CN109281052A - 一种三维结构缝编成型设备及缝编成型方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三维结构缝编成型设备及缝编成型方法，该缝编成型设备具有二维编织和三维缝合双重编织功能的功能，该设备包括：环形机架、径向纱锭、导向盘、驱动装置、编织纱、轴向纱、成型模芯、环向缝合装置、机械臂。其中环向缝合装置包括：环形机架、环向缝合机、驱动装置与导轨。该混合缝编设备可通过机械臂的轴向往复运动在二维编织的同时完成编织层的叠层，在相邻叠层结构的层间通过环向缝合装置与二维编织形成同步动作，完成层间纱线的径向缝合，从而形成三维缝编结构织物，该设备成型织物的厚度和任意调节，形成的三维织物可根据要求任意调整尺寸规格。

Description

一种三维结构缝编成型设备及缝编成型方法

技术领域

本发明属于高性能纤维或混杂纤维三维结构织物的编织设备，特别涉及一种具有二维编织和三维缝合双重编织功能的缝编混合成型设备，该设备成型织物的厚度和任意调节，形成的三维织物结构可根据要求任意调整尺寸规格。

背景技术

在我国编织设备的发展过程中，编织机于20世纪初期出现，作为特种编织设备，三维结构的编织成型设备自从出现之后就被不断改进，其编织的动作类型和编织成型织物的结构和种类也在不断增多，编织过程纱线不仅要求在单层织物结构中进行，而且要求在不同的编织层间进行运动，因此三维结构织物要求纱线必须完成在二维层内和三维层间的复杂运动，实现真正三维织物的结构成型。

目前，三维织物结构的编织方法，主要有二步法、四步法和旋转法，其中旋转法相对于其他编织结构来讲具有一定的优势，例如可以实现编织过程的同步运转，编织效率较高，编织速度也比较高，但是单位同步控制要求部件较多，控制难度较大。而二步法和四步法的三维编织结构中，纱线的运动轨迹贯穿于整个织物的厚度层范围，纱线在织物中的运动轨迹较为复杂，而且编织过程中的纱线接触、交织动作频繁，纱线之间的摩擦问题较为严重，容易造成单丝纤维的严重磨损，影响三维织物的整体力学性能的有效发挥。为了克服以上技术问题，有必要提供一种新型的三维结构成型的编织设备，克服现有技术中的所述缺陷。

发明内容

针对上述现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是提供一种三维结构缝编成型设备及缝编成型方法。

为了解决以上问题，本发明的技术方案为：

一种三维结构缝编成型设备，包括第一机架、若干个纱锭、若干个导向盘、集束导向盘、成型模芯、环向缝合装置和机械臂，其中，

若干个导向盘活动安装在所述第一机架上，每个导向盘均与第一驱动装置连接，每个导向盘上均设置有一个垂直于导向盘工作面的中空管体，该中空管体的一端贯穿导向盘的盘体，另一端延伸出导向盘，所述若干个纱锭中的每个纱锭分别安装在一个导向盘的中空管体上；

成型模芯设置于第一机架的一侧，且固定在机械臂上，机械臂的运动带动成型模芯靠近或远离第一机架；所述集束导向盘设置于成型模芯与第一机架之间；

所述环向缝合装置包括第二机架、若干个缝合机和第二驱动装置，所述第二机架为环形机架，该环形机架套合在成型模芯上，若干个缝合机均匀沿环形机架的周向安装，每个缝合机均与所述第二驱动装置连接。

径向纱锭固定在导向盘上，导向盘在驱动装置的驱动下沿着环形机架进行环向编织动作，导向盘中部的中空圆管引出轴向纱，编织纱与轴向纱最终形成伞形网状织物，最终集中于集束导向盘内，通过集束导向盘的导向最终在成型模芯表面形成单层二维编织织物单层。

环向缝合装置通过环形机架固定于成型模芯的环向，通过驱动装置提供动力将四组缝合机沿着环形机架进行二维织物相邻叠层层间缝合，驱动装置和缝合机固定于环形机架上，沿导轨完成轴向动作，实现径向缝合成型。机械臂提供整个轴向的往复运动的驱动力，在轴向二维编织物达到编织限位点时提供换向动作，从而最终完成轴向往复运动制备二维织物的叠层。

该设备的结构较为简单，控制难度小，编织过程中首先进行单层的二维编织，然后再进行叠层的二维编织，在叠层二维编织的同时进行径向缝合成型，纱线的运动轨迹简单，不易造成单丝纤维的严重磨损，有利于促进三维织物的整体力学性能的有效发挥。

优选的，所述第一机架为立式结构，其横截面为圆环结构。

优选的，所述若干个导向盘的数量为160-320个。

优选的，第一机架上固定有驱动电机，驱动电机通过齿轮驱动所述导向盘按设定轨迹运动。

优选的，所述导向盘沿机架横截面的径向排布，导向盘的圆心指向机架横截面的圆心。导向盘带动纱锭沿第一机架的圆环外周按预定轨迹移动，多个纱锭的交错移动形成伞形网状织物最终集中于集束导向盘内，通过集束导向盘的导向最终在成型模芯表面形成单层二维编织织物单层。

优选的，所述若干个缝合机中缝合机的数量为3-6个，优选为4个。

若干个缝合机均布在第二机架上，环绕成型模芯一周设置，可以同时对叠层编织结构进行径向缝合成型。

进一步优选的，所述三维结构缝编成型设备还包括导轨组件，导轨组件包括若干个导轨，导轨组件环绕所述成型模芯排布，每个导轨均与所述成型模芯的轴线平行，每个缝合机均活动安装在导轨上。

缝合机沿导轨运行，可以实现将成型模芯上的所有叠层编织结构进行径向缝合。

优选的，所述成型模芯为圆筒状或类圆筒状结构。

利用上述三维结构缝编成型设备进行的缝编成型方法，包括如下步骤：

将纱线倒纱缠绕在纱锭上，然后将纱锭固定在导向盘上，并从导向盘中部的中空圆管中引出轴向纱；

纱锭在导向盘的导向下按照设定轨迹运行，完成编织纱和轴向纱的单层编织，同时，成型模芯在驱动作用下单向移动，编织纱与轴向纱的伞形网状织物集束到集束导向盘内，在成型模芯的表面形成编织单层织物；

当成型模芯移动到限位端点时，成型模芯换向移动，在单层编织织物的表面反向进行二维织物编织，依次往复，形成叠层结构；

在两层织物叠层的同时，开启环向缝合装置的驱动电机，进行叠层织物的相邻叠层的层间缝合，实现径向缝合成型。

本发明的有益效果为：

该设备的结构较为简单，控制难度小，编织过程中首先进行单层的二维编织，然后再进行叠层的二维编织，在叠层二维编织的同时进行径向缝合成型，纱线的运动轨迹简单，不易造成单丝纤维的严重磨损，有利于促进三维织物的整体力学性能的有效发挥。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1是三维结构缝编成型设备的结构示意图。

其中：1、第一机架，2、纱锭，3、导向盘，4、驱动装置，5、编织纱，6、轴向纱，7、成型模芯，8、环向缝合装置，9、机械臂，10、第二机架，11、缝合机，12、第二驱动装置，13、导轨，14、集束导向盘。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

如图1所示，一种三维结构缝编成型设备，包括第一机架1、若干个纱锭2、若干个导向盘3、集束导向盘、成型模芯7、环向缝合装置8和机械臂9，其中，第一机架1为立式结构，其横截面为圆环结构。

若干个导向盘3活动安装在所述第一机架1上，导向盘的数量为160-320个，根据具体的编织任务而定。第一机架1上固定有驱动电机，驱动电机通过齿轮驱动导向盘3按设定轨迹运动。每个导向盘3上均设置有一个垂直于导向盘3工作面的中空管体，该中空管体的一端贯穿导向盘3的盘体，另一端延伸出导向盘3，所述若干个纱锭2中的每个纱锭2分别安装在一个导向盘3的中空管体上；

成型模芯7设置于第一机架1的一侧，且固定在机械臂9上，机械臂9的运动带动成型模芯7靠近或远离第一机架1；所述集束导向盘14设置于成型模芯7与第一机架1之间；

所述环向缝合装置8包括第二机架10、若干个缝合机11和第二驱动装置12，所述第二机架10为环形机架，该环形机架套合在成型模芯7上，若干个缝合机11均匀沿环形机架的周向安装，每个缝合机11均与所述第二驱动装置12连接。

导向盘3沿第一机架1横截面的径向排布，导向盘3的圆心指向第一机架1横截面的圆心。径向纱锭固定在导向盘3上，导向盘3中部的中空圆管引出轴向纱，导向盘3在驱动装置的驱动下沿着第一机架1进行环向编织动作，导向盘3带动纱锭沿第一机架1的圆环外周按预定轨迹移动，多个纱锭的交错移动形成伞形网状织物最终集中于集束导向盘14内，通过集束导向盘14的导向最终在成型模芯7表面形成单层二维编织织物单层。

环向缝合装置8通过第二机架10固定于成型模芯7的环向，通过驱动装置提供动力将四组缝合机11沿着第二机架10进行二维织物相邻叠层层间缝合，驱动装置和缝合机11固定于第二机架上，沿导轨完成轴向动作，实现径向缝合成型。机械臂9提供成型模芯7整个轴向的往复运动的驱动力，在轴向二维编织物达到编织限位点时提供换向动作，从而最终完成轴向往复运动制备二维织物的叠层。

作为一种具体的实施方案，所述三维结构缝编成型设备还包括导轨组件，导轨组件包括若干个导轨13，导轨组件环绕所述成型模芯7排布，每个导轨13均与所述成型模芯7的轴线平行，每个缝合机11均活动安装在导轨13上。缝合机11沿导轨13运行，可以实现将成型模芯7上的所有叠层编织结构进行径向缝合。成型模芯为圆筒状或类圆筒状结构。

具体的编缝方法包括如下步骤：首先将纱线倒纱缠绕固定于径向纱锭2上，将纱锭固定于第一环形机架1上，同时将轴向纱架中的轴向纱6穿纱到导向盘3圆心的轴向纱管中。在驱动装置4和机械臂9的配合驱动下，将径向纱锭2沿着第一机架1轨迹在导向盘3的运动路径的导向下完成编织纱和轴向纱的单层编织，最终的编织纱与轴向纱的伞形网状织物集束到集束导向盘内，在成型模芯的表面形成编织单层织物。

当成型模芯7在机械臂9的驱动下编织到限位端点时，机械臂9提供换向动作，继续在单层编织织物的表面沿着轴向反向进行二维织物编织，依次往复形成单层织物的叠层结构。

在两层织物叠层的同时，开启环向缝合装置的第二驱动电机12，四组缝合机沿着第二机架10进行二维织物相邻叠层的层间缝合，实现径向缝合成型。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种三维结构缝编成型设备，其特征在于：包括第一机架、若干个纱锭、若干个导向盘、集束导向盘、成型模芯、环向缝合装置和机械臂，其中，

若干个导向盘安装在所述第一机架上，每个导向盘均与第一驱动装置连接，每个导向盘上均设置有一个垂直于导向盘工作面的中空管体，该中空管体的一端贯穿导向盘的盘体，另一端延伸出导向盘，所述若干个纱锭中的每个纱锭分别安装在一个导向盘的中空管体上；

成型模芯设置于第一机架的一侧，且固定在机械臂上，机械臂的运动带动成型模芯靠近或远离第一机架；所述集束导向盘设置于成型模芯与第一机架之间；

所述环向缝合装置包括第二机架、若干个缝合机和第二驱动装置，所述第二机架为环形机架，该环形机架套合在成型模芯上，若干个缝合机均匀沿环形机架的周向安装，每个缝合机均与所述第二驱动装置连接。

2.根据权利要求1所述的三维结构缝编成型设备，其特征在于：所述第一机架为立式结构，其横截面为圆环结构。

3.根据权利要求1所述的三维结构缝编成型设备，其特征在于：所述若干个导向盘的数量为160-320个。

4.根据权利要求1所述的三维结构缝编成型设备，其特征在于：第一机架上固定有驱动电机，驱动电机通过齿轮驱动所述导向盘按设定轨迹运动。

5.根据权利要求3所述的三维结构缝编成型设备，其特征在于：所述导向盘沿机架横截面的径向排布，导向盘的圆心指向机架横截面的圆心。

6.根据权利要求1所述的三维结构缝编成型设备，其特征在于：所述若干个缝合机中缝合机的数量为3-6个。

7.根据权利要求6所述的三维结构缝编成型设备，其特征在于：所述若干个缝合机中缝合机的数量为4个。

8.根据权利要求1所述的三维结构缝编成型设备，其特征在于：还包括导轨组件，导轨组件包括若干个导轨，导轨组件环绕所述成型模芯排布，每个导轨均与所述成型模芯的轴线平行，每个缝合机均活动安装在导轨上。

9.根据权利要求1所述的三维结构缝编成型设备，其特征在于：所述成型模芯为圆筒状或类圆筒状结构。

10.利用权利要求1-9任一所述三维结构缝编成型设备进行的缝编成型方法，其特征在于：包括如下步骤：

将纱线倒纱缠绕在纱锭上，然后将纱锭固定在导向盘上，并从导向盘中部的中空圆管中引出轴向纱；

纱锭在导向盘的导向下按照设定轨迹运行，完成编织纱和轴向纱的单层编织，同时，成型模芯在驱动作用下单向移动，编织纱与轴向纱的伞形网状织物集束到集束导向盘内，在成型模芯的表面形成编织单层织物；

当成型模芯移动到限位端点时，成型模芯换向移动，在单层编织织物的表面反向进行二维织物编织，依次往复，形成叠层结构；

在两层织物叠层的同时，开启环向缝合装置的驱动电机，进行叠层织物的相邻叠层的层间缝合，实现径向缝合成型。