一种三维异型整体自动化编织装置的制作方法

1.本发明涉及一种三维异型整体自动化编织装置，属于编织设备技术领域。


背景技术：

2.三维异型整体编织技术目前一种新型编织技术，是运用编织工艺和设备上的技术特点，通过改变编织底盘中携纱器的阵列形状及其运动形式，将高性能纤维空间分布且相互交织形成网状结构预制件。采用该技术编织的立体织物具有纤维在空间中多向分布且相互交织，形成不分层的整体网状结构，可实现整体近净尺寸编织成型各种异型预制件，从而避免后续因复合材料型材或构件的机械加工而损伤材料特性，有效保障了构件力学性能的稳定性与可靠性。编织工艺方法来实现机织工艺无法解决的多层数、高厚度结构，使得编织结构具有更好的整体性，更强的剪切性能和结构可设计性。它不仅能有效地避免二维编织层间性能差的缺点，而且它能降低成本、缩短生产周期，容易制备出复杂结构件等。
3.纵横式编织是机器底盘上的携纱器按照规定的路径在纵横轨道上，以一定步数作为循环进行运动，进而使携带的纱线在空间连续交织，最终形成一定形状的预成型体。目前，纵横式编织机器构造较为简单，且便于排列和组合，易于织造不同形状的预成型体，且其形成的预成型体及其复合材料具有适应性强、结构稳定、力学性能优异、整体性好、抗损伤容限高等特点，因此，在航空航天及国防军工领域得到了更为广泛的应用。
4.目前，四步法编织是目前较为流行的一种编织方法。目前，纵横编织机器多为50列
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50列或40列
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40列模块单元，当织造l型、t型、π型及回转体等大尺寸复杂构型时，需要将模块编织机进行组合。因此，在织造这些构件时，需要手动调节边缘纱线携纱器，且基础四步法将拓展至4n倍，这些均增加了编织工艺难度。通常，一旦操作失败，将无法复原，且在结构件上形成致命孔洞，导致构件在服役过程中可靠性和承载效率大大降低。


技术实现要素：

5.本发明的目的是克服现有技术的不足，提供了一种三维异型整体自动化编织装置，该装置能够改变底盘初始布局与携纱器运动状态；并将每个携纱器配套一个传感器，携纱器运动将实时显示，实现复杂异形构件的织造，可有效降低阵列编织法容错率，对于三维复杂异形构件的编织具有较高的应用价值。
6.本发明的目的在于提供一种三维异型整体自动化编织装置，包括底盘机架、编织轨道、携纱器、传感器、携纱器圆台和驱动模块；所述编织轨道以横纵等距的方式交错排列在所述底盘机架上，每个所述编织轨道的横纵交叉点上均设有携纱器；所述驱动模块与携纱器联通，驱动模块用于驱动携纱器在编织轨道上移动；每个所述携纱器的上方均设有携纱器圆台，所述携纱器圆台的上方设有传感器。
7.本发明的一种实施方式中，相邻两个携纱器之间设有补偿块。
8.本发明的一种实施方式中，所述驱动模块联通有控制模块，所述控制模块联通有控制终端，控制模块从控制终端接收到的控制信号传递给驱动模块以驱动携纱器。
9.本发明的一种实施方式中，每个所述传感器均联通有传感器采集模块，所述传感器采集模块联通有数据通信信号。
10.本发明的一种实施方式中，所述数据通信信号与控制模块联通；所述传感器采集模块用于采集每个传感器的运动位置，并将采集到的位置信号通过数据通信模块传送至控制模块，所述控制模块用于将每个传感器的运动信号进行集成并显示在控制终端上。
11.本发明的一种实施方式中，所述驱动模块由步进电机进行驱动。
12.本发明的一种实施方式中，所述驱动模块的数量有四个，四个驱动模块布置在底盘机架的四周。
13.本发明的一种实施方式中，所述补偿块的高度低于携纱器的高度。
14.本发明的一种实施方式中，所述多个携纱器位于同一高度，所述多个传感器也位于同一高度。
15.本发明的一种实施方式中，所述底盘机架的四周设有封边，所述封边用于限制携纱器的运动范围。
16.有益效果
17.(1)本发明提出的纵横式编织机装置通过传感器以及控制编织机行列的携纱器相互配合，自动化地控制编织装置中任意携纱器的运动，从而实现编织异形构件的实时监测；每个所述传感器均联通有传感器采集模块，所述传感器采集模块联通有数据通信信号，所述数据通信信号与控制模块联通；所述传感器采集模块用于采集每个传感器的运动位置，并将采集到的位置信号通过数据通信模块传送至控制模块，所述控制模块将每个传感器的运动信号进行集成并显示在控制终端上；在操作过程中，携纱器的运动将通过控制终端实时显示，方便实时监测，控制终端实时显示编织装置中横纵行列每一个携纱器运动状态，并通过控制模块反馈给驱动模块，通过驱动模块实现便捷地对携纱器的运动状态进行控制，在有效降低阵列编织法容错率的同时达到异形构件编织便捷的目的。
18.(2)本发明创新性地提出一种基于携纱器与传感器相结合的自动化编织装置，采用控制终端，可以实时显示携纱器运动路径，消除了编织机在编织过程中通过目测方式获取携纱器运动信息，以及人工不当操作从而导致携纱器不可回复的操作，为编织过程中产生不可控制因素导致的故障提供及时的保障，大大提升了产品的质量稳定性。
19.(3)基于本发明提出的自动化编织装置，可有效地增加纱线根数50％以上，大大拓展了其应用空间，能够实现异型预制件的多模式多式样织造，提高了三维异型整体编织的自动化程度及其编织效率。
附图说明
20.图1为本发明三维异型整体自动化编织装置的平面图。
21.图2为本发明三维异型整体自动化编织装置的立体图。
22.图3为本发明三维异型整体自动化编织装置的控制模块示意图。
23.图中：1、底盘机架；2、编织轨道；3、携纱器；4、传感器；5、携纱器圆台；6、驱动模块；7、控制模块；8、控制终端；9、传感器采集模块；10、数据通信模块。
具体实施方式
24.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向。使用的词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
25.实施例1
26.一种三维异型整体自动化编织装置，如图1所示，包括底盘机架1、编织轨道2、携纱器3、传感器4和携纱器圆台5；所述底盘机架1是编织装置的整体支撑部分；所述编织轨道2以横纵等距的方式交错排列在所述底盘机架1上，每个所述编织轨道2的横纵交叉点上均设有携纱器3，所述携纱器3能够在编织轨道2上移动。
27.所述底盘机架1的四周设有驱动模块6，所述驱动模块6与携纱器3联通，驱动模块6用于驱动携纱器3移动，驱动模块6根据三维预制件的设计形状，将纱线按照设定的轨迹通过多个携纱器3携带到设定位置使得纱线组与其它设定纱线组交织，并把纱线组按照设定的角度进行旋转使得纱线组内的设定多组纱线相互交织，形成三维整体异型构件。
28.如图2所示，相邻两个携纱器3之间设有补偿块，当携纱器3步进运动时为防止其间隔距离发生变化，所述补偿块能够控制携纱器始终纵横等距排列，从而保证编织的顺利实施。每个所述携纱器3的上方均设有携纱器圆台5，所述携纱器圆台5的上方设有传感器4。
29.如图3所示，所述驱动模块6联通有控制模块7，所述控制模块7联通有控制终端8，控制模块7从控制终端8接收到的控制信号传递给驱动模块6以驱动携纱器3，实现自动化控制编织装置任意每行每列的携纱器3的运动状态，辅助完成携纱器3的静止或者运动，达到编织异形构件的目的。
30.每个所述传感器4均联通有传感器采集模块9，所述传感器采集模块9联通有数据通信信号10，所述数据通信信号10与控制模块7联通；所述传感器采集模块9用于采集每个传感器4的运动位置，并将采集到的位置信号通过数据通信模块10传送至控制模块7，所述控制模块7将每个传感器4的运动信号进行集成并显示在控制终端8上；在操作过程中，携纱器3的运动将通过控制终端8实时显示，方便实时监测，控制终端8实时显示编织装置中横纵行列每一个携纱器3的运动状态，并通过控制模块7反馈给驱动模块6，通过驱动模块6实现便捷地对携纱器3的运动状态进行控制，在有效降低阵列编织法容错率的同时达到异形构件编织便捷的目的。
31.进一步地，所述驱动模块6由步进电机进行驱动。
32.进一步地，所述驱动模块6的数量有四个，四个驱动模块6布置在底盘机架1的四周。
33.进一步地，所述补偿块的高度低于携纱器3的高度。
34.进一步地，所述多个携纱器3位于同一高度，所述多个传感器4也位于同一高度。
35.进一步地，所述底盘机架1的四周设有封边，所述封边用于限制携纱器3的运动范围。
36.使用本发明提供的三维异型整体自动化编织装置织造后的三维预制件与普通未增加传感器的同种规格的三维预制件编织装置等进行对比，结果显示：使用本发明提供的三维异型整体自动化编织装置织造后的三维预制件较未增加传感器的同种规格的三维预
制件编织装置的效率提高，且每个携纱器3在编织过程中运动状态被实时显示。普通未增加传感器的同种规格的三维预制件编织装置一旦操作失败，无法复原，且在结构件上形成致命孔洞，导致构件在服役过程中可靠性和承载效率大大降低。
37.实施例2
38.本实施例与实施例1的区别在于，本实施例随机挑选1/2携纱器3上配备传感器4。将实施例1提供的每个携纱器3上均配备传感器4的编织装置织造后地三维预制件与本实施例只配置1/2传感器的同种规格的三维预制件编织装置等进行对比，结果显示：使用实施例1提供的每个携纱器3上均配备传感器4的编织装置织造后地三维预制件较本实施例只配置1/2传感器的同种规格的三维预制件的编织效率更高。只配置1/2传感器的同种规格的三维预制件由于某些携纱器3未配备传感器，导致编织过程中信号监测不到，最终导致编织效率的降低。
39.尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同更换，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改，等同替换，改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。