专利摘要

专利摘要

本实用新型公开了一种碳纤维立体织物成型的多层碳布缝合装置，包括机头，压布机构，锁扣机构，移动工作台及控制系统。机头包括针刺机构和抱针机构，机头主轴在电机驱动下带动针刺机构曲柄和抱针机构凸轮实现植针与抱针块的往复运动；压布机构通过上下压条压实碳布，上下压条由气缸控制，能够配合针刺机构压实或松开碳布；锁扣机构主凸轮轴与电机相连，主凸轮轴通过两个凸轮带动副凸轮轴上的钩针做往复摆动和轴向的往复运动，与针刺机构同步；移动工作台由X向和Y向移动平台组成，设置有碳布夹持装置，通过伺服电机驱动；本实用新型结构紧凑，设计新颖合理，实现了大厚度叠层碳布的自动化缝合，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。

权利要求

1.一种碳纤维立体织物成型的多层碳布缝合装置，其特征在于：包括机头(1)，压布机构(2)，锁扣机构(3)和移动工作台(4)；所述机头(1)安装在支撑梁(7)的上端，包括用于进行缝合的针刺机构和用于增强植针强度的抱针机构；所述针刺机构的主轴(120)在步进电机Ⅰ(121)驱动下带动针刺机构曲柄(118)和抱针机构的抱针凸轮(115)实现植针(101)与抱针块(102)的往复运动；所述压布机构(2)通过上压条(208)和下压条(209)压实碳布(410)，所述上压条(208)和下压条(209)由气缸(204)控制，能够配合针刺机构压实或松开碳布；所述锁扣机构(3)的主凸轮轴(303)与步进电机Ⅱ(308)相连，所述主凸轮轴(303)通过两个凸轮带动副凸轮轴上的钩针(302)做往复摆动和轴向的往复运动，与针刺机构同步；所述移动工作台(4)包括X向移动平台(403)和Y向移动平台(406)，通过伺服电机Ⅰ(405)驱动，所述移动工作台(4)上设置有碳布放置平台。

2.根据权利要求1所述的碳纤维立体织物成型的多层碳布缝合装置，其特征在于：所述主轴(120)上的曲柄(118)连接着连杆(116)，所述连杆(116)通过抱死块(109)与值针杆(108)相连，所述抱死块(109)的另一侧连接着滑块(126)，所述植针杆(108)通过主轴(120)驱动的曲柄连杆机构进行往复运动，进而带动植针(101)实现缝合工作。

3.根据权利要求1或2所述的碳纤维立体织物成型的多层碳布缝合装置，其特征在于：所述抱针凸轮(115)安装在针刺机构的副轴(114)上，随主轴(120)同步转动，所述抱针凸轮(115)面与抱针杆(103)顶部的滚轮(113)始终接触，所述抱针杆(103)下部安装抱针块(102)，当抱针凸轮(115)随主轴(120)转动时，与抱针凸轮(115)面始终接触的抱针杆(103)在凸轮轨迹的控制下实现上下移动，保证所述抱针块(102)始终处于使所述植针(101)强度最大的位置。

4.根据权利要求1所述的碳纤维立体织物成型的多层碳布缝合装置，其特征在于：所述压布机构(2)的上压条(208)和下压条(209)分别位于叠层碳布(410)的上下两侧，在气缸(204)控制下配合针刺机构压实或松开碳布，保证所述碳布(410)在被缝合时能始终均匀平铺，在移动工作台(4)移动时不被磨损，所述上压条(208)和下压条(209)两端通过直线轴承Ⅱ(205)与支撑轴(202)相连，所述支撑轴(202)安装在Y向移动平台(406)上，保证植针(101)和钩针(302)在工作时始终处于上压条(208)和下压条(209)缝隙的中心线上。

5.根据权利要求1所述的碳纤维立体织物成型的多层碳布缝合装置，其特征在于：所述锁扣机构(3)由步进电机Ⅱ(308)驱动主凸轮轴(303)转动，所述主凸轮轴(303)与步进电机Ⅱ(308)之间通过弹性联轴器(306)连接，并由支撑座(305)支撑；所述主凸轮轴(303)上安装有两个凸轮面，一个盘形凸轮面，一个圆柱凸轮面，所述主凸轮轴(303)通过两个凸轮面带动安装在支撑座(305)上的钩针座(301)转动，用于完成钩针(302)的运动控制；所述盘形凸轮面控制钩针(302)沿钩针座(301)旋转轴的径向往复摆动，所述圆柱凸轮面控制钩针(302)沿钩针座(301)旋转轴的轴向往复移动；所述锁扣机构(3)与机头(1)中的针刺机构配合运动，共同完成对叠层碳布的缝合锁扣工作。

6.根据权利要求1所述的碳纤维立体织物成型的多层碳布缝合装置，其特征在于：所述移动工作台(4)上安装有伺服电机Ⅰ(405)和伺服电机Ⅱ(413)，所述伺服电机Ⅰ(405)通过驱动滚珠丝杠Ⅰ(414)来带动X向移动平台(403)在X方向运动，以此控制针脚的大小；所述伺服电机Ⅱ(413)安装在X向移动平台(403)上，驱动滚珠丝杠Ⅱ(412)来控制Y向移动平台(406)在Y方向运动，以此来控制针脚的换行；所述滚珠丝杠Ⅰ(414)和滚珠丝杠Ⅱ(412)两边分别有与其平行的直线导轨(402)，以防止碳布放置平台在移动过程中产生轻微的晃动；所述Y向移动平台(406)通过四条支撑铝型材(411)与碳布放置平台连接，以此实现碳布放置平台的移动；所述碳布放置平台上有碳布支撑板(407)，所述碳布支撑板(407)上放有碳布压板(409)，所述碳布(410)放置在压板(409)和碳布支撑板(407)之间，且所述碳布压板(409)通过夹紧螺栓与碳布支撑板(407)连接；所述夹紧螺栓拧紧时，碳布(410)被压紧，以免碳布缝合过程中滑动。

7.根据权利要求1所述的碳纤维立体织物成型的多层碳布缝合装置，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可编程控制器，伺服电机，伺服电机驱动器，步进电机，步进电机驱动器，直线气缸，电磁阀和光电开关；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可编程控制器向伺服电机驱动器和步进电机驱动器发出脉冲指令，从而控制进行缝合工作的针刺机构和进行锁扣工作的锁扣机构的运转，并带动控制针脚移动和换行的移动工作台的运动，所述光电开关通过数据线与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。

说明书

技术领域

本实用新型涉及叠层机织碳布缝合设备技术领域，尤其涉及一种碳纤维立体织物成型的多层碳布缝合装置。

背景技术

三维织物是近40年来发展起来的性能最优的纤维增强结构，主要用于航空、航天、汽车、医疗及新技术领域。多层碳布缝合技术是三维织物的一种成型技术，其工艺采用预先裁剪的方形碳布多层叠加神平后放置在夹持碳布的水平工作台的碳布放置平台上，进行针刺机构带动针杆往复运动，锁扣机构在引纱针穿过碳布后进行锁扣。夹持碳布的水平工作台的移动可以精确控制针脚的大小和换行。

随着科学技术的进步，人们逐步将以往手工操作的流程、工艺与信息、微电子、自动化、精密制造等技术有机结合起来，以提高生产效率、降低劳动强度。与传统的手工操作相比，自动化生产装备具有操作准确，生产效率高，降低劳动强度，节省生产成本的优点。

现有的缝合装置不足之处在于：缝合厚度小，且仅能实现单根钢针依次对多层碳布的预刺，钢针预刺之后需人工进行穿线，增加了生产周期，提高了生产成本，降低劳动效率。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是，提供了一种其结构紧凑，设计新颖合理，可降低劳动强度，提高生产效率和产品一致性，缩短生产周期，降低生产成本，实现70mm厚碳布缝合自动化的碳纤维立体织物成型的多层碳布缝合装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种碳纤维立体织物成型的多层碳布缝合装置，其特征在于：包括机头，压布机构，锁扣机构和移动工作台；所述机头安装在支撑梁的上端，包括用于进行缝合的针刺机构和用于增强植针强度的抱针机构；所述针刺机构的主轴在步进电机Ⅰ驱动下带动针刺机构曲柄和抱针机构的抱针凸轮实现植针与抱针块的往复运动；所述压布机构通过上压条和下压条压实碳布，所述上压条和下压条由气缸控制，能够配合针刺机构压实或松开碳布；所述锁扣机构的主凸轮轴与步进电机Ⅱ相连，所述主凸轮轴通过两个凸轮带动副凸轮轴上的钩针做往复摆动和轴向的往复运动，与针刺机构同步；所述移动工作台包括X向移动平台和Y向移动平台，通过伺服电机Ⅰ驱动，所述移动工作台上设置有碳布放置平台。

所述主轴上的曲柄连接着连杆，所述连杆通过抱死块与值针杆相连，所述抱死块的另一侧连接着滑块，所述植针杆通过主轴驱动的曲柄连杆机构进行往复运动，进而带动植针实现缝合工作。

所述抱针凸轮安装在针刺机构的副轴上，随主轴同步转动，所述抱针凸轮面与抱针杆顶部的滚轮始终接触，所述抱针杆下部安装抱针块，当抱针凸轮随主轴转动时，与抱针凸轮面始终接触的抱针杆在凸轮轨迹的控制下实现上下移动，保证所述抱针块始终处于使所述植针强度最大的位置。

所述压布机构的上压条和下压条分别位于叠层碳布的上下两侧，在气缸控制下配合针刺机构压实或松开碳布，保证所述碳布在被缝合时能始终均匀平铺，在移动工作台移动时不被磨损，所述上压条和下压条两端通过直线轴承Ⅱ与支撑轴相连，所述支撑轴安装在Y向移动平台上，保证植针和钩针在工作时始终处于上压条和下压条缝隙的中心线上。

所述锁扣机构由步进电机Ⅱ驱动主凸轮轴转动，所述主凸轮轴与步进电机Ⅱ之间通过弹性联轴器连接，并由支撑座支撑；所述主凸轮轴上安装有两个凸轮面，一个盘形凸轮面，一个圆柱凸轮面，所述主凸轮轴通过两个凸轮面带动安装在支撑座上的钩针座转动，用于完成钩针的运动控制；所述盘形凸轮面控制钩针沿钩针座旋转轴的径向往复摆动，所述圆柱凸轮面控制钩针沿钩针座旋转轴的轴向往复移动；所述锁扣机构与机头中的针刺机构配合运动，共同完成对叠层碳布的缝合锁扣工作。

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X向移动平台在X方向运动，以此控制针脚的大小；所述伺服电机Ⅱ安装在X向移动平台上，驱动滚珠丝杠Ⅱ来控制Y向移动平台在Y方向运动，以此来控制针脚的换行；所述滚珠丝杠Ⅰ和滚珠丝杠Ⅱ两边分别有与其平行的直线导轨，以防止碳布放置平台在移动过程中产生轻微的晃动；所述Y向移动平台通过四条支撑铝型材与碳布放置平台连接，以此实现碳布放置平台的移动；所述碳布放置平台上有碳布支撑板，所述碳布支撑板上放有碳布压板，所述碳布放置在压板和碳布支撑板之间，且所述碳布压板通过夹紧螺栓与碳布支撑板连接；所述夹紧螺栓拧紧时，碳布被压紧，以免碳布缝合过程中滑动。

本实用新型还包括控制系统，所述控制系统包括人机界面，即触摸屏，PLC可编程控制器，伺服电机，伺服电机驱动器，步进电机，步进电机驱动器，直线气缸，电磁阀和光电开关；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可编程控制器向伺服电机驱动器和步进电机驱动器发出脉冲指令，从而控制进行缝合工作的针刺机构和进行锁扣工作的锁扣机构的运转，并带动控制针脚移动和换行的移动工作台的运动，所述光电开关通过数据线与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。

本实用新型机头安装在支撑梁的上端，主要由进行缝合的针刺机构和用于增强植针强度的抱针机构两部分组成，针刺机构的主轴由步进电机驱动，主轴上的曲柄连接着连杆，连杆通过抱死块与值针杆相连，抱死块的另一侧为滑块机构，用于增强植针杆刚度，植针杆通过主轴驱动的曲柄连杆机构进行往复运动，进而带动植针实现缝合工作；抱针机构的抱针凸轮安装在针刺机构的副轴上，随主轴同步转动，抱针凸轮面与抱针杆顶部始终接触，抱针杆下部安装抱针块，当抱针凸轮随主轴转动时，与抱针凸轮面接触的抱针杆在凸轮轨迹的控制下上下移动，保证抱针块始终处于使植针强度最大的位置；压布机构的上下压条分别位于叠层碳布的上下两面，在气缸控制下配合针刺机构压实或松开碳布，保证碳布在被缝合时能始终均匀平铺，在工作台移动时不被磨损，上下压条两端通过直线轴承与支撑轴相连，支撑轴安装在Y向移动平台上，保证植针和钩针在工作时始终处于压条缝隙的中心线上；锁扣机构安装在支撑梁的下端，由步进电机驱动主凸轮轴转动，主凸轮轴带动钩针座转动，主凸轮轴由一个盘形凸轮面和一个圆柱凸轮面组成，以此来控制钩针完成轴向的运动和往复的摆动；底部的水平工作台分别由两个伺服电机驱动两根正交放置的丝杠转动从而带动放布平台移动，工作台在X,Y轴方向上每次移动的距离与时间间隔由植针的缝合速度以及针脚长度决定。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型用于涉及碳纤维立体织物成型的多层碳布缝合装置，实现了70mm厚叠层碳布的缝合锁扣，装置中的抱针机构保证了植针在进行碳布缝合时垂直度，使缝合工作能够顺利进行，同时压布机构能够使叠层碳布在被缝合时始终均匀平铺，保证了缝合质量，提高了产品一致性，本实用新型实现了70mm厚碳布缝合的自动化，极大的提高了产品的生产效率，降低了生产成本，实用性强，便与推广使用。

附图说明

下面通过参考附图并结合实例具体地描述本实用新型，本实用新型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实用新型的解释说明，而不构成对本实用新型的任何意义上的限制，在附图中：

图1是本实用新型的结构示意图

图2是本实用新型图1的左视结构示意图

图3是本实用新型图1的俯视结构示意图

图4是本实用新型的立体结构示意图

图5是本实用新型机头结构示意图

图6是本实用新型压布机构结构示意图

图7是本实用新型锁扣机构结构示意图

图8是本实用新型移动工作台结构示意图

图9是本实用新型图8的俯视结构示意图

图10是本实用新型控制系统框图

图中：

1、机头 2、压布机构

3、锁扣机构 4、移动工作台

5、地脚 6、纱筒

7、支撑梁 101、植针

102、抱针块 103、抱针杆

104、固针块 105、下支撑板

106、光轴Ⅰ107、限位块

108、植针杆 109、抱死块

110、限位板 111、上支撑板

112、轴承座 113、滚轮

114、副轴 115、抱针凸轮

116、连杆 117、支撑杆

118、曲柄 119、大带轮

120、主轴 121、步进电机Ⅰ

122、电机座Ⅰ123、小带轮

124、光轴Ⅱ 125、直线轴承Ⅰ

126、滑块 127、光轴Ⅲ

201、法兰 202、支撑轴

203、下气缸座 204、气缸

205、直线轴承Ⅱ 206、光轴座

207、上气缸座 208、上压条

209、下压条 301、钩针座

302、钩针 303、主凸轮轴

304、直线轴承Ⅲ 305、支撑座

306、弹性联轴器 307、电机座Ⅱ

308、步进电机Ⅱ 309、底板

401、大底板 402、直线导轨

403、X向移动平台404、滑块组

405、伺服电机Ⅰ406、Y向移动平台

407、碳布支撑板 408、套筒

409、压板 410、碳布

411、铝型材 412、滚珠丝杠Ⅱ

413、伺服电机Ⅱ 414、滚珠丝杠Ⅰ

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本实用新型作进一步详细地描述。

如图1至图10所示，一种碳纤维立体织物成型的多层碳布缝合装置，包括机头1，压布机构2，锁扣机构3和移动工作台4；所述机头1安装在支撑梁7的上端，包括用于进行缝合的针刺机构和用于增强植针强度的抱针机构；所述针刺机构的主轴120安装在上支撑板111上，在步进电机Ⅰ121驱动下带动针刺机构曲柄118和抱针机构的抱针凸轮115实现植针101与抱针块102的往复运动；所述主轴120上的曲柄118连接着连杆116，所述连杆116通过抱死块109与值针杆108相连，所述抱死块109的另一侧连接着滑块126，有利于增强植针杆108刚度，所述植针杆108通过主轴120驱动的曲柄连杆机构进行往复运动，进而带动植针101实现缝合工作；所述抱针凸轮115安装在针刺机构的副轴114上，随主轴120同步转动，所述抱针凸轮115面与抱针杆103顶部的滚轮113始终接触，所述抱针杆103下部安装抱针块102，当抱针凸轮115随主轴120转动时，与抱针凸轮115面始终接触的抱针杆103在凸轮轨迹的控制下实现上下移动，保证所述抱针块102始终处于使所述植针101强度最大的位置。

所述压布机构2的上压条208、下压条209分别位于叠层碳布410的上下两侧，通过上压条208和下压条209压实碳布410，所述上压条208和下压条209由气缸204控制，能够配合针刺机构压实或松开碳布，保证所述碳布410在被缝合时能始终均匀平铺，在移动工作台4移动时不被磨损，所述上压条208和下压条209两端通过直线轴承Ⅱ205与支撑轴202相连，所述支撑轴202安装在Y向移动平台406上，保证植针101和钩针302在工作时始终处于上压条208和下压条209缝隙的中心线上。

所述锁扣机构3的主凸轮轴303与步进电机Ⅱ308相连，由步进电机Ⅱ308驱动主凸轮轴303转动，所述主凸轮轴303与步进电机Ⅱ308之间通过弹性联轴器306连接，并由支撑座305支撑；所述主凸轮轴303上安装有两个凸轮面，一个盘形凸轮面，一个圆柱凸轮面，所述主凸轮轴303通过两个凸轮面带动安装在支撑座305上的钩针座301转动，用于完成钩针302的运动控制；所述主凸轮轴303通过两个凸轮带动副凸轮轴上的钩针302做往复摆动和轴向的往复运动，与针刺机构同步；所述盘形凸轮面控制钩针302沿钩针座301旋转轴的径向往复摆动，所述圆柱凸轮面控制钩针302沿钩针座301旋转轴的轴向往复移动；所述锁扣机构3与机头1中的针刺机构配合运动，共同完成对叠层碳布的缝合锁扣工作。

所述移动工作台4包括X向移动平台403和Y向移动平台406，所述移动工作台4上设置有碳布放置平台，该移动工作台4上安装有伺服电机Ⅰ405和伺服电机Ⅱ413，所述伺服电机Ⅰ405通过驱动滚珠丝杠Ⅰ414来带动X向移动平台403在X方向运动，以此控制针脚的大小；所述伺服电机Ⅱ413安装在X向移动平台403上，驱动滚珠丝杠Ⅱ412来控制Y向移动平台406在Y方向运动，以此来控制针脚的换行；所述滚珠丝杠Ⅰ414和滚珠丝杠Ⅱ412两边分别有与其平行的直线导轨402，以防止碳布放置平台在移动过程中产生轻微的晃动；所述Y向移动平台406通过四条支撑铝型材411与碳布放置平台连接，以此实现碳布放置平台的移动；所述碳布放置平台上有碳布支撑板407，所述碳布支撑板407上放有碳布压板409，所述碳布410放置在压板409和碳布支撑板407之间，且所述碳布压板409通过夹紧螺栓与碳布支撑板407连接；所述夹紧螺栓拧紧时，碳布410被压紧，以免碳布缝合过程中滑动。

本实用新型还包括控制系统，所述控制系统包括人机界面，即触摸屏，PLC可编程控制器，伺服电机，伺服电机驱动器，步进电机，步进电机驱动器，直线气缸，电磁阀和光电开关；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可编程控制器向伺服电机驱动器和步进电机驱动器发出脉冲指令，从而控制进行缝合工作的针刺机构和进行锁扣工作的锁扣机构的运转，并带动控制针脚移动和换行的移动工作台的运动，所述光电开关包括启动移动工作台4用光电开关和启动凸轮轴用光电开关，光电开关通过数据线与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。

工作人员在人机界面输入需要的碳布缝合参数后，所述人机界面将数据传输到所述PLC可编程控制器上，从而控制相应的电动机和传感器工作，叠层机织多层碳布缝合装置就可以完成多层碳布的缝合，这样就会大大减少操作的复杂性并提高效率。

本实用新型用于涉及碳纤维立体织物成型的多层碳布缝合装置，实现了70mm厚叠层碳布的缝合锁扣，装置中的抱针机构保证了植针在进行碳布缝合时垂直度，使缝合工作能够顺利进行，同时压布机构能够使叠层碳布在被缝合时始终均匀平铺，保证了缝合质量，提高了产品一致性，本实用新型实现了70mm厚碳布缝合的自动化，极大的提高了产品的生产效率，降低了生产成本，实用性强，便与推广使用。

以上对本实用新型的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。

一种碳纤维立体织物成型的多层碳布缝合装置专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。