用于复合材料编织的设备及工艺制造技术

本发明专利技术提出了一种用于复合材料编织的设备及工艺，包括：编织机和机械手，编织机包括大圆、纱线锭子、圆环和芯模，纱线锭子设置在大圆的内侧壁上，并沿大圆内侧壁的圆周方向均匀的排列；圆环并排设置两个，两圆环与大圆的中轴线重合，两圆环之间保持预设的间距，以使得编织纱线穿过；芯模穿设在圆环内，芯模的一端与机械手连接，机械手用于带动芯模沿大圆的中轴线方向往复运动；纱线锭子的类型至少设置两种，各类型的纱线锭子与大圆同步转动，大圆按照预设的轨迹公转。用该编织工艺及设备生产的绝缘操作杆比其他工艺成型的绝缘杆纤维密度更高，且内部气泡少，能够做到重量更轻，机械和绝缘性能更好，可用于特高压电力工程的检修作业。

Equipment and Technology for Composite Braiding

The invention provides a device and process for composite material braiding, including a knitting machine and a manipulator. The knitting machine includes a big circle, a yarn spindle, a ring and a core die. The yarn spindles are arranged on the inner side wall of a big circle and arranged uniformly along the circumference direction of the inner wall of the big circle; two rings are arranged side by side, and the central axis of the two rings coincides with the big circle, and the two rings are kept in advance. The spacing is set so that the knitting yarn passes through; the mandrel is placed in the ring, one end of the mandrel is connected with the manipulator, which is used to drive the mandrel to move back and forth along the central axis of the circle; there are at least two types of yarn spindles, each type of spindle rotates synchronously with the big circle, and the big circle rotates according to the preset trajectory. The insulating rod manufactured by this braiding process and equipment has higher density of fibers and less bubbles than the insulating rod manufactured by other processes. It can achieve lighter weight and better mechanical and insulation performance. It can be used in the overhaul of UHV power engineering.

【技术实现步骤摘要】
用于复合材料编织的设备及工艺
本专利技术涉及高压电力用绝缘操作杆的编织拉挤成型
，具体而言，涉及一种用于复合材料编织的设备及工艺。
技术介绍
目前，随着电力工程的发展，特高压电网(交流1000kV、直流±800kV、±1100kV)已成为国家电网的骨干网架，在对特高压线路或设备进行验电、挂接地线、线路参数测量等检修作业项目时，经常需要用到绝缘操作杆。由于特高压系统电压等级高、绝缘间隔大，绝缘操作杆在尺寸和重量上成倍的增加，为减轻作业人员工作负担，需要在满足操作杆电气及机械强度的基础上研制轻型的特高压检修用绝缘操作杆。目前国内特高压检修用绝缘操作杆，绝缘操作杆的成型工艺为拉挤成型或卷制或缠绕成型。拉挤成型和缠绕成型纤维方向均较单一，制品壁厚较厚，制成绝缘操作杆后，重量会比较重，给操作人员的操作带来不便。而卷制成型由于模具的限制，管材的长度被限制在模具长度内而且不能连续生产。
技术实现思路
鉴于此，本专利技术提出了一种用于复合材料编织的设备及工艺，旨在解决现有的绝缘操作杆重、纤维密度低，且绝缘性能较差的问题。一个方面，本专利技术提出了一种用于复合材料编织的设备，包括：编织机和机械手，其中，所述编织机包括大圆、纱线锭子、圆环和芯模，所述纱线锭子设置在所述大圆的内侧壁上，并沿所述大圆内侧壁的圆周方向均匀的排列；所述圆环并排设置两个，两所述圆环穿设在所述大圆内部，两所述圆环与所述大圆的中轴线重合，两所述圆环之间保持预设的间距，以使得编织纱线穿过；所述芯模穿设在所述圆环内，所述芯模的一端与所述机械手连接，所述机械手用于带动所述芯模沿所述大圆的中轴线方向往复运动；所述纱线锭子的类型至少设置两种，各类型的所述纱线锭子与所述大圆同步转动，所述大圆按照预设的轨迹公转。进一步地，所述纱线锭子设置2～3种，至少两种所述纱线锭子采用“∞”图形方式交叉运行。进一步地，各所述纱线锭子之间保持预设间距，以避免各所述纱线锭子相互碰撞。进一步地，两所述圆环之间的间距大于所述编织纱线的直径。进一步地，所述芯模与所述圆环和大圆的中轴线重合。进一步地，所述机械手用于带动所述芯模沿与所述大圆的中轴线重合的方向往复运动，或者，所述机械手用于带动所述芯模沿与所述大圆的中轴线保持预设夹角的方向往复运动。另一方面，本专利技术还提出了一种用于复合材料编织的工艺，采用上述用于复合材料编织的设备，包括以下步骤：步骤一：根据预设的编织效果，设置所述编织纱线的种类、以及所述纱线锭子在所述大圆上的位置及运行轨迹，各种类型的所述编织纱线分别缠满在相应的所述纱线锭子上；步骤二：所述圆环固定在所述大圆内侧，两所述圆环之间的夹缝正对着所述纱线锭子，所述编织纱线从所述纱线锭子上引出，从两所述圆环之间的夹缝穿过，所述编织纱线的端头固定在所述芯模一端的环周表面上；步骤三：所述机械手夹持住所述芯模的另一端；步骤四：同时启动所述编织机和机械手，所述纱线锭子沿预设轨迹运动，各所述纱线锭子之间交叉运行以使所述编织纱线相互编织，所述机械手带动所述芯模沿所述大圆的中轴线方向移动，使相互编织后的所述编织纱线附着到所述芯模表面上；步骤五：当所述编织纱线经编织附着到所述芯模的另一端时，所述机械手反向移动所述芯模，使所述编织纱线再向回编织，如此往复，使所述编织纱线一层一层地编织到所述芯模上，直至到达预设的编织厚度后，形成复合编织层；步骤六：所述编织层到达预设厚度后，取下带有所述编织层的芯模，当所述编织层经固化成型、脱模、以及后续加工工序后，获得成型编织物。进一步地，根据所述纱线锭子的公转速度和芯模的移动速度确定所述编织纱线的编织角度，其中，所述芯模的移动速度快，所述纱线锭子的公转速度慢，则编织在所述芯模上的所述编织纱线与所述大圆的中轴线之间的编织角度小；所述芯模移动的速度慢，所述纱线锭子公转的速度快，则编织在所述芯模上的所述编织纱线与所述大圆的中轴线之间的编织角度大。进一步地，所述纱线锭子至少设置两种，各所述纱线锭子在所述大圆上成“∞”形连续交叉运行，以将所述编织纱线编织在一起。进一步地，所述机械手带动所述芯模沿所述大圆的中轴线重合的方向往复运动，或者，所述机械手带动所述芯模沿与所述大圆的中轴线倾斜和/或旋转预设角度的方向往复运动。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于，本专利技术提供一种适用于特高压电力工程检修作业的轻型复合材料绝缘操作杆的编织成型工艺及编织设备，通过编织机将纱束编织在芯模上实现复合材料杆材的编织成型，适用于各种形状的绝缘操作杆，尤其方形及其他异形表面复合材料杆材的连续制造和有连续拐角表面复合材料杆材的连续制造。用该编织工艺生产的绝缘操作杆比其他工艺成型的绝缘杆纤维密度更高，且内部气泡少，能够做到重量更轻，机械和绝缘性能更好，可用于特高压电力工程的检修作业。具体具有以下优点：1、本专利技术设计的编织机械不受芯模的限制，几乎任何形状都可以作为编织物的模具，所以适用性广。2、编织纱线种类多，纱线运动轨迹可自行设计，所以编织效果灵活多样。3、纱线从两圆环夹缝中穿过，限制了走线方向，使编织表面效果好，另外锭子直接指向编织表面，大大缩短了纱线收敛长度，纱线只通过一次张力装置，降低了纱线张力的差异，减小纱线间的摩擦，可大大降低断纱率。4、编织机和机械手同时复合运动，可往复编织，辅以机械运转程序化设计，产品重复性好。5、编织纱线可在芯模表面反复编织，编织层厚，成型的复合材料管材具有耐冲击、抗分层、抗蠕变等优异性能。6、全机械化生产，劳动强度低，生产效率高。附图说明通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：图1为本专利技术实施例提供的编织设备的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的编制工艺流程图；图3为本专利技术实施例提供的纱线锭子的交叉编织轨迹图；图4为本专利技术实施例提供的纱线锭子公转的运动轨迹图图5a为本专利技术实施例提供的斜纹的编织效果图；图5b为本专利技术实施例提供的平纹的编织效果图；图6为本专利技术实施例提供的三种类型纱线锭子的组合编织轨迹图；图7为本专利技术实施例提供的三种类型纱线锭子的组合编织效果图；图8为本专利技术实施例提供的机械手移动速度与纱线锭子公转的关系图。具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。参阅图1所示，本专利技术实施例提供了一种用于复合材料编织的设备，包括：编织机和机械手301，其中，所述编织机包括大圆101、纱线锭子102、圆环和芯模201，所述纱线锭子102设置在所述大圆101的内侧壁上，并沿所述大圆101内侧壁的圆周方向均匀的排列；圆环并排设置两个，两圆环穿设在大圆101内部，两圆环与大圆101的中轴线重合，两圆环之间保持预设的间距，以使得编织纱线穿过；芯模201穿设在所述圆环内，所述芯模本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于复合材料编织的设备，其特征在于，包括：编织机和机械手，其中，所述编织机包括大圆、纱线锭子、圆环和芯模，所述纱线锭子设置在所述大圆的内侧壁上，并沿所述大圆内侧壁的圆周方向均匀的排列；所述圆环并排设置两个，两所述圆环穿设在所述大圆内部，两所述圆环与所述大圆的中轴线重合，两所述圆环之间保持预设的间距，以使得编织纱线穿过；所述芯模穿设在所述圆环内，所述芯模的一端与所述机械手连接，所述机械手用于带动所述芯模沿所述大圆的中轴线方向往复运动；所述纱线锭子的类型至少设置两种，各类型的所述纱线锭子与所述大圆同步转动，所述大圆按照预设的轨迹公转。

【技术特征摘要】
1.一种用于复合材料编织的设备，其特征在于，包括：编织机和机械手，其中，所述编织机包括大圆、纱线锭子、圆环和芯模，所述纱线锭子设置在所述大圆的内侧壁上，并沿所述大圆内侧壁的圆周方向均匀的排列；所述圆环并排设置两个，两所述圆环穿设在所述大圆内部，两所述圆环与所述大圆的中轴线重合，两所述圆环之间保持预设的间距，以使得编织纱线穿过；所述芯模穿设在所述圆环内，所述芯模的一端与所述机械手连接，所述机械手用于带动所述芯模沿所述大圆的中轴线方向往复运动；所述纱线锭子的类型至少设置两种，各类型的所述纱线锭子与所述大圆同步转动，所述大圆按照预设的轨迹公转。2.根据权利要求1所述的用于复合材料编织的设备，其特征在于，所述纱线锭子设置2～3种，至少两种所述纱线锭子采用“∞”图形方式交叉运行。3.根据权利要求1所述的用于复合材料编织的设备，其特征在于，各所述纱线锭子之间保持预设间距，以避免各所述纱线锭子相互碰撞。4.根据权利要求1所述的用于复合材料编织的设备，其特征在于，两所述圆环之间的间距大于所述编织纱线的直径。5.根据权利要求1所述的用于复合材料编织的设备，其特征在于，所述芯模与所述圆环和大圆的中轴线重合。6.根据权利要求1所述的用于复合材料编织的设备，其特征在于，所述机械手用于带动所述芯模沿与所述大圆的中轴线重合的方向往复运动，或者，所述机械手用于带动所述芯模沿与所述大圆的中轴线保持预设夹角的方向往复运动。7.一种用于复合材料编织的工艺，其特征在于，采用权利要求1-6任一项所述的用于复合材料编织的设备，包括以下步骤：步骤一：根据预设的编织效果，设置所述编织纱线的种类、以及所述纱线锭子在所述大圆上的位置及运行轨迹，各种类型的所述编织纱线分别缠满在相应的所述纱线锭子上；步骤二：所述圆环固定...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘庭，余光凯，朱建军，刘宝升，陈利飞，刘凯，肖宾，彭勇，苏梓铭，雷兴列，唐盼，郑秋玮，沈茂东，宋晓东，付新阳，董飞，赵培，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，中国电力科学研究院有限公司，国网山东省电力公司，昆明飞翔材料技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11