一種多層碳布縫合裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種碳纖維立體織物成型的多層碳布縫合裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] =維織物是近40年來發(fā)展起來的性能最優(yōu)的纖維增強(qiáng)結(jié)構(gòu)，主要用于航空、航 天、汽車、醫(yī)療及新技術(shù)領(lǐng)域。多層碳布縫合技術(shù)是=維織物的一種成型技術(shù)，其工藝采用 預(yù)先裁剪的方形碳布多層疊加神平后放置在夾持碳布的水平工作臺(tái)的碳布放置平臺(tái)上，進(jìn) 行預(yù)刺和縫合植針的針刺機(jī)構(gòu)帶動(dòng)兩根針桿往復(fù)運(yùn)動(dòng)，鎖扣機(jī)構(gòu)在引紗針穿過碳布后進(jìn)行 鎖扣。夾持碳布的水平工作臺(tái)的移動(dòng)可W精確控制針腳的大小和換行。
[0003] 隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人們逐步將W往手工操作的流程、工藝與信息、微電子、自 動(dòng)化、精密制造等技術(shù)有機(jī)結(jié)合起來，W提高生產(chǎn)效率、降低勞動(dòng)強(qiáng)度。與傳統(tǒng)的手工操作 相比，自動(dòng)化生產(chǎn)裝備具有操作準(zhǔn)確，生產(chǎn)效率高，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省生產(chǎn)成本的優(yōu)點(diǎn)。
[0004] 科技論文"立體編制預(yù)制體用自動(dòng)單針插刺機(jī)設(shè)計(jì)"（玻璃纖維2011 (3) :18-20) 介紹了一種自動(dòng)單針插刺機(jī)用于=維編織預(yù)制體成型工藝過程中的單針插刺，實(shí)現(xiàn)單針插 刺的自動(dòng)化。該設(shè)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(dòng)強(qiáng)度低等特點(diǎn)，可更好的適應(yīng)=維編制預(yù)制體形狀復(fù)雜化、大型化趨勢(shì)要求等 優(yōu)點(diǎn)。但其不足之處在于：僅能實(shí)現(xiàn)單根鋼針依次對(duì)多層碳布的預(yù)刺，剛針預(yù)刺之后需人工 進(jìn)行穿線，增加了生產(chǎn)周期，提高了生產(chǎn)成本，降低勞動(dòng)效率。
[0005] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明一種多層碳布縫合裝置具有W下特點(diǎn)：該裝置具有預(yù)刺 功能，安裝的預(yù)刺針略大于植針，可W減輕碳紗穿過碳布時(shí)的摩擦，降低對(duì)碳紗的損傷，實(shí) 現(xiàn)多層碳布的縫合。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種多層碳布縫合裝置，用于實(shí)現(xiàn)碳纖 維立體織物的生產(chǎn)，通過連桿與兩根針桿的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，不僅實(shí)現(xiàn)了預(yù)刺功能，還實(shí)現(xiàn)了自動(dòng) 引線功能，兩者結(jié)合實(shí)現(xiàn)了多層碳布縫合效果，提高了生產(chǎn)效率，同時(shí)預(yù)刺針略大于植針， 預(yù)刺之后再進(jìn)行植針縫合，垂直穿過碳紗，可W減少碳紗穿過碳布時(shí)的摩擦力，減少碳紗的 損傷，提高裝置工作效率和精度，W此實(shí)現(xiàn)碳布的縫合。
[0007] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：進(jìn)行預(yù)刺和縫合植針的針 刺機(jī)構(gòu)，鎖扣機(jī)構(gòu)，夾持碳布的水平工作臺(tái)，控制系統(tǒng)；針刺機(jī)構(gòu)的主軸由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)帶 輪組從而帶動(dòng)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)與針桿上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，針刺機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)與上支撐板之間采用高 速軸承連接，針刺機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)的整體轉(zhuǎn)動(dòng)由人工完成，每次轉(zhuǎn)動(dòng)九十度，并由鋼珠來固 定轉(zhuǎn)動(dòng)后的位置，并通過傳感器獲取轉(zhuǎn)動(dòng)到的位置，W此控制夾持碳布的水平工作臺(tái)的運(yùn) 動(dòng)。；鎖扣機(jī)構(gòu)由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)主凸輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)鉤針主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，主凸輪軸由一個(gè)盤 形凸輪和一個(gè)圓柱凸輪組成，W此來帶動(dòng)鉤針完成軸向的運(yùn)動(dòng)和往復(fù)的擺動(dòng)，鎖扣機(jī)構(gòu)與 下支撐板之間采用軸承連接，鎖扣機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)與針刺機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)相配合；底部的夾持碳布 的水平工作臺(tái)分別由兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)兩根正交放置的絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)從而帶動(dòng)放布平臺(tái)移動(dòng)， 夾持碳布的水平工作臺(tái)在X，Y軸方向上每次移動(dòng)的距離與時(shí)間間隔由針刺機(jī)構(gòu)預(yù)刺針和 弓I紗針的速度和兩根針的間距，W及轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)整體轉(zhuǎn)動(dòng)角的位置決定。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本 發(fā)明的有益效果是：
[0008] 本發(fā)明用于設(shè)及一種碳纖維立體織物成型的多層碳布縫合裝置，實(shí)現(xiàn)了多層碳布 的縫合，同時(shí)預(yù)刺針略大于植針，帶有預(yù)刺功能，從而預(yù)刺之后，縫合植針帶著碳紗通過預(yù) 刺針孔進(jìn)入多層碳布，可W減小碳紗穿過碳布時(shí)的摩擦，降低對(duì)碳紗的損傷，并可W提高多 層碳布縫合效率。
[0009] 如圖11所示，通過速度瞬屯、法計(jì)算預(yù)刺針的速度，主軸圓屯、與主軸連桿的非固定 圓屯、連線構(gòu)成構(gòu)件1，連桿圓屯、與連桿底部連接的預(yù)刺針構(gòu)成構(gòu)件2,預(yù)刺針?biāo)俣任粗?。?預(yù)刺針W滑塊3代替，主軸轉(zhuǎn)速CO已知，通過作圖得知速度瞬屯、點(diǎn)Pi3,進(jìn)而有公式（1)計(jì) 算求出預(yù)刺針的穿刺速度V3:
(1)
【附圖說明】
[0011] 下面通過參考附圖并結(jié)合實(shí)例具體地描述本發(fā)明.
[0012] 圖1是本發(fā)明碳布縫合裝置主視圖
[0013] 圖2是本發(fā)明碳布縫合裝置左視圖
[0014] 圖3是本發(fā)明碳布縫合裝置右視圖
[0015] 圖4是本發(fā)明碳布縫合裝置俯視圖
[0016] 圖5是本發(fā)明碳布縫合裝置示意圖
[0017] 圖6是本發(fā)明裝置的移動(dòng)工作臺(tái)主視圖
[0018] 圖7是本發(fā)明裝置的移動(dòng)工作臺(tái)左視圖
[0019] 圖8是本發(fā)明裝置的移動(dòng)工作臺(tái)俯視圖
[0020] 圖9是本發(fā)明裝置的移動(dòng)工作臺(tái)示意圖
[0021] 圖10本發(fā)明碳布縫合裝置控制系統(tǒng)框圖
[0022] 圖11偏屯、輪結(jié)構(gòu)原理圖
[0023] 圖中：
[0024] 100-步進(jìn)電機(jī)1 101-1-(2)-大（?。л?02-聯(lián)軸器
[002引 103-軸承擋板 104-連桿1 105-1-2-軸承擋板-偏屯、輪1
[0026] 106-連桿2 107-主軸 108-軸承座
[0027] 109-進(jìn)行預(yù)刺和縫合植針的針刺機(jī)構(gòu) 110-連接塊
[002引 111-植針針桿 112-預(yù)刺針桿 113-植針
[0029] 114-預(yù)刺針 115-傳感器 116-連接板
[0030] 117-上支撐板 118-連接支撐板 119-高速軸承
[0031] 201-鎖扣機(jī)構(gòu) 202-鉤針 203-步進(jìn)電機(jī)2
[0032] 204-彈性聯(lián)軸器 205-主凸輪軸 206-支撐板
[0033] 207-圓柱凸輪 208-盤形凸輪 209-從動(dòng)件1
[0034] 210-從動(dòng)件2 211-鉤針軸 212-從動(dòng)件滾子
[0035] 213-從動(dòng)凸輪 214-直線軸承 301-夾持碳布的水平工作臺(tái)
[0036] 302-步進(jìn)電機(jī)3 303-步進(jìn)電機(jī)4 304-X移動(dòng)平臺(tái)
[0037] 305-Y移動(dòng)平臺(tái) 306-X上滾珠絲杠 307-Y上滾珠絲杠
[0038] 308-直線滑塊導(dǎo)軌 309-支撐侶型材 310-碳布支撐板
[0039] 311-碳布 312-壓板 313-角侶
[0040] 401-步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器402-PLC可編程控制器 403人機(jī)界面
【具體實(shí)施方式】
[0041] 如圖1所示，所述一種多層碳布縫合裝置，包括進(jìn)行預(yù)刺和縫合植針的針刺機(jī)構(gòu) (109)的主軸（107)由步進(jìn)電機(jī)1(100)驅(qū)動(dòng)帶輪組（101-1-2)進(jìn)行，從而帶動(dòng)主軸的轉(zhuǎn) 動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)同時(shí)帶動(dòng)兩個(gè)偏屯、輪（105-1-2)上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，兩者通過鍵聯(lián)接，所述兩個(gè)偏屯、輪 (105-1-2)分別帶有連桿1(104)和連桿2(106)，連桿與針桿相連，一根為植針針桿（111)， 一根為預(yù)刺針桿（112)，，并帶動(dòng)兩根針桿上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，兩者的相位差為九十度，所述植針 針桿（111)上有植針（113)，所述預(yù)刺針桿（1。）上有預(yù)刺針（114)。所述針刺機(jī)構(gòu)（109) 與上支撐板（117)之間采用高速軸承（119)連接，每次可旋轉(zhuǎn)180°。針刺機(jī)構(gòu)的整體轉(zhuǎn) 動(dòng)由人工完成，每次轉(zhuǎn)動(dòng)九十度，并由鋼珠來固定轉(zhuǎn)動(dòng)后的位置，并通過傳感器（115)獲取 轉(zhuǎn)動(dòng)到的位置，W此控制W下夾持碳布的水平工作臺(tái)（301)的運(yùn)動(dòng)。如圖3所示，所述鎖扣 機(jī)構(gòu)（201)由步進(jìn)電機(jī)（203)驅(qū)動(dòng)主凸輪軸（205)轉(zhuǎn)動(dòng)，所述主凸輪軸（205)與步進(jìn)電機(jī) 2(203)之間通過彈性聯(lián)軸器（204)連接，并通過滾珠軸承與支撐板（206)相連。所述主凸 輪軸上（205)安裝有兩個(gè)凸輪，一個(gè)盤形凸輪（208)，一個(gè)圓柱凸輪（207)。所述主凸輪軸 (205) 通過兩個(gè)凸輪W及從動(dòng)件（209-210)帶動(dòng)鉤針軸（211)轉(zhuǎn)動(dòng)，W此來完成鉤針（202) 的運(yùn)動(dòng)控制。所述盤形凸輪（208)通過從動(dòng)件（209)和滾子（212)來控制鉤針（202)沿鉤 針軸（211)徑向的往復(fù)擺動(dòng)，所述圓柱凸輪（207)通過從動(dòng)件（210)來控制鉤針（202)沿軸 向的往復(fù)移動(dòng)。所述鉤針軸（211)安裝有從動(dòng)凸輪（213,）通過直線軸承（214)與支撐板 (206) 相連。整個(gè)鎖扣機(jī)構(gòu)與所述針刺機(jī)構(gòu)同步轉(zhuǎn)動(dòng)。如圖6所示，下部的夾持碳布的水平 工作臺(tái)（301)固定有步進(jìn)電機(jī)3(302)和步進(jìn)電機(jī)4(303)，所述步進(jìn)電機(jī)3(302)通過驅(qū)動(dòng) 滾珠絲杠（306)來帶動(dòng)X-工作臺(tái)（304)在X方向運(yùn)動(dòng)，W此控制針腳的換行。所述X-工 作臺(tái)（304)上固定有所述步進(jìn)電機(jī)4 (30扣驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠（307)來控制Y-工作臺(tái)（305)在 Y方向運(yùn)動(dòng)，W此來控制針腳的大小。所述滾珠絲杠（306-307)兩邊分別有與所述滾珠絲