一種含z向鋼針陣列的立體織物夾持裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種含Z向鋼針陣列的立體織物夾持裝置，該裝置由支架、步進(jìn)電機(jī)、靜止夾持框、絲杠、導(dǎo)向軌、運(yùn)動(dòng)夾持框安裝組成。步進(jìn)電機(jī)通過控制系統(tǒng)可以帶動(dòng)運(yùn)動(dòng)夾持框做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，并調(diào)整運(yùn)動(dòng)夾持框與靜止夾持框之間的距離。疊層正交機(jī)織碳布經(jīng)鋼針陣列整體穿刺加壓密實(shí)后成為含Z向鋼針陣列的立體織物，而Z向鋼針作為織物的一個(gè)纖維方向需要被連續(xù)的碳纖維置換并鎖扣才最終成型。連續(xù)纖維置換Z向鋼針并實(shí)現(xiàn)鎖扣需要將含Z向鋼針陣列的立體織物夾持固定，實(shí)現(xiàn)在固定厚度上的定型及保壓。本裝置適用于整體穿刺成型立體織物的機(jī)械手樣機(jī)，將含Z向鋼針陣列的立體織物夾持固定，以便于后續(xù)加工工藝的進(jìn)行。
【專利說明】
一種含Z向鋼針陣列的立體織物夾持裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及了一種關(guān)于立體織物整體穿刺裝置工作過程中的含Z向鋼針陣列的立體織物夾持裝置
【背景技術(shù)】
[0002]三維織物是近40年來發(fā)展起來的性能最優(yōu)的纖維增強(qiáng)結(jié)構(gòu)，主要用于航空、航天、汽車、醫(yī)療及新技術(shù)領(lǐng)域。整體穿刺技術(shù)是三維織物的一種成型技術(shù)，其工藝采用預(yù)先制造的機(jī)織布置于等距密排Z向鋼針方針的頂端，機(jī)織布在穿刺模板與鋼針方陣的頂端，機(jī)織布在穿刺模板與鋼針方陣的相對(duì)運(yùn)動(dòng)下，被鋼針刺過，并被推至鋼針的下端實(shí)施加壓密實(shí)，待達(dá)到一定高度后，再由Z向纖維逐一取代Z向鋼針，如此形成機(jī)織物整體穿刺織物。碳纖維立體織物穿刺裝置是將疊層碳纖維織物放置在穿刺模板上，通過控制系統(tǒng)自動(dòng)完成碳纖維織物的整體穿刺與壓實(shí)工作。
[0003]隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人們逐步將以往手工操作的流程、工藝與信息、微電子、自動(dòng)化、精密制造等技術(shù)有機(jī)結(jié)合起來，以提高生產(chǎn)效率、降低勞動(dòng)強(qiáng)度。與傳統(tǒng)的手工操作相比，自動(dòng)化生產(chǎn)裝備具有操作準(zhǔn)確，生產(chǎn)效率高，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省生產(chǎn)成本的優(yōu)點(diǎn)。為此，人們研制了各種穿刺設(shè)備。
[0004]學(xué)術(shù)論文“碳布整體穿刺織物編織工藝與結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化”對(duì)碳布整體穿刺織物編織工藝技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)研究，對(duì)整體穿刺編織工藝中碳布的纖維運(yùn)動(dòng)模式和力學(xué)行為，以及Z向鋼針的力學(xué)行為進(jìn)行了系統(tǒng)的分析研究，其中碳纖維置換鋼針一節(jié)中只提及“將織物安裝于專用的工作臺(tái)上，使織物平臥”未進(jìn)行詳細(xì)介紹。發(fā)明專利“夾持裝置”申請(qǐng)?zhí)?01210078867X，介紹了一種夾持裝置，包括支撐部、滑動(dòng)設(shè)置于支撐部上的從動(dòng)部、轉(zhuǎn)動(dòng)連接于從動(dòng)部和支撐部的卡持部及滑動(dòng)設(shè)置于支撐部上的驅(qū)動(dòng)部。驅(qū)動(dòng)部用于驅(qū)動(dòng)從動(dòng)部相對(duì)支撐部在第一位置和不同于第一位置的第二位置之間滑動(dòng)。從動(dòng)部用于當(dāng)滑動(dòng)至第一位置或第二位置時(shí)夾緊支撐部以阻擋從動(dòng)部相對(duì)支撐部滑動(dòng)?？ǔ植坑糜诋?dāng)從動(dòng)部相對(duì)支撐部從第一位置滑動(dòng)至第二位置的過程中沿靠近支撐部的方向收攏以?shī)A持物體，以及當(dāng)從動(dòng)部相對(duì)支撐部從第二位置滑動(dòng)至第一位置時(shí)沿遠(yuǎn)離支撐部的方向散開以松開物體。該裝置結(jié)構(gòu)緊湊靈活，其不足之處是不適用與含Z向鋼針陣列立體織物的夾持。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]在立體織物的X-Y平面內(nèi)鋼針陣列所在區(qū)域即為織物的設(shè)計(jì)截面，進(jìn)行鋼針置換要求含Z向鋼針陣列的立體織物固定夾緊，否則會(huì)影響碳纖維立體織物的質(zhì)量。因此，要夾持帶有Z向鋼針陣列的立體織物機(jī)械的夾持裝置需要進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)。
[0006]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明擬解決的技術(shù)問題是，提供一種含Z向鋼針陣列立體織物夾持機(jī)械手。該機(jī)械手可實(shí)現(xiàn)對(duì)含Z向鋼針陣列立體織物進(jìn)行夾持和固定。
[0007]本發(fā)明解決所述含Z向鋼針陣列立體織物夾持機(jī)械手技術(shù)問題的方案是:設(shè)計(jì)一種夾持機(jī)械手，包括兩個(gè)含有槽口的夾持框，兩個(gè)夾持框由步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)，受到絲杠和導(dǎo)軌的約束來實(shí)現(xiàn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)含Z向鋼針陣列立體織物夾持固定，以便鋼針通過槽口進(jìn)行置換。所述的兩個(gè)夾持框設(shè)置有相同尺寸的槽口，安裝時(shí)兩個(gè)槽口沿夾持方向重合，鋼針能夠通過槽口，而立體織物不能通過槽口，從而能在夾持和固定含Z向鋼針陣列立體織物的同時(shí)置換鋼針。所述的兩個(gè)夾持框，其中一個(gè)夾持框固定在支座上并保持靜止?fàn)顟B(tài)，另一個(gè)夾持框和絲杠、導(dǎo)軌相連接，絲杠通過步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，該夾持框能夠沿絲杠、導(dǎo)軌軸向做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。從而調(diào)整兩個(gè)夾持框槽口間的距離來實(shí)現(xiàn)對(duì)含Z向鋼針陣列立體織物夾持固定。
[0008]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明一種含Z向鋼針陣列立體織物夾持機(jī)械手具有以下特點(diǎn):
[0009]1.夾持效果好。本發(fā)明采用兩個(gè)具有同樣尺寸的槽口相對(duì)位移來實(shí)現(xiàn)對(duì)含Z向鋼針陣列立體織物夾持，鋼針能夠通過槽口，立體織物不能通過槽口。方便進(jìn)行鋼針置換，便于后續(xù)加工工藝。
【附圖說明】
[0010]圖1-1是本發(fā)明含Z向鋼針陣列的立體織物夾持裝置主視圖；
[0011]圖1-2是本發(fā)明含Z向鋼針陣列的立體織物夾持裝置俯視圖；
[0012]圖1-3是本發(fā)明含Z向鋼針陣列的立體織物夾持裝置剖面圖；
[0013]圖中:1-步進(jìn)電機(jī)2-運(yùn)動(dòng)夾持框3-導(dǎo)軌4-支座5-絲杠6-靜止夾持框
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0015]如圖1-1、圖1-2和圖1-3所示，本發(fā)明一種含Z向鋼針陣列的立體織物夾持機(jī)械手裝置，包括支座4，所述支座4設(shè)置步進(jìn)電機(jī)I，步進(jìn)電機(jī)I固定在支座4一端，靜止夾持框6固定在支座4的另一端，所述步進(jìn)電機(jī)I和絲杠5固接一起，絲杠5安裝在支座沿長(zhǎng)度方向的內(nèi)部，并在絲杠5正下方并平行于絲杠5設(shè)置一個(gè)導(dǎo)軌3，絲杠5上設(shè)置有可以隨著絲杠沿軸向正反向旋轉(zhuǎn)而做沿絲杠5、導(dǎo)軌3軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)夾持框2，運(yùn)動(dòng)夾持框2在電機(jī)帶動(dòng)下在導(dǎo)軌3上沿其軸向滑動(dòng)并改變其方向與靜止夾持框6間的距離。靜止夾持框6和運(yùn)動(dòng)夾持框2安裝時(shí)各個(gè)方向需要對(duì)齊，保證兩夾持框間沿支座4高度方向和寬度方向安裝位置一致，如1-3所示，靜止夾持框6和運(yùn)動(dòng)夾持框2的槽口沿著絲杠5方向完全重合。
[0016]本發(fā)明的含Z向鋼針陣列的立體織物夾持機(jī)械手裝置進(jìn)行含Z向鋼針立體織物夾持時(shí)，步進(jìn)電機(jī)I帶動(dòng)絲杠5旋轉(zhuǎn)，從而讓運(yùn)動(dòng)夾持框2沿著絲杠5、導(dǎo)軌3方向做遠(yuǎn)離靜止夾持框6的直線運(yùn)動(dòng)。二者達(dá)到一定距離后可以將含Z向鋼針陣列的立體織物放置在靜止夾持框6和運(yùn)動(dòng)夾持框2之間，鋼針可以穿過兩個(gè)夾持框的槽口，而立體織物不能穿過兩個(gè)夾持框的槽口。放置完畢后再次利用步進(jìn)電機(jī)I帶動(dòng)絲杠5做反向旋轉(zhuǎn)。從而使運(yùn)動(dòng)夾持框2沿著絲杠5方向做接近靜止夾持框6的運(yùn)動(dòng)，同時(shí)在到達(dá)一定位置時(shí)兩個(gè)夾持框能夠?qū)⒅虚g的含Z向鋼針陣列的立體織物夾緊并保壓，從而達(dá)到裝置使用要求:夾緊固定含Z向鋼針陣列的立體織物，并方便鋼針的更換，實(shí)現(xiàn)不同厚度立體織物的夾緊和保壓，方便后續(xù)工藝進(jìn)行。
[0017]本發(fā)明含Z向鋼針陣列的立體織物夾持機(jī)械手的設(shè)計(jì)思路如下:本設(shè)計(jì)擬實(shí)現(xiàn)對(duì)含Z向鋼針陣列的立體織物夾持，方便其進(jìn)行鋼針置換和后續(xù)加工。采用步進(jìn)電機(jī)作為動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)兩夾持框槽口間相對(duì)位移，將含Z向鋼針陣列的立體織物放置于兩槽口之間，利用槽口相互接近來實(shí)現(xiàn)夾持功能。
[0018]本發(fā)明含Z向鋼針陣列的立體織物夾持機(jī)械手的主要發(fā)明點(diǎn)為:系統(tǒng)采用機(jī)電一體化的設(shè)計(jì)技術(shù)方案，利用夾持框槽口間相對(duì)位移來實(shí)現(xiàn)對(duì)含Z向鋼針陣列的立體織物夾持。
[0019]本發(fā)明含Z向鋼針陣列的立體織物夾持機(jī)械手的工作原理是:由控制系統(tǒng)的單片機(jī)裝置，控制步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)通過絲杠來控制含有槽口的夾持框做直線運(yùn)動(dòng)，從而能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)含Z向鋼針陣列的立體織物的夾持。同時(shí)，不同厚度的立體織物可以利用不同的控制程序控制步進(jìn)電機(jī)來實(shí)現(xiàn)夾持。
[0020]本發(fā)明未述及之處適用于現(xiàn)有技術(shù)。
[0021]盡管上面結(jié)合圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的【具體實(shí)施方式】，上述的【具體實(shí)施方式】?jī)H僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨的情況下，還可以做出很多變形，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種含Z向鋼針陣列的立體織物夾持裝置，其特征在于包括步進(jìn)電機(jī)(I)、運(yùn)動(dòng)夾持框(2)、導(dǎo)軌(3)、支座(4)、絲杠(5)和靜止夾持框(6)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述含Z向鋼針陣列的立體織物夾持裝置，其特征在于，所述步進(jìn)電機(jī)(I)固定在支座(4) 一端，靜止夾持框(6)固定在支座(4)的另一端，所述步進(jìn)電機(jī)(I)和絲杠(5)固接一起，同時(shí)在絲杠(5)正下方設(shè)置平行于絲杠(5)的導(dǎo)軌(3)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述含Z向鋼針陣列的立體織物夾持裝置，其特征在于，所述運(yùn)動(dòng)夾持框(2)設(shè)置在絲杠(5)和導(dǎo)軌(3)上，可以通過絲杠(2)旋轉(zhuǎn)來做相對(duì)于絲杠(5)、導(dǎo)軌(3)軸線方向做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述含Z向鋼針陣列的立體織物夾持機(jī)械手裝置，其特征在于，運(yùn)動(dòng)夾持框(2)和靜止夾持框(6)槽口尺寸相同。運(yùn)動(dòng)夾持框(2)和靜止夾持框(6)相對(duì)于織物X-Y向安裝位置一直，從Z向觀察兩者槽口能夠重合。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述含Z向鋼針陣列的立體織物夾持機(jī)械手裝置，其特征在于，運(yùn)動(dòng)夾持框(2)和靜止夾持框(6)的槽口在夾持含Z向鋼針陣列的立體織物時(shí)，鋼針能夠通過槽口并進(jìn)行置換，立體織物不能通過槽口。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述含Z向鋼針陣列的立體織物夾持機(jī)械手裝置，其特征在于，步進(jìn)電機(jī)(I)通過控制系統(tǒng)能夠帶動(dòng)絲杠(5)旋轉(zhuǎn)從而實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)夾持框(2)的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，從而遠(yuǎn)離或接近靜止夾持框(6)。
【文檔編號(hào)】D04H18/02GK106012311SQ201610283634
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年5月3日
【發(fā)明人】董九志, 陸宇, 盧家俊, 溫曉東, 劉聰樂
【申請(qǐng)人】天津工業(yè)大學(xué)