本发明专利技术公开了一种含Z向钢针立体织物钢针置换及纤维锁扣装置，包括移动工作台，钢针置换机构，送线机构，锁扣机构，张力控制机构及控制系统。移动工作台由伺服电机驱动，由Z向和Y向移动平台组成，设置有立体织物夹持装置；钢针置换机构由伺服电机驱动专用夹持器X向移动，完成夹紧取针；送线机构由伺服电机驱动送线针X向移动，将纱线送入立体织物；锁扣机构由步进电机驱动曲柄摇杆机构实现钩针往复摆动完成锁扣；张力控制机构由步进电机往复转动驱动储纱器往复移动，完成储纱、张力控制。本发明专利技术结构紧凑，设计新颖合理，实现了含Z向钢针立体织物钢针置换及纤维锁扣的自动化，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。
【技术实现步骤摘要】
一种含Z向钢针立体织物钢针置换及纤维锁扣装置
本专利技术涉及碳纤维立体织物缝合设备
，尤其涉及一种含Z向钢针立体织物钢针置换及纤维锁扣装置。
技术介绍
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，因此轴棒法编织成型三维织物成型自动化需求迫切。传统钢针置换及纤维锁扣工艺由两名工人协同工作完成。两名工人分别位于含Z向钢针立体织物的两侧，一侧的工人手持送线针将纱线穿过碳纤维三维织物，另一侧的工人将立体织物的钢针置换出，然后将送线针的纱线进行锁扣，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，急需一种含Z向钢针立体织物钢针置换及纤维锁扣装置完成自动化生产。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，提供一种含Z向钢针立体织物钢针置换及纤维锁扣装置，其结构紧凑，设计新颖合理，降低了劳动强度，提高了生产效率和产品的一致性，实现了含Z向钢针立体织物钢针置换及纤维锁扣的自动化，缩短生产周期，降低生产成本。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种含Z向钢针立体织物钢针置换及纤维锁扣装置，包括移动工作台，钢针置换机构，送线机构，锁扣机构和张力控制机构，所述移动工作台包括Z向移动平台Ⅰ和Y向移动平台Ⅱ，通过伺服电机驱动，该移动工作台上固定有含Z向钢针的立体织物夹紧装置；所述钢针置换机构由伺服电机Ⅲ驱动专用钢针夹持器X向移动，完成钢针取针、夹紧；所述送线机构由伺服电机Ⅳ驱动送线针X向移动，将纱线送入立体织物；所述锁扣机构由步进电机Ⅰ驱动曲柄摇杆机构实现钩针往复摆动，采用单边缝合方式完成锁扣；所述张力控制机构由步进电机Ⅱ往复转动驱动储纱装置往复移动，完成储纱、纱线张力控制。所述移动工作台上安装有伺服电机Ⅰ和伺服电机Ⅱ，所述伺服电机Ⅰ通过驱动滚珠丝杠Ⅰ来带动移动平台Ⅰ在Z方向运动，所述伺服电机Ⅱ通过驱动滚珠丝杠Ⅱ来带动移动平台Ⅱ在Y方向运动，通过移动平台ⅠZ向的移动和移动平台ⅡY向的移动，对含Z向钢针立体织物的钢针进行定位，Z向移动平台Ⅰ设置有光轴，所述光轴与直线轴承配合，保证移动平台Ⅰ上下移动的平稳与垂直度；Y向移动平台Ⅱ的滚珠丝杠Ⅱ两侧设置有直线滑轨滑块组件Ⅰ，用来保证移动平台ⅡY向移动的直线度，Y向移动平台Ⅱ上设置有立体织物夹紧装置，用来保证立体织物夹紧，确定第一根置换刚针的基准。所述钢针置换机构由伺服电机Ⅲ驱动专用钢针夹持器X向移动，采用直线滑轨滑块组件Ⅱ，保证其运动的直线度，所述钢针置换机构采用专用钢针夹持器，所述专用钢针夹持器包括楔形滑块和楔形薄壁夹持器，所述楔形滑块固定于直线滑轨滑块组件Ⅱ上，所述楔形薄壁夹持器由夹紧块Ⅰ夹紧固定，所述夹紧块Ⅰ通过连接块固连于滑块，在气缸的驱动下，往复直线运动，实现对钢针的夹紧与松弛。所述送线机构由伺服电机Ⅳ驱动送线针X向移动，所述送线针通过夹紧块Ⅱ夹紧，所述夹紧块Ⅱ通过连接块固连于直线滑轨滑块组件Ⅲ，保证其运动的直线度，所述送线针经过抱针块将纱线平稳地送入立体织物。所述锁扣机构由步进电机Ⅰ驱动曲柄摇杆机构实现钩针往复摆动，采用单边缝合方式完成锁扣。所述张力控制机构由步进电机Ⅱ往复转动驱动同步带轮Ⅰ往复转动，另一端的同步带轮Ⅱ固定于支承座，同步带往复移动，储纱装置固定于同步带上随同步带往复移动，完成储纱、纱线张力控制。本专利技术还包括控制系统，所述控制系统包括人机界面(触摸屏)、PLC可编程控制器、驱动器、伺服电机、步进电机、直线气缸、电磁阀及光电传感器；所述人机界面用于指令的输入与显示，可通过数据线与PLC可编程控制器相连，通过数据线将设定的参数输入到PLC可编程控制器中，所述PLC可编程控制器向驱动器发出脉冲指令，所述移动工作台的运动对被置换钢针进行定位、钢针置换机构、送线机构和锁扣机构协同工作，所述光电传感器与PLC可编程控制器相连，并作出反馈，从而对位置和运动进行检测和控制。本专利技术移动工作台包括Z向移动平台Ⅰ和Y向移动平台Ⅱ，通过伺服电机驱动，移动工作台上固定有含Z向钢针的立体织物夹紧装置，通过Z向Y向的移动，保证钢针的精准定位；钢针置换机构由伺服电机Ⅲ驱动专用钢针夹持器X向移动，采用直线滑轨滑块组件Ⅱ保证移动的直线度，专用钢针夹持器包括楔形滑块和楔形薄壁夹持器，由气缸驱动楔形滑块，完成对钢针夹紧与松弛；送线机构由伺服电机Ⅳ驱动送线针X向移动，采用直线滑轨滑块组件Ⅲ保证移动的直线度，将纱线送入立体织物；钢针置换机构与送线机构的安装需同轴，待钢针置换机构夹紧钢针后，送线机构与钢针置换机构同步工作，完成钢针置换；锁扣机构由步进电机Ⅰ驱动曲柄摇杆机构实现钩针往复摆动，采用单边缝合方式完成锁扣；张力控制机构由步进电机Ⅱ驱动同步带轮Ⅰ往复转动，固连于同步带的储纱装置往复移动，完成储纱、纱线张力控制，实现纱线张力恒定，保证缝合质量。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术用于含Z向钢针立体织物钢针置换及纤维锁扣，实现了钢针置换及纤维锁扣缝合的自动化，通过移动工作台的精准定位，钢针置换机构、送线机构和纤维锁扣机构协同工作，张力控制机构控制纱线张力恒定，保证了缝合质量，提高了产品一致性，极大的提高了产品的生产效率，降低了生产成本，实用性强，便于推广使用。附图说明下面通过参考附图并结合实例具体地描述本专利技术，本专利技术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专利技术的解释说明，而不构成对本专利技术的任何意义上的限制，在附图中：图1是本专利技术的结构示意图图2是本专利技术图1的俯视结构示意图图3是本专利技术图1的左视结构示意图图4是本专利技术的立体结构示意图图5是本专利技术移动工作台结构示意图图6是本专利技术钢针置换机构结构示意图图7是本专利技术直线滑轨滑块组件Ⅱ结构示意图图8是本专利技术专用钢针夹持器结构示意图图9是本专利技术送线机构结构示意图图10是本专利技术锁扣机构结构示意图图11是本专利技术张力控制机构结构示意图图12是本专利技术控制系统结构框图图中：1、移动工作台2、钢针置换机构3、送线机构4、锁扣机构5、张力控制机构101、伺服电机Ⅰ102、伺服电机Ⅱ103、滚珠丝杠Ⅰ104、移动平台Ⅰ105、滚珠丝杠Ⅱ106、移动平台Ⅱ107、光轴108、直线轴承109、直线滑轨滑块组件Ⅰ1010、立体织物夹紧装置201、伺服电机Ⅲ202、直线滑轨滑块组件Ⅱ203、专用钢针夹持器204、夹紧块Ⅰ205、气缸202-01、滑块202-02、直线滑轨203-01、楔形滑块203-02、楔形薄壁夹持器301、伺服电机Ⅳ302、送线针303、夹紧块Ⅱ304、连接块305、直线滑轨滑块组件Ⅲ306、抱针块401、步进电机Ⅰ402、曲柄摇杆机构403、钩针501、步进电本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种含Z向钢针立体织物钢针置换及纤维锁扣装置，其特征在于：包括移动工作台(1)，钢针置换机构(2)，送线机构(3)，锁扣机构(4)和张力控制机构(5)，所述移动工作台(1)包括Z向移动平台Ⅰ(104)和Y向移动平台Ⅱ(106)，通过伺服电机驱动，该移动工作台上固定有含Z向钢针的立体织物夹紧装置(1010)；所述钢针置换机构(2)由伺服电机Ⅲ(201)驱动专用钢针夹持器(203)X向移动，完成钢针取针、夹紧；所述送线机构(3)由伺服电机Ⅳ(301)驱动送线针(302)X向移动，将纱线送入立体织物；所述锁扣机构(4)由步进电机Ⅰ(401)驱动曲柄摇杆机构(402)实现钩针(403)往复摆动，采用单边缝合方式完成锁扣；所述张力控制机构(5)由步进电机Ⅱ(501)往复转动驱动储纱装置(506)往复移动，完成储纱、纱线张力控制。
【技术特征摘要】
1.一种含Z向钢针立体织物钢针置换及纤维锁扣装置，其特征在于：包括移动工作台(1)，钢针置换机构(2)，送线机构(3)，锁扣机构(4)和张力控制机构(5)，所述移动工作台(1)包括Z向移动平台Ⅰ(104)和Y向移动平台Ⅱ(106)，通过伺服电机驱动，该移动工作台上固定有含Z向钢针的立体织物夹紧装置(1010)；所述钢针置换机构(2)由伺服电机Ⅲ(201)驱动专用钢针夹持器(203)X向移动，完成钢针取针、夹紧；所述送线机构(3)由伺服电机Ⅳ(301)驱动送线针(302)X向移动，将纱线送入立体织物；所述锁扣机构(4)由步进电机Ⅰ(401)驱动曲柄摇杆机构(402)实现钩针(403)往复摆动，采用单边缝合方式完成锁扣；所述张力控制机构(5)由步进电机Ⅱ(501)往复转动驱动储纱装置(506)往复移动，完成储纱、纱线张力控制。2.根据权利要求1所述的含Z向钢针立体织物钢针置换及纤维锁扣装置，其特征在于：所述移动工作台(1)上安装有伺服电机Ⅰ(101)和伺服电机Ⅱ(102)，所述伺服电机Ⅰ(101)通过驱动滚珠丝杠Ⅰ(103)来带动移动平台Ⅰ(104)在Z方向运动，所述伺服电机Ⅱ(102)通过驱动滚珠丝杠Ⅱ(105)来带动移动平台Ⅱ(106)在Y方向运动，通过移动平台Ⅰ(104)Z向的移动和移动平台Ⅱ(106)Y向的移动，对含Z向钢针立体织物的钢针进行定位，Z向移动平台Ⅰ(104)设置有光轴(107)，所述光轴(107)与直线轴承(108)配合，保证移动平台Ⅰ(104)上下移动的平稳与垂直度；Y向移动平台Ⅱ(106)的滚珠丝杠Ⅱ(105)两侧设置有直线滑轨滑块组件Ⅰ(109)，用来保证移动平台Ⅱ(106)Y向移动的直线度，Y向移动平台Ⅱ(106)上设置有立体织物夹紧装置(1010)，用来保证立体织物夹紧，确定第一根置换刚针的基准。3.根据权利要求1所述的含Z向钢针立体织物钢针置换及纤维锁扣装置，其特征在于：所述钢针置换机构(2)由伺服电机Ⅲ(201)驱动专用钢针夹持器(203)X向移动，采用直线滑轨滑块组件Ⅱ(202)，保证其运动的直线度，所述钢针置换机构(2)采用专用钢针夹持器...
【专利技术属性】
技术研发人员：董九志，梅宝龙，陈云军，杨景朝，蒋秀明，刘志勇，宋宗建，谭自阳，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：天津,12
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