CN106012311A - 一种含z向钢针阵列的立体织物夹持装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种含Z向钢针阵列的立体织物夹持装置，该装置由支架、步进电机、静止夹持框、丝杠、导向轨、运动夹持框安装组成。步进电机通过控制系统可以带动运动夹持框做往复直线运动，并调整运动夹持框与静止夹持框之间的距离。叠层正交机织碳布经钢针阵列整体穿刺加压密实后成为含Z向钢针阵列的立体织物，而Z向钢针作为织物的一个纤维方向需要被连续的碳纤维置换并锁扣才最终成型。连续纤维置换Z向钢针并实现锁扣需要将含Z向钢针阵列的立体织物夹持固定，实现在固定厚度上的定型及保压。本装置适用于整体穿刺成型立体织物的机械手样机，将含Z向钢针阵列的立体织物夹持固定，以便于后续加工工艺的进行。

Description

一种含Z向钢针阵列的立体织物夹持装置

技术领域

本发明涉及了一种关于立体织物整体穿刺装置工作过程中的含Z向钢针阵列的立体织物夹持装置

背景技术

三维织物是近40年来发展起来的性能最优的纤维增强结构，主要用于航空、航天、汽车、医疗及新技术领域。整体穿刺技术是三维织物的一种成型技术，其工艺采用预先制造的机织布置于等距密排Z向钢针方针的顶端，机织布在穿刺模板与钢针方阵的顶端，机织布在穿刺模板与钢针方阵的相对运动下，被钢针刺过，并被推至钢针的下端实施加压密实，待达到一定高度后，再由Z向纤维逐一取代Z向钢针，如此形成机织物整体穿刺织物。碳纤维立体织物穿刺装置是将叠层碳纤维织物放置在穿刺模板上，通过控制系统自动完成碳纤维织物的整体穿刺与压实工作。

随着科学技术的进步，人们逐步将以往手工操作的流程、工艺与信息、微电子、自动化、精密制造等技术有机结合起来，以提高生产效率、降低劳动强度。与传统的手工操作相比，自动化生产装备具有操作准确，生产效率高，降低劳动强度，节省生产成本的优点。为此，人们研制了各种穿刺设备。

学术论文“碳布整体穿刺织物编织工艺与结构参数优化”对碳布整体穿刺织物编织工艺技术进行了详细研究，对整体穿刺编织工艺中碳布的纤维运动模式和力学行为，以及Z向钢针的力学行为进行了系统的分析研究，其中碳纤维置换钢针一节中只提及“将织物安装于专用的工作台上，使织物平卧”未进行详细介绍。发明专利“夹持装置”申请号201210078867X，介绍了一种夹持装置，包括支撑部、滑动设置于支撑部上的从动部、转动连接于从动部和支撑部的卡持部及滑动设置于支撑部上的驱动部。驱动部用于驱动从动部相对支撑部在第一位置和不同于第一位置的第二位置之间滑动。从动部用于当滑动至第一位置或第二位置时夹紧支撑部以阻挡从动部相对支撑部滑动。卡持部用于当从动部相对支撑部从第一位置滑动至第二位置的过程中沿靠近支撑部的方向收拢以夹持物体，以及当从动部相对支撑部从第二位置滑动至第一位置时沿远离支撑部的方向散开以松开物体。该装置结构紧凑灵活，其不足之处是不适用与含Z向钢针阵列立体织物的夹持。

发明内容

在立体织物的X-Y平面内钢针阵列所在区域即为织物的设计截面，进行钢针置换要求含Z向钢针阵列的立体织物固定夹紧，否则会影响碳纤维立体织物的质量。因此，要夹持带有Z向钢针阵列的立体织物机械的夹持装置需要进行创新设计。

针对现有技术的不足之处，本发明拟解决的技术问题是，提供一种含Z向钢针阵列立体织物夹持机械手。该机械手可实现对含Z向钢针阵列立体织物进行夹持和固定。

本发明解决所述含Z向钢针阵列立体织物夹持机械手技术问题的方案是：设计一种夹持机械手，包括两个含有槽口的夹持框，两个夹持框由步进电机带动，受到丝杠和导轨的约束来实现相对运动，从而实现对含Z向钢针阵列立体织物夹持固定，以便钢针通过槽口进行置换。所述的两个夹持框设置有相同尺寸的槽口，安装时两个槽口沿夹持方向重合，钢针能够通过槽口，而立体织物不能通过槽口，从而能在夹持和固定含Z向钢针阵列立体织物的同时置换钢针。所述的两个夹持框，其中一个夹持框固定在支座上并保持静止状态，另一个夹持框和丝杠、导轨相连接，丝杠通过步进电机带动做旋转运动，该夹持框能够沿丝杠、导轨轴向做往复直线运动。从而调整两个夹持框槽口间的距离来实现对含Z向钢针阵列立体织物夹持固定。

与现有技术相比，本发明一种含Z向钢针阵列立体织物夹持机械手具有以下特点：

1.夹持效果好。本发明采用两个具有同样尺寸的槽口相对位移来实现对含Z向钢针阵列立体织物夹持，钢针能够通过槽口，立体织物不能通过槽口。方便进行钢针置换，便于后续加工工艺。

附图说明

图1-1是本发明含Z向钢针阵列的立体织物夹持装置主视图；

图1-2是本发明含Z向钢针阵列的立体织物夹持装置俯视图；

图1-3是本发明含Z向钢针阵列的立体织物夹持装置剖面图；

图中：1-步进电机2-运动夹持框3-导轨4-支座5-丝杠6-静止夹持框

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案作进一步详细描述。

如图1-1、图1-2和图1-3所示，本发明一种含Z向钢针阵列的立体织物夹持机械手装置，包括支座4，所述支座4设置步进电机1，步进电机1固定在支座4一端，静止夹持框6固定在支座4的另一端，所述步进电机1和丝杠5固接一起，丝杠5安装在支座沿长度方向 的内部，并在丝杠5正下方并平行于丝杠5设置一个导轨3，丝杠5上设置有可以随着丝杠沿轴向正反向旋转而做沿丝杠5、导轨3轴向往复运动的运动夹持框2，运动夹持框2在电机带动下在导轨3上沿其轴向滑动并改变其方向与静止夹持框6间的距离。静止夹持框6和运动夹持框2安装时各个方向需要对齐，保证两夹持框间沿支座4高度方向和宽度方向安装位置一致，如1-3所示，静止夹持框6和运动夹持框2的槽口沿着丝杠5方向完全重合。

本发明的含Z向钢针阵列的立体织物夹持机械手装置进行含Z向钢针立体织物夹持时，步进电机1带动丝杠5旋转，从而让运动夹持框2沿着丝杠5、导轨3方向做远离静止夹持框6的直线运动。二者达到一定距离后可以将含Z向钢针阵列的立体织物放置在静止夹持框6和运动夹持框2之间，钢针可以穿过两个夹持框的槽口，而立体织物不能穿过两个夹持框的槽口。放置完毕后再次利用步进电机1带动丝杠5做反向旋转。从而使运动夹持框2沿着丝杠5方向做接近静止夹持框6的运动，同时在到达一定位置时两个夹持框能够将中间的含Z向钢针阵列的立体织物夹紧并保压，从而达到装置使用要求：夹紧固定含Z向钢针阵列的立体织物，并方便钢针的更换，实现不同厚度立体织物的夹紧和保压，方便后续工艺进行。

本发明含Z向钢针阵列的立体织物夹持机械手的设计思路如下：本设计拟实现对含Z向钢针阵列的立体织物夹持，方便其进行钢针置换和后续加工。采用步进电机作为动力，实现两夹持框槽口间相对位移，将含Z向钢针阵列的立体织物放置于两槽口之间，利用槽口相互接近来实现夹持功能。

本发明含Z向钢针阵列的立体织物夹持机械手的主要发明点为：系统采用机电一体化的设计技术方案，利用夹持框槽口间相对位移来实现对含Z向钢针阵列的立体织物夹持。

本发明含Z向钢针阵列的立体织物夹持机械手的工作原理是：由控制系统的单片机装置，控制步进电机，步进电机通过丝杠来控制含有槽口的夹持框做直线运动，从而能够实现对含Z向钢针阵列的立体织物的夹持。同时，不同厚度的立体织物可以利用不同的控制程序控制步进电机来实现夹持。

本发明未述及之处适用于现有技术。

尽管上面结合图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以做出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (6)

1.一种含Z向钢针阵列的立体织物夹持装置，其特征在于包括步进电机(1)、运动夹持框(2)、导轨(3)、支座(4)、丝杠(5)和静止夹持框(6)。

2.根据权利要求1所述含Z向钢针阵列的立体织物夹持装置，其特征在于，所述步进电机(1)固定在支座(4)一端，静止夹持框(6)固定在支座(4)的另一端，所述步进电机(1)和丝杠(5)固接一起，同时在丝杠(5)正下方设置平行于丝杠(5)的导轨(3)。

3.根据权利要求1所述含Z向钢针阵列的立体织物夹持装置，其特征在于，所述运动夹持框(2)设置在丝杠(5)和导轨(3)上，可以通过丝杠(2)旋转来做相对于丝杠(5)、导轨(3)轴线方向做往复直线运动。

4.根据权利要求1所述含Z向钢针阵列的立体织物夹持机械手装置，其特征在于，运动夹持框(2)和静止夹持框(6)槽口尺寸相同。运动夹持框(2)和静止夹持框(6)相对于织物X-Y向安装位置一直，从Z向观察两者槽口能够重合。

5.根据权利要求1所述含Z向钢针阵列的立体织物夹持机械手装置，其特征在于，运动夹持框(2)和静止夹持框(6)的槽口在夹持含Z向钢针阵列的立体织物时，钢针能够通过槽口并进行置换，立体织物不能通过槽口。

6.根据权利要求1所述含Z向钢针阵列的立体织物夹持机械手装置，其特征在于，步进电机(1)通过控制系统能够带动丝杠(5)旋转从而实现运动夹持框(2)的往复直线运动，从而远离或接近静止夹持框(6)。