[实用新型]一种三维立体编织设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及三维立体编织技术领域，尤其涉及一种三维立体编织设备。

背景技术

三维整体编织技术是20世纪80年代发展起来的高新纺织技术，具有异型件一次编织成型的特点。编织过程中，所有纱线同时参加织造，每根纱线按一定的规律运动，从而相互交织在一起，形成一个三维整体织物。这种增强结构的复合材料具有轻质、不分层、强度高、整体性能好和结构设计灵活等特点，为复合材料应用于承载结构提供了广阔的前景，已在航天、航空、交通、化工、体育、医疗等领域得到了广泛的应用。

1982年，Flornetine发明了称为Mganawevae的编织机，奠定了纵横编织的技术基础。从此，对纵横编织技术和编织预型件的研究进入一个新时期，80年代末至90年代中期出现了一个研究高潮，在编织模式、编织设备以及编织预制件的结构和性能方面都取得了相当大的进展。

三维编织复合材料具有独特的结构特点和力学性能，已经被广泛运用于航天航空、汽车工业等领域。应用于工业化生产中的三维编织机主要有角导轮式和行列式两种，其区别在于三维编织机的底盘，因此底盘也是决定三维编织机工作方式和性能的关键。角导轮式三维编织机在编织时，携纱器是遵循相互连接的“数字8”的轨迹运动；而行列式三维编织机采用是“二步法”和“四步法”进行编织。

应用于各种设备中的复合材料结构件大多具有不规则的形状，因此必须先得到与结构件外形一致的三维异形编织预制件，再通过基体复合等技术得到需要的预制件。早期的三维异形编织预制件的制备是先得到规则的等截面预制件，再用机械后加工的方法得到需要的形状，但这样会使预制件表面的纱线发生断裂或磨损，降低了预制件的整体力学性能。角导轮式三维编织机在编织变截面三维预制件时难以实现减纱和加纱，会造成预制件径向厚度的不一致，因而三维异形编织预制件的织造中多使用行列式三维编织机。根据行列式的三维编织机的运行方式衍生出一些减纱和加纱方法，但都无法便捷、有效地解决三维异形编织预制件的制造难题。究其原因，主要是受限于行列式三维编织机携纱器的运动形式。行列式三维编织机的携纱器是以整行或者整列的形式运行的，单个携纱器无法实现自由运动，因此当三维编织预制件的截面积发生变化，需要适时地从编织区移出或者加入纱线是比较困难的。

鉴于上述现有技术所存在的问题，因此，研制一种能够克服上述问题的三维立体编织设备，已成为急需解决的技术问题。

实用新型内容

针对现有技术存在的上述缺陷，本实用新型的目的是提供一种三维立体编织设备，该设备采用机械式驱动结构，一方面可以遵循齿轮式主动携纱器的运行模式，适用于三维异形编织预制件的制备，另一方面可以克服电磁式齿轮式主动携纱器对加工精度和电磁兼容问题较为苛刻的要求。

为达上述目的，本实用新型采取如下方案：

一种三维立体编织设备，该设备包括三维编织预制件、成型装置、齿轮式主动携纱器，齿条式编织底盘，其特征在于：

齿轮式主动携纱器上设置有四个直流电动机，其中，X轴方向上两个直流电动机，Y轴方向两个直流电动机，每个直流电动机分别驱动一对同轴的齿轮，齿轮式主动携纱器直接放置于齿条组成的底盘上，当同一水平线上的两个直流电动机带动齿轮旋转时，另外两个直流电动机不工作；

齿条式编织底盘采用单元模块拼装式结构，由等间距排列的相互垂直的第一齿条和第二齿条构成，第一齿条和第二齿条的齿距相等，在交叉区域，第一齿条和第二齿条正交形成的四棱锥阵列，第一齿条、第二齿条以及四棱锥阵列共同构成了供齿轮式主动携纱器运行的纵横交错的导轨；

齿条式编织底盘的底座边缘开有键槽，齿条式编织底盘上端是屋檐状的突出，两个单元模块拼接后，中间形成的齿条间隙用作定位杆的移动通道，定位块位于屋檐状突出的下端，其直径大于定位杆移动通道的间距；

其中，所述齿轮式主动携纱器上还包括有控制模块、驱动模块、两个继电器、PLC单元以及接口；

继电器接收来自驱动模块的驱动信号，对所连接的直流电动机进行控制；

驱动模块与控制模块连接，驱动模块采用ZETA4-240型驱动器，将从控制模块接收的控制信号传递给驱动模块；

控制模块通过总线与上位PC机连接，控制模块采用AS-49PC-4运动控制卡。

本实用新型具有以下优点和积极效果：

1)齿轮式主动携纱器采用由直流电动机带动齿轮在齿条上滚动和滑动并行的驱动方式，与电磁式的驱动结构相比更为可靠，零件的加工较为容易，且不用考虑电磁兼容带来的各种问题。