一种分体式牵引铺缝装置
技术领域
本发明涉及缝纫机技术领域，具体涉及一种分体式牵引铺缝装置。
背景技术
碳-碳复合材料是碳纤维及其织物增强的碳基体复合材料。具有低密度、高强度、高比模量、高导热性、低膨胀系数、摩擦性能好，以及抗热冲击性能好、尺寸稳定性高等优点，是如今在1650℃以上应用的少数备选材料，最高理论温度更高达2600℃，因此被认为是最有发展前途的高温材料之一。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种分体式牵引铺缝装置，利用缝纫工艺，将碳纤维固定在碳毡基体上，从而实现了碳纤维在无浸胶状态下，沿预定轨迹铺放的操作。
为解决上述技术问题，本发明采取如下技术方案：本发明的一种分体式牵引铺缝装置，其创新点在于：包括固定基座、送布机构、勾线机构、挑线机构和牵引机构；所述固定基座包括底板、左支撑板、右支撑板和侧板，在所述底板的下表面左右两侧分别竖直设有左支撑板和右支撑板，且在底板的上表面一侧竖直设有侧板，由所述底板、左支撑板、右支撑板和侧板构成的截面呈现“h”形状；在所述底板的上表面中间位置还水平设有勾线机构，且所述勾线机构沿Y轴方向水平移动；在所述底板的上表面沿X轴方向还水平设有送布机构，且所述送布机构相对于所述勾线机构对称设置；在所述侧板的内侧壁上还水平设有挑线机构，且所述挑线机构的设置位置与所述勾线机构的设置位置相匹配，所述挑线机构沿Y轴方向水平移动，并与所述勾线机构同步运动；在所述挑线机构的正下方还设有牵引机构，且所述牵引机构与所述挑线机构联动连接。
优选的，所述勾线机构包括第二步进电机、第二小齿轮、第二大齿轮、摆轴、第二主连杆、摆轴滑块、曲柄、下轴和摆梭；所述第二步进电机水平设置，且其输出端与所述第二小齿轮联动连接；在所述第二小齿轮的正上方还竖直设有第二大齿轮，且所述第二大齿轮与所述第二小齿轮啮合连接；在所述第二大齿轮的中心还水平设有摆轴，且所述摆轴的一端与所述第二大齿轮联动连接；在所述摆轴的中间位置还套接设有第二主连杆，且所述第二主连杆通过摆轴与所述第二大齿轮联动连接；在所述第二主连杆的下表面还固定设有摆轴滑块，所述曲柄的一端与所述摆轴滑块联动连接，且其另一端与所述下轴的一端联动连接；所述下轴水平设置，且其另一端还固定设有摆梭，所述摆梭在第二步进电机的驱动下360°旋转。
优选的，所述送布机构包括数个滚轮机构，每一所述滚轮机构均沿X轴方向设置在所述底板的上表面，且均相对于所述勾线机构对称设置；每一所述滚轮机构之间联动连接；在最左端所述滚轮机构上固定设有第一伺服电机，且所述第一伺服电机与最左端所述滚轮机构联动连接；在最右端所述滚轮机构上固定设有第二伺服电机，且所述第二伺服电机与最右端所述滚轮机构联动连接。
优选的，所述挑线机构包括第一步进电机、联轴器、第一小齿轮、第一大齿轮、第一转轴、第一主连杆、第二转轴、凸轮、次连杆、连接轴、滑块、直线滑槽和机针；所述第一步进电机水平设置，且其输出端通过联轴器与所述第一小齿轮联动连接；在所述第一小齿轮的正上方还竖直设有第一大齿轮，且所述第一大齿轮与所述第一小齿轮啮合连接；在所述第一大齿轮的中心还水平设有第一转轴，且所述第一转轴的一端与所述第一大齿轮联动连接；所述第一转轴的另一端通过第一主连杆与所述第二转轴的一端固定连接，所述第二转轴与所述第一转轴同轴心设置，且在其另一端还竖直设有凸轮；所述凸轮的下半部分一侧还竖直设有次连杆，所述次连杆的上端与所述凸轮联动连接，且在凸轮的带动下做周期性摆动；在所述次连杆的下端还设有连接轴，所述连接轴水平贯穿所述次连杆，并与所述次连杆固定连接；在所述连接轴的一端还固定设有滑块，且所述滑块在竖直设置的所述直线滑槽内上下滑动；在所述连接轴的另一端还竖直设有机针，且所述机针通过连接轴与所述次连杆联动连接，并随着次连杆做往复性直线运动。
优选的，所述牵引机构包括第三步进电机、固定安装板、第三小齿轮、第三大齿轮、轴承、第四步进电机、连接板和摆动杆；所述固定安装板水平设置在所述挑线机构的下方，且所述机针垂直贯穿所述固定安装板的中心；在所述固定安装板的上表面一侧还竖直设有第三步进电机，所述第三步进电机的输出端竖直向下延伸出所述固定安装板，并与水平设置的所述第三小齿轮联动连接；在所述第三小齿轮的一侧还水平设有第三大齿轮，所述第三大齿轮与所述第三小齿轮啮合连接，且其上表面通过轴承与所述固定安装板联动连接；在所述第三大齿轮的下表面一侧还竖直设有连接板，所述连接板为L形，且其一边与所述第三大齿轮固定连接，所述连接板的另一边竖直向下设置，且在其外侧还水平设有第四步进电机，所述第四步进电机的输出端水平延伸出所述连接板的另一边，并与所述摆动杆联动连接；所述摆动杆为大“V”形，且其一边竖直设置，并与所述第四步进电机的输出端联动连接，所述摆动杆的另一边向所述机针方向倾斜向下设置。
优选的，所述机针依次贯穿所述固定安装板和第三大齿轮的中心，且其运动分别与所述固定安装板和第三大齿轮互不干涉。
优选的，所述摆梭的旋转运动与所述机针的往复直线运动相互配合，且二者之间的运动配合通过时基控制原理来实现。
优选的，所述时基控制原理将挑线机构设定为主轴，勾线机构设定为从动轴；所述勾线机构通过时基控制原理与所述挑线机构做同步运动。
优选的，所述时基控制原理是以所述挑线机构的凸轮转动角度为基准，且其运动规律如下：
所述机针开始做往复性直线运动，同时所述摆梭开始同步进行360°旋转；
当所述凸轮处于0°时，所述机针处于最高位置，且在所述凸轮转动至180°之前一直竖直下降；与此同时，当所述凸轮转动至5°时，所述摆梭顺时针转动至极限位置；
当所述凸轮转动至85°时，所述机针的针尖开始刺布，且当所述凸轮转动至180°时，所述机针处于最低位置；与此同时，在所述凸轮转动85°~180°的过程中，所述摆梭逆时针转动，并向原先位置复位；
在所述凸轮转动180°~275°的过程中，所述机针回升形成线环，并最终脱离针板平面；与此同时，当所述凸轮转动至185°时，所述摆梭逆时针旋转至极限位置，并开始反向转动，当所述凸轮转动210°~265°的过程中，所述机针的运动方向轴线与所述摆梭重合，且在所述凸轮转动至208°时恰好完全勾上；
在所述凸轮转动275°~360°时，所述机针退出缝料并一直竖直上升，且当所述凸轮转动至360°时，所述机针上升至最高位置；与此同时，所述摆梭勾住线环并顺时针转动，且当所述凸轮转动至326°时，线环从所述摆梭翼下脱下；
重复以上动作，直至所述挑线机构停止运动；与此同时，所述勾线机构停止运动。
本发明的有益效果：本发明利用缝纫工艺，将碳纤维固定在碳毡基体上，实现了碳纤维在无浸胶状态下，沿预定轨迹铺放的操作；同时，所铺缝的碳纤维可形成放射曲线状分布，从而优化了性能。
附图说明
为了更清晰地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种分体式牵引铺缝装置的结构示意图。
图2为图1的侧视图。
图3为图1中勾线机构的结构示意图。
图4为图1中挑线机构的结构示意图。
图5为图1中牵引机构的结构示意图。
其中，1-固定基座；2-送布机构；3-勾线机构；4-挑线机构；5-牵引机构；11-底板；12-左支撑板；13-右支撑板；14-侧板；31-第二步进电机；32-第二小齿轮；33-第二大齿轮；34-摆轴；35-第二主连杆；36-摆轴滑块；37-曲柄；38-下轴；39-摆梭；401-第一步进电机；402-联轴器；403-第一小齿轮；404-第一大齿轮；405-第一转轴；406-第一主连杆；407-第二转轴；408-凸轮；409-次连杆；410-连接轴；411-滑块；412-直线滑槽；413-机针；51-第三步进电机；52-固定安装板；53-第三小齿轮；54-第三大齿轮；55-轴承；56-第四步进电机；57-连接板；58-摆动杆；59-碳纤维。
具体实施方式
下面将通过具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。
本发明的一种分体式牵引铺缝装置，包括固定基座1、送布机构2、勾线机构3、挑线机构4和牵引机构5；具体结构如图1、图2所示，固定基座1包括底板11、左支撑板12、右支撑板13和侧板14，在底板11的下表面左右两侧分别竖直设有左支撑板12和右支撑板13，且在底板11的上表面一侧竖直设有侧板14，由底板11、左支撑板12、右支撑板13和侧板14构成的截面呈现“h”形状；其中，侧板14为门形，且其两端分别与底板11固定连接。
如图1、图2所示，在底板11的上表面中间位置还水平设有勾线机构3，且勾线机构3沿Y轴方向水平移动；其中，勾线机构3包括第二步进电机31、第二小齿轮32、第二大齿轮33、摆轴34、第二主连杆35、摆轴滑块36、曲柄37、下轴38和摆梭39；如图3所示，第二步进电机31水平设置，且其输出端与第二小齿轮32联动连接；在第二小齿轮32的正上方还竖直设有第二大齿轮33，且第二大齿轮33与第二小齿轮32啮合连接；在第二大齿轮33的中心还水平设有摆轴34，且该摆轴34的一端与第二大齿轮33联动连接；在摆轴34的中间位置还套接设有第二主连杆35，且第二主连杆35通过摆轴34与第二大齿轮33联动连接；在第二主连杆35的下表面还固定设有摆轴滑块36，曲柄37的一端与摆轴滑块36联动连接，且其另一端与下轴38的一端联动连接；下轴38水平设置，且其另一端还固定设有摆梭39。本发明中勾线机构3由第二步进电机31驱动，通过下轴38、摆轴34等传动机构驱动，实现摆梭39的360°旋转运动。
本发明在底板11的上表面沿X轴方向还水平设有送布机构2，且送布机构2相对于勾线机构3对称设置；如图1、图2所示，送布机构2包括四个滚轮机构，每一个滚轮机构均沿X轴方向设置在底板11的上表面，且均相对于勾线机构3对称设置；而这四个滚轮机构之间联动连接；在最左端滚轮机构上固定设有第一伺服电机，且第一伺服电机与最左端滚轮机构联动连接；在最右端滚轮机构上固定设有第二伺服电机，且第二伺服电机与最右端滚轮机构联动连接。本发明中当碳布从左向右送料时，左端的第一伺服电机设置为位置模式，右端的第二伺服电机设置为力矩模式；当碳布从右向左送料时，右端的第二伺服电机设置为位置模式，左端的第一伺服电机设置为力矩模式；通过力矩模式与位置控制模式的切换，使得整体碳布有持续的张力控制，并可调节张力大小，从而有效地控制了铺缝的工艺质量。
本发明在侧板14的内侧壁上还水平设有挑线机构4，且挑线机构4的设置位置与勾线机构3的设置位置相匹配，如图1、图2所示，挑线机构4沿Y轴方向水平移动，并与勾线机构3同步运动；其中，挑线机构4包括第一步进电机401、联轴器402、第一小齿轮403、第一大齿轮404、第一转轴405、第一主连杆406、第二转轴407、凸轮408、次连杆409、连接轴410、滑块411、直线滑槽412和机针413；如图4所示，第一步进电机401水平设置，且其输出端通过联轴器402与第一小齿轮403联动连接；在第一小齿轮403的正上方还竖直设有第一大齿轮404，且第一大齿轮404与第一小齿轮403啮合连接；在第一大齿轮404的中心还水平设有第一转轴405，且第一转轴405的一端与第一大齿轮404联动连接；而第一转轴405的另一端通过第一主连杆406与第二转轴407的一端固定连接，第二转轴407与第一转轴405同轴心设置，且在其另一端还竖直设有凸轮408；该凸轮408的下半部分一侧还竖直设有次连杆409，次连杆409的上端与凸轮408联动连接，且在凸轮408的带动下做周期性摆动；在次连杆409的下端还设有连接轴410，该连接轴410水平贯穿次连杆409，并与次连杆409固定连接；在连接轴410的一端还固定设有滑块411，且滑块411在竖直设置的直线滑槽412内上下滑动；在连接轴410的另一端还竖直设有机针413，且机针413通过连接轴410与次连杆409联动连接，并随着次连杆409做往复性直线运动。本发明中第一步进电机401通过联轴器402连接第一小齿轮403，驱动第一大齿轮404旋转，带动第二转轴407转动，第二转轴407的另一端固定连接有凸轮408，可带动次连杆409周期性摆动，又因次连杆409的下端通过滑块411被限制在直线滑槽412内做直线运动，故第一步进电机401的旋转最终驱动机针413做往复性直线运动；其中，机针413的运动定位精度可达0.1mm。
如图1、图2所示，在挑线机构4的正下方还设有牵引机构5，且该牵引机构5与挑线机构4联动连接；其中，牵引机构5包括第三步进电机51、固定安装板52、第三小齿轮53、第三大齿轮54、轴承55、第四步进电机56、连接板57和摆动杆58；如图5所示，固定安装板52水平设置在挑线机构4的下方，且机针413垂直贯穿固定安装板52的中心；在固定安装板52的上表面一侧还竖直设有第三步进电机51，该第三步进电机51的输出端竖直向下延伸出固定安装板52，并与水平设置的第三小齿轮53联动连接；在第三小齿轮53的一侧还水平设有第三大齿轮54，该第三大齿轮54与第三小齿轮53啮合连接，且其上表面通过轴承55与固定安装板52联动连接；在第三大齿轮54的下表面一侧还竖直设有连接板57，该连接板57为L形，且其一边与第三大齿轮54固定连接，连接板57的另一边竖直向下设置，且在其外侧还水平设有第四步进电机56，第四步进电机56的输出端水平延伸出连接板57的另一边；摆动杆58为大“V”形，且其一边竖直设置，并与第四步进电机56的输出端联动连接，摆动杆58的另一边向机针413方向倾斜向下设置。其中，机针413依次贯穿固定安装板52和第三大齿轮54的中心，且其运动分别与固定安装板52和第三大齿轮54互不干涉。本发明中第三步进电机51带动第三小齿轮53，驱动第三大齿轮54转动，第三大齿轮54的上表面与轴承55内圈配合，且轴承55外圈固定在固定安装板52上，第三大齿轮54的下表面通过连接板57装有第四步进电机56，并通过第四步进电机56驱动摆动杆58在一定角度范围内往复摆动，从而将碳纤维59绑在碳布上。
本发明中摆梭39的旋转运动与机针413的往复直线运动相互配合，且二者之间的运动配合通过时基控制原理来实现；时基控制原理将挑线机构4设定为主轴，时间轴即为主轴，当主轴开始运动，时间轴即开启，而勾线机构3设定为从动轴；勾线机构3通过时基控制原理与挑线机构4做同步运动；
其中，时基控制原理是以挑线机构4中的凸轮408转动角度为基准，且其运动规律如下：
机针413开始做往复性直线运动，时间轴开启，同时摆梭39开始同步进行360°旋转；
当凸轮408处于0°时，机针413处于最高位置，且在凸轮408转动至180°之前一直竖直下降；与此同时，当凸轮408转动至5°时，摆梭39顺时针转动至极限位置；
当凸轮408转动至85°时，机针413的针尖开始刺布，且当凸轮408转动至180°时，机针413处于最低位置；与此同时，在凸轮408转动85°~180°的过程中，摆梭39逆时针转动，并向原先位置复位；
在凸轮408转动180°~275°的过程中，机针413回升形成线环，并最终脱离针板平面；与此同时，当凸轮408转动至185°时，摆梭39逆时针旋转至极限位置，并开始反向转动，当凸轮408转动210°~265°的过程中，机针413的运动方向轴线与摆梭39重合，且在凸轮408转动至208°时恰好完全勾上；
在凸轮408转动275°~360°时，机针413退出缝料并一直竖直上升，且当凸轮408转动至360°时，机针413上升至最高位置；与此同时，摆梭39勾住线环并顺时针转动，且当凸轮408转动至326°时，线环从摆梭39翼下脱下；
重复以上动作，直至挑线机构4停止运动；即时间轴停止，与此同时，勾线机构3停止运动。
本发明的有益效果：本发明利用缝纫工艺，将碳纤维59固定在碳毡基体上，实现了碳纤维59在无浸胶状态下，沿预定轨迹铺放的操作；同时，所铺缝的碳纤维59可形成放射曲线状分布，从而优化了性能。
上面所述的实施例仅仅是本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域中普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进均应落入本发明的保护范围，本发明的请求保护的技术内容，已经全部记载在技术要求书中。
