CN109295598B - 一种碳纤维三维织物自动编织机变动程窄缝通道引纬装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种碳纤维三维织物自动编织机变动程窄缝通道引纬装置，包括剑轮、剑带、支架、滑轨、滑块、引纬剑、连接块和夹持块支撑座，本发明由伺服电机驱动剑轮做变角位移往复转动，剑轮的往复转动转化为剑带与引纬剑的往复移动，经夹持块支撑座及滑块的束缚，保证引纬剑做直线运动，使引纬剑顺利进入碳棒窄缝引纬通道，完成引纬工作。工作中剑轮、剑带、滑轨、引纬剑各零件部件之间的精准协调配合完成引纬剑变动程引纬工作。本发明结构紧凑，设计新颖合理，辅助碳纤维三维织物自动编织机完成三维织物的自动化生产，提高了生产效率和产品的一致性，实用性强，使用效果好，便于推广。

Description

一种碳纤维三维织物自动编织机变动程窄缝通道引纬装置

技术领域

本发明涉及一种适用于编织成型碳纤维三维织物自动编织机变动程窄缝通道引纬装置，配合自动编织机使用。

背景技术

碳纤维三维织物是近二十年来诞生的一种新型复合材料，是复合材料中异军突起的一支新秀，它以三维整体织物为增强体，其结构性显著改善了复合材料多方面的力学特性，从根本上克服了传统层合板层间剪切强度低而且易分层的缺点，在航空、航天、军工、汽车、医疗以及高级体育服务器等领域得到了广泛应用。然而，长期以来三维织物都采用人工编织方式进行，使得三维织物的成型效率低、人工劳动强度大、产品的一致性差。随着社会的进步和经济的发展，人工编织三维织物已不能碳纤维复合材料工艺的苛刻要求，因此三维织物成型自动化需求迫切。

传统引纬工艺由两名工人协同工作完成引纬。两名工人分别站在碳纤维三维织物的两侧，一侧的工人手持引纬剑将其穿过碳纤维三维织物，另一侧的工人将碳纤维纱线挂在引纬剑上，然后将引纬剑拉回至初始的位置，完成一个循环。重复上述循环，完成碳纤维三维织物编织。这种编织方法每分钟人工引纬10次，在工作过程中需要两名工人协同作业，注意力高度集中，劳动强度大，效率低，人工成本昂贵。随着社会的进步和经济的发展，人工手动编织三维织物已不能满足市场的需求，急需一种碳纤维三维织物自动编织机变动程引纬装置辅助碳纤维三维织物自动编织机完成自动化生产。

发明专利“剑杆织机空间凸轮引纬”授权号：ZL 201410695669.7，介绍了一种引纬装置。剑杆织机空间凸轮引纬机构,包括壳体、空间凸轮引纬机构及动力输入机构；空间凸轮引纬机构包括引纬空间凸轮、扇形齿轮、小齿轮、剑轮及剑带，扇形齿轮由引纬空间凸轮驱动，扇形齿轮与小齿轮啮合，小齿轮安装在剑轮的转轴上,剑轮与剑带啮合；空间凸轮打纬机构包括打纬空间凸轮、一对锥齿轮、摆臂及摆杆，其中一个锥齿轮由打纬空间凸轮驱动，另一个锥齿轮的转轴上安装着摆臂，摆臂上固定着摆杆；动力输入机构包括输入轴，该输入轴通过传动齿轮驱动引纬空间凸轮。该引纬装置通过空间凸轮作用于引纬机构，可以方便、快捷地输出引纬运动规律，运行安全可靠，而且空间凸轮只需加工一个凸轮槽，加工容易，结构简单，设计合理，所提供的改进结构的空间凸轮引纬，可满足不同运动需求的剑杆织机。其不足之处在于不适用于编织成型碳纤维三维织物变动程窄缝通道引纬。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供了一种编织成型碳纤维三维织物自动编织机变动程窄缝通道引纬控制装置，辅助编织成型碳纤维三维织物自动编织机完成三维织物的自动化生产，该装置采用伺服电机作为驱动元件，剑轮、剑带、导向滑轨、引纬剑夹持块等各零件部件之间的精准协调配合完成变动程引纬工作。其结构紧凑，设计新颖合理，降低了人工的劳动强度，提高了生产效率和产品质量，引纬控制精准，使用效果好，便于实现引纬自动化。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种碳纤维三维织物自动编织机变动程窄缝通道引纬装置，其特征在于：包括工作台组件、剑轮剑带组件、支架组件、下滑槽组件、上滑槽组件、滑轨滑块组件、连接块、引纬剑和夹持块组件，所述剑轮剑带组件安装于工作台组件上，该剑轮剑带组件包括剑带和剑轮，所述剑带切出剑轮经过支架组件分别进入上下滑槽组件和下滑槽组件，所述连接块与滑轨滑块组件固连，该连接块一端固连剑带，另一端固连引纬剑，所述夹持块组件束缚引纬剑的往复直线移动。

所述剑轮通过伺服电机驱动实现变角位移，引纬剑实现变动程引纬。

所述工作台组件包括上工作台，下工作台和连接上工作台和下工作台的工作台连接板；所述剑轮剑带组件通过阶梯轴与剑轮支撑座固连，所述剑轮支撑座固连在上工作台上，由定位销定位；

同型号的剑带与剑轮配合，所述剑带切出剑轮下方，由支架组件支撑，支架组件通过支架座固连在下工作台上，支架组件防止剑带脱离剑轮并通过支架轴承减小摩擦；下滑槽组件通过下滑槽支撑座固连在下工作台上，剑带经支架组件进入下滑槽，且下滑槽高度与支架轴承等高，保证剑带在移动过程中平整，由螺栓调节剑带在下滑槽内的工作空间；

同型号的剑带与剑轮配合，所述剑带切出剑轮上方，由支架组件支撑，支架组件固连在上工作台上，支架组件防止剑带脱离剑轮并通过支架轴承减小摩擦；剑带经支架组件进入上滑槽组件，上滑槽支撑座固连在上工作台上，滑槽轴承与上滑槽支撑座固连，滑槽轴承两两一组且等高，工作空间保证与支架轴承等高，以保证剑带在移动过程中平整；

所述滑轨滑块组件包括线性滑轨和滑块，所述线性滑轨与上工作台固连，通过加工槽定位；

所述夹持块组件包括夹持块支撑座、夹持块轴承和光纤通道检测传感器安装孔，所述支持块支撑座固连在上工作台的前端，保证夹持块轴承与滑槽轴承同一直线度，以免引纬剑发生弯曲，导致引纬精度降低；

所述光纤通道检测传感器安装孔用于安装光纤通道检测传感器。

所述剑带经支架组件、上滑槽组件和下滑槽组件束缚，实现工作中剑带不脱离剑轮，减小摩擦。

所述连接块与滑轨滑块组件固连，实现连接块往复直线运动精准。

所述夹持块组件束缚引纬剑，实现工作中引纬剑不发生直线偏离，保证顺利进入碳棒窄缝通道。

所述夹持块组件中有光纤传感器安装孔，用于固定光纤传感器，实现碳棒窄缝通道检测，保证引纬顺畅，不漏纬重纬。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明适用于编织成型碳纤维三维织物自动编织机变动程窄缝通道引纬装置，辅助碳纤维三维织物自动编织机完成自动化生产，本装置采用剑轮剑带控制引纬剑的变动程往复运动，可实现变动程引纬的功能需求，引纬装置采用先检测后引纬的工作方式，确保窄缝引纬通道通畅后再引纬。剑带经剑轮驱动，经过支架上的轴承，防止剑带脱离剑轮，保证剑带平整，减小摩擦。剑带经过带有滚动轴承的滑槽，保证剑带在前后移动时直线度精准。连接引纬剑与剑带的滑块与导轨固连，保证滑块在导轨上前后移动，保证引纬剑直线运动。引纬剑通过夹持块的束缚，保证引纬剑运动的直线度，以便顺利进入窄缝碳棒通道。在引纬工作前，光纤通道检测传感器先检测碳棒通道是否通畅，保证引纬剑能通过碳棒窄缝通道，可实现引纬的定位精准。剑轮通过转动的角度变化控制剑带的动程，实现变动程引纬。引纬的距离可控，既满足了截面为正多边形立体织物引纬的需求，又可在引纬工作完成后将引纬剑整体收回，不影响自动编织机其他机构的正常工作。引纬剑耐磨，保证引纬剑在碳棒通道内反复引纬的工作寿命。剑轮剑带引纬适用于自动编织机变动程窄缝通道引纬控制，辅助自动编织机完成对碳纤维三维织物的自动化生产，提高了产品的一致性和生产效率，结构设计新颖合理，实用性强。

附图说明

下面通过参考附图并结合实例具体地描述本发明，本发明的优点和实现方式将会更加明显，其中附图所示内容仅用于对本发明的解释说明，而不构成对本发明的任何意义上的限制，在附图中：

图1是本发明的结构示意图

图2是本发明工作台组件的结构示意图

图3是本发明剑轮剑带组件的结构示意图

图4是本发明支架组件的结构示意图

图5是本发明下滑槽组件的结构示意图

图6是本发明上滑槽组件的结构示意图

图7是本发明滑轨滑块组件的结构示意图

图8是本发明连接块的结构示意图

图9是本发明引纬剑的结构示意图

图10是本发明夹持块组件的结构示意图

图11是本发明的路径示意图

图12是本发明的控制系统框图

图中：

1、工作台组件 2、剑轮剑带组件

3、支架组件 4、下滑槽组件

5、上滑槽组件 6、滑轨滑块组件

7、连接块 8、引纬剑

9、夹持块组件 1-01、上工作台

1-02、工作台连接板 1-03、下工作台

2-01、剑轮支撑座 2-02、剑轮

2-03、剑带 2-04、阶梯轴

3-01、支架座 3-02、支架轴承

4-01、下滑槽支撑座 4-02、下滑槽

4-03、螺栓 5-01、上滑槽支撑座

5-02、滑槽轴承 6-01、线性滑轨

6-02、滑块 9-01、夹持块支撑座

9-02、夹持块轴承 9-03、光纤通道检测传感器安装孔

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细地描述。

如图1至图12所示，一种碳纤维三维织物自动编织机变动程窄缝通道引纬装置，包括工作台组件1、剑轮剑带组件2、支架组件3、下滑槽组件4、上滑槽组件5、滑轨滑块组件6、连接块7、引纬剑8和夹持块组件9，所述剑轮剑带组件2安装于工作台组件1上，该剑轮剑带组件2包括剑带2-03和剑轮2-02，所述剑带2-03切出剑轮2-02经过支架组件3分别进入上下滑槽组件4和下滑槽组件5，所述连接块7与滑轨滑块组件6固连，该连接块7一端固连剑带2-03，另一端固连引纬剑8，所述夹持块组件9束缚引纬剑8的往复直线移动。所述剑轮2-02通过伺服电机驱动实现变角位移，引纬剑8实现变动程引纬。

左、右剑轮支撑座2-01定位并固连在碳纤维三维织物自动编织机上端平台并位于末端。剑轮支撑座2-01安装有滚动轴承，剑轮2-02位于左、右剑轮支撑座2-01之间，法兰盘固连在剑轮2-02两端，阶梯轴2-04通过平键与法兰盘配合，将安装有阶梯轴2-04的剑轮2-02安装于剑轮支撑座2-01，阶梯轴2-04与两侧的剑轮支撑座轴承配合，以满足电机传递给剑轮2-02动力。在上下平台固定有含有滚动轴承的支架和束缚剑带的滑槽，滑槽位于支架的前端，滑槽上装有多组滚动轴承，便于剑带滑动，减少摩擦力，支架与滑槽等高，以便剑带通过支架使其不发生弯曲。

剑轮剑带组件2通过阶梯轴2-04与剑轮支撑座2-01固连，剑轮支撑座2-01固连在上工作台上1-01，由定位销定位。同型号的剑带2-03与剑轮2-02配合，剑带2-03切出剑轮2-02下方，由支架组件3支撑，支架组件固连在下工作台1-03上，支架组件3防止剑带2-03脱离剑轮2-02并通过支架轴承3-02减小摩擦。下滑槽组件4通过下滑槽支撑座4-01固连在下工作台1-03上，剑带2-03经支架组件3进入下滑槽4-02，且下滑槽4-02高度与支架轴承3-02等高，保证剑带2-03在移动过程中平整，由螺栓4-03调节剑带2-03在下滑槽4-02内的工作空间。剑带2-03切出剑轮2-02上方，由支架组件3支撑，支架组件3固连在上工作台1-03上，工作台连接板1-02与上下工作台固连，支架组件3防止剑带2-03脱离剑轮2-02并通过支架轴承3-02减小摩擦。剑带2-03经支架组件进入上滑槽组件5，上滑槽支撑座5-01固连在上工作台1-01上，滑槽轴承5-02与上滑槽支撑座5-01固连，滑槽轴承5-02两两一组且等高，工作空间保证与支架轴承3-02等高，以保证剑带2-03在移动过程中平整。线性滑轨6-01与上工作台1-01固连，通过加工槽定位。同型号的滑块6-02与线性滑轨6-01装配，保证滑块6-02可以在滑轨上滑动，采用滑轨滑块组件6可以保证引纬剑8往复移动的直线度。与滑块6-02固连的连接块7一端固连剑带2-03，另一端固连引纬剑8。

夹持块支撑座9-01为凹形，固连在上工作台1-01的前端，夹持块支撑座9-01凹型两侧装有滚动轴承，引纬剑8在两侧轴承之间来回移动，保证夹持块轴承9-02与滑槽轴承5-02同一直线度，以免引纬剑8发生弯曲，导致引纬精度降低。引纬剑8通过夹持块轴承9-02，束缚引纬剑8，保证往复运动定位精准。夹持块支撑座9-01上有固定光纤通道检测传感器安装孔，孔的轴线与引纬剑8的运动方向平行，孔中心位于剑带厚度中点处，光纤通道检测传感器安装孔9-03用于安装光纤通道检测传感器，在引纬过程中传感器先检测通道，如果通道畅通，引纬剑8工作，保证引纬的准确性，不发生漏纬重纬，实现窄缝通道引纬。剑轮2-02往复转动，引纬剑8往复直线移动，剑轮2-02转动的变角位移驱动引纬距离的变化，保证变动程引纬。

如图11所示，引纬装置准备从A点开始引纬，引纬前光纤通道检测传感器先检测碳棒通道是否畅通，如果不畅通发出报警型号；如果畅通，伺服电机驱动剑轮2-02转动，在剑带2-03，引纬剑8，支架组件3，上下滑槽组件，夹持块组件9的协同作业下，引纬剑8顺利进入碳棒窄缝通道，当引纬剑8引到纱线，伺服电机向相反的方向转动，带动引纬剑8反向移动，引纬剑8回到A点，完成一次引纬。第n纬引纬完成后，工作台移动一定距离，正多边形三维织物向前移动一定距离，沿A-B-C路径，进行第n+1引纬，依次循环，按照路径A-B-C完成每一层的变动程引纬控制。在引纬过程中，剑轮2-02的往复转动转化为引纬剑8的往复直线移动，动程可变，速度可调。

以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。

Claims (2)

1.一种碳纤维三维织物自动编织机变动程窄缝通道引纬装置，其特征在于：包括工作台组件(1)、剑轮剑带组件(2)、支架组件(3)、下滑槽组件(4)、上滑槽组件(5)、滑轨滑块组件(6)、连接块(7)、引纬剑(8)和夹持块组件(9)，所述剑轮剑带组件(2)安装于工作台组件(1)上，该剑轮剑带组件(2)包括剑带(2-03)和剑轮(2-02)，所述剑带(2-03)切出剑轮(2-02)经过支架组件(3)分别进入上滑槽组件(5)和下滑槽组件(4)，所述连接块(7)与滑轨滑块组件(6)固连，该连接块(7)一端固连剑带(2-03)，另一端固连引纬剑(8)，所述夹持块组件(9)束缚引纬剑(8)的往复直线移动；

所述剑轮(2-02)通过伺服电机驱动实现变角位移，引纬剑(8)实现变动程引纬；

所述工作台组件(1)包括上工作台(1-01)，下工作台(1-03)和连接上工作台(1-01)和下工作台(1-03)的工作台连接板(1-02)；所述剑轮剑带组件(2)通过阶梯轴(2-04)与剑轮支撑座(2-01)固连，所述剑轮支撑座(2-01)固连在上工作台(1-01)上，由定位销定位；

同型号的剑带(2-03)与剑轮(2-02)配合，所述剑带(2-03)切出剑轮(2-02)下方，由支架组件(3)支撑，支架组件(3)通过支架座(3-01)固连在下工作台(1-03)上，支架组件(3)防止剑带(2-03)脱离剑轮(2-02)并通过支架轴承(3-02)减小摩擦；下滑槽组件(4)通过下滑槽支撑座(4-01)固连在下工作台(1-03)上，剑带(2-03)经支架组件(3)进入下滑槽(4-02)，且下滑槽(4-02)高度与支架轴承(3-02)等高，保证剑带(2-03)在移动过程中平整，由螺栓(4-03)调节剑带(2-03)在下滑槽(4-02)内的工作空间；

同型号的剑带(2-03)与剑轮(2-02)配合，所述剑带(2-03)切出剑轮(2-02)上方，由支架组件(3)支撑，支架组件(3)固连在上工作台(1-01)上，支架组件(3)防止剑带(2-03)脱离剑轮(2-02)并通过支架轴承(3-02)减小摩擦；剑带(2-03)经支架组件(3)进入上滑槽组件(5)，上滑槽支撑座(5-01)固连在上工作台(1-01)上，滑槽轴承(5-02)与上滑槽支撑座(5-01)固连，滑槽轴承(5-02)两两一组且等高，工作空间保证与支架轴承(3-02)等高，以保证剑带在移动过程中平整；

所述夹持块组件(9)包括夹持块支撑座(9-01)、夹持块轴承(9-02)和光纤通道检测传感器安装孔(9-03)，所述夹持块支撑座(9-01)固连在上工作台(1-01)的前端，保证夹持块轴承(9-02)与滑槽轴承(5-02)同一直线度，以免引纬剑(8)发生弯曲，导致引纬精度降低；

所述光纤通道检测传感器安装孔(9-03)用于安装光纤通道检测传感器，在引纬过程中光纤通道检测传感器先检测通道，如果通道畅通，所述引纬剑(8)工作，保证引纬的准确性，不发生漏纬重纬，实现窄缝通道引纬，所述剑轮(2-02)往复转动，所述引纬剑(8)往复直线移动，所述剑轮(2-02)转动的变角位移驱动引纬距离的变化，保证变动程引纬。

2.根据权利要求1所述的碳纤维三维织物自动编织机变动程窄缝通道引纬装置，其特征在于：所述滑轨滑块组件(6)包括线性滑轨(6-01)和滑块(6-02)，所述线性滑轨(6-01)与上工作台(1-01)固连，通过加工槽定位。