[发明专利]一种带预刺功能三明治结构复合材料预制体缝合头

说明书

本发明公开了一种带预刺功能三明治结构复合材料预制体缝合头，属于缝合装置技术领域，包括预刺机构、缝合机构、摆动机构、压脚机构；预刺机构依靠伺服电机及减速器驱动预刺曲柄圆盘带动预刺针实现预刺动作；缝合机构依靠伺服电机驱动缝合曲柄圆盘带动缝合针实现缝合动作；预刺机构及缝合机构均安装在摆动板上；摆动机构依靠铝管气缸推动摆动板，实现预刺针与缝合针置换动作；压脚机构依靠伺服电机驱动滚珠丝杆，带动标准气缸水平移动，气缸带动压脚上下运动；本发明结构紧凑，实现了三明治结构复合材料的自动化缝合，提高了生产效率和产品一致性。

技术领域

本发明属于缝合装置技术领域，具体涉及一种带预刺功能三明治结构复合材料预制体缝合头，该设备主要用于缝合三明治结构复合材料预制件。

背景技术

三明治结构复合材料预制体由夹心层和两层表面层构成，具有强度高、减震消声、抗冲击、质轻等特性，目前广泛应用于医疗、汽车、航天、航空、建筑等各个领域中。从20世纪70年代开始，国外研究工作者对复合材料缝纫技术已经做了许多研究工作，发展了多种层间增强方法，增强复合材料层间性能。20世纪80年代，NASA实施先进复合材料技术研究计划(ATC)以及次音速缝合机翼计划(AST)，促进缝合复合材料技术的发展，早期的自动化缝合多采用双边缝合缝合设备体积较大，因此没得到广泛使用。在保证复合材料预制件优异特性的情况下，减小设备体积，提高生产效率，保证产品一致性是急需解决的问题。

簇绒缝合属于单边无底线缝合，该缝合工艺可只从预制体的一边进行缝合，缝合过程受预制体形状影响小，可适用于较大面积复合材料预制体的缝合。预制体表面沿轨迹留有面线，底部留有缝合环。缝合时，先将预制体固定在支撑材料上，之后通过设定的缝合程序，使缝合机头在预制体上表面沿一定的轨迹进行缝合。缝合针将缝合线沿铺纤维层厚度方向插入预制体，缝合线通过与铺层纤维或支撑材料之间的摩擦力被固定在预制体内部，缝合线可以完全穿透或部分穿过铺层预制体，压脚可以固定上一针缝合线以及压实预制件。

对于多层铺层纤维复合材料预制体缝合，已经有通过缝合头结合专用机器人的缝合设备。但是对于三明治结构复合材料预制件，尤其是芯层硬度较高的预制件，现有的簇绒缝合设备难以进行缝合，因此设计一种带预刺功能三明治结构复合材料预制体缝合头，实现三明治结构复合材料预制体缝合自动化。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种带预刺功能，适用于缝合三明治结构复合材料预制体的缝合头，其具有结构紧凑，设计新颖合理，降低生产成本，可稳定连续缝合等特点，特别适用于三明治结构复合材料预制体芯层硬度较高的复合材料预制件产品。

为解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：一种带预刺功能三明治结构复合材料预制体缝合头，其特征在于：包括预刺机构、缝合机构、摆动机构、压脚机构；所述预刺机构依靠伺服电机及减速器驱动预刺曲柄圆盘带动预刺针预刺，预刺机构固定在摆动板上端左侧；所述缝合机构依靠伺服电机驱动缝合曲柄圆盘带动缝合针缝合，缝合机构固定在摆动板上端右侧；所述摆动板和底板通过转动轴连接，摆动板固定于底板上侧；所述摆动机构依靠铝管气缸推动摆动板，实现预刺针与缝合针置换，铝管气缸及气缸固定座置于底板上端；所述压脚机构依靠伺服电机驱动滚珠丝杆，带动标准气缸水平移动，标准气缸带动压脚上下运动，压脚机构固定在底板下端。

所述预刺机构电机座通过销钉及螺栓固定在摆动板上，减速器及预刺曲柄圆盘通过键连接传动；所述缝合机构电机座通过销钉及螺栓固定在摆动板上，伺服电机及缝合曲柄圆盘通过键连接传动。

所述预刺曲柄圆盘与预刺固针块，所述缝合曲柄圆盘与缝合固针块分别通过连接轴连接，通过预刺曲柄圆盘和缝合曲柄圆盘做圆周运动，分别形成偏置曲柄滑块机构；所述预刺固针块和缝合固针块分别受两根光轴约束，预刺固针块上约束着预刺针，缝合固针块上约束着缝合针；所述光轴固定在摆动板下侧，同时受光轴固定块约束；所述预刺针及缝合针分别通过预刺固针块和缝合固针块驱动，实现上下运动，完成预刺及缝合动作。