一种面向密集纱线的角定位纱线分离装置及纱线分离方法

1.本发明涉及复合材料预制体成形领域，具体是涉及一种面向密集纱线的角定位纱线分离装置。


背景技术：

2.复合材料预制体是复合材料增强体一种典型代表，是指通过编织、机织等工艺铺设纤维形成的三维结构骨架。以预制体为增强体的复合材料构件具有层间性能好、抗冲击性能强等特点，广泛应用于发动机喷管、雷达天线罩等部件上。
3.当前复合材料预制体成形以三维四向、三维五向编织为主，在三维四向、三维五向预制体成形的基础上植入径向增强纱线可显著提高成形复合材料构件的径向力学性能。然而在成形过程中存在纱线密集且交织复杂的问题，难以实现径向增强纱线的低损伤自动化植入。


技术实现要素：

4.发明目的：针对以上缺点，本发明提供一种精确、高效的面向密集纱线的角定位纱线分离装置。
5.技术方案：为解决上述问题，本发明提出一种面向密集纱线的角定位纱线分离装置，包括转动分离单元、直线驱动单元和角定位单元；
6.所述转动分离单元包括拨爪、拨爪连接件、摆动气缸与摆动气缸安装座；所述摆动气缸与摆动气缸安装座连接；拨爪通过拨爪连接件与摆动气缸安装座连接；所述摆动气缸驱动拨爪旋转；
7.所述直线驱动单元包括直线驱动器、固定座、直线导轨滑块、直线导轨与导轨安装板；所述直线驱动器与固定座连接；固定座底部与直线导轨滑块连接并卡在直线导轨上；直线驱动器安装座及直线导轨与导轨安装板连接；所述摆动气缸安装座与固定座连接；所述直线驱动器经固定座驱动转动分离单元沿直线导轨运动；
8.所述角定位单元包括滑座、周向驱动模块、环形导轨；所述滑座包括若干滚轮、若干定位块、一滑座板；所述滚轮、定位块与滑座板相连并卡在环形导轨上；所述周向驱动模块包括齿轮、减速机、旋转电机，齿轮与环形轨道的轮齿啮合；所述旋转电机与减速机连接，减速机底座安装在滑座板上表面上，伸出轴与齿轮连接。
9.进一步的，进行纱线分离时，由角定位单元确定植入位置，经直线驱动单元驱动转动分离单元靠近植入区域并将拨爪插入纱线间隙，通过摆动气缸驱动拨爪旋转，拨开纱线。
10.进一步的，通过旋转电机结合角度检测装置实现本装置在环形导轨上的角定位。
11.进一步的，根据工况或植纱机构设计要求控制摆动气缸偏转角度。
12.进一步的，所述摆动气缸安装座与固定座连接用以实现转动分离单元与直线驱动单元的固连。
13.进一步的，可用于径向增强纱线的自动化植入及纱线整理等辅助工作，并可普遍
适用于各有编织装备。
14.进一步的，角度检测装置采用编码盘、陀螺仪、工业相机中的一种或者几种。
15.进一步的，直线驱动器采用气缸驱动、丝杠传动、伺服电机驱动的其中一种。
16.进一步的，直线驱动单元还包括直线驱动器接头、直线驱动器安装座；所述直线驱动器通过直线驱动器接头安装在直线驱动器安装座上并与固定座连接。
17.本发明还提供一种利用上述面向密集纱线的角定位纱线分离装置的纱线分离方法：通过齿轮与环形轨道的轮齿啮合实现装置的周向运动；当运动进行到设定角度时，伺服电机内置的角度编码器检测到位置信息并停止周向驱动模块的运动；由伸缩气缸推动转动分离单元靠近植入区域并将拨爪插入纱线间隙；转动分离单元中的摆动气缸驱动拨爪旋转，将纱线拨开，扩展出径向纱线植入的操作空间。
18.相比于现有技术，本发明具有以下有益效果：本发明在难以分离交织密集纱线的基础上创新性地提出先进行角定位，在靠近交织区域，最后旋转拨开相邻纱线的方法。相较于现有手工植入径向纱技术，该发明提出的装置可扩大交织网络空间，为植纱设备的穿梭提供可能，大大提高径向纱植入的自动化程度。
附图说明
19.图1所示为本发明中一种面向密集纱线的角定位纱线分离装置的结构示意图；
20.图2所示为本发明中转动分离单元的结构示意图；
21.图3所示为本发明中直线驱动单元的结构示意图；
22.图4所示为本发明中角定位单元的结构示意图；
23.图5所示为本发明中拨爪初始与拨开状态的姿态示意图。
具体实施方式
24.以下结合附图，对本发明提供的技术方案做详细说明。
25.如图1至图5所示，本发明提出一种面向密集纱线的角定位纱线分离装置，包括转动分离单元1、直线驱动单元2和角定位单元3。所述转动分离单元1包括拨爪11、拨爪连接件12、摆动气缸13与摆动气缸安装座14。所述摆动气缸13与摆动气缸安装座14连接；拨爪11通过拨爪连接件12与摆动气缸安装座14连接。所述摆动气缸13可驱动拨爪11旋转。所述直线驱动单元2包括直线驱动器21、直线驱动器接头22、直线驱动器安装座23、固定座24、直线导轨滑块25、直线导轨26与导轨安装板27。所述直线驱动器21通过直线驱动器21接头22安装在直线驱动器安装座23上并与固定座24连接；固定座24底部与直线导轨滑块25连接，卡在直线导轨26上；直线驱动器安装座23及直线导轨26与导轨安装板27连接。所述摆动气缸安装座14与固定座24连接，实现转动分离单元1与直线驱动单元2的固连。所述直线驱动器21经固定座24可驱动转动分离单元1沿直线导轨26运动。所述角定位单元3包括滑座31、周向驱动模块32、环形导轨33。所述滑座31包括若干滚轮311、若干定位块312、一滑座板313。所述滚轮311、定位块312与滑座板313相连，卡在环形导轨33上。所述周向驱动模块32包括齿轮321、减速机322、旋转电机323，齿轮321与环形轨道33的轮齿啮合。所述旋转电机323与减速机322连接，减速机322底座安装在滑座板313上表面上，伸出轴与齿轮321连接。
26.下面结合具体实施例对本发明进行进一步说明：
27.直线驱动器21采用伸缩气缸，旋转电机323采用伺服电机，角定位单元3的周向驱动模块32由驱动器伺服电机驱动，通过齿轮321与环形轨道33的轮齿啮合实现装置的周向运动；当运动进行到设定角度时，伺服电机内置的角度编码器检测到位置信息并停止周向驱动模块32的运动；由伸缩气缸推动转动分离单元1靠近植入区域并将拨爪11插入纱线间隙；转动分离单元1中的摆动气缸13驱动拨爪11旋转，将纱线拨开，扩展出可进行径向纱线植入的操作空间。
28.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围内之内。


技术特征：
1.一种面向密集纱线的角定位纱线分离装置，其特征在于，包括转动分离单元(1)、直线驱动单元(2)和角定位单元(3)；所述转动分离单元(1)包括拨爪(11)、拨爪连接件(12)、摆动气缸(13)与摆动气缸安装座(14)；所述摆动气缸(13)与摆动气缸安装座(14)连接；拨爪(11)通过拨爪连接件(12)与摆动气缸安装座(14)连接；所述摆动气缸(13)驱动拨爪旋转；所述直线驱动单元(2)包括直线驱动器(21)、固定座(24)、直线导轨滑块(25)、直线导轨(26)与导轨安装板(27)；所述直线驱动器(21)与固定座(24)连接；固定座(24)底部与直线导轨滑块(25)连接并卡在直线导轨(26)上；直线驱动器安装座(23)及直线导轨(26)与导轨安装板(27)连接；所述摆动气缸安装座(14)与固定座(24)连接；所述直线驱动器(21)经固定座(24)驱动转动分离单元(1)沿直线导轨(26)运动；所述角定位单元(3)包括滑座(31)、周向驱动模块(32)、环形导轨(33)；所述滑座包括若干滚轮(311)、若干定位块(312)、一滑座板(313)；所述滚轮(311)、定位块(312)与滑座板(313)相连并卡在环形导轨(33)上；所述周向驱动模块(32)包括齿轮(321)、减速机(322)、旋转电机(323)，齿轮(321)与环形轨道(33)的轮齿啮合；所述旋转电机(323)与减速机(322)连接，减速机(322)底座安装在滑座板(313)上表面上，伸出轴与齿轮(321)连接。2.根据权利要求1所述的面向密集纱线的角定位纱线分离装置，其特征在于，进行纱线分离时，由角定位单元(3)确定植入位置，经直线驱动单元(2)驱动转动分离单元(1)靠近植入区域并将拨爪插入纱线间隙，通过摆动气缸驱动拨爪旋转，拨开纱线。3.根据权利要求2所述的面向密集纱线的角定位纱线分离装置，其特征在于，通过旋转电机(323)结合角度检测装置实现本装置在环形导轨(33)上的角定位。4.根据权利要求3所述的面向密集纱线的角定位纱线分离装置，其特征在于，根据工况或植纱机构设计要求控制摆动气缸(13)偏转角度。5.根据权利要求4所述的面向密集纱线的角定位纱线分离装置，其特征在于，所述摆动气缸安装座(14)与固定座(24)连接用以实现转动分离单元(1)与直线驱动单元(2)的固连。6.根据权利要求5所述的面向密集纱线的角定位纱线分离装置，其特征在于，可用于径向增强纱线的自动化植入及纱线整理等辅助工作，并可普遍适用于各有编织装备。7.根据权利要求1所述的面向密集纱线的角定位纱线分离装置，其特征在于，角度检测装置采用编码盘、陀螺仪、工业相机中的一种或者几种。8.根据权利要求1所述的面向密集纱线的角定位纱线分离装置，其特征在于，直线驱动器(21)采用气缸驱动、丝杠传动、伺服电机驱动的其中一种。9.根据权利要求1所述的面向密集纱线的角定位纱线分离装置，其特征在于，直线驱动单元(2)还包括直线驱动器接头(22)、直线驱动器安装座(23)；所述直线驱动器(21)通过直线驱动器接头(22)安装在直线驱动器安装座(23)上并与固定座(24)连接。10.一种利用如权利要求1至9中任一项所述面向密集纱线的角定位纱线分离装置的纱线分离方法，其特征在于，通过齿轮与环形轨道的轮齿啮合实现装置的周向运动；当运动进行到设定角度时，伺服电机内置的角度编码器检测到位置信息并停止周向驱动模块的运动；由伸缩气缸推动转动分离单元靠近植入区域并将拨爪插入纱线间隙；转动分离单元中的摆动气缸驱动拨爪旋转，将纱线拨开，扩展出径向纱线植入的操作空间。

技术总结
本发明公开了一种面向密集纱线的角定位纱线分离装置及纱线分离方法，该装置包括转动分离单元、直线驱动单元和角定位单元。所述转动分离单元主要由拨爪及摆动气缸组成。所述直线驱动单元主要由直线驱动器及直线导轨组成。所述角定位单元主要由环形导轨、滑座及周向驱动模块组成。转动分离单元与直线驱动单元固连，通过滑座安装在角定位单元上。进行纱线分离时，由直线驱动器推动转动分离单元沿直线导轨靠近植入区域，拨爪插入两列纱线间隙，通过摆动气缸带动拨爪旋转，拨开纱线，由伺服电机驱动角定位单元，结合角度检测装置可在环形导轨上进行精确的角定位，实现了面向密集纱线的精确角定位分离，有效解决了径向增强纱线的自动化植入难题。动化植入难题。动化植入难题。


技术研发人员：杨天政 耿逢辰 朱翔宇 高文博 吴志雨
受保护的技术使用者：南京航空航天大学
技术研发日：2023.04.06
技术公布日：2023/7/21