CN216040114U - 一种联动针刺成型设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种联动针刺成型设备，包括联动针刺成型设备，包括主体框架，联动针刺成型设备还包括垂向针刺机构、水平针刺机构及产品安装调节平台，产品安装调节平台包括用于安装被加工产品的产品安装轴及驱动产品安装轴平移或升降的二维移动驱动装置，二维移动驱动装置上还设有驱动产品安装轴转动的转动电机，垂向针刺机构设置于产品安装轴的上方，垂向针刺机构用于沿垂直方向对被加工产品进行针刺，水平针刺机构位于产品安装轴的侧方，水平针刺机构用于沿水平方向对被加工产品进行针刺。本实用新型的联动针刺成型设备自动化程度高、生产成本低。

Description

一种联动针刺成型设备

技术领域

本实用新型涉及一种成型设备，尤其涉及一种联动针刺成型设备。

背景技术

碳纤维复合材料具有优越的力学性能，其弹性模量高、密度小，在众多轻量化应用领域具有广阔的发展前景，在航空航天和车辆制造领域，已经有大量碳纤维复合材料投入应用，并且以较快的速度逐年递增。

针刺预制体复合材料制品目前具有广泛的应用需求，经后续气相沉积工艺可进一步制备成碳/碳复合材料或陶瓷基复合材料等高性能复材制品，具有轻质、耐高温、耐摩擦、抗腐蚀等多种优异的功能特点，在航空航天领域、太阳能核心材料多晶、单晶硅制备等领域具有广泛应用，针刺预制体可以制备成各种形状的三维制品，能够满足多领域、多规格的应用需求。因此具有参数调节尺度大，生产效率高，性能稳定的针刺复合材料设备具有重要的应用需求。

随着应用的增加，行业对复合材料产品的需求日益增加，其中碳/碳复合材料产品的制备也逐渐从传统的手工制作发展成机械化制作，生产效率得到了很大提高，同时制作产品的劳动强度大大减小。在针刺复合材料产品的生产制备方面，近十年有了很大的发展，已经基本脱离传统手工制作的阶段，目前各类产品的生产主要由机械设备完成，但是这类设备的自动化程度还有待提高。由于针刺复合材料产品制备过程中所涉及的工艺复杂，所采用的材料为纤维布、纤维毡和纤维丝等不易成型的碳纤维材料，而且产品规格大小、形状均不一致，因此在进行设备自动化设计过程中存在较大难度。就目前的生产设备而言，自动化程度相对较弱，依然需要辅助大量的人工操作。

目前自动化程度较高的生产设备，如公开号为“CN108162435A”的中国专利中公开的一种成型设备，其具有针刺过程中产品绕轴自动转动的特点，并且能够自动判断针刺入产品的位置，实现产品与针之间的联动关系，产品安装轴能够实现水平(0度)到垂直(90度)的转动，实现产品表面各个位置的针刺操作。但是在产品调节过程中依然存在调节时间较长，效率发挥不够充分等不足。鉴于提高生产效率和节省劳动力成本的需求，进一步研发具有自动化特点的复合材料针刺设备具有重要意义。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种自动化程度高、生产成本低的联动针刺成型设备。

本实用新型的联动针刺成型设备，包括主体框架，联动针刺成型设备还包括垂向针刺机构、水平针刺机构及产品调节平台，产品调节平台包括用于安装被加工产品的产品安装轴及驱动产品安装轴平移或升降的二维移动驱动装置，二维移动驱动装置上还设有驱动所述产品安装轴转动的转动电机，所述垂向针刺机构设置于产品安装轴的上方，垂向针刺机构用于沿垂直方向对被加工产品进行针刺，所述水平针刺机构位于产品安装轴的端部的一侧，水平针刺机构用于沿水平方向对被加工产品进行针刺。

借由上述方案，本实用新型至少具有以下优点：本实用新型的联动针刺成型设备，通过垂向针刺机构及水平针刺机构的设置，实现了对被加工产品的垂向和水平针刺功能，同时，产品调节平台的设置，实现了对被加工产品的位置调整及转动驱动功能，从而使本联动针刺成型设备能够根据产品的型号调整其水平位置及高度，进而提高了其通用性及设备整体的自动化程度，降低了生产的成本。

综上所述，本实用新型的联动针刺成型设备自动化程度高、生产成本低。

进一步的，本实用新型的联动针刺成型设备，所述二维移动驱动装置包括能够水平移动的轨道小车、位于轨道小车上方的安装平台、设于轨道上并用于驱动安装平台升降的安装平台升降装置，所述转动电机设置于安装平台上，所述产品安装轴架设于安装平台上的轴承座上，产品安装轴的一端与转动电机连接，另一端用于安装被加工产品。

轨道小车及安装平台升降装置的设置实现了对产品安装轴的二维驱动，从而实现了对被加工产品的位置调整，使得本实用新型的联动针刺成型设备能够与不同型号的被加工产品适应。

进一步的，本实用新型的联动针刺成型设备，所述轨道小车上设置有导套、所述安装平台上设置有与导套滑动配合的导柱。

导柱及导套的设置使得安装平台升降更为稳定。

进一步的，本实用新型的联动针刺成型设备，所述垂向针刺设备包括设于主体框架上的连接轴、驱动连接轴转动的垂向针刺电机、设于连接轴两端的偏心机构及与偏心机构连接的垂向针刺板。

垂向针刺电机及偏心机构等部件的设置，实现了对垂向针刺板的垂向振动驱动，进而使其能够对下方的被针刺产品进行垂向针刺。

进一步的，本实用新型的联动针刺成型设备，所述主体框架的顶部设置有安装架，所述垂向针刺电机固设于安装架上，垂向针刺板上设置有滑柱，安装架上设置有与滑柱滑动配合的滑套。

滑柱及滑套的设置使得垂向针刺机构运动更稳定。

进一步的，本实用新型的联动针刺成型设备，所述水平针刺机构包括调节面板、设于调节面板上的水平振动机构及设于水平振动机构输出端的水平针刺板。

水平振动机构的设置用于实现对水平针刺板的振动驱动。

进一步的，本实用新型的联动针刺成型设备，所述调节面板上还设有二维微调机构，所述水平振动机构设置于二维微调机构上。

二维微调结构的设置实现了对水平振动机构位置的微调功能，以使其与被加工产品适应。

进一步的，本实用新型的联动针刺成型设备，水平针刺机构还包括驱动调节面板升降的调节面板升降装置。

调节面板升降装置的设置实现了对水平针刺机构的高度调节，以使其进一步与被加工产品适应。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1是联动针刺成型设备的使用状态图；

图2是联动针刺成型设备的立体结构图；

图3是联动针刺成型设备的主视图；

图4是联动针刺成型设备的左视图；

图5是产品调节平台的立体结构图；

图6是产品调节平台的另一立体结构图；

图7是垂向针刺机构的立体结构图；

图8是垂向针刺机构的另一立体机构图；

图9是水平针刺机构的立体结构图。

图中，主体框架1，垂向针刺机构2，水平针刺机构3，产品调节平台4，被加工产品5，产品安装轴6，转动电机8，轨道小车9，安装平台10，轨道11，安装平台升降装置12，轴承座13，滚轮14，升降驱动电机15，蜗杆16，升降丝杆17，导套18，导柱19，连接轴20，垂向针刺电机21，偏心机构22，垂向针刺板23，安装架24，滑柱25，调节面板26，水平振动机构27，水平针刺板28，滑杆29，二维微调机构30，调节基座31，调节面板升降装置32。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

参见图1至图9，本实用新型一较佳实施例的一种联动针刺成型设备，包括主体框架1，联动针刺成型设备还包括垂向针刺机构2、水平针刺机构3及产品调节平台4，产品调节平台包括用于安装被加工产品5的产品安装轴6及驱动产品安装轴平移或升降的二维移动驱动装置，二维移动驱动装置上还设有驱动产品安装轴转动的转动电机8，垂向针刺机构设置于产品安装轴的上方，垂向针刺机构用于沿垂直方向对被加工产品进行针刺，水平针刺机构位于产品安装轴的端部的一侧，水平针刺机构用于沿水平方向对被加工产品进行针刺。

具体工作时，操作人员或机械手将被加工产品的模具设置于产品安装轴上，通过人工操作将碳纤维布或网胎铺设在模具表面，首次针刺时通过二维移动驱动装置将产品安装轴上的被加工产品输运至预定位置处，在后续铺层针刺时只需要根据铺层厚度适当调节二维驱动装置的位置以调整针刺的深度。接着转动电机启动并驱动被加工产品转动。被加工产品转动时，水平针刺机构或垂向针刺机构开始运作，以对被加工产品进行针刺，垂向针刺和水平针刺轮流操作直至当前铺层被针刺完成。随后进行下一轮铺层及针刺操作，以此往复，直至产品生产至要求的规格尺寸。

本实施例中，垂向针刺机构通过横梁安装在主体框架上，由连接轴带动偏心机构产生绕轴偏心转动，其由滑套和滑柱确保偏心机构的输出端能够沿垂向做往复直线运动，从而实现垂向针刺的功能。

产品调节平台起到安装产品和调节位置的作用，其通过二维移动驱动装置实现水平方向的位置及高度调节，以满足并适应大部分产品规格的要求。产品安装轴通过转动电机驱动从而实现产品绕轴转动的功能。

产品调节平台通过轨道小车上的滚轮与轨道连接，轨道固定在基座上并于地面固定连接，产品调节平台能够通过滚轮与轨道组合实现水平方向的运动。

本实施例中，二维移动驱动装置包括能够水平移动的轨道小车9、位于轨道小车上方的安装平台10、设于轨道11上并用于驱动安装平台升降的安装平台升降装置12，转动电机设置于安装平台上，产品安装轴架设于安装平台上的轴承座13上，产品安装轴的一端与转动电机连接，另一端用于安装被加工产品。

轨道小车及安装平台升降装置的设置实现了对产品安装轴的二维驱动，其中，轨道小车的底部设置滚轮14，滚轮与被加工产品下方的轨道滑动配合，轨道小车上设置有驱动小车沿轨道移动的驱动装置，其可以是安装于轨道小车上用于驱动滚轮转动的驱动电机，也可以是安装于地面上并驱动轨道小车移动的电机丝杆式直线位移驱动装置或气缸油缸等驱动装置。安装平台升降装置可以是气缸、油缸、升降台等升降机构，本实施例中优选为涡轮丝杆式升降机，具体的，其包括位于轨道小车上的升降驱动电机15，升降驱动电机通过同步带、皮带或链条等转动机构带动蜗杆16转动，蜗杆驱动与其啮合的涡轮转动，进而驱动与涡轮螺纹连接的升降丝杆17升降，安装平台设置于升降丝杆的顶端，其随着升降丝杆的升降而升降，最终实现产品安装轴及被加工产品的升降。

本实施例中，轨道小车上设置有导套18、安装平台上设置有与导套滑动配合的导柱19。

此外，安装平台上可设置滑槽，产品安装轴能够通过该滑槽在安装平台上实现伸出和缩进调节，这样同规格产品初次生产时调节一次即可，从而满足适应大部分产品的规格要求。

具体的，产品安装轴通过轴承座与产品安装平台连接，转动电机的机体通过滑槽内的滑块与产品安装平台滑动配合，转动电机能够沿滑槽调节安装位置，从而调节安装轴伸出平台的距离，达到满足不同规格产品的要求。

导柱及导套的设置使得安装平台升降更为稳定，并且在侧向针刺过程中产品受到侧向冲击力，容易使产品及其安装结构产生较大的晃动，导柱和导套可以增加结构侧向稳定性，减小由针刺带来的晃动。

本实施例中，垂向针刺设备包括设于主体框架上的连接轴20、驱动连接轴转动的垂向针刺电机21、设于连接轴两端的偏心机构22及与偏心机构连接的垂向针刺板23。

垂向针刺电机及偏心机构等部件的设置，实现了对垂向针刺板的垂向振动驱动，进而使其能够对下方的被针刺产品进行垂向针刺。其中，垂向针刺电机通过齿轮组驱动连接轴转动，进而驱动其两端的偏心机构产生振动，位于偏心机构输出端的垂向针刺板便产生垂向振动，进而对产品进行针刺。偏心机构可以是包括凸轮的偏心振动装置，具体的，凸轮在连接轴带动下转动，进而驱动凸轮下方的输出端沿垂向产生振动。

作为优选，主体框架的顶部设置有安装架24，垂向针刺电机固设于安装架上，垂向针刺板上设置有滑柱25，安装架上设置有与滑柱滑动配合的滑套。

滑柱及滑套的设置使得垂向针刺机构运动更稳定。

作为优选，水平针刺机构包括调节面板26、设于调节面板上的水平振动机构27及设于水平振动机构输出端的水平针刺板28。

水平振动机构的设置用于实现对水平针刺板的振动驱动，其包括水平针刺电机，水平针刺电机通过偏心机构驱动滑杆29振动，水平针刺板设置于滑杆端部，进而跟随滑杆振动，实现对产品的水平针刺功能。

作为优选，调节面板上还设有二维微调机构30，水平振动机构设置于二维微调机构上。

二维微调结构的设置实现了对水平振动机构位置的微调功能，以使其与被加工产品适应。二维微调机构由驱动方向相互垂直的两组燕尾、燕尾槽组件构成，本实施例中，二维微调机构还设置于调节基座31上，操作人员可通过调节调节基座的位置实现对水平针刺机构的位置粗调，调节基座能够移动至调节面板任意位置，且水平方向的角度可以任意调节。

作为优选，水平针刺机构还包括驱动调节面板升降的调节面板升降装置32。

调节面板升降装置的设置实现了对水平针刺机构的高度调节，以使其进一步与被加工产品适应。其优选为丝杆升降机，其结构原理与安装平台升降装置基本一致，此处不再赘述。

此外，调节面板通过锁紧装置与主体框架的立柱连接，锁紧装置可实现调节面板与主体框架的脱开和固连。

调节基座通过相应的连接装置与调节面板锁紧或松开，在松开状态下调节基座可以在调节面板上移动至任意位置，在锁紧状态下调节基座与调节面板固定连接，以实现水平针刺。

垂向针刺操作过程中，转动电机的转动由外部的控制器根据垂向针刺板的位置对其进行反馈控制，具体的，控制器根据相应的传感器进行位置判断，当垂向针刺板带动针离开产品后，转动电机转动，当垂向针刺板带动针刺入产品时，转动电机停止转动。

类似的，侧向针刺操作过程中，转动电机的转动由水平针刺板的位置进行控制，当水平针刺板带动针离开产品后，转动电机转动，当水平针刺板带动针刺入产品时，转动电机停止转动。

轨道小车能够实现针刺状态和非针刺状态下的水平位置调节，两种状态下轨道小车水平调节可通过相应的水平驱动电机驱动实现，操作人员可通过水平调节开关和位置传感器控制水平位置。具体的，当按下水平调节开关，位置传感器判断垂向针刺板带动针离开产品后，水平驱动电机转动，在针刺入产品的情况时水平驱动电机始终处于停止状态。

转动电机的转动速度可调节，转动状态分为针刺状态转动和非针刺状态转动，针刺状态又分为垂向针刺状态和侧向针刺状态。具体的，转动电机在非针刺状态下的转动由开关控制，开关接通转动电机则转动，反之则停止转动。针刺和非针刺状态，以及垂向针刺和侧向针刺状态由切换开关进行状态切换。

综上所述，相比现有的针刺设备，本实用新型的联动针刺成型设备具有更广泛的实用性有点，采用垂向和侧向联合针刺的方式使生产过程中产品工位不需要从0度到90度的往复调整，大量节省产品工位的调节时间；产品安装平台能够实现大范围位置调节，能够适用于多种规格产品，而且相对于同一规格产品只需要首次调节，具有适应面广、操作简便的特点；侧向针刺具有水平面内角度任意调节的功能，能够适应底部形状及尺寸差异大的坩埚等产品的制备需求，且调节方便，相比现有设备具有更高效率。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，本领域技术人员能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的保护范围由所附权利要求而不是上述说明限定。

此外，以上仅是本实用新型的优选实施方式，并不用于限制本实用新型，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。同时，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种联动针刺成型设备，包括主体框架(1)，其特征在于：联动针刺成型设备还包括垂向针刺机构(2)、水平针刺机构(3)及产品调节平台(4)，产品调节平台包括用于安装被加工产品(5)的产品安装轴(6)及驱动产品安装轴平移或升降的二维移动驱动装置，二维移动驱动装置上还设有驱动所述产品安装轴转动的转动电机(8)，所述垂向针刺机构设置于产品安装轴的上方，垂向针刺机构用于沿垂直方向对被加工产品进行针刺，所述水平针刺机构位于产品安装轴的端部的一侧，水平针刺机构用于沿水平方向对被加工产品进行针刺。

2.根据权利要求1所述的联动针刺成型设备，其特征在于：所述二维移动驱动装置包括能够水平移动的轨道小车(9)、位于轨道小车上方的安装平台(10)、设于轨道(11)上并用于驱动安装平台升降的安装平台升降装置(12)，所述转动电机设置于安装平台上，所述产品安装轴架设于安装平台上的轴承座(13)上，产品安装轴的一端与转动电机连接，另一端用于安装被加工产品。

3.根据权利要求2所述的联动针刺成型设备，其特征在于：所述安装平台上设置有滑槽，产品安装轴能够通过该滑槽在安装平台上实现伸出和缩进。

4.根据权利要求3所述的联动针刺成型设备，其特征在于：所述轨道小车上设置有导套(18)、所述安装平台上设置有与导套滑动配合的导柱(19)。

5.根据权利要求1所述的联动针刺成型设备，其特征在于：所述垂向针刺设备包括设于主体框架上的连接轴(20)、驱动连接轴转动的垂向针刺电机(21)、设于连接轴两端的偏心机构(22)及与偏心机构连接的垂向针刺板(23)。

6.根据权利要求5所述的联动针刺成型设备，其特征在于：所述主体框架的顶部设置有安装架(24)，所述垂向针刺电机固设于安装架上，垂向针刺板上设置有滑柱(25)，安装架上设置有与滑柱滑动配合的滑套。

7.根据权利要求6所述的联动针刺成型设备，其特征在于：所述水平针刺机构包括调节面板(26)、设于调节面板上的水平振动机构(27)及设于水平振动机构输出端的水平针刺板(28)。

8.根据权利要求7所述的联动针刺成型设备，其特征在于：所述调节面板上还设有二维微调机构(30)，所述水平振动机构设置于二维微调机构上。

9.根据权利要求8所述的联动针刺成型设备，其特征在于：水平针刺机构还包括驱动调节面板升降的调节面板升降装置(32)。

10.根据权利要求9所述的联动针刺成型设备，其特征在于：调节面板通过锁紧装置与主体框架的立柱连接，联动针刺成型设备还包括与转动电机电连接的控制器，当垂向针刺板带动针离开产品后，控制器控制转动电机转动，当垂向针刺板带动针刺入产品时，转动电机停止转动；当水平针刺板带动针离开产品后，控制器控制转动电机转动，当水平针刺板带动针刺入产品时，转动电机停止转动；

所述控制器还与驱动轨道小车移动的水平驱动该电机连接，当操作人员按下水平调节开关，垂向针刺板带动针离开产品后，水平驱动电机转动，在针刺入产品的情况时水平驱动电机处于停止状态。

Images