一种仿生韧带编织材料的全自动生产装置

本发明涉及仿生韧带相关，尤其涉及一种仿生韧带编织材料的全自动生产装置。

背景技术：

1、随着对肌肉骨骼疾病的诊断增加，然而关节的诊断为其中的关键，关节松弛程度的初步评估是由医生通过比较健康肢体和受伤肢体的实际操作手动估计的，这在很大程度上取决于医生的经验和熟练程度，而这些经验和熟练程度通常是通过医学教育课程中解剖模型的有限实践或在有限的工作时间内治疗受伤患者来获得的。商业上可用的合成模型主要复制几何特征，很少再现人体组织和关节的生物学真实行为。高度逼真的合成模型的制造仍然是一个挑战，这不仅需要复制骨骼几何形状，还需要复制软组织（尤其是韧带和肌腱）的机械性能。任雷团队的文章《reproduction of the mechanical behavior ofligament and tendon for artificial joint using bioinspired 3d braided fibers》提出了由商用聚乙烯钓鱼线编织而成的仿生 3d 纤维，用于再现韧带和肌腱的受控非线性行为，而使用的过程中，合成人工模型为尸体模型提供了经济且方便的替代品，具有很大的市场前景和经济效应。研发出一种仿生韧带编织材料的全自动生产装置，用于解决市面上商用聚乙烯钓鱼线款式单一，直接购买进行编织不能很好的再现生物韧带和关节的力学性能、生物学性能的难题。同时如何能够最真实且高效的还原出不同人、不同年龄段、不同部位的韧带是一个急需解决的难题，所以就特别需要一种仿生韧带编织材料的全自动生产装置。

2、但目前市面上没有能够根据实际需求来生产一种最真实且高效的还原出不同人、不同年龄段、不同部位的仿生韧带生产装置，而是直接购买相似的原料进行编织，不能很好还原真实的韧带情况。本发明通过查询大量文献和资料，通过改变喷线口直径、加热温度、搅拌速率、及喷射时压力来改变所产生的商用聚乙烯钓鱼线，来生产最接近人体韧带力学性能、生物学性能的仿生韧带。不同韧带的直径和结构差异较大，较细的喷线口直径适合制造细丝纤维，而较粗的喷线口直径适合制造粗丝纤维，并且不同韧带的纤维化温度不同，温度过高可能导致纤维过熔融，降低纤维的结实度和性能；而温度过低可能无法充分纤维化，导致纤维中存在未熔融的片段，不同韧带的纤维结构和纤维化过程对搅拌速率有不同的要求，搅拌速率太低可能导致纤维不均匀混合，搅拌速率太高可能使纤维过于紊乱，影响纤维质量，不同韧带的纤维化过程和纤维形态要求不同，需要调整喷射时的压力。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种仿生韧带编织材料的全自动生产装置，以解决上述背景技术中提出的问题，根据实际需求来生产一种最真实且高效的还原出不同人、不同年龄段、不同部位的仿生韧带生产装置。研发出一种仿生韧带编织材料的全自动生产装置，用于解决市面上商用聚乙烯钓鱼线款式单一，直接购买进行编织不能很好的再现生物韧带和关节的力学性能、生物学性能的难题。同时如何能够最真实且高效的还原出不同人、不同年龄段、不同部位的韧带是一个急需解决的难题的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供一种仿生韧带编织材料的全自动生产装置，包括机架和箱体，所述机架的外侧表面固定连接有箱体，所述机架的顶部表面安装有混料桶，所述混料桶的内侧表面固定连接有输入料斗，所述混料桶的一端固定连接有桶盖，所述机架的顶部表面设置有转动机构，所述混料桶的内侧表面设置有控温机构，所述桶盖的外侧表面设置有混料机构，所述混料桶的底部设置有出料机构，所述出料机构的一端设置有喷线机构，所述箱体的内侧表面设置有绕线机构。

3、优选的，所述机架由不锈钢制成，所述混料桶内壁采用316不锈钢经镀锌抛光处理，内壁表面粗糙度ra为0 .12-0 .26um。

4、优选的，所述转动机构包括有滑轨槽、固定支架、固定转动夹具、活动转动夹具、活动支架、螺纹连接块、活动滑轨、第一电动马达和螺纹轴，所述机架的顶部表面开设有滑轨槽，所述机架的顶部表面固定连接有固定支架，所述固定支架的一端转动连接有固定转动夹具，混料桶的外侧表面滑动连接有活动转动夹具，所述活动转动夹具的外侧表面转动连接有活动支架，所述活动支架的外侧表面固定连接有螺纹连接块，所述活动支架的外侧表面滑动连接有活动滑轨，所述活动滑轨的外侧表面固定连接有第一电动马达，所述第一电动马达的输出端固定连接有螺纹轴。

5、优选的，所述固定转动夹具与混料桶的外侧表面固定连接，所述活动支架贯穿至活动滑轨的内部，所述螺纹轴与螺纹连接块螺纹连接，所述滑轨槽与活动滑轨滑动连接，所述固定转动夹具和活动转动夹具转动角度为0-160°，所述活动转动夹具转速范围为2r/s -15r/s。

6、优选的，所述控温机构包括有温度传感器和涡流加热器，所述混料桶的内侧表面固定连接有温度传感器，所述混料桶的内侧表面固定连接有涡流加热器。

7、优选的，所述温度传感器在混料桶的内侧表面环形分布，所述涡流加热器贯穿至混料桶的内部。

8、优选的，所述混料机构包括有驱动电机、齿轮箱、传动轴和搅拌器，所述桶盖的外侧表面固定连接有驱动电机，所述驱动电机的输出端固定连接有齿轮箱，所述齿轮箱的输出端固定连接有传动轴，所述传动轴的外侧表面固定连接有搅拌器。

9、优选的，所述齿轮箱与桶盖的内侧表面固定连接，所述传动轴贯穿至混料桶的内部，所述搅拌器在传动轴的外侧表面等距分布，所述搅拌器的转动范围为1r/s -18r/s。

10、优选的，所述出料机构包括有出料管、伺服电机、螺纹送挤器和出料软管，所述混料桶的底部表面固定连接有出料管，所述出料管的一端固定连接有伺服电机，所述伺服电机的输出端固定连接有螺纹送挤器，所述出料管的另一端固定连接有出料软管。

11、优选的，所述出料管贯穿至混料桶的内部，所述螺纹送挤器贯穿至混料桶的内部。

12、优选的，所述喷线机构包括有密封接头、连接管道、管道加热器、高压泵、旋转盘和喷口，所述出料软管的外侧表面卡合连接有密封接头，所述出料软管的一端固定连接有连接管道，所述连接管道的外侧表面固定连接有管道加热器，所述连接管道的输出端固定连接有高压泵，所述密封接头的外侧表面转动连接有旋转盘，所述旋转盘的外侧表面固定连接有喷口。

13、优选的，所述喷口在旋转盘的外侧表面环形分布，所述喷口的直径不同，所述旋转盘由镀锌铜制成。

14、优选的，所述绕线机构包括有电动转盘、齿轮控制箱、第二电动马达、绕线桶、绕线传感器和梯形挡板，所述箱体的内侧表面转动连接有电动转盘，所述电动转盘的顶部表面固定连接有齿轮控制箱，所述齿轮控制箱的输入端固定连接有第二电动马达，所述齿轮控制箱的输出端固定连接有绕线桶，所述绕线桶的内侧表面固定连接有绕线传感器，所述齿轮控制箱的外侧表面固定连接有梯形挡板。

15、优选的，所述第二电动马达的转速范围5r/s-25r/s，所述绕线桶的数量为四且为对称分布。

16、与现有技术相比，本发明的有益效果是：该仿生韧带编织材料的全自动生产装置，具有以下效果；

17、通过改变喷线口直径、加热温度、搅拌速率、及喷射时压力来改变所产生的仿生韧带，来生产最接近人体韧带力学性能、生物学性能的仿生韧带。为一种全自动仿生韧带编织机提供编织的原料，得到该原料通过编织以实现模拟不同人、不同年龄段、不同部位的韧带的力学性能、生物学性能。为高度逼真的合成模型的制造再现人体关节的生物学真实行为和性能提供了仿生韧带原料的解决方案；

18、高压喷口的加热装置和整体的清洗设计，使得该装置不仅限于商用聚乙烯钓鱼线的生产制作，凡是其熔点加热范围且不具有腐蚀性的材料均可使用，如低密度聚乙烯（ldpe）、高密度聚乙烯（hdpe）、线性低密度聚乙烯（lldpe）、pvc、lldpe等；

19、创新性的设计了绕线装置的梯形挡板，挡板的倾斜角度设计和凹槽设计，便于所生产的线成功进入绕线桶；

20、高压喷线口为精密零件，可拆卸的设计，便于维护修理和日常软管的清洗；

21、市面上常见的非纺布生产装置喷口容易堵塞，使用完成后熔融状原料凝固后堵住喷口，影响下次出料的精密度，高压喷线口处有个加热器的设计可以有效解决该问题。