[发明专利]一种整体穿刺钢针阵列布放装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种三维织物整体穿刺成型的成套加工设备，尤其涉及一种整体穿刺钢针阵列布放装置。

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。整体穿刺技术是三维织物的一种成型技术，整体穿刺的钢针阵列是指将钢针放入穿刺模板数千至数万个精密微小孔中形成的穿刺阵列。

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。为此，人们研制了各种穿刺设备。

科技论文“立体编制预制体用自动单针插刺机设计”（玻璃纤维2011（3）：18-20）介绍了一种自动单针插刺机用于三维编织预制体成型工艺过程中的单针插刺，实现单针插刺的自动化。该设备与传统手工单针插刺工艺相比，虽然具有单针插刺间距一致性好，生产效率高，劳动强度低等特点，可更好的适应三维编制预制体形状复杂化、大型化趋势要求等优点。但其不足之处在于：不能满足整体穿刺工艺，仅能实现单根钢针对多层碳布的插刺。

专利号为200680023363.0的中国专利文献中公开了一种微针阵列施放器装置，用于有关治疗药物或其他物质给药至皮肤或者其他表面。微针可使用带有能够促进治疗药物和其他物质给药的微针阵列的贴片来给药。微针阵列和贴片一般是一次性使用然后废弃，施放器装置可重复装填新微针阵列和贴片。其不足之处在于，施放微针阵列用于医疗领域，不能用于超长钢针的布放。

发明内容

针对上述现有技术，本发明提供一种整体穿刺钢针阵列布放装置，用于三维织物整体穿刺成型，将单根钢针逐一布放在穿刺模板的数千乃至数万个等距密排的微小孔中，同时实现钢针阵列按照需要的几何图形进行准确布放。本发明实现了整体穿刺钢针阵列布放的自动化，钢针阵列布放形式的灵活性、多样性、准确性，降低了生产人员的劳动强度。

为了解决上述技术问题，本发明一种整体穿刺钢针阵列布放装置予以实现的技术方案是：包括控制系统、多台十字激光器和带有工作台的机架，所述机架上设有X-Y移动平台，所述X-Y移动平台上设有穿刺钢针布放机构；所述X-Y移动平台包括由交流伺服电机驱动的两套正交的线性模组；所述穿刺钢针布放机构包括底板，所述底板上面的一端设有闭环步进电机，所述闭环步进电机的输出端设有绞轮，所述绞轮上缠绕有凯夫拉绳；所述底板上面的另一端设有可更换的储针机构，从所述可更换的储针机构的中插装有一推板，所述底板的中间部位固定有挡板，所述挡板上穿过一推杆，所述推杆的一端与所述推板固定，所述推杆的另一端与所述凯夫拉绳连接，所述推杆上套装有弹簧，所述弹簧的两端被限定在推板和挡板之间；所述闭环步进电机驱动绞轮转动，从而实现推板做直线往复运动；多台十字激光器设在底板上，且位于所述可更换的储针机构的周边；所述交流伺服电机、所述闭环步进电机和十字激光器均由所述控制系统控制。

本发明一种整体穿刺钢针阵列布放装置，所述控制系统包括：人机界面、PLC可编程逻辑控制器、与交流伺服电机联接的交流伺服电机驱动器、与所述闭环步进电机联接的闭环步进电机驱动器；所述人机界面用于钢针阵列布放参数的输入及显示，所述人机界面通过数据线与PLC可编程逻辑控制器相连，将信号传输到负责数据处理及发送脉冲信号的PLC可编程逻辑控制器中，PLC可编程逻辑控制器向所述交流伺服电机驱动器、步进电机驱动器发出脉冲信号，从而控制X-Y工作平台及绞轮的运动，使得储针机构中的钢针连续并有规律的竖直掉落进入穿刺模板微小孔中，最终形成整体穿刺钢针阵列。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明用于布放碳纤维三维织物整体穿刺的钢针阵列，实现整体穿刺钢针阵列的自动化布放，同时实现钢针阵列按照需要的几何图形进行准确布放。提高三维织物整体穿刺钢针阵列布放的自动化程度，实现穿刺钢针阵列按照几何图形布放的准确性，提高生产效率，降低操作人员的劳动强度。

附图说明

图1是本发明整体穿刺钢针阵列布放装置结构示意图；

图2-1是本发明中穿刺钢针阵列布放机构主视图；

图2-2是图2-1所示穿刺钢针阵列布放机构的俯视图；

图3是本发明整体穿刺钢针阵列布放装置控制系统框图；

图4是本发明中十字激光器定位原理示意图；

图5是本发明中穿刺模板的等距密排微小孔布局示意图；

图6是本发明中L形钢针阵列图；