一种三维立体编织设备制造技术

本实用新型专利技术涉及一种三维立体编织设备，该设备包括三维编织预制件、成型装置、齿轮式主动携纱器，齿条式编织底盘，由直流电动机驱动齿轮式主动携纱器上的齿轮，齿轮和编织机底盘上的齿条啮合，使齿轮式主动携纱器在底盘上运行，带动编织纱线完成三维预制件的编织作业。本实用新型专利技术利用自身携带的直流电动机提供携纱器的驱动力，从而提高了齿轮式主动携纱器的运动，可以改善异形三维编织预制件的减纱和加纱难题，适用于各种三维编织预制件的制备。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术涉及一种三维立体编织设备，该设备包括三维编织预制件、成型装置、齿轮式主动携纱器，齿条式编织底盘，由直流电动机驱动齿轮式主动携纱器上的齿轮，齿轮和编织机底盘上的齿条啮合，使齿轮式主动携纱器在底盘上运行，带动编织纱线完成三维预制件的编织作业。本技术利用自身携带的直流电动机提供携纱器的驱动力，从而提高了齿轮式主动携纱器的运动，可以改善异形三维编织预制件的减纱和加纱难题，适用于各种三维编织预制件的制备。【专利说明】
本技术涉及三维立体编织
，尤其涉及一种三维立体编织设备。 一种三维立体编织设备
技术介绍
三维整体编织技术是20世纪80年代发展起来的高新纺织技术，具有异型件一次 编织成型的特点。编织过程中，所有纱线同时参加织造，每根纱线按一定的规律运动，从而 相互交织在一起，形成一个三维整体织物。这种增强结构的复合材料具有轻质、不分层、强 度高、整体性能好和结构设计灵活等特点，为复合材料应用于承载结构提供了广阔的前景， 已在航天、航空、交通、化工、体育、医疗等领域得到了广泛的应用。 1982年，Flornetine专利技术了称为Mganawevae的编织机，奠定了纵横编织的技术基 础。从此，对纵横编织技术和编织预型件的研究进入一个新时期，80年代末至90年代中期 出现了一个研究高潮，在编织模式、编织设备以及编织预制件的结构和性能方面都取得了 相当大的进展。 三维编织复合材料具有独特的结构特点和力学性能，已经被广泛运用于航天航 空、汽车工业等领域。应用于工业化生产中的三维编织机主要有角导轮式和行列式两种，其 区别在于三维编织机的底盘，因此底盘也是决定三维编织机工作方式和性能的关键。角导 轮式三维编织机在编织时，携纱器是遵循相互连接的"数字8"的轨迹运动；而行列式三维 编织机采用是"二步法"和"四步法"进行编织。 应用于各种设备中的复合材料结构件大多具有不规则的形状，因此必须先得到与 结构件外形一致的三维异形编织预制件，再通过基体复合等技术得到需要的预制件。早期 的三维异形编织预制件的制备是先得到规则的等截面预制件，再用机械后加工的方法得到 需要的形状，但这样会使预制件表面的纱线发生断裂或磨损，降低了预制件的整体力学性 能。角导轮式三维编织机在编织变截面三维预制件时难以实现减纱和加纱，会造成预制件 径向厚度的不一致，因而三维异形编织预制件的织造中多使用行列式三维编织机。根据行 列式的三维编织机的运行方式衍生出一些减纱和加纱方法，但都无法便捷、有效地解决三 维异形编织预制件的制造难题。究其原因，主要是受限于行列式三维编织机携纱器的运动 形式。行列式三维编织机的携纱器是以整行或者整列的形式运行的，单个携纱器无法实现 自由运动，因此当三维编织预制件的截面积发生变化，需要适时地从编织区移出或者加入 纱线是比较困难的。 鉴于上述现有技术所存在的问题，因此，研制一种能够克服上述问题的三维立体 编织设备，已成为急需解决的技术问题。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述缺陷，本技术的目的是提供一种三维立体编织设 备，该设备采用机械式驱动结构，一方面可以遵循齿轮式主动携纱器的运行模式，适用于三 维异形编织预制件的制备，另一方面可以克服电磁式齿轮式主动携纱器对加工精度和电磁 兼容问题较为苛刻的要求。 为达上述目的，本技术采取如下方案： -种三维立体编织设备，该设备包括三维编织预制件、成型装置、齿轮式主动携纱 器，齿条式编织底盘，其特征在于 ： 齿轮式主动携纱器上设置有四个直流电动机，其中，X轴方向上两个直流电动机， Y轴方向两个直流电动机，每个直流电动机分别驱动一对同轴的齿轮，齿轮式主动携纱器直 接放置于齿条组成的底盘上，当同一水平线上的两个直流电动机带动齿轮旋转时，另外两 个直流电动机不工作； 齿条式编织底盘采用单元模块拼装式结构，由等间距排列的相互垂直的第一齿条 和第二齿条构成，第一齿条和第二齿条的齿距相等，在交叉区域，第一齿条和第二齿条正交 形成的四棱锥阵列，第一齿条、第二齿条以及四棱锥阵列共同构成了供齿轮式主动携纱器 运行的纵横交错的导轨； 齿条式编织底盘的底座边缘开有键槽，齿条式编织底盘上端是屋檐状的突出，两 个单元模块拼接后，中间形成的齿条间隙用作定位杆的移动通道，定位块位于屋檐状突出 的下端，其直径大于定位杆移动通道的间距； 其中，所述齿轮式主动携纱器上还包括有控制模块、驱动模块、两个继电器、PLC单 元以及接口； 继电器接收来自驱动模块的驱动信号，对所连接的直流电动机进行控制； 驱动模块与控制模块连接，驱动模块采用ZETA4-240型驱动器，将从控制模块接 收的控制信号传递给驱动模块； 控制模块通过总线与上位PC机连接，控制模块采用AS-49PC-4运动控制卡。 本技术具有以下优点和积极效果： 1)齿轮式主动携纱器采用由直流电动机带动齿轮在齿条上滚动和滑动并行的驱 动方式，与电磁式的驱动结构相比更为可靠，零件的加工较为容易，且不用考虑电磁兼容带 来的各种问题。 2)齿轮齿条和定位装置的组合不但可以克服携纱器运行过程中的"卡死"问题，也 可以防止携纱器由于编织纱在运行中的拉拽力过大而脱离编织底盘。 3)底座的单元化模块拼接时，由键槽和键连接，方便安装和拆卸，而且可以有效地 保证单元模块连接的可靠程度。 【专利附图】【附图说明】 图1为三维立体编织设备的整体图； 图2为三维立体编织设备中轮式主动携纱器与底盘齿条的配合图； 图3为三维立体编织设备中齿轮式主动携纱器的侧视图； 图4为三维立体编织设备中齿轮式主动携纱器的俯视图； 图5为三维立体编织设备中齿轮式主动携纱器与编织机底盘侧视图； 图6为三维立体编织设备中控制模块连接示意图。 【具体实施方式】 下面结合附图对本技术的实施方式做进一步的说明。 该三维立体编织设备的整体图如图1所示。在整体图中，1为三维编织预制件，2 为成型装置，3为编织纱，4为齿轮式主动携纱器，5为齿条式编织底盘。齿轮式主动携纱器 4上装设有四个直流电动机，每个直流电动机分别驱动一对齿轮，总共有四对齿轮。每对齿 轮都是同轴的，其中X轴方向上两个直流电动机，Y轴方向两个直流电动机。这样一来，在 每个维度上的运动都有两个直流电动机提供动力，齿轮式主动携纱器4直接放置于齿条组 成的底盘上，底盘上的两组齿条等间距排列。 编织纱线由携纱器携带，并且按预制件的横截面形状排列，携纱器携带编织纱线 沿着编织机的4个方向运动，使编织纱线彼此相互交织。一个编织循环分为4步，携纱器的 每一步移动，只能沿横向或者纵向步进。第1步，携纱器按行向交错式步进；第2步，携纱器 按列向交错式步进；第3步，携纱器的步进方向与第1步相反；同样，第4步的携纱器移动也 与第2步相反。经过4步，携纱器的排列形式与初始时相同。一般情况下，每个编织循环过 后。都有一个打紧纱线的过程，使得编织结构更加紧凑。 轮式主动携纱器与底盘齿条的配合图如图2所示。在图2中，4为齿轮式主动携 纱器，5为齿条式编织底盘，51为与齿轮式主动携纱器运动方向平行的齿本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三维立体编织设备，该设备包括三维编织预制件、成型装置、齿轮式主动携纱器，齿条式编织底盘，其特征在于：齿轮式主动携纱器上设置有四个直流电动机，其中，X轴方向上两个直流电动机，Y轴方向两个直流电动机，每个直流电动机分别驱动一对同轴的齿轮，齿轮式主动携纱器直接放置于齿条组成的底盘上，当同一水平线上的两个直流电动机带动齿轮旋转时，另外两个直流电动机不工作；齿条式编织底盘采用单元模块拼装式结构，由等间距排列的相互垂直的第一齿条和第二齿条构成，第一齿条和第二齿条的齿距相等，在交叉区域，第一齿条和第二齿条正交形成的四棱锥阵列，第一齿条、第二齿条以及四棱锥阵列共同构成了供齿轮式主动携纱器运行的纵横交错的导轨；齿条式编织底盘的底座边缘开有键槽，齿条式编织底盘上端是屋檐状的突出，两个单元模块拼接后，中间形成的齿条间隙用作定位杆的移动通道，定位块位于屋檐状突出的下端，其直径大于定位杆移动通道的间距；其中，所述齿轮式主动携纱器上还包括有控制模块、驱动模块、两个继电器、PLC单元以及接口；继电器接收来自驱动模块的驱动信号，对所连接的直流电动机进行控制；驱动模块与控制模块连接，驱动模块采用ZETA4‑240型驱动器，将从控制模块接收的控制信号传递给驱动模块；控制模块通过总线与上位PC机连接，控制模块采用AS‑49PC‑4运动控制卡。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴世林，李政宁，汪峰，杨军，
申请(专利权)人：吴世林，
类型：新型
国别省市：湖北;42