[發明專利]一種單邊縫合設備

無效

• 申請號: 201210452788.0
• 申請日: 2012-11-13
• 公開（公告）號: CN102899807A
• 公開（公告）日: 2013-01-30
• 發明（設計）人: 李亮玉;岳建鋒;姚福林;馬明
• 申請（專利權）人: 天津工業大學
• 主分類號: D05B1/02
• 分類號: D05B1/02;D05B69/10;D05B73/00
• 代理公司: 天津翰林知識產權代理事務所(普通合伙) 12210
• 代理人: 李濟群

技術領域

本發明涉及三維復合材料預制件制造技術，具體為一種單邊縫合設備。該設備主要用于加工三維復合材料預制件。

背景技術

三維紡織復合材料是一種先進結構的復合材料，它克服了以往各種結構復合材料的層間強度低的致命缺點，具有良好的力學性能，可用來制造各種結構的承載構件，目前已廣泛應用于航空、航天、汽車、船舶等重要領域。

在三維復合材料預制件產品的加工與制造過程中，主要采用粘接、編織等技術。但粘接技術在某些特定的條件下無法保證預制件產品的各項力學性能，而編織技術方面，目前小型的預制件產品多采用人工操作，產品的加工成本高，生產效率很低。特別是對于一些空間三維形狀的大型結構預制件產品，由于工藝結構復雜以及三維編織機靈活性的不足，導致僅采用編織方法難以實現。因此，在保證三維復合材料各項性能優勢的前提下，縮短成產周期，提高成產效率，降低成產成本，實現預制件產品加工與制造的自動化，就成為了亟待解決的問題。

采用縫合技術即可解決上述問題，它能夠提高預制件產品的層間斷裂韌性和疲勞強度等性能，將縫合技術與編織技術相結合，能夠實現空間復雜形狀的大型預制件產品的加工與制造，使其具有較好的連接強度，同時可以替代粘接和鉚接技術，應用于某些特殊領域的復合材料制造過程中。

縫合是三維復合材料制造的一項重要技術。美國航空航天局的先進復合材料技術研究計劃（ACT計劃）和美國空軍的先進輕型飛機機身結構計劃（ALAFS計劃）均把縫合/RTM和縫合/RFI技術作為一項關鍵技術進行重點研究。我國在復合材料縫合技術研究與應用方面也給予了高度的重視，“十五”期間就將縫合與織物預成型體/RTM（RFI）技術作為主要研究內容，“十一五”發展規劃指出：推廣使用縫編織物，鼓勵開發自動化程度高、工藝性能好的工藝設備。

采用六自由度工業機械人和單邊縫合技術就能解決傳統縫合技術加工大型結構預制件過程中空間及縫合角度受限制的問題。同時，利用工業機器人自由度大，可控性強等優勢，還能夠降低人力成本，提高三維復合材料預制件的生產效率。因此，設計出一種能夠從被加工件的一邊進行單邊縫合的設備，作為末端執行機構與工業機器人相結合起來，就成為了實現復雜形狀大型三維復合材料預制件的加工與制造、同時提高縫合技術自動化程度的關鍵性問題。

對于二維平面上的復合材料層間縫合，在普通工業縫紉機進行雙面縫合即可實現。但是對于幾何形狀復雜的三維立體預制件產品，特別是三維整體編織工藝一次織造不出來的復雜大型異型件，需要沿空間三維縫合線將異型件縫合起來形成預制件，在加工過程中由于受到縫合角度和設備靈活性的限制，采用傳統的縫合設備和方法難以實現。因此設計一種從單邊縫合的縫紉設備，成為三維紡織復合材料縫合技術向自動化、高效化發展的迫切要求。

發明內容

針對目前傳統縫合方法在復合材料異型預制件縫合操作的過程中，靈活性受到限制，特別是難以完成復雜空間形狀的大型結構件縫合操作的問題。本發明擬解決的技術問題是，提供一種單邊縫合設備。該設備具有結構緊湊、可單邊縫制，縫合靈活性高等特點，特別適于加工復雜空間結構形狀的紡織三維復合材料預制件產品。

本發明解決所述技術問題的技術方案是：設計一種單邊縫合設備，其特征在于該設備主要包括鉤線機構、引線機構、挑線機構、齒輪傳動機構、同步帶傳動機構、伺服電機和箱體機架；所述引線機構、鉤線機構和挑線機構三者之間依靠伺服電機、同步帶輪傳動機構以及齒輪傳動機構來傳動；

所述箱體機架主要由前墻板、后墻板和小墻板組成，各墻板間依靠連接支撐件相互固定連接，前、后墻板的外側分別安裝有軸承座；在前墻板下端的內側設有滑動軸承支座，縫線支架及線軸安裝在縫合設備的前端，前墻板底端設有控制線跡穩定成型的壓腳；

在箱體機架內，伺服電機安裝在箱體機架的右上部，伺服電機伺服電機驅動與其平行安裝有四個軸：減速軸、引線軸、挑線軸和鉤線軸；其中，減速軸設在伺服電機的左側位置，引線軸、挑線軸和鉤線軸并排安裝在減速軸的下游同一水平線上；

所述鉤線機構和引線機構為曲柄滑塊機構，其末端分別安裝有鉤線針和引線針；所述挑線機構為曲柄搖桿機構，其末端安裝有挑線桿；引線機構安裝在引線軸上，鉤線機構安裝在鉤線軸上，鉤線機構和引線機構以及齒輪傳動機構和伺服電機都安裝在機箱機架內，挑線機構安裝在機箱機架外；所述引線機構、鉤線機構和挑線機構具有相同的運動周期。