本发明专利技术提供一种单边双针双线缝合装置及其工艺，属于单边缝合装置技术领域，包括机架、摆动插刺机构、压脚机构、导线机构和同步带传动机构，摆动插刺机构安装于机架侧板，由伺服电机、同步带传动机构传递动力，同步带传动机构保证摆动插刺机构的两曲柄同步运动；压脚机构位于机架下部可实现对不同厚度预制体的预紧力；导线机构引导缝合线的走向，确保了缝线张力，提高了线迹成型效率；通过更换机架上板和侧板连接处的楔形块实现变角度缝合。本发明专利技术结构紧凑、适用范围广，增大了缝合厚度和抗剪切应力，实现了复合材料的自动化高速缝合和变角度缝合，提高了生产效率和产品的一致性。提高了生产效率和产品的一致性。提高了生产效率和产品的一致性。
【技术实现步骤摘要】
一种单边双针双线缝合装置及其工艺
[0001]本专利技术属于单边缝合装置
，尤其是涉及单边双针双线缝合装置及其工艺。
技术介绍
[0002]用于复杂三维结构的纤维增强复合材料(FRC)的机器人辅助组装，即所谓的预制件，在航空航天和飞机应用领域以及汽车工业领域中越来越重要。缝合是连接三维增强复合材料最有希望的方法之一。与传统的缝合相比，单边缝纫技术需要在材料的一侧完成工作。因此缝制材料的尺寸和形状将不受缝纫机尺寸的限制。
[0003]在过去的二十多年中，许多研究机构（KSL、RWTH）等对单边缝合工艺、技术进行广泛的研究，以开发新的制造概念，提供先进的纺织品增强复合材料，确保灵活性、抗疲劳和损伤耐受性，提高成本效益。
[0004]现有的单边缝合大多采用单电机带动联轴器驱动双针机构运动，产生的驱动角度会造成难以避免的振动，同时单电机驱动难以实现双缝合针的配合运动，进而预制体缝合厚度和线环的形成都无法达到预期参数。此外，现有双针机构的引针和挑针是完全不同的，不但结构复杂，且缝合轨迹也是垂直接缝轨迹，无法应用于多种不同剪切应力的复合材料生产中。
技术实现思路
[0005]本专利技术要解决的问题是提供一种单边双针双线缝合装置及其工艺。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种单边双针双线缝合装置，包括机架和摆动插刺机构，所述机架呈倒等腰三角形，包括上板、侧板和楔形块，所述上板通过楔形块与侧板相连；所述摆动插刺机构对称安装于机架两侧侧板上，所述摆动插刺机构包括连杆，所述连杆底端设置有缝合针，该连杆顶部设置有连杆头，所述连杆头与上曲柄转动连接，所述连杆上安装有滑块，所述滑块与连杆滑动连接，该滑块与下曲柄转动相连，所述上曲柄和下曲柄通过同步带轮传动机构驱动完成缝合运动。
[0007]进一步地，所述上曲柄和下曲柄内置轴承和内孔弹性挡圈，确保在高速下稳定旋转；所述上曲柄内置双轴承以保证内置轴与曲柄垂直，上曲柄和下曲柄安装保持上下平行，因此由上曲柄双轴承平行约束，下曲柄内置单轴承。
[0008]进一步地，所述机架侧板底部对称安装有压脚机构，该压脚机构包括压脚杆，所述压脚杆底部设置有压脚板，该压脚杆顶部通过压脚块与机架相连。
[0009]进一步地，还包括导线机构，所述导线机构包括纱筒、引线块和铝片，所述纱筒安装于机架内部的纱筒座上，所述引线块安装于机架顶部上板，所述铝片安装于纱线张力器两侧，所述铝片内设置有瓷环。所述纱筒上的缝合线穿过引线块和铝片内的瓷环，再穿过纱线张力器和瓷环确保缝合线的稳定张力，所述瓷环用来防止缝合线与铝片发生磨损。
[0010]进一步地，所述摆动插刺机构通过同步带传动机构驱动，所述同步带传动机构包
括上轴和下轴，所述上轴和下轴上均设置有轴承端盖，所述轴承端盖内置双轴承和内孔弹性挡圈，实现上轴、下轴与机架的准确垂直，所述上轴和下轴由轴肩定位，通过轴上的外螺纹安装螺母固定在轴承端盖内，防止轴向移动；所述上轴和下轴通过同步带轮和同步带连接，保证摆动插刺机构中上曲柄和下曲柄的同步转动；该上轴和下轴之间设置有同步带张紧器，所述上轴和下轴分别与摆动插刺机构的上曲柄和下曲柄通过键连接，实现同步传动。
[0011]进一步地，本专利技术还包括控制系统，所述控制系统包括人机界面、PLC、驱动器Ⅰ、驱动器Ⅱ、伺服电机Ⅰ和伺服电机Ⅱ，所述人机界面与PLC相连，所述PLC分别与驱动器Ⅰ和驱动器Ⅱ相连，所述驱动器Ⅰ与伺服电机Ⅰ相连，所述驱动器Ⅱ与伺服电机Ⅱ相连，所述伺服电机Ⅰ和伺服电机Ⅱ分别驱动机架两侧的同步带传动机构转动，进而带动两侧的摆动插刺机构运动。
[0012]进一步地，所述伺服电机Ⅰ和伺服电机Ⅱ均包括伺服电机本体，所述伺服电机本体通过伺服电机固定座与机架侧板连接固定，该伺服电机本体输出轴上设置有指针，所述伺服电机固定座上安装有光电传感器，所述光电传感器与指针对应设置，所述指针随输出轴转动，所述光电传感器位置固定，该光电传感器用于对指针进行位置检测。
[0013]进一步地，所述伺服电机Ⅰ输出端通过光电编码器连接轴连接有光电编码器，所述光电编码器通过光电编码器垫座安装于伺服电机Ⅰ的输出侧。
[0014]进一步地，所述伺服电机Ⅰ驱动侧的摆动插刺机构的缝合针为引线针；所述伺服电机Ⅱ驱动侧的摆动插刺机构的缝合针为钩线针。
[0015]本专利技术还提供了一种单边双针双线缝合工艺，包括以下步骤：S1、光电传感器检测摆动插刺机构携带缝合针的初始位置，初始时，两个所述缝合针均处于最高位置，两个所述缝合针分别为引线针和钩线针，PLC控制并驱动引线针下刺缝合，光电编码器同步收集伺服电机Ⅰ输出轴的角度，反馈给PLC，PLC同步控制并驱动钩线针向下运动；S2、所述引线针穿过预制体到达最低点位置后回撤，因引线针缝合线与预制体的摩擦，在针孔处产生引线针线环，此时钩线针携带钩线针缝合线快速穿过引线针线环；S3、所述钩线针下移到达最低点，所述引线针快速上撤到最高点并准备再次插刺，此时钩线针穿过的引线针线环会被引线针沿钩线针针径方向拉伸到与预制体底部相交处，同时钩线针位于最低点位置，缝合装置以钩线针为轴旋转，从而到达引线针下一个预刺点；S4、旋转至引线针下一个预刺点后，所述引线针与钩线针功能互换，此时钩线针回撤形成钩线针线环，引线针携带引线针缝合线快速穿过钩线针线环；S5、所述引线针下移到达最低点，所述钩线针快速上撤到最高点并准备再次插刺，此时引线针穿过的钩线针线环会被钩线针沿引线针针径方向拉伸到与预制体底部相交处，此时便完成一个周期内的缝合。
[0016]进一步地，重复步骤S2至S5，实现单边双针双线的预制体缝合。
[0017]由于采用上述技术方案，本专利技术具有如下有益效果：本专利技术采用可更换的楔形块实现变角度缝合，不同角度的楔形块可以使缝合线以不同角度连接预制体，相比于其它单边缝合工艺的垂直接缝轨迹，可以在径向分担预制体的剪切受力，从而实现对预制体抗剪切应力大小的可控。
[0018]本专利技术的摆动插刺机构由双曲柄驱动且对称设置，实现了单边双针双线的稳定连
续缝合，大大增加了缝合厚度，提高了缝合线迹的成型质量，降低人力成本，提高了产品一致性和生产效率；同时，双曲柄内置轴承和内孔弹性挡圈，可确保在高速下稳定旋转，实现高速稳定连续缝合。
[0019]本专利技术的压脚机构可调，实现对不同厚度预制体的预紧；导线机构引导缝合线的走向，确保了缝线张力，提高了线迹成型效率。
[0020]可见，本专利技术结构紧凑、适用范围广，增大了缝合厚度和抗剪切应力，实现了复合材料的自动化高速缝合和变角度缝合，提高了生产效率和产品的一致性。
附图说明
[0021]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是本专利技术的主视图；图3是本专利技术的侧视图；图4是本专利技术摆动插刺机构的结构示意图；图5是本专利技术压脚机构本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种单边双针双线缝合装置，其特征在于：包括机架和摆动插刺机构，所述机架呈倒等腰三角形，包括上板、侧板和楔形块，所述上板通过楔形块与侧板相连；所述摆动插刺机构对称安装于机架两侧侧板上，所述摆动插刺机构包括连杆，所述连杆底端设置有缝合针，该连杆顶部设置有连杆头，所述连杆头与上曲柄转动连接，所述连杆上安装有滑块，所述滑块与连杆滑动连接，该滑块与下曲柄转动相连，所述上曲柄和下曲柄通过同步带轮传动机构驱动完成缝合运动。2.根据权利要求1所述的单边双针双线缝合装置，其特征在于：所述上曲柄和下曲柄均内置有内孔弹性挡圈；所述上曲柄内置双轴承，所述下曲柄内置单轴承。3.根据权利要求1所述的单边双针双线缝合装置，其特征在于：所述机架的侧板底部对称安装有压脚机构，所述压脚机构包括压脚杆，所述压脚杆底部设置有压脚板，所述压脚杆顶部通过压脚块与机架相连。4.根据权利要求1所述的单边双针双线缝合装置，其特征在于：还包括导线机构，所述导线机构包括纱筒、引线块和铝片，所述纱筒安装于机架内部的纱筒座上，所述引线块安装于机架顶部上板，所述铝片安装于纱线张力器两侧，所述铝片内设置有瓷环。5.根据权利要求1所述的单边双针双线缝合装置，其特征在于：所述同步带传动机构包括上轴和下轴，所述上轴和下轴上均设置有轴承端盖，所述轴承端盖内置双轴承和内孔弹性挡圈，所述上轴和下轴由轴肩定位，所述上轴和下轴通过同步带轮和同步带连接，所述上轴和下轴之间设置有同步带张紧器，所述上轴和下轴分别与摆动插刺机构的上曲柄和下曲柄通过键连接。6.根据权利要求1所述的单边双针双线缝合装置，其特征在于：还包括控制系统，所述控制系统包括人机界面、PLC、驱动器Ⅰ、驱动器Ⅱ、伺服电机Ⅰ和伺服电机Ⅱ，所述人机界面与PLC相连，所述PLC分别与驱动器Ⅰ和驱动器Ⅱ相连，所述驱动器Ⅰ与伺服电机Ⅰ相连，所述驱动器Ⅱ与伺服电机Ⅱ相连，所述伺服电机Ⅰ和伺服电机Ⅱ分别驱动机架两侧的同步带传动机构转动，进而带动两侧的摆动插刺机构运动。7.根据权利要求6所述的单边双针双线缝合装置，其特征在于：所述伺服电机...
【专利技术属性】
技术研发人员：董九志，高子乔，陈云军，蒋秀明，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：
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