一種旋轉(zhuǎn)式超長穿刺鋼針存儲及施放裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種旋轉(zhuǎn)式超長穿刺鋼針存儲及施放裝置，底板上設(shè)有一落針孔、一電機(jī)軸孔和三激光通道小孔；底板下安裝有步進(jìn)電機(jī)，其輸出端與一轉(zhuǎn)軸相連，轉(zhuǎn)軸穿過電機(jī)軸孔露在底板上為豎直設(shè)置，兩端分別固定有轉(zhuǎn)盤A并在轉(zhuǎn)盤A之間固定有兩個轉(zhuǎn)盤B，轉(zhuǎn)盤A均布有多個階梯孔，轉(zhuǎn)盤B均布有與之?dāng)?shù)量相同的通孔且中心線一一對應(yīng)重合，中心線重合的階梯孔和通孔內(nèi)設(shè)有儲針管，其穿過轉(zhuǎn)盤B的通孔兩端由轉(zhuǎn)盤A的階梯孔固定；底板下安裝有一導(dǎo)向頭，其上設(shè)有導(dǎo)向孔，導(dǎo)向孔中心線與底板上落針孔的中心線重合；底板的上面還安裝有三臺紅光十字激光器，其軸線分別與底板激光通道小孔中心線重合。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了超長穿刺鋼針施放的自動化、連續(xù)化。
【專利說明】一種旋轉(zhuǎn)式超長穿刺鋼針存儲及施放裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種三維織物整體穿刺成型的成套加工設(shè)備，尤其涉及一種整體穿刺鋼針陣列布放裝置的超長穿刺鋼針的存儲及施放裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]三維織物是近40年來發(fā)展起來的性能最優(yōu)的纖維增強(qiáng)結(jié)構(gòu)，主要用于航空、航天、汽車、醫(yī)療及新【技術(shù)領(lǐng)域】。整體穿刺技術(shù)是三維織物的一種成型技術(shù)，整體穿刺的鋼針陣列是指將鋼針放入穿刺模板數(shù)千至數(shù)萬個精密微小孔中形成的穿刺陣列。
[0003]隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人們逐步將以往手工操作的流程、工藝與信息、微電子、自動化、精密制造等技術(shù)有機(jī)結(jié)合起來，以提高生產(chǎn)效率、降低勞動強(qiáng)度。與傳統(tǒng)的手工操作相比，自動化生產(chǎn)裝備具有操作準(zhǔn)確，生產(chǎn)效率高，降低勞動強(qiáng)度，節(jié)省生產(chǎn)成本的優(yōu)點(diǎn)。為此，人們研制了各種穿刺設(shè)備。
[0004]科技論文“立體編制預(yù)制體用自動單針插刺機(jī)設(shè)計”(玻璃纖維2011 (3):18-20)介紹了一種自動單針插刺機(jī)用于三維編織預(yù)制體成型工藝過程中的單針插刺，實(shí)現(xiàn)單針插刺的自動化。該設(shè)備與傳統(tǒng)手工單針插刺工藝相比，雖然具有單針插刺間距一致性好，生產(chǎn)效率高，勞動強(qiáng)度低等特點(diǎn)，可更好的適應(yīng)三維編制預(yù)制體形狀復(fù)雜化、大型化趨勢要求等優(yōu)點(diǎn)。但其不足之處在于:不能滿足整體穿刺工藝，僅能實(shí)現(xiàn)單根鋼針對多層碳布的插刺。
[0005]專利號為201310228228.1的中國專利文獻(xiàn)中公開了一種穿刺鋼針陣列布放裝置，其布針機(jī)構(gòu)底板上面的一端設(shè)有可更換的儲針機(jī)構(gòu)，從可更換的儲針機(jī)構(gòu)的中插裝有一推板，底板的中間部位固定有擋板，擋板上穿過一推桿，推桿的兩端與推板和凱夫拉繩連接，推桿上套有彈簧；步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動絞輪轉(zhuǎn)動，實(shí)現(xiàn)推板做直線往復(fù)運(yùn)動；布針機(jī)構(gòu)在水平工作太的帶動下使得鋼針連續(xù)豎直掉落進(jìn)入穿刺模板微小孔中，形成穿刺鋼針陣列。其不足之處在于，推板頻繁做往復(fù)運(yùn)動降低了鋼針施放的速度及效率。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]針對上述現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型提供了一種旋轉(zhuǎn)式超長穿刺鋼針存儲及施放裝置，用于三維織物整體穿刺成型鋼針陣列的布放裝置，將一組超長穿刺鋼針逐一高效準(zhǔn)確的布放在穿刺模板的數(shù)千乃至數(shù)萬個等距密排的微小孔中。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了整體穿刺鋼針布放的自動化、連續(xù)化，提高了超長穿刺鋼針陣列布放的效率。
[0007]為了解決上述技術(shù)問題本實(shí)用新型一種旋轉(zhuǎn)式超長穿刺鋼針存儲及施放裝置予以實(shí)現(xiàn)的技術(shù)方案是:該裝置包括底板，所述底板上設(shè)有一個落針孔、一個電機(jī)軸孔和三個激光通道小孔；所述底板的下面安裝有步進(jìn)電機(jī)，所述步進(jìn)電機(jī)的輸出端與一轉(zhuǎn)軸相連，所述轉(zhuǎn)軸穿過電機(jī)軸孔后露在底板的上面，所述轉(zhuǎn)軸為豎直設(shè)置，所述轉(zhuǎn)軸的兩端分別固定有轉(zhuǎn)盤A，所述轉(zhuǎn)軸上在位于兩個轉(zhuǎn)盤A之間固定有兩個轉(zhuǎn)盤B，所述轉(zhuǎn)盤A上均布有多個階梯孔，所述轉(zhuǎn)盤B上均布有多個通孔，多個階梯孔和多個通孔的數(shù)量一致，且中心線一一對應(yīng)重合，中心線重合位置的階梯孔和通孔內(nèi)設(shè)有儲針管，裝配時，所述儲針管穿過兩個轉(zhuǎn)盤B上的通孔、所述儲針管的兩端分別由兩個轉(zhuǎn)盤A上的階梯孔來固定，從而實(shí)現(xiàn)儲針管的軸向定位；所述底板的下面安裝有一導(dǎo)向頭，所述導(dǎo)向頭上設(shè)有導(dǎo)向孔，所述導(dǎo)向孔的中心線與設(shè)置在底板上的落針孔的中心線重合；所述底板的上面還安裝有三臺紅光十字激光器，三臺紅光十字激光器的軸線分別與底板上的三個激光通道小孔的中線線重合。
[0008]本實(shí)用新型旋轉(zhuǎn)式超長穿刺鋼針存儲及施放裝置，其中，所述步進(jìn)電機(jī)選用選用KH42HM2B115型，所述紅光十字激光器采用遠(yuǎn)大激光器YD-C650W5-9-22型和AV0IDEXP0SURE LD-G650A23 型中的一種。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:
[0010]本實(shí)用新型用于碳纖維三維織物整體穿刺鋼針陣列布放裝置的鋼針存儲及施放機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)整體穿刺超長鋼針的自動化、連續(xù)化布放。提高超長穿刺鋼針的布放速度和布放效率，降低操作人員的勞動強(qiáng)度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是本實(shí)用新型旋轉(zhuǎn)式超長穿刺鋼針存儲及施放裝置的主視圖；
[0012]圖2是圖1所示裝置的左視圖；
[0013]圖3是圖1所示裝置的俯視圖；
[0014]圖4是圖1中所示底板的俯視圖；
[0015]圖5-1是圖1中所示轉(zhuǎn)盤A的端向視圖；
[0016]圖5-2是圖5-1所述轉(zhuǎn)盤A的側(cè)視剖視圖；
[0017]圖6-1是圖1中所示轉(zhuǎn)盤B的端向視圖；
[0018]圖6-2是圖6-1所述轉(zhuǎn)盤B的側(cè)視剖視圖；
[0019]圖7-1是圖1中所示導(dǎo)向頭的主視圖；
[0020]圖7-2是圖7-1所示導(dǎo)向頭的俯視圖；
[0021]圖8-1是圖1中所示轉(zhuǎn)軸的主視圖；
[0022]圖8-2是圖8-1所示轉(zhuǎn)軸的全剖左視圖；
[0023]圖8-3是圖8-1所述轉(zhuǎn)軸的右視圖。
[0024]圖中:1-底板，2_轉(zhuǎn)盤A, 3_轉(zhuǎn)盤B, 4_轉(zhuǎn)軸,41_軸孔,42_連接孔,43_定位平面，44-頂絲孔，5-儲針管，6-紅光十字激光器，7-支架，8-超長穿刺鋼針，9-導(dǎo)向頭，10-步進(jìn)電機(jī)，11-落針孔，12-導(dǎo)向頭安裝螺紋孔，13-紅光十字激光器安裝孔，14-電機(jī)軸孔，15-階梯孔，16-通孔，17-長孔，18-導(dǎo)向孔，19-激光通道小孔。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本實(shí)用新型技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0026]如圖4所示，本實(shí)用新型一種旋轉(zhuǎn)式超長穿刺鋼針存儲及施放裝置，包括底板1，所述底板I上設(shè)有一個落針孔11、一個電機(jī)軸孔14和三個激光通道小孔19。
[0027]如圖1、圖2和圖3所示，所述底板I的下面安裝有步進(jìn)電機(jī)10，所述步進(jìn)電機(jī)(10 )可以選用KH42HM2B115型步進(jìn)電機(jī)，所述步進(jìn)電機(jī)10的輸出端與一轉(zhuǎn)軸4相連，所述轉(zhuǎn)軸4穿過電機(jī)軸孔14后露在底板I的上面，所述轉(zhuǎn)軸4為豎直設(shè)置，所述轉(zhuǎn)軸4的兩端分別固定有轉(zhuǎn)盤A2，所述轉(zhuǎn)軸4上在位于兩個轉(zhuǎn)盤A2之間固定有兩個轉(zhuǎn)盤B3，如圖5_1和圖5_2所示，所述轉(zhuǎn)盤A2上均布有多個階梯孔15，如圖6-1和圖6-2所示，所述轉(zhuǎn)盤B3上均布有多個通孔16，多個階梯孔15和多個通孔16的數(shù)量一致，且中心線一一對應(yīng)重合，中心線重合位置的階梯孔15和通孔16內(nèi)設(shè)有儲針管5,裝配儲針管5時,所述儲針管5穿過兩個轉(zhuǎn)盤B3上的通孔16、所述儲針管5的兩端分別由兩個轉(zhuǎn)盤A2上的階梯孔來固定，從而實(shí)現(xiàn)儲針管5的軸向定位；轉(zhuǎn)盤B3起著穿過儲針管5及保證其直線度的作用，兩個轉(zhuǎn)盤A2上的階梯孔用于從上下兩個方向固定儲針管5，并與轉(zhuǎn)盤B3 —起保證儲針管5的直線度。
[0028]如圖1和圖2所示，所述底板I的下面安裝有一導(dǎo)向頭9，其作用在于超長穿刺鋼針通過落針孔11繼續(xù)保持豎直下落狀態(tài)，使其準(zhǔn)確的施放于指定位置。如圖7-1和圖7-2所示，所述導(dǎo)向頭9上設(shè)有導(dǎo)向孔18，所述導(dǎo)向孔18的中心線與設(shè)置在底板I上的落針孔11的中心線重合，導(dǎo)向頭9上設(shè)有兩個長孔17，用于方便調(diào)整安裝位置，用螺栓穿過導(dǎo)向頭9上的長孔17和底板I上的導(dǎo)向頭安裝螺紋孔12，調(diào)整好位置(即保證所述導(dǎo)向孔18的中心線與設(shè)置在底板I上的落針孔11的中心線重合)后擰緊螺母即可。
[0029]如圖1、圖2和圖3所示，所述底板I的上面還設(shè)有三個紅光十字激光器安裝孔13，并分別通過三個支架7固定安裝有三臺紅光十字激光器6，三臺紅光十字激光器6的軸線分別與底板I上的三個激光通道小孔19的中心線重合，所述三個激光通道小孔19的直徑與用于盛放豎直落下的超長穿刺鋼針的穿刺模板(與本實(shí)用新型配合使用的)等距密排精密微小孔的直徑相等，同時，所述三個激光通道小孔19之間的距離分別為穿刺模板等距密排精密微小孔孔間距的整數(shù)倍。三臺紅光十字激光器6位于底板上，三臺紅光十字激光器6安裝位置(也是三個激光通道小孔19的位置)的連線的布局是圍繞轉(zhuǎn)軸4的旋轉(zhuǎn)中心、并呈直角三角形分布，利用紅光十字激光器6激光直線性好、發(fā)散度極小的特點(diǎn)，使紅光十字激光器6發(fā)出的紅色十字激光穿過底板I的激光通道小孔19照射到穿刺模板等距密排精密微小孔中對應(yīng)的基準(zhǔn)孔，通過判斷穿過穿刺模板中基準(zhǔn)孔的紅色十字線中兩條直線的長度是否相等來確定激光通道小孔19的軸線與穿刺模板基準(zhǔn)孔軸線是否重合及確定穿刺模板每行及每列小孔是否與底板I中的激光通道小通孔的連線是否保持平行或垂直。若三臺紅光十字激光器6發(fā)出的紅色十字激光穿過穿刺模板基準(zhǔn)孔后的十字線中的兩條相互垂直的直線長度相等即可確定落針孔與穿刺模板基準(zhǔn)孔的位置關(guān)系。因此，本實(shí)用新型中的三臺紅光十字激光器6用于標(biāo)定穿刺模板工裝中的等距密排小孔的位置，同時檢驗(yàn)穿刺模板固定的位置是否保證等距密排小孔每行、每列與水平與豎直布置的紅光十字激光器形成的直線重合或平行；本實(shí)用新型中，所述紅光十字激光器6可以選用遠(yuǎn)大激光器YD-C650W5-9-22 型和 AVOID EXPOSURE LD-G650A23 型中的一種。
[0030]本實(shí)用新型中，轉(zhuǎn)軸4的結(jié)構(gòu)如圖8-1、圖8-2和圖8_3所示，轉(zhuǎn)軸4下端的軸頭用于安裝步進(jìn)電機(jī)10，在該軸頭部位設(shè)有用于與步進(jìn)電機(jī)10輸出端連接的連接孔42和用于定位的頂絲孔44，所述轉(zhuǎn)軸4的另一端設(shè)有軸孔41，所述軸孔41是用于減輕轉(zhuǎn)軸4的重量，降低步進(jìn)電機(jī)10的負(fù)載，以使步進(jìn)電機(jī)10在頻繁啟動、停止時更加平穩(wěn)。在轉(zhuǎn)軸4上分別固定轉(zhuǎn)盤A2和轉(zhuǎn)盤B3的位置處加工出定位平面43，在轉(zhuǎn)盤A2和轉(zhuǎn)盤B3上也分別設(shè)有緊定螺栓孔，轉(zhuǎn)盤A2和轉(zhuǎn)盤B3套裝在轉(zhuǎn)軸4的相應(yīng)位置后分別通過緊定螺栓將轉(zhuǎn)盤A2和轉(zhuǎn)盤B3固定在轉(zhuǎn)軸4上。所述步進(jìn)電機(jī)10驅(qū)動所述轉(zhuǎn)軸4，轉(zhuǎn)軸4只是在步進(jìn)電機(jī)10的驅(qū)動下轉(zhuǎn)動，兩個轉(zhuǎn)盤A2安裝在轉(zhuǎn)軸4的兩端并固定，兩個轉(zhuǎn)盤B3均布固定在轉(zhuǎn)軸4的中間，裝配時，要求轉(zhuǎn)盤A2和轉(zhuǎn)盤B3的均布孔均分別同軸，圖5-1和圖6-1中均顯示出本實(shí)用新型實(shí)施例中是具有20根儲針管5穿過轉(zhuǎn)盤B3并被轉(zhuǎn)盤A2的階梯孔上下固定。如圖1和圖2所示，超長穿刺鋼針8由裝填裝置或者人工放入儲針管5中，將20根超長穿刺鋼針分別放入所述儲針管5中，通過步進(jìn)電機(jī)10驅(qū)動轉(zhuǎn)軸4轉(zhuǎn)動，進(jìn)而帶動轉(zhuǎn)盤A2、轉(zhuǎn)盤B3及儲針管5轉(zhuǎn)動，從而實(shí)現(xiàn)儲針管5中存儲的超長穿刺鋼針的繞軸轉(zhuǎn)動，當(dāng)儲針管5正好轉(zhuǎn)動到位于底板I上的落針孔11的上方并與落針孔11的中心線重合時，在重力的作用下超長穿刺鋼針8通過導(dǎo)向頭9落下，從而實(shí)現(xiàn)了布針動作，此時，其他的儲針管5中的超長穿刺鋼針豎直的放置、且針尾處于底板I的平面上，而未處于底板I上落針孔11的上方，即實(shí)現(xiàn)了預(yù)先布放鋼針的存儲，以此類推，在轉(zhuǎn)軸4轉(zhuǎn)動過程中，超長穿刺鋼針8可以通過底板I上的落針孔11和導(dǎo)向頭9上的導(dǎo)向孔18連續(xù)掉落，使得超長穿刺鋼針8連續(xù)并有規(guī)律的施放。
[0031] 使用本實(shí)用新型旋轉(zhuǎn)式超長穿刺鋼針存儲及施放裝置時，先通過紅光十字激光器6確定落針孔11與穿刺模板等距密排精密微小孔中基準(zhǔn)孔的位置關(guān)系，定位時，打開紅光十字激光器6其發(fā)出紅色十字激光，使其穿過下方放置的穿刺模板等距密排精密微小孔的對應(yīng)小孔(3個基準(zhǔn)孔)。當(dāng)紅色十字激光穿過穿刺模板上對應(yīng)的基準(zhǔn)小孔后，將這三個基準(zhǔn)小孔周邊的其他小孔遮擋住以免對定位造成干擾，然后對穿刺模板的位置進(jìn)行微調(diào)以保證紅光十字激光器6發(fā)出的紅色十字激光通過底板I的激光通道小孔19及穿刺模板對應(yīng)的基準(zhǔn)小孔后的紅色十字的兩條直線的距離相等，這樣就表明激光通道小孔19與穿刺模板對應(yīng)基準(zhǔn)小孔的中心線重合，進(jìn)而幫助確定了落針孔11與穿刺模板基準(zhǔn)小孔的位置關(guān)系，然后將穿刺模板固定。然后，啟動步進(jìn)電機(jī)10驅(qū)動轉(zhuǎn)軸4轉(zhuǎn)動，帶動轉(zhuǎn)盤A2、轉(zhuǎn)盤B3及儲針管5轉(zhuǎn)動一定角度后，并停留在恰好使落針孔11位于兩個儲針管5的中間，接下來，使用超長穿刺鋼針裝填裝置或人工放置的方法將20根超長穿刺鋼針8分別通過轉(zhuǎn)盤A2和轉(zhuǎn)盤B3放入儲針管5中，完成將超長穿刺鋼針8放入儲針管5的工作后即可進(jìn)行鋼針的布放。步進(jìn)電機(jī)10驅(qū)動轉(zhuǎn)軸4轉(zhuǎn)動，按第一次轉(zhuǎn)動的角度\及后續(xù)轉(zhuǎn)過的固定角度α轉(zhuǎn)動，依次將超長穿刺鋼針8運(yùn)送至落針孔11的上方，使超長穿刺鋼針8在其重力的作用下穿過落針孔11及導(dǎo)向頭9的導(dǎo)向孔18豎直下落，從而完成布放。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了超長穿刺鋼針施放的自動化，提高了鋼針施放的速度、可靠性，降低了工人的勞動強(qiáng)度。
[0032]如圖3所示，鋼針存儲及施放裝置施放鋼針時的始位置需使落針孔11恰好處于兩個儲針管5的中間，以防止鋼針掉落。根據(jù)超長穿刺鋼針存儲及施放裝置能夠存儲的最多鋼針的數(shù)量，設(shè)為η，可以求出施放每根鋼針時(施放第一根鋼針時除外)步進(jìn)電機(jī)每次轉(zhuǎn)過的固定角度α，計算公式如下:
【權(quán)利要求】
1.一種旋轉(zhuǎn)式超長穿刺鋼針存儲及施放裝置，包括底板(I)，其特征在于: 所述底板(I)上設(shè)有一個落針孔(11)、一個電機(jī)軸孔(14 )和三個激光通道小孔(19 ); 所述底板(I)的下面安裝有步進(jìn)電機(jī)(10)，所述步進(jìn)電機(jī)(10)的輸出端與一轉(zhuǎn)軸(4)相連，所述轉(zhuǎn)軸(4)穿過電機(jī)軸孔(14)后露在底板(I)的上面，所述轉(zhuǎn)軸(4)為豎直設(shè)置，所述轉(zhuǎn)軸(4)的兩端分別固定有轉(zhuǎn)盤A (2)，所述轉(zhuǎn)軸(4)上在位于兩個轉(zhuǎn)盤A (2)之間固定有兩個轉(zhuǎn)盤B (3)，所述轉(zhuǎn)盤A (2)上均布有多個階梯孔(15)，所述轉(zhuǎn)盤B (3)上均布有多個通孔(16)，多個階梯孔(15)和多個通孔(16)的數(shù)量一致，且中心線一一對應(yīng)重合，中心線重合位置的階梯孔(15)和通孔(16)內(nèi)設(shè)有儲針管(5)，裝配時，所述儲針管(5)穿過兩個轉(zhuǎn)盤B (3)上的通孔(16)、所述儲針管(5)的兩端分別由兩個轉(zhuǎn)盤A (2)上的階梯孔來固定，從而實(shí)現(xiàn)儲針管(5)的軸向定位； 所述底板(I)的下面安裝有一導(dǎo)向頭(9)，所述導(dǎo)向頭(9)上設(shè)有導(dǎo)向孔(18)，所述導(dǎo)向孔(18)的中心線與設(shè)置在底板(I)上的落針孔(11)的中心線重合； 所述底板(I)的上面還安裝有三臺紅光十字激光器(6 )，三臺紅光十字激光器(6 )的軸線分別與底板(I)上的三個激光通道小孔(19)的中心線重合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述旋轉(zhuǎn)式超長穿刺鋼針存儲及施放裝置，其特征在于:所述步進(jìn)電機(jī)(10)選用 KH42HM2B115 型。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述旋轉(zhuǎn)式超長穿刺鋼針存儲及施放裝置，其特征在于:所述紅光十字激光器(6 )采用遠(yuǎn)大激光器YD-C650W5-9-22型和AVOID EXPOSURE LD-G650A23型中的一種。
【文檔編號】D01G15/84GK203700621SQ201420056381
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年1月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月29日
【發(fā)明者】董九志, 蔣秀明, 楊建成, 趙世海, 袁汝旺, 趙永立 申請人:天津工業(yè)大學(xué)