基于滚动接触的轨道式模块化旋转编织装置及旋转编织机

本发明涉及复合材料预制体织造成形，尤其涉及一种基于滚动接触的轨道式模块化旋转编织装置。

背景技术：

1、复合材料因其高比强度、高比模量、耐高温、耐烧蚀、耐疲劳和可设计性好等优势，正受到越来越多的关注。三维编织复合材料是利用三维编织技术织造三维整体织物，再与基体复合，所得的三维编织复合材料增强体在空间交织形成三维网状结构，层间性能优异，在航空航天领域有着广阔的应用前景。

2、三维编织机主要分为纵横编织机和旋转编织机。旋转三维编织机适于编织回转体构件，是航空航天领域大多回转体复合材料零部件的主要织造方法之一。目前的分段式旋转编织机存在诸多不足，如曲线分段式编织机编织底盘振动严重，载纱器在拼接处易发生卡顿。另外由于传统载纱器底部依靠滑靴结构，工作中滑动摩擦力较大影响编织效果。

技术实现思路

1、发明目的：本发明提供一种基于滚动接触的轨道式模块化旋转编织装置，用于解决现有旋转三维编织机加工精度难以保证、易出现机械卡死的问题。

2、本发明还提供了一种应用该旋转编织装置的旋转三维编织机。

3、技术方案：本发明提供一种基于滚动接触的轨道式模块化旋转编织装置，包括上层板、位于上层板下方的下层板、成排成列的设置于上层板上方的若干拨齿装置、驱动拨齿装置转动的驱动装置、载纱器；所述下层板上表面设有凹陷且交叉的轨道槽，上层板设有与所述轨道槽投影对应一致且贯穿上层板的导槽；所述每个拨齿装置的外缘设有若干凹口，每个凹口的两侧为拨齿；每个拨齿装置均被轨道槽环绕；所述载纱器设有自上而下延伸的套筒组件、位于载纱器底部的圆柱形的载纱器传动轴、位于载纱器传动轴底部的滚轮组件，所述滚轮组件包括两个相对设置的滚轮，滚轮在轨道槽上移动；传动轴位于上层板上方；传动轴卡在某一个拨齿装置的凹口内并通过拨齿装置转动带动载纱器沿轨道槽移动。

4、进一步的，所述拨齿装置的外缘设有四个凹口，相邻两个凹口的开口方向以90°均匀设置于拨齿装置的外缘。

5、进一步的，当载纱器移动至轨道槽交叉处时；相邻的两个拨齿装置等速反向旋转，将传动轴自一个拨齿装置的凹口内传递至另一个拨齿装置的凹口内，使载纱器沿轨道槽持续移动。

6、进一步的，所述下层板的两边缘设有若干可拆卸挡块，所述可拆卸挡块设有位于最外侧轨道槽外围的弧形档面以填补轨道槽，使载纱器在该下层板上做完整的闭环运动；在需要增补或拆卸携纱器时取下可拆卸挡块，将载纱器沿轨道槽补进或移出。

7、进一步的，驱动装置包括与每个拨齿装置同轴连接的驱动轴及驱动齿轮组合，该驱动轴自拨齿装置向下延伸并穿过上层板、下层板；若干驱动轴成排成列设置，每个驱动轴上均设有上层齿轮，每排驱动轴中一个驱动轴设有位于上层齿轮下方的下层齿轮；每排相邻上层齿轮相互啮合；所述若干下层齿轮沿同一列排列，驱动齿轮组合包括一个主动齿轮及若干从动齿轮，主动齿轮及若干从动齿轮分组两两啮合并与若干下层齿轮串连，通过主动齿轮转动带动所有下层齿轮转动进而带动所有上层齿轮同时转动。

8、进一步的，所述上层板及下层板均由若干直板体拼接形成，且拼接形成的上层板及下层板均具有一定弧度。

9、进一步的，还设有底板，所述驱动轴及驱动齿轮组合均安装在底板上。

10、进一步的，所述上层板与下层板之间设有若干连接件将上层板与下层板相互固定，且上层板与下层板之间留有间隙。

11、进一步的，载纱器的滚轮为锥形滚轮，轨道槽的两侧为斜锥面，锥形滚轮与轨道的斜锥面配合并留出跳动余量。

12、有益效果：本发明相对于现有技术，其显著优点是用单锥形滚轮替换传统携纱器的双滑靴结构，将载纱器与轨道间的摩擦形式变滑动为滚动，提升了载纱器运动的流畅度，缓解了旋转编织机常有的机械卡死问题。通过在边缘轨道板边缘处配置可拆卸挡块，实现载纱器的快速增补或移出。上下支撑板以直代曲，易于提高加工精度，进一步保障载纱器运动的顺利进行。采用模块化设计，扩大了该发明的应用范围。

13、本发明还提供一种旋转编织机，包括圆环支架，所述圆环支架内表面设置若干上述轨道式模块化旋转编织装置，且该若干轨道式模块化旋转编织装置沿圆环内表面首尾连接的排布。

技术特征：

1.一种基于滚动接触的轨道式模块化旋转编织装置，其特征在于，包括上层板、位于上层板下方的下层板、成排成列的设置于上层板上方的若干拨齿装置、驱动拨齿装置转动的驱动装置、载纱器；所述下层板上表面设有凹陷且交叉的轨道槽，上层板设有与所述轨道槽投影对应一致且贯穿上层板的导槽；所述每个拨齿装置的外缘设有若干凹口，每个凹口的两侧为拨齿；每个拨齿装置均被轨道槽环绕；

2.根据权利要求1所述的基于滚动接触的轨道式模块化旋转编织装置，其特征在于，所述拨齿装置的外缘设有四个凹口，相邻两个凹口的开口方向以90°均匀设置于拨齿装置的外缘。

3.根据权利要求1所述的基于滚动接触的轨道式模块化旋转编织装置，其特征在于，当载纱器移动至轨道槽交叉处时；相邻的两个拨齿装置等速反向旋转，将传动轴自一个拨齿装置的凹口内传递至另一个拨齿装置的凹口内，使载纱器沿轨道槽持续移动。

4.根据权利要求1所述的基于滚动接触的轨道式模块化旋转编织装置，其特征在于，所述下层板的两边缘设有若干可拆卸挡块，所述可拆卸挡块设有位于最外侧轨道槽外围的弧形档面以填补轨道槽，使载纱器在该下层板上做完整的闭环运动；在需要增补或拆卸携纱器时取下可拆卸挡块，将载纱器沿轨道槽补进或移出。

5.根据权利要求3所述的基于滚动接触的轨道式模块化旋转编织装置，其特征在于，驱动装置包括与每个拨齿装置同轴连接的驱动轴及驱动齿轮组合，该驱动轴自拨齿装置向下延伸并穿过上层板、下层板；若干驱动轴成排成列设置，每个驱动轴上均设有上层齿轮，每排驱动轴中一个驱动轴设有位于上层齿轮下方的下层齿轮；每排相邻上层齿轮相互啮合；所述若干下层齿轮沿同一列排列，驱动齿轮组合包括一个主动齿轮及若干从动齿轮，主动齿轮及若干从动齿轮分组两两啮合并与若干下层齿轮串连，通过主动齿轮转动带动所有下层齿轮转动进而带动所有上层齿轮同时转动。

6.根据权利要求1所述的基于滚动接触的轨道式模块化旋转编织装置，其特征在于，所述上层板及下层板均由若干直板体拼接形成，且拼接形成的上层板及下层板均具有一定弧度。

7.根据权利要求5所述的基于滚动接触的轨道式模块化旋转编织装置，其特征在于，还设有底板，所述驱动轴及驱动齿轮组合均安装在底板上。

8.根据权利要求1所述的基于滚动接触的轨道式模块化旋转编织装置，其特征在于，所述上层板与下层板之间设有若干连接件将上层板与下层板相互固定，且上层板与下层板之间留有间隙。

9.根据权利要求1所述的基于滚动接触的轨道式模块化旋转编织装置，其特征在于，载纱器的滚轮为锥形滚轮，轨道槽的两侧为斜锥面，锥形滚轮与轨道的斜锥面配合并留出跳动余量。

10.一种旋转编织机，其特征在于：包括圆环支架，所述圆环支架内表面设置若干如权利要求1至9任一项所述轨道式模块化旋转编织装置，且该若干轨道式模块化旋转编织装置沿圆环内表面首尾连接的排布。

技术总结
本发明公开了一种基于滚动接触的轨道式模块化旋转编织装置。包括由上层板、下层板拼接形成的轨道槽，载纱器底座安装有锥形滚轮，可保证载纱器在轨道槽内流畅滚动。驱动齿轮组合驱动拨齿，推动携纱器运动。轨道槽外侧设置可拆卸挡块，可沿轨道增补或拆卸载纱器。本发明将连续旋转编织机机器底盘通过分段式上下支撑板模块化并以锥形滚轮代替滑靴，以滚动摩擦替代传统三维旋转编织机载纱器与轨道间的滑动摩擦，大大提高载纱器运动的流畅度。

技术研发人员：孙正,杨天政,单忠德,周征西,张俊,耿逢辰
受保护的技术使用者：南京航空航天大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15