一种三维自动编织的制造方法
【专利摘要】本发明涉及纺织机械领域中的一种三维自动编织机，其包括:多个相同的编织器(3)，一个编织机底盘和一个编织机底座(1);各编织器(3)在编织机底盘的作用下，在编织机底座(1)上移动，以令各编织器(3)所对应的纱线相互编织成三维编织物。各编织器在编织机底盘的作用下，在编织机底座上移动，以令各编织器所对应的纱线相互编织成三维编织物。编织机底盘通过多根支撑管安装在编织机底座上。纱线从线轴出发，穿过线管，经过编织臂，到达编织臂顶部的编织面位置。编织器在编织机底盘中交叉运动，下方的线轴在底盘下方穿梭，上方的编织臂在底盘上方交错，实现三维编织的功能。本发明结构简单，效果显著，适宜推广使用。
【专利说明】一种三维自动编织机
【技术领域】
[0001]本发明涉及纺织机械领域的一种三维自动编织机。
【背景技术】
[0002]三维编织结构复合材料，从提出到应用已经有30年的历史了，引进中国也有20年的历史。在航空航大以及其它领域都有重要的应用，例如，神州九号航天飞船就是一例。然而长期以来，三维编织都采用半机械半人工的方式进行，使得三维编织的成本高、速度慢，直接影响了三维编织的广泛应用。
[0003]在实际工程应用中，绝大多数复合材料预制件并不是规则等截面结构件，而是横截面尺寸沿长度方向逐渐增加的异形结构件，如风力发电机叶片、雷达天线罩、飞机螺旋桨叶片等。目前制备这类异形复合材料预制件，通过半机械半人工的方式不易实现，而且生产效率低下。而主要是通过对相应的规则等截面预制件进行传统的机械后加工，以获得所需的外观尺寸，加工过程中，容易使编织物的纤维受到严重损伤，预制件的结构整体性被破坏，复合材料的力学性能显著下降，同时也增加了工序，提高了生产成本。
[0004]有鉴于此，特提出本发明。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种三维自动编织机，使多根纱线经对应编织器分别通过编织站来实现在不同编织座之间的移动，并通过编织臂在编织空间内移动，使纱线在编织面处形成三维编织物，以实现三维编织机的机械化和自动化，达到能够批量生产三维编织物的目的。
[0006]为实现发明目的，采用如下技术方案:一种三维自动编织机，其包括:多个相同的编织器，一个编织机底盘和一个编织机底座；各编织器在编织机底盘的作用下，在编织机底座上移动，以令各编织器所对应的纱线相互编织成三维编织物。
[0007]进一步，所述的编织器包括，将纱线由编织机底盘传递至编织面的编织段，固定编织站水平位置的支撑段，以及为编织器提供纱线的供线段；以操纵该编织器所对应的单根纱线至编织面。
[0008]进一步，所述的供线段包括线轴箱，在线轴箱内设置的线轴以及控制纱线张力的大范围张力控制系统。
[0009]进一步，所述的支撑段包括连接线轴箱的线管，所述的线管上设置有固定编织器的支撑片。
[0010]进一步，所述的编织段包括与线管上端绕轴线相转动连接的编织臂座，及与编织臂座通过铰链相连接的、可沿轴线方向伸缩的编织臂。
[0011]进一步，所述的编织臂中设置有大范围张力控制系统，所述的大范围张力控制系统可以实现对纱线的大范围张力控制。
[0012]进一步，使线轴上设置的纱线经压线轮穿过线管，再经大范围张力控制系统后穿出编织臂到达织物的编织面。
[0013]进一步，所述的编织机底盘由多个安装在编织机底座上的编织站构成。
[0014]进一步，所述的编织站由设置在编织座上的支撑管为支柱，由上至下分为固定编织器支撑层和使编织器产生水平位移的驱动层。
[0015]进一步，相邻的编织站之间均设置有一个共用的、供编织器定位的线管座。
[0016]进一步，所述的编织站上设置有四个等间隔角度、可固定编织器线管的线管座。
[0017]进一步，所述的支撑层由绕支撑管的轴线平行设置的上支撑盘与下支撑盘构成，所述的支撑盘之间设置有一可容纳线管上的支撑片镶嵌其中的间隙，以支撑起编织器。
[0018]进一步，相邻编织站的支撑盘之间设置有供线管通过的间隙，编织器沿着支撑盘的外边做水平运动。
[0019]进一步，所述的驱动层包括电机，所述的电机的转子绕支撑管旋转，所述的转子上安装有可沿径向伸缩的、以带动编织器移动的线管夹。
[0020]进一步，所述的线管夹与带动线管夹伸缩的电磁铁相连接。
[0021]进一步，所述的编织机底盘由多个具有独立驱动功能的编织站组合构成多种形状，包括圆环形、方形等几何形状，以及由几何形状组合构成的各种不规则形状，如工字形、L形等各种形状，以适应不同形状的编织产品。由多个编织站构成的编织机底盘具有支撑和驱动编织器的功能，使多个编织器的支撑段在底盘中做交叉运动，带动下方的供线段在供线空间中穿梭，上方的编织段在编织空间交错实现三维编织的功能。
[0022]进一步，多个编织器在编织机底盘的作用下，在编织机底座上水平移动，以令各编织器中的单根纱线在编织面处编织成三维编织物。
[0023]进一步，所述的编织机底盘由多个具有独立驱动功能的编织站构成，所述的编织站在驱动编织器时各自独立运行，互不相干。
[0024]进一步，编织机底盘上的多个编织站可以同时做相同和/或不同的动作，使编织机能高效率运行。
[0025]在三维编织过程中，编织器在同一编织站上移动的步骤如下:
[0026]11)某一个编织站上的线管夹移动至，该编织站所对应的某一个线管座的方向；
[0027]12)线管夹伸出，夹住安装在该线管座上的编织器的线管；
[0028]13)线管夹带动编织器正时计或反时计旋转90度；
[0029]14)当编织器的线管进入该编织站所对应的另一个线管座时，缩回线管夹，完成了编织器的移动。
[0030]进一步，当任何一个线管座中安置有编织器时，该线管座相邻的两个编织站均可以带动该编织器移动，使编织器在相邻编织站间实现了传递。
[0031]在三维编织过程中，编织器在相邻编织站间移动的步骤如下:
[0032]21)某一个编织站上的线管夹将编织器移动至，与相邻编织站所共用线管座处；
[0033]22)相邻编织站上的线管夹移动至，该共用线管座的方向；
[0034]23)相邻编织站上的线管夹伸出，夹住该共用线管座上的编织器的线管；
[0035]24)相邻编织站上的线管夹带动编织器正时计或反时计旋转90度；
[0036]25)当编织器的线管进入相邻编织站所对应的另一个线管座时，缩回线管夹，就完成了编织器的移动。
[0037]通过上述装置，使得编织器在编织机底盘中交叉运动，下方的线轴在编织机底盘和底座之间的供线空间中穿梭，上方的编织臂在编织机底盘上方的编织空间中交错移动，实现了各根纱线自动进行三维编织的功能。本发明结构简单，效果显著，适宜推广使用。
【专利附图】
【附图说明】
[0038]图1本发明的结构示意图；
[0039]图2本发明中编织器的结构示意图；
[0040]图3本发明中编织站的结构示意图；
[0041]图4本发明中编织器的供线段和支撑段的结构示意图；
[0042]图5本发明中编织器的编织段结构示意图；
[0043]图6本发明中独立编织站的结构示意图；
[0044]图7本发明中3X3编织站的驱动层的结构示意图；
[0045]图8本发明中6X6的编织站组成矩形阵列的编织机的顶视图。
[0046]主要元件说明:
[0047]1-编织机底座，2-编织站，3-编织器，4-支撑段，5-编织段，21-支撑管，22-驱动层，23-支撑层，24-线管夹，25-线管座，41-铰链，42-编织臂座，43-支撑片，44-线管，45-压线轮，46-线轴，47-线轴箱，52-编织臂。
【具体实施方式】
[0048]下面结合实施例对本发明进行进一步详细的说明。
[0049]实施例1
[0050]如图1所示，本实施例中，一种三维自动编织机，其特征在于:包括由多个用于将对应线轴上的单根纱线传至编织面的编织器3;供编织器3安装的编织机底座I;由多个安装在编织机底座I上的编织站2构成的编织机底盘；各编织器3在编织站2的作用下，在编织机底座I上移动，以令对应的各根纱线移动编织成三维编织物。
[0051]如图2所示，本实施例中，所述的编织器3包括，将纱线由编织机底盘传递至编织面的编织段5，固定编织站水平位置的支撑段4，以及为编织器3提供纱线的供线段。在进行三维编织时，各编织器3的供线段中设置的纱线依次经支撑段4、编织段5传至编织面，以供三维编织使用。
[0052]如图3所示，本实施例中，所述的编织站2由设置在编织机底座I上的支撑管21为支柱，由上至下分为固定编织器位置的支撑层23和使编织器产生水平位移的驱动层22。
[0053]从而，使各编织器3在支撑层23的作用下，安装在同一水平面，以实现支撑编织器3的目的。在编织时，通过编织站2的驱动层22来带动编织器3的支撑段4移动，使编织器3的支撑段4在编织机底盘I中做交叉运动，带动下方的供线段在供线空间中穿梭，上方的编织段5在编织空间交错，实现了编织器中的各根纱线进行三维编织的功能。
[0054]实施例2
[0055]如图2所示，本实施例中，所述的编织器3包括，将纱线由编织机底盘传递至编织面的编织段5，固定编织站水平位置的支撑段4，以及为编织器提供纱线的供线段。
[0056]如图4所示，本实施例中，所述的供线段包括线轴箱47，在线轴箱47内设置的线轴46以及控制纱线张力的大范围张力控制系统。
[0057]如图4所示，本实施例中，所述的支撑段4包括连接线轴箱47的线管44，所述的线管44上设置有固定编织器3的支撑片43，所述的线管44与线轴箱47的连接端设置有压线轮45。所述的线管44设置为内部有供纱线穿过通道的直管，所述的线管44的下端与线轴箱47连接，并在相连接处设置一供纱线传入线管44的压线轮45。所述的线管44上还设置有一穿过其轴线设置的、由圆形支撑盘构成的支撑片43，使得线管44可通过支撑片43插入由两个支撑盘构成的编织站2的支撑层23中，使编织器3沿着各个编织站2的支撑盘的外边做水平运动。
[0058]如图5所示，本实施例中，所述的编织段5包括，与线管44上端绕轴线相转动连接的编织臂座42，所述的编织臂座42上通过铰链41固定设置有可沿轴线方向伸缩的编织臂52。所述的编织臂52通过铰链42，可绕水平设置的轴相对编织臂座42在垂直方向上旋转；同时编织臂52在编织臂座42的带动下，可绕线管44的轴线产生水平方向的旋转。从而，使得编织臂52可在编织机底盘上方的编织空间中，沿三维方向的任一方向产生移动。
[0059]本实施例中，所述的编织臂52中设置有供纱线穿过的通道，所述的通道中设置有可调节纱线张力的大范围张力控制系统。
[0060]在进行三维编织时，安装在线轴箱47内的线轴46上的纱线穿出线轴箱47，并经线管44后穿入编织臂52，经编织臂中的大范围张力控制系统后从编织臂52穿出，最后到达织物的编织面，供编织机进行三维编织以形成三维编织物。
[0061]实施例3
[0062]如图3所示，本实施例中，所述的编织站2由设置在编织机底座I上的支撑管21为支柱，由上至下分为固定编织器3位置的支撑层23和使编织器3产生水平位移的驱动层22。
[0063]如图6所示，本实施例中，各个编织站2上均设置有四个绕线管轴线间隔90度角度的、可固定编织器线管44的、与相邻编织站2共用的线管座25。通过线管44在不同线管座25之间的移动定位，使得编织器3可相对编织站2实现可控地定位。
[0064]如图6所示，本实施例中，所述的支撑层23由绕支撑管21的轴线平行设置的，圆盘构成的上支撑盘与下支撑盘构成，所述的支撑盘之间设置有一可容纳线管上的支撑片镶嵌其中的间隙；相邻编织站的支撑盘之间设置有供线管通过的间隙。所述的上支撑盘与下支撑盘固定在支撑管上，其之间的距离与编织器支撑段中的支撑片的厚度相配合设置，使得支撑片可以插入两个支撑盘问。通过支撑盘与支撑片，实现了支撑起编织器上方的编织臂和下方的线轴的目的，并使得编织器沿着支撑盘的外边做水平运动。
[0065]本实施例中，所述的驱动层22包括电机盘和驱动盘。所述的电机盘上固定有电机，可以带动驱动盘旋转。所述的驱动盘上沿径向设置有，可带动编织器移动的线管夹。所述的线管夹与电磁铁相连接。在电磁铁的作用下，使线管夹可向外延伸、向内收缩的设置在驱动盘的外边沿处。在线管夹向外延伸时，可夹紧线管；线管夹向内收缩时，可松开线管。同时，线管夹可在电机的作用下随电机盘水平旋转。这就实现了线管在线管夹的带动下，可以产生水平移动，使得编织器产生有序位移进行三维编织的目的。
[0066]在三维编织过程中，编织站驱动编织器的过程如下:11)将驱动层的一个线管夹对准某一个线管座；12)伸出线管夹夹住该线管座中的编织器的线管；13)正时计或反时计旋转使编织器进入下一线管座；14)缩回线管夹。同时，由于相邻编织站共用同一个线管座，使得每一个编织站的驱动层只对自己线管座中的编织器进行操作，又使得同一个共用线管座中的编织器可以传到相邻的编织站，相邻编织站又可以将编织器通过其他的共用线管座传到另一个相邻的编织站，于是编织器可以到达编织机的任何一个线管座。
[0067]实施例4
[0068]本实施例中，所述的编织机底盘由编织站2组合成多种阵列形式，包括圆环形、方形，及其组合形式，如工字形、L形等各种形状，以适应不同形状的编织产品。
[0069]如图7所示，本实施例中，所述的编织机底盘由3行3列的矩形阵列排布的编织站2组合成矩形形式的编织机底盘。在各个线管座25中，一共设置有至少一个编织器3。在编织时，各编织器3在线管夹24的带动下，在各编织站2上设置的各线管座25间移动。
[0070]本实施例中，所述的编织机底盘由多个具有独立驱动功能的编织站2构成，所述的编织站2在驱动编织器时各自独立运行，互不相干。编织机底盘上的至少一个编织站2可以同时做相同和/或不同的动作，使编织机能高效率运行。
[0071]实施例5
[0072]本实施例中，一种三维自动编织机的编织方法:多个编织器在编织机底盘的作用下，在编织机底座上水平移动，以令各编织器中的单根纱线在编织面处编织成三维编织物。
[0073]本实施例中，所述的编织机底盘由多个具有独立驱动功能的编织站构成，所述的编织站在驱动编织器时各自独立运行，互不相干。在三维编织过程中，编织器在同一编织站上移动的步骤如下:
[0074]11)某一个编织站上的线管夹移动至，该编织站所对应的某一个线管座的方向；
[0075]12)线管夹伸出，夹住安装在该线管座上的编织器的线管；
[0076]13)线管夹带动编织器正时计或反时计旋转90度；
[0077]14)当编织器的线管进入该编织站所对应的另一个线管座时，缩回线管夹，完成了编织器的移动。
[0078]本实施例中，当任何一个线管座中安置有编织器时，该线管座相邻的两个编织站均可以带动该编织器移动，使编织器在相邻编织站间实现了传递。在三维编织过程中，编织器在相邻编织站间移动的步骤如下:
[0079]21)某一个编织站上的线管夹将编织器移动至，与相邻编织站所共用线管座处；
[0080]22)相邻编织站上的线管夹移动至，该共用线管座的方向；
[0081]23)相邻编织站上的线管夹伸出，夹住该共用线管座上的编织器的线管；
[0082]24)相邻编织站上的线管夹带动编织器正时计或反时计旋转90度；
[0083]25)当编织器的线管进入相邻编织站所对应的另一个线管座时，缩回线管夹，就完成了编织器的移动。
[0084]如图8所示，例如，在进行三维编织时，处于编织站A上设置的线管座B中的线管C，由编织站A上设置的线管夹D带动线管C旋转至编织站A上设置的线管座D中；再由编织站E上设置的线管夹F，移动至线管夹D处带动线管C旋转至编织站E上设置的线管座G中……从而，就实现了线管C在各个线管底座中的遍历。
[0085]本实施例中，多个编织站都有同样的、独立的驱动装置，使得编织站在驱动编织器时可各自独立运行，互不相干。这就使得编织机底盘上的多个编织站可以同时做相同和/或不同的动作，使编织机能高效率运行。
[0086]上述实施例中的实施方案可以进一步组合或者替换,且实施例仅仅是对本发明的优选实施例进行描述，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思想的前提下，本领域中专业技术人员对本发明的技术方案作出的各种变化和改进，均属于本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种三维自动编织机，其特征在于:包括多个相同的编织器(3)，一个编织机底盘和一个编织机底座(I)； 各编织器(3)在编织机底盘的作用下，在编织机底座(I)上移动，以令各编织器(3)所对应的纱线相互编织成三维编织物。
2.根据权利要求1所述的一种三维自动编织机，其特征在于:所述的编织器(3)包括，将纱线由编织机底盘传递至编织面的编织段(5)，固定编织站(2)水平位置的支撑段(4)，以及为编织器(3)提供纱线的供线段； 以操纵所对应的单根纱线至编织面。
3.根据权利要求2所述的一种三维自动编织机，其特征在于:所述的供线段包括线轴箱(47)，在线轴箱(47)内设置的线轴(46)以及控制纱线张力的大范围张力控制系统。
4.根据权利要求3所述的一种三维自动编织机，其特征在于:所述的支撑段(4)包括连接线轴箱(47)的线管(44)，所述的线管(44)上设置有固定编织器(3)的支撑片(43)。
5.根据权利要求4所述的一种三维自动编织机，其特征在于:所述的编织段(5)包括与线管(44)上端绕轴线相转动连接的编织臂座(42)，及与编织臂座(42)通过铰链(41)相连接的、可沿轴线方向伸缩的编织臂(52); 所述的编织臂中设置有大范围张力控制系统。
6.根据权利要求4所述的一种三维自动编织机，其特征在于:线轴(46)上设置的纱线，穿过线管(44)，穿入编织臂，再经大范围张力控制系统后穿出编织臂顶部，到达编织面。
7.根据权利要求1所述的一种三维自动编织机，其特征在于:所述的编织机底盘由多个安装在编织机底座(I)上的编织站(2)构成。
8.根据权利要求7所述的一种三维自动编织机，其特征在于:所述的编织站(2)由设置在编织座上的支撑管(21)为支柱，由上至下分为固定编织器(3)的支撑层(23)和使编织器(3)产生水平位移的驱动层(22)。
9.根据权利要求8所述的一种三维自动编织机，其特征在于:相邻的编织站(2)之间均设置有一个共用的、供编织器(3)定位的线管座(25); 优选的，所述的编织站(2)上设置有四个等间隔角度、可固定编织器(3)线管(44)的线管座(25)。
10.根据权利要求8所述的一种三维自动编织机其特征在于:所述的支撑层(23)由绕支撑管(21)的轴线平行设置的上支撑盘与下支撑盘构成，所述的支撑盘之间设置有一可容纳线管(44)上的支撑片(43)镶嵌其中的间隙，以支撑起编织器(3); 相邻编织站(2)的支撑盘之间设置有供线管(44)通过的间隙，编织器(3)沿着支撑盘的外边做水平运动。
11.根据权利要求8所述的一种三维自动编织机其特征在于:所述的驱动层(22)包括电机，所述的电机的转子绕支撑管(21)旋转，所述的转子上安装有可沿径向伸缩的、以带动编织器(3)移动的线管夹(24)。
12.根据权利要求11所述的一种三维自动编织机其特征在于:所述的线管夹(24)与带动线管夹(24)伸缩的电磁铁相连接。
13.根据权利要求7至12任一所述的一种三维自动编织机，其特征在于:所述的编织机底盘由多个编织站(2)组合构成不同形状的底盘，以适应不同形状的编织产品。
【文档编号】D04C3/00GK104372522SQ201310356337
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2013年8月15日 优先权日:2013年8月15日
【发明者】杨桂, 赵强, 张蔚 申请人:中国纺织科学研究院