孔60內(nèi)。第二紗線制動裝置56是由于區(qū)段A內(nèi)加壓流體的積聚而被驅(qū)動的。
該實(shí)施例的第一和第二紗線制動器都是用氣動驅(qū)動的。當(dāng)加壓流體進(jìn)入?yún)^(qū)段A和B時，升高的壓力會使制動墊48或58抵壓在紗線Y上，這樣就對驅(qū)動紗線離開殼體進(jìn)入到增強(qiáng)材料內(nèi)的運(yùn)動，或者在紗線插入后紡止紗線向上驅(qū)動或彎折作出了必要的限制。這點(diǎn)將在下面說明。
現(xiàn)在說明紗線插入機(jī)構(gòu)的操作和使用。紗線Y在第一端14進(jìn)入殼體內(nèi)并被穿引通過由第一和第二空心件20、22形成的可伸縮裝置。紗線Y還被穿引通過固定在第二空心件22遠(yuǎn)端的針26。
初時，在區(qū)段A、B和C內(nèi)的流體壓力都不夠驅(qū)動這些區(qū)段內(nèi)的構(gòu)件。通常，這意味著沒有施加流體壓力，壓力都是大氣壓力。在這種條件下，彈簧52的張力可使制動墊48、58保持在與紗線脫離接合的位置，因此紗線能被穿引。
當(dāng)在區(qū)段B內(nèi)施加空氣壓力時，第一紗線制動裝置46便被驅(qū)動，制動墊48被該區(qū)段內(nèi)積聚的壓力推到紗線Y上。而且積聚的壓力還使活塞34向下移動。這又使第二空心件22和針26向下移動，離開殼體，朝向增強(qiáng)材料，然后進(jìn)入增強(qiáng)材料內(nèi)。紗線Y與第二空心件一起走動，因?yàn)榈谝患喚€制動裝置的制動墊48正接合在紗線上。如上所述，將針定位在增強(qiáng)材料之上驅(qū)動紗線插入機(jī)構(gòu)，該針就可刺穿增強(qiáng)材料，為第二空心件和紗線Y造成一條基本為縱長路徑，紗線Y就沿著這條路徑被插入。
在紗線Y插入后，針26和第二空心件22的移出而不使紗線Y有位移或彎折是這樣進(jìn)行的。釋放區(qū)段B內(nèi)的流體壓力，使第一紗線制動裝置46與紗線Y脫離接合。同時將流體壓力施加到區(qū)段A和C內(nèi)。在區(qū)段A內(nèi)施加流體壓力可驅(qū)動位于固定的第一空心件20內(nèi)的第二紗線制動裝置56，其方式如同上面對第一紗線制動裝置的說明。
在區(qū)段C內(nèi)施加流體壓力可使活塞34向上移動，從而可使第二空心件22和針26移動離開增強(qiáng)材料，并使第二空心件22退回到殼體12內(nèi)?；钊?4的向上移動最后被設(shè)在區(qū)段B內(nèi)活塞34之上的一個活塞擋62停止。當(dāng)?shù)诙招募?2、活塞34、和針26后退時，紗線Y可保持固定不動，因?yàn)檫@時位于固定的第一空心件20內(nèi)的第二紗線制動裝置56由于區(qū)段A內(nèi)壓力的積聚己接合在紗線上。另外，由于第一和第二空心件的內(nèi)徑只比紗線直徑略大。因此第一和第二空心件能將紗線保持在縱長路徑上，防止紗線彎折。那就是說，當(dāng)?shù)诙招募?2、活塞34、和針26后退時，紗線受到約束，不能移動，因此紗線Y能保持在增強(qiáng)材料內(nèi)的位置上，即使在后退時針孔從紗線上滑過，紗線也不會移動。
在上述實(shí)施例中，紗線制動裝置用氣動驅(qū)動，但并非一定要這樣做。例如，紗線制動裝置可用氣動、機(jī)械、機(jī)電和電動各種方式驅(qū)動。如果不是用氣動裝置來驅(qū)動，可能不需要將殼體分隔成各個隔離的區(qū)段。
圖3示出紗線制動裝置的一個可替代的裝置。紗線制動裝置64設(shè)有一個固定擋或墊66。旋轉(zhuǎn)臂或凸輪68被驅(qū)動旋轉(zhuǎn)到紗線Y內(nèi)并將它固定地抵壓在固定墊66上。這是機(jī)械式紗線制動裝置的一個例子，可不需氣動系統(tǒng)的構(gòu)件。
圖2和4示出另外兩個氣動驅(qū)動的紗線制動裝置70和80。在圖2中，當(dāng)空氣驅(qū)動缸72被增壓時，固定在桿74上的制動墊76被驅(qū)動壓到紗線Y上將紗線靠在固定墊78上制動，這樣布置如同直接擠壓到制動墊上。釋放氣缸72的壓力便可使制動墊76從紗線Y上松開。
在圖4中，氣缸82驅(qū)動裝在樞軸86上的凸輪84使凸輪旋轉(zhuǎn)，從而移動制動墊88使之靠在紗線Y，于是紗線Y被固定在制動墊88和固定墊90之間的位置上，這與間接擠壓相似。在本實(shí)施例的一個變型中，旋轉(zhuǎn)凸輪84能直接旋轉(zhuǎn)到紗線Y內(nèi)，從而可不需制動墊。
圖5到9示出本發(fā)明另一個實(shí)施例。在圖5中，所示紗線插入機(jī)構(gòu)100具有一個驅(qū)動部件102和一個裝配在殼體101內(nèi)的載紗機(jī)構(gòu)104。
操作時，驅(qū)動部件102裝在殼體101內(nèi)保持不動。驅(qū)動部件102驅(qū)動載紗機(jī)構(gòu)實(shí)行紗線插入。載紗機(jī)構(gòu)104有一下部106和一上部108互補(bǔ)地裝配在一起。有一注射針110固定在下部106的遠(yuǎn)端。紗線Y穿引通過驅(qū)動部件102、載紗機(jī)構(gòu)104、和注射針110。這只是一般的布置，具體布置將在下面詳細(xì)說明。
仍請參閱圖5，驅(qū)動部件102在其后面112設(shè)有一個管狀進(jìn)口114用來接受來自加壓流體源(未示出)的加壓流體。管狀進(jìn)口114通過進(jìn)入本體118內(nèi)的導(dǎo)管116與驅(qū)動件126連通。在本體內(nèi)設(shè)有一條通道(未示出)用來作為加壓流體進(jìn)入本體的流動路徑。驅(qū)動件126從加壓流體的通道中伸出，并可在注入加壓流體時被驅(qū)動向外。當(dāng)驅(qū)動時，驅(qū)動件126朝著載紗機(jī)構(gòu)104的方向從導(dǎo)管116中向外移出。驅(qū)動件126與載紗機(jī)構(gòu)104的上部108連結(jié)并可使它一同向前移動。
紗線通過設(shè)在后面112上進(jìn)入道120進(jìn)入本體118，并通過一條通道122移動通過驅(qū)動部件102。進(jìn)入道120是驅(qū)動部件102的一個管狀延伸部。紗線移動通過通道122和紗管130走向載紗機(jī)構(gòu)104。
圖6示出驅(qū)動部件102的前面124，也就是面向載紗機(jī)構(gòu)104的一側(cè)。驅(qū)動件126從加壓流體的通道伸出。當(dāng)加壓流體供到驅(qū)動部件102時，驅(qū)動件126就被壓力驅(qū)動從驅(qū)動部件上移出。
前面124上還設(shè)有第一和第二通道128用來接納從載紗機(jī)構(gòu)104伸出的導(dǎo)引件136。前面上還設(shè)有與通道122連通的紗管130，紗管130從前面124伸出，紗線移動通過紗管走向載紗機(jī)構(gòu)104。
載紗機(jī)構(gòu)104由上部108和下部106構(gòu)成，下部106為一實(shí)心體，在其上面設(shè)有開槽的表面輪廓，可接納形狀與該表面輪廓互補(bǔ)的上部108。從圖7可看到，上部108有一縱長的本體部132和兩翼134，成為十字形，而下部106被互補(bǔ)地開槽以便接納上部108。
如圖5所示，驅(qū)動件126從驅(qū)動部件102伸出并被固定到載紗機(jī)構(gòu)104的后側(cè)。由于壓力關(guān)系，驅(qū)動件126向外移動，在紗線插入方向上推動載紗機(jī)構(gòu)104的上部108。當(dāng)上部108的兩翼134碰到下部106輪廓的內(nèi)壁時，下部106也被向外驅(qū)動，這時整個載紗機(jī)構(gòu)104都在紗線插入方向上移動。驅(qū)動件126就是驅(qū)使紗線移動的裝置。
載紗機(jī)構(gòu)104的下部106還設(shè)有從其后側(cè)伸出的兩個導(dǎo)引件136，其位置和尺寸使它們能分別裝配在驅(qū)動部件102前側(cè)124上所設(shè)的兩個通道128內(nèi)。下部106還設(shè)有一個紗管131，該紗管131以套疊伸縮的方式接納從固定的驅(qū)動部件102的前面114伸出的紗管130。在進(jìn)行與插入和退出有關(guān)的運(yùn)動時，導(dǎo)引件136在通道128內(nèi)滑進(jìn)滑出，但始終留在其內(nèi)。而紗線移動通過在固定的驅(qū)動部件102內(nèi)的通道、通過紗管130、通過紗管131和在載紗機(jī)構(gòu)104的下部106內(nèi)的通道156，然后通過注射針110。從驅(qū)動部件102伸出的紗管130和從載紗機(jī)構(gòu)104伸出的紗管131套疊在一起。應(yīng)該知道，在固定的驅(qū)動部件102內(nèi)的通道、紗管131和在載紗機(jī)構(gòu)104的下部106內(nèi)的通道156以及紗管130，它們的直徑都只略大于紗線的直徑，因此構(gòu)成將紗線保持在縱長路徑的裝置。
圖8為載紗機(jī)構(gòu)104下部106的俯視圖，上部108已被除去，顯示出紗線制動器138。圖9為載紗機(jī)構(gòu)104的分解圖，可較清楚地示出上部108和下部106和紗線制動器138之間的關(guān)系。上部設(shè)有一個下表面140，其長度的一部分142為平面，還有一個三角形的切口部，其內(nèi)有一傾斜的壁145，該壁為凹槽144的一部分，凹槽144在與該壁145相對的壁上設(shè)有一個鉤146。
如圖9所示，紗線制動器138由一個頭部148和一個銷釘150構(gòu)成。銷釘150延伸通過孔眼152，進(jìn)入到紗管156內(nèi)，正好在紗線Y之上。頭部148有一傾斜的表面149，正好與凹槽144的斜壁145的表面互補(bǔ)。當(dāng)載紗機(jī)構(gòu)104的上部108由于被固定的驅(qū)動部件102的驅(qū)動件126的推動而在下部106內(nèi)向前滑動時，凹槽144的斜壁145便與頭部148接合，將它壓下，使銷釘150向下移動通過孔眼152與紗線實(shí)體接合。
而且，載紗機(jī)構(gòu)104的上部108在下部106內(nèi)向前滑動，以致上部108的兩翼134碰到下部106輪廓的內(nèi)壁，從而驅(qū)使下部106在紗線插入的方向上向外移動。這個作用與上述將紗線制動器138壓下使之與紗線Y接合的作用同時發(fā)生或幾乎同時發(fā)生。因此紗線Y隨同載紗機(jī)構(gòu)104向前移動，這是因?yàn)樵诒狙b置內(nèi)銷釘150與紗線實(shí)體接合，即，將紗線抵壓在紗管156內(nèi)部的原故。載紗機(jī)構(gòu)為使紗線在縱長路徑上移動的裝置。如上所述，將針110定位在增強(qiáng)材料之上并驅(qū)動紗線插入機(jī)構(gòu)，該針就會刺穿增強(qiáng)材料，并為針110和紗線Y開出一條基本上為縱長的路徑，紗線Y就沿著這路徑被插入。
在紗線Y插入后，移走該針110而不使紗線位移或彎折的過程是如下進(jìn)行的。先從進(jìn)口114解除流體壓力使驅(qū)動件126不再起作用。這時設(shè)在驅(qū)動部件102本體118內(nèi)的彈簧就會以其彈力向退縮位置偏壓驅(qū)動件126。這樣，當(dāng)流體壓力解除時，驅(qū)動件126就會退縮，拉動載紗機(jī)構(gòu)104一起退縮。具體地說，當(dāng)驅(qū)動件126退縮時，拉動載紗機(jī)構(gòu)104的上部108一起退縮，這時在頭部148上的鉤146拉動銷釘150使它離開紗線并脫離與紗線的接合。這樣當(dāng)機(jī)構(gòu)退縮時紗線Y就不會被移走。另外，當(dāng)上部108退縮時，其兩翼134與成形下部106輪廓的內(nèi)壁接合，驅(qū)使下部106在退縮方向上移動，進(jìn)行載紗機(jī)構(gòu)104的退縮運(yùn)動。
在固定的驅(qū)動部件102的紗線進(jìn)入道120上設(shè)有一個紗線制動機(jī)構(gòu)121，其目的是當(dāng)裝置退縮時使紗線不會從其在增強(qiáng)材料中的插入位置被移走。紗線制動機(jī)構(gòu)為一限制器，其用來在退縮時防止紗線被移出管外，換言之，它是一種限制紗線運(yùn)動的裝置。限制器可以是紗線進(jìn)入道內(nèi)部直徑的一部分，其直徑可等于或略小于紗線直徑。當(dāng)載紗機(jī)構(gòu)從插入位置后退時，限制器可在紗線上施加一個阻力以防止紗線隨同該機(jī)構(gòu)移出。
權(quán)利要求
1.一種將紗線縱長地插入到增強(qiáng)材料內(nèi)的裝置，該裝置有一殼體，該殼體的第一端用來接受紗線，該殼體的第二端用來通過紗線，第一和第二端都與下述裝置連通，包括將紗線保持在縱長路徑上的裝置、使紗線在縱長路徑上在初始位置和相應(yīng)于紗線插入到增強(qiáng)材料內(nèi)的第二位置之間移動的裝置、驅(qū)動使紗線在初始位置和第二位置之間移動的裝置的裝置、限制紗線移動的裝置、和在增強(qiáng)材料上穿孔制出縱長路徑的裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于，將紗線保持在縱長路徑上的裝置由至少一個沿縱向延伸通過殼體的空心件構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的裝置，其特征在于，將紗線保持在縱長路徑上的裝置由可伸縮地套疊在一起的第一和第二空心件構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于，使紗線在縱長路徑上移動的裝置在一個可移動裝置中，后者由可在初始位置與紗線插入在增強(qiáng)材料內(nèi)的第二位置之間移動的將紗線保持在縱長路徑上的裝置、和用來接合定位在所述在縱長路徑上保持紗線的可移動裝置上的紗線使紗線一起行動的裝置構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的裝置，其特征在于，將紗線保持在縱長路徑上的可移動的裝置由可伸縮地套疊在一起的第一和第二空心件構(gòu)成，其中至少有一個空心件可在殼體內(nèi)沿縱向移動。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于，在用來接合紗線的裝置和用來限制紗線移動的裝置中至少有一個是紗線制動裝置，該裝置由橡膠軟外殼和彈簧包圍一個定位在一個孔內(nèi)的制動墊構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于，用來接合紗線的裝置和用來限制紗線移動的裝置都是紗線制動裝置，該裝置由橡膠軟外殼和彈簧包圍一個定位在一個孔內(nèi)的制動墊構(gòu)成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于，用來限制紗線移動的裝置為一個內(nèi)徑比紗線直徑略大的空心件。
9.根據(jù)權(quán)利要求4的裝置，其特征在于，在用來接合紗線的裝置和用來限制紗線移動的裝置中至少有一個是紗線制動裝置，該裝置由橡膠軟外殼和彈簧包圍一個定位在一個孔內(nèi)的制動墊構(gòu)成。
10.根據(jù)權(quán)利要求4的裝置，其特征在于，用來接合紗線的裝置和用來限制紗線移動的裝置都是紗線制動裝置，該裝置由橡膠軟外殼和彈簧包圍一個定位在一個孔內(nèi)的制動墊構(gòu)成。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的裝置，其特征在于，用來驅(qū)使紗線移動的裝置為一偶聯(lián)到將紗線保持在縱長路徑的裝置上的活塞，該活塞可用氣動、電子、機(jī)械或機(jī)電各種方式驅(qū)動。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于，該裝置還具有至少一個位于殼體內(nèi)而具有可從加壓流體源接受加壓流體的裝置的區(qū)段，所說區(qū)段由殼體的內(nèi)壁及用來防止加壓流體從區(qū)段內(nèi)逸出的第一和第二裝置形成。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的裝置，其特征在于，所說第一和第二裝置中的一個為偶聯(lián)到將紗線保持在縱長路徑的裝置上的活塞。
14.根據(jù)權(quán)利要求12的裝置，其特征在于，所說區(qū)段還具有一個氣動驅(qū)動的紗線制動裝置，該裝置由橡膠軟外殼和彈簧包圍一個定位在一個孔內(nèi)的制動墊構(gòu)成，所說孔系在將紗線保持在縱長路徑上的裝置內(nèi)制出。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的裝置，其特征在于，氣動驅(qū)動的紗線制動裝置可在所述區(qū)段內(nèi)移動。
16.根據(jù)權(quán)利要求14的裝置，其特征在于，氣動驅(qū)動的紗線制動裝置被固定在區(qū)段內(nèi)的一個固定的位置上。
17.根據(jù)權(quán)利要求14的裝置，具有至少兩個區(qū)段，各有一個氣動驅(qū)動的紗線制動裝置，第一紗線制動裝置可在該區(qū)段內(nèi)移動，第二紗線制動裝置則被固定在該區(qū)段內(nèi)的一個固定的位置上。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的裝置，具有至少三個區(qū)段，其中偶聯(lián)到將紗線保持在縱長路徑的裝置上的活塞為形成含有第一紗線制動裝置的區(qū)段的第一和第二裝置中的一個裝置，所說第一紗線制動裝置可在區(qū)段內(nèi)移動。
19.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于，用來刺穿增強(qiáng)材料制出一條縱長路徑的裝置為一個針，在該針上設(shè)有可接納紗線的孔。
20.根據(jù)權(quán)利要求4的裝置，其特征在于，該裝置具有至少一個位于殼體內(nèi)并具有從加壓流體源接受加壓流體的裝置的區(qū)段，所說區(qū)段由殼體的內(nèi)壁與用來防止加壓流體從該區(qū)段內(nèi)外泄的第一和第二裝置形成。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的裝置，其特征在于，第一和第二裝置中的一個裝置為偶聯(lián)到將紗線保持在縱長路徑中的可移動裝置上的活塞。
22.根據(jù)權(quán)利要求20的裝置，其特征在于，用來接合紗線的裝置為用氣動驅(qū)動的、位于所述區(qū)段內(nèi)的紗線制動裝置，該裝置由橡膠軟外殼和彈簧包圍一個定位在一個孔內(nèi)的制動墊構(gòu)成，所說孔系在將紗線保持在縱長路徑上的裝置內(nèi)制出。
23.根據(jù)權(quán)利要求19的裝置，還具有位于所述區(qū)段內(nèi)的固定位置上的用來限制紗線移動的裝置，其中所說裝置為一個氣動驅(qū)動的紗線制動裝置，該裝置由橡膠軟外殼和彈簧包圍一個定位在一個孔內(nèi)的制動墊構(gòu)成，所說孔系在將紗線保持在縱長路徑上的裝置內(nèi)制出。
24.根據(jù)權(quán)利要求23的裝置還具有至少一個第二區(qū)段，其中用來接合紗線的裝置為位于第二區(qū)段內(nèi)的氣動驅(qū)動的紗線制動裝置，該裝置由橡膠軟外殼和彈簧包圍一個定位在一個孔內(nèi)的制動墊構(gòu)成，所說孔系在將紗線保持在縱長路徑上的可移動裝置內(nèi)制出。
25.根據(jù)權(quán)利要求24的裝置，具有至少三個區(qū)段，其中偶聯(lián)到將紗線保持在縱長路徑上的裝置上的活塞為形成第二區(qū)段的第一和第二裝置中的一個裝置。
26.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于，將紗線保持在縱長路徑上的裝置包括至少一個直徑略大于紗線直徑的通道。
27.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于，將紗線保持在縱長路徑上的裝置包括至少一個通道和至少一個紗管，其直徑均略大于紗線直徑。
28.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于，使紗線在縱長路徑上的初始位置和相應(yīng)于紗線插入增強(qiáng)材料內(nèi)的第二位置之間移動的裝置具有一個載紗機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)包括一個具有接納紗線的進(jìn)口的下部，一個用來通過紗線的通道，一個用來將紗線通往在增強(qiáng)材料內(nèi)刺出縱長路徑的裝置的出口，上述下部具有一個制有異形輪廓的上表面用來接納上部；有一孔位于所述頂表面上，所說孔與用來通過紗線的通道連通；有一紗線制動器定位在孔內(nèi)，一個具有與下部的輪廓互補(bǔ)的輪廓的上部，上述上部包括一個具有異形輪廓的底表面，用來與紗線制動器接合和脫離接合。
29.根據(jù)權(quán)利要求28的裝置，其特征在于，將紗線保持在縱長路徑上的裝置具有一條紗線通道，該通道包括一條延伸通過驅(qū)動部件的通道，一個從驅(qū)動部件伸出并進(jìn)入載紗機(jī)構(gòu)內(nèi)的紗管，和一條在載紗機(jī)構(gòu)內(nèi)的通道，紗線通道的直徑略大于紗線的直徑。
30.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于，下部的頂表面具有一個形式為凹槽的十字形輪廓，十字形的上部可被接納在其內(nèi)。
31.根據(jù)權(quán)利要求30的裝置，其特征在于，凹槽略大于十字形的上部。
32.根據(jù)權(quán)利要求30的裝置，其特征在于，上部的底表面具有一個平面部和一個凹槽，該凹槽包括一個相對平面部傾斜0°到90°的斜壁和一個設(shè)在三角形切口部的斜壁(145)對面壁上的鉤。
33.根據(jù)權(quán)利要求30的裝置，其特征在于，紗線制動器由一個頭部和一個銷釘構(gòu)成，所述頭部定位在載紗機(jī)構(gòu)下部孔內(nèi)。
34.根據(jù)權(quán)利要求33的裝置，其特征在于，所述頭部具有一傾斜部正好與載紗機(jī)構(gòu)上部的凹槽互補(bǔ)。
35.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于，驅(qū)動使紗線在初始位置與第二位置之間移動的裝置的裝置為一驅(qū)動件，該驅(qū)動件在啟動時從驅(qū)動部件向外移出并與載紗機(jī)構(gòu)接合使它在初始位置和第二位置之間移動。
36.一種將紗線縱長地插入到增強(qiáng)材料內(nèi)的裝置，該裝置具有一殼體，該殼體有一上端和一下端，在上下端的開口，還有數(shù)個密封件將殼體內(nèi)部分隔成第一、第二和第三密封區(qū)段，每一所說區(qū)段都設(shè)有可接納加壓流體的裝置，還有可伸縮地套疊在一起的第一和第二空心件沿縱向安裝在殼體內(nèi)與所說上下端的開口連通，其中第一空心件固定地安裝在殼體內(nèi)，第二空心件可沿縱向移動，所說第一和第二空心件的內(nèi)徑只略大于紗線直徑，所說第二空心件可在初始位置和一個相應(yīng)于紗線插入增強(qiáng)材料的第二位置之間移動，其中第一空心件有一孔位于第一密封區(qū)段內(nèi)和一個定位在所說孔內(nèi)的、氣動驅(qū)動的紗線制動裝置，該裝置由橡膠軟外殼和彈簧包圍一個定位在孔內(nèi)的制動墊構(gòu)成，其中第二密封區(qū)段含有第一和第二空心件的套疊部分，而第二空心件設(shè)有一孔，有一氣動驅(qū)動的紗線制動裝置定位在該孔內(nèi)，該紗線制動裝置由橡膠軟外殼和彈簧包圍一個定位在孔內(nèi)的制動墊構(gòu)成，其中第二區(qū)段的下部密封件為一裝配在殼體內(nèi)部的活塞，還有一個帶孔的針固定在第二空心件的下端，所說第二空心件和針可移動離開殼體的下端。
全文摘要
本發(fā)明為一沿縱長路徑將紗線(Y)插入到增強(qiáng)材料內(nèi)的裝置(10),該裝置包括使紗線移動和限制紗線移動的裝置如紗線制動器(48、56),兩個制動器各在適當(dāng)?shù)臅r刻被驅(qū)動,外加推進(jìn)紗線時防止紗線彎折的裝置如空心件(20),其直徑只是略大于紗線直徑。增強(qiáng)材料可以是織造織物或非織造織物、蜂窩狀泡沫材料、或包括織物、泡沫材料或空氣間隙的組合物,“紗線”在本例中包括任何一種紡織紗線、單絲、涂覆的紗線和類似物。
文檔編號D05B87/00GK1330737SQ99814516
公開日2002年1月9日 申請日期1999年11月16日 優(yōu)先權(quán)日1998年11月17日
發(fā)明者基思·愛德華·伯吉斯 申請人:阿爾巴尼國際編織技術(shù)公司