CN104233630A - 使用刺针以驱动用于针刺的螺旋纤维片的驱动机构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种使用刺针以驱动用于针刺的螺旋纤维片的驱动机构(10)，所述机构包括：针刺台(14)，所述针刺台(14)具有固定的顶表面(14a)用于接收用于针刺的螺旋纤维片；圆形转盘(32)，所述圆形转盘(32)位于所述针刺台的顶表面之下，并具有多个竖直安装在其上的驱动刺针(30)，所述驱动刺针穿过所述针刺台并相对于所述针刺台的顶表面突出，所述驱动刺针位于所述转盘的至少一个直径上；以及用于驱动所述转盘绕竖直轴线(16)相对于所述针刺台的顶表面旋转的驱动装置(38)。

Description

使用刺针以驱动用于针刺的螺旋纤维片的驱动机构

技术领域

本发明涉及用于由螺旋纤维片(helical fiber sheet)制成针刺织物结构的圆形针刺机的一般领域。更特别地，本发明涉及包含在如下针刺机中的机构：所述针刺机用于驱动螺旋纤维片。

背景技术

众所周知使用圆形针刺机用于制造环形织物结构，所述环形织物结构用以构造由复合材料制成的环形部件的纤维增强件，特别是制动盘，例如由炭/炭(C/C)材料制成的用于飞机制动器的盘片。

圆形针刺机通常包括具有水平的顶表面的针刺台，用于针刺的螺旋纤维片放置在所述水平顶表面上。辊子用于通过摩擦来驱动纤维片绕竖直的轴线旋转。以这种方式进行旋转的片在针刺头下方通过，所述针刺头置于针刺台的顶表面的角扇区(angular sector)上。针刺头以竖直往复运动的方式进行运动并且携带刺针，所述刺针从堆叠的纤维片层内获取纤维，以将纤维转移通过多个层，从而将纤维片不同的层结合在一起。可参考文献WO02/088449，其描述了这种针刺机的一个实施方案。

这种类型的针刺机提供一种使用锥形辊子通过摩擦来驱动纤维片的机构，所述锥形辊子布置在针刺台上方。不幸的是，这种类型的驱动存在一些缺点。特别来说，必须依赖于在所述片的外直径处的引导件，以在所述片进行移动时，使所述片绕其旋转轴线。另外，该引导件和辊子使该纤维片产生了应力。最后，由于驱动是通过摩擦来传递的，因此所述针刺台的片的角位置不确定。

发明内容

因此，本发明的主要目的是通过提出一种机构来减少这些缺点，所述机构能够使纤维片被精确且反复地驱动，而不会对纤维片施加过度水平的应力。

根据本发明，该目的是通过用于驱动用于针刺的螺旋纤维片的驱动机构来实现的，所述机构包括：针刺台，所述针刺台具有固定的顶表面用于接收用于针刺的螺旋纤维片；圆形转盘，所述圆形转盘位于所述针刺台的顶表面之下，并具有多个竖直安装在其上的驱动刺针，所述驱动刺针穿过所述针刺台并相对于针刺台的顶表面突出，所述驱动刺针位于所述转盘的至少一个直径上；以及用于驱动转盘绕竖直轴线相对于针刺台的顶表面旋转的驱动装置。

本发明的机构显著之处在于其通过驱动刺针而围绕纤维片的竖直旋转轴线来驱动纤维片。这些刺针竖直突出在针刺台上方，并且其相对于针刺台被以旋转的方式驱动。因此，纤维片被驱动而不会打滑，从而有可能获得所述片在针刺台上的准确的角位置。此外，这种类型的驱动不会产生引导应力，也不会在片上产生驱动应力，并且不需要在所述针刺台增加引导件。

优选地，针刺台具有针刺区域，而所述机构包括用于将针刺台的针刺区域中的驱动刺针收回的装置。将位于针刺区域中的驱动刺针收回用于避免驱动刺针与纤维传递刺针之间的任何干扰。

为此，每个驱动刺针能够可滑动地安装在固定至圆形转盘的竖直护套中，所述机构进一步包括下降柱塞和上升柱塞，所述下降柱塞适合于在接近针刺区域时将驱动刺针下降到其护套中，而所述上升柱塞适合于在离开针刺区域时使驱动刺针上升。

在这种情况下，所述机构可具有用于探测接近或离开针刺区域的驱动刺针的存在的传感器，从而对下降柱塞和上升柱塞进行致动。每个护套可包括用于锁止(block)处于上升位置的驱动刺针的装置。

针刺台的顶表面可包括至少一个允许驱动刺针穿过的环形槽。

优选地，驱动刺针位于转盘的两个同心直径上。这些直径基本对应于待针刺的纤维片的外侧直径和内侧直径。

在这种情况下，驱动刺针可固定至安装在转盘上的刺针承载架(其数量可为十二个)，每个刺针承载架支撑两个驱动刺针，并且每个位于转盘的不同直径上。

有利地，用于驱动转盘旋转的装置包括联接至转盘的竖直旋转轴的步进马达。这种类型的马达能够使片不连续地前进，在每当针刺台下移时所述片被停止。

本发明还提供一种用于针刺由螺旋纤维片形成的织物结构的圆形针刺机，所述针刺机包括上述限定的驱动机构。

附图说明

从下面参考附图的描述中，会呈现本发明的其它特征和优点，所述附图显示了具有非限制特性的实施方案。在这些附图中：

·图1和2为本发明的驱动机构的立体图；

·图3为图1和2的驱动机构的平面图；

·图4A和4B为示出了图1至3的驱动机构的操作的侧视图；并且

·图5为本发明的驱动结构的另一侧视图。

具体实施方式

图1至5示出了根据本发明的驱动机构10，其形成圆形针刺机的一部分，所述圆形针刺机用于从螺旋纤维片制成针刺的织物结构。

本发明应用于任何圆形针刺工艺，其中纤维片层或(层片)在转盘上堆叠并针刺在一起，从而形成环形形状的针刺纤维预制件。

这些层可预先形成圆环或并列的圆环区，其从由单向或多向纤维制成的机织物纤维或非机织物材料切割而来。其还可以由从供料机构平坦卷绕的绕卷制成，例如在专利申请WO02/088449中所描述的，或者由从变形的编织物制成的绕卷制成，或者实际从可变形的二维织物的卷绕制成(螺旋编织物或机织物纤维)。

用于针刺的螺旋纤维片的叠放层12(图4A-4B和5)直接置于针刺机的针刺台14的固定的水平顶表面14a上。用于针刺的纤维片的这些层通过下文描述的驱动机构而被驱动绕竖直轴线16旋转。

通过已知方式，旋转的纤维片12通过特别地具有针刺头20的针刺装置18，所述针刺头20布置在针刺台14的顶表面14a的预定角扇区之上。所述针刺头通过致动器系统22(例如曲柄连杆类型的，参见图5)以相对于该针刺头的往复竖直运动的方式进行运动。

所述针刺头20携带有预定数量的纤维传递刺针24，所述刺针24设有倒钩、钩子或叉状件，用于从堆叠的纤维片层获取纤维，并在其穿透预制件时将其穿过堆叠的层传递。为此，针刺台的顶表面14a具有针刺区域26，所述针刺区域26形成有一系列的竖直的穿孔26a，竖直的穿孔26a与针刺头的纤维传递刺针24对准放置，从而在对纤维片12的初始几层进行针刺时通过这些穿孔。

而且，每当新层片被针刺时，针刺台的顶表面14a通过合适的驱动装置28而被竖直移动与针刺层的厚度对应的预定尺寸的向下行程。

在本发明中，通过在纤维片下方以圆形运动进行运动的驱动刺针30，为纤维片12提供了绕竖直轴线16的旋转驱动。

为此，针刺台14包括圆形转盘32，所述圆形转盘32位于针刺台14的顶表面14a下方，并具有多个竖直安装在其上的驱动刺针30，所述驱动刺针30穿过针刺台并从针刺台的顶表面突出，圆形转盘自身进行绕其对称竖直轴线(与竖直轴线16重合)的旋转运动。

更准确而言，每个驱动刺针30可滑动的安装在固定至转盘32的竖直护套34中。这些驱动刺针穿过圆形槽36a、36b，所述圆形槽36a、36b形成在针刺台的顶表面14a上，并指向上方。

在附图所示的实施方案中，将驱动刺针30设置成分布在两个同心的圆形槽36a和36b上，所述圆形槽36a和36b与转盘32的两个同心直径对应。外槽36a的直径比用于针刺的纤维片的外直径略小，而内槽36b的直径比纤维片的内直径略大。

承载驱动刺针30的转盘32设置成通过联接至竖直旋转轴38a的电机38而旋转。举例而言，该电机可为电动步进马达(特别在图3、4A和4B中可见)，并且通过传送带38b联接至轴38a。这种类型的马达用于对片进行不连续的推进，每当针刺台向下移动时停止。

而且，驱动刺针30从针刺台14的顶表面14a突出的高度对应于待针刺的纤维片层的厚度的至少两倍。因此，纤维片位于针刺台上的头两层被驱动刺针穿透，由此被以绕竖直轴线16旋转的方式驱动。

假设存在有形成在针刺台的顶表面14a上的与针刺头的纤维传递刺针(fiber transfer needles)对准的针刺区域26，则必须将该针刺区域中的驱动刺针30收回。

为此，驱动结构10还具有下降柱塞40和上升柱塞42，所述下降柱塞40适合于在接近针刺区域26时使在其护套34中的驱动刺针30下降，从而驱动刺针不再从针刺台的顶表面14a上突出，所述上升柱塞42适合于当驱动刺针离开针刺区域时使机构刺针上升。

更准确而言，如图4A和4B所示，每个驱动刺针30可通过销钉44在其护套34内侧在低位和高位之间滑动，所述销钉44从护套侧向突出并且固定至驱动刺针。在下降柱塞40和上升柱塞42的作用下，该销钉沿着形成在护套34中的竖直槽46在低位和高位之间移动。所述销钉44，例如通过弹片48，保持在较高位置上，所述弹片48布置在护套内侧的顶部部分处(参见图4A的放大部分)。

下降柱塞40位于针刺台内侧，与针刺区域26的角度端部对齐，该角度端部对应于进入到该区域中的驱动刺针30。同样，上升柱塞42位于针刺区域26的另一角度端部处，该另一角度端部对应于离开该区域的驱动刺针30。

下降柱塞40和上升柱塞42为可竖直移动并具有顶端的杆，所述顶端分别设有耳片48，用于与驱动刺针30的销钉44协同作用，所述耳片48与销钉44对准，从而使其下降或上升。

下降柱塞40和上升柱塞42优选彼此连接，从而下降柱塞40的下降会导致上升柱塞42的上升(并且反之亦然)。例如，这些柱塞的底端可通过摇杆50而连接在一起，所述摇杆50安装成绕通过杆50的中平面的水平轴线52枢转。

柱塞40和42在联结至传感器54(图3)的马达(附图未示)的辅助下进行波动(rock)，所述传感器54用于探测驱动刺针30是否接近或离开刺针区域26。

例如，如图3中所示，这种传感器54可位于下降柱塞40附近。在这种情况下，当驱动刺针30经过所述传感器54的时候，传感器54对柱塞40和42进行致动，使所讨论的驱动刺针下降并且同时使面向针刺区域26的出口处的上升柱塞42放置的驱动刺针上升(图4A)。一旦驱动刺针下降到其护套中，柱塞40和42被再次致动，从而在接下来的驱动刺针到来之前将下降柱塞上升，并将上升柱塞下降(图4B)。

自然地，有可能设想如下构造：其中该传感器位于下降柱塞附近。在这种情况下，是经过位于针刺区域出口处传感器的驱动刺针通道导致柱塞波动。

同样，有可能设想如下系统：其中上升和下降柱塞被彼此独立地致动，每个柱塞与各自的用于使其运动而存在的传感器相关联。

在驱动机构的特定构造中，驱动刺针30被固定至安装在转盘32上的刺针承载架56，每个刺针承载架支撑两个驱动机构刺针30，每个位于转盘的不同直径处。

换言之，每个刺针承载架56承载两个驱动刺针，一个在形成于针刺台的顶表面14a上的外槽36a中移动，另一个在内槽36b中移动。

在另一个驱动机构的特定构造中，其具有十二个刺针承载架56，这些刺针承载架绕纤维片的竖直旋转轴线16均匀分布。

自然地，所述数量可以改变，特别地取决于与打算的应用并取决于用于针刺的纤维片的尺寸。

这种驱动机构可如下操作：用于针刺的纤维片的第一层的端部位于针刺台上，至少附接到四个驱动刺针；之后使所述驱动刺针旋转，从而使纤维片选择完整的一圈而不进行针刺；之后以减小的速度对头两层进行针刺，之后将针刺台下降一个行程；然后将N个后续的层以正常速度进行针刺，针刺台在每次转圈结束时下降。

Claims (11)

1.一种驱动用于针刺的螺旋纤维片(12)的驱动机构(10)，所述机构包括：

针刺台(14)，所述针刺台(14)具有固定的顶表面(14a)用于接收用于针刺的螺旋纤维片；

圆形转盘(32)，所述圆形转盘(32)位于所述针刺台的顶表面之下，并具有多个竖直安装在其上的驱动刺针(30)，所述驱动刺针穿过所述针刺台并相对于所述针刺台的顶表面突出，所述驱动刺针位于所述转盘的至少一个直径上；以及

用于驱动所述转盘绕竖直轴线(16)相对于所述针刺台的顶表面旋转的驱动装置(38)。

2.根据权利要求1所述的驱动用于针刺的螺旋纤维片(12)的驱动机构(10)，其中所述针刺台(14)具有针刺区域(26)，所述机构还包括用于将所述针刺台的针刺区域中的所述驱动刺针(30)收回的装置(40、42)。

3.根据权利要求2所述的驱动用于针刺的螺旋纤维片(12)的驱动机构(10)，其中每个驱动刺针(30)能够滑动地安装在固定至所述圆形转盘(32)的竖直护套(34)中，所述机构还包括下降柱塞(40)和上升柱塞(42)，所述下降柱塞(40)适合于在接近针刺区域(26)时将所述驱动刺针下降到其护套中，并且所述上升柱塞(42)适合于在离开所述针刺区域时使所述驱动刺针上升。

4.根据权利要求3所述的驱动用于针刺的螺旋纤维片(12)的驱动机构(10)，具有用于探测接近或离开所述针刺区域(26)的驱动刺针(30)的存在的传感器(54)，从而对所述下降和上升柱塞(40、42)进行致动。

5.根据权利要求3或4所述的驱动用于针刺的螺旋纤维片(12)的驱动机构(10)，其中每个护套(34)包括用于锁止处于上升位置的所述驱动刺针的装置(48)。

6.根据权利要求1至5任一项所述的驱动用于针刺的螺旋纤维片(12)的驱动机构(10)，其中所述针刺台(14)的顶表面(14a)包括至少一个允许所述驱动刺针(30)通过的环形槽(36a，36b)。

7.根据权利要求1至6任一项所述的驱动用于针刺的螺旋纤维片(12)的驱动机构(10)，其中所述驱动刺针(30)位于所述转盘的两个同心直径上。

8.根据权利要求7所述的驱动用于针刺的螺旋纤维片(12)的驱动机构(10)，其中所述驱动刺针(30)固定至安装在所述转盘(32)上的刺针承载架(56)，每个刺针承载架支撑两个驱动刺针，并且每个位于所述转盘的不同直径上。

9.根据权利要求8所述的驱动用于针刺的螺旋纤维片(12)的驱动机构(10)，具有12个刺针承载架(56)。

10.根据权利要求1至9任一项所述的驱动用于针刺的螺旋纤维片(12)的驱动机构(10)，其中用于驱动所述转盘旋转的装置包括联接至所述转盘的竖直旋转轴(38a)的步进马达(38)。

11.一种用于针刺由螺旋纤维片形成的织物结构的圆形针刺机，该针刺机包括根据权利要求1至10任一项所述的驱动机构(10)。