用于膨化板的缝纫设备和缝纫方法

技术领域

本发明涉及一种用于膨化板的缝纫设备，具体涉及一种用于膨化聚四氟乙烯大尺寸板材的缝纫设备。本发明属于膨化聚四氟乙烯密封材料的制造工艺领域。本发明还涉及一种用于缝纫膨化板的方法。

背景技术

飞机制造过程中大量使用膨化板产品用于密封和防腐蚀，特别是用于机身机翼面板、翼身整流罩、客货舱地板、维修口盖等需要经常拆卸、维护部位处的密封和防腐蚀，可以缩短制造和维护时间，有效降低民用飞机全寿命周期的综合成本，是民用飞机较关键的材料。

膨化聚四氟乙烯材料(EPTFE)可为民用飞机提供可靠的表面保护、有效的密封和缝隙填补，其密度约为0.4g/cm

膨化聚四氟乙烯板材通常由膨化聚四氟乙烯材料本体和背胶两部分构成，材料本体在一定压力作用下可以实现防水密封的功能，背胶的作用是使材料本体可以粘贴在需要密封的部位。

受国内膨化聚四氟乙烯大尺寸板材的研制和制备水平所限，目前这种膨化板的最大生产尺寸为1500×3000mm，依次对单张膨化板进行涂布大大降低了工作效率。此外，由于涂布装置的缘故，在涂布工艺中会膨化板在长度方向上的前端和后端，例如各500mm的长度，难以均匀涂布以符合需求，因此膨化板在长度方向上将会损耗。此外，受膨化板生产长度限制，目前难以实现背胶高效连续涂布。

目前市面上常见的拼接方式有胶带连接和高温焊接。其中，胶带连接使用的胶带中含有胶粘剂，在对膨化板进行后续耐介质处理时，胶粘剂会部分溶解在处理液中，影响膨化板获得完整的耐介质性能。

进一步的，高温焊接一般是将需要焊接的物体加热到熔点以上，对于膨化聚四氟乙烯材料来说，当加热温度高于400℃，分解速度逐渐加快，分解产物有极少量剧毒的全氟异丁烯，因此高温焊接存在中毒的风险，另一方面膨化聚四氟乙烯需要通过在一定温度和一定时间的烧结来稳定它的结构以保证性能，当已经烧结过的膨化聚四氟乙烯再次经过高温时，内部结构会发生部分变化，影响材料本身的性能。

因此，仍然存在对现有用于拼接膨化板的设备和方法作进一步改进的需求。

发明内容

针对现有技术的上述问题，本发明的目的在于提供一种缝纫设备以及方法，以将膨化板在长度方向上拼接到一起，解决依次对单张膨化板进行涂布工作效率低、损耗大的问题，从而实现背胶的高效连续涂布。

为解决上述问题，本发明提供了一种用于膨化板的缝纫设备，其中，缝纫设备包括：框架，框架具有外部立柱和内部立柱，其中外部立柱包括两个分开的前立柱和两个靠近的后立柱，内部立柱包括两个靠近的中央立柱，传送装置，传送装置套设在框架的对应的外部立柱和内部立柱上循环运行，将膨化板从前立柱循环到后立柱，其中传送装置包括：第一传送带和第二传送带，第一传送带和第二传送带整体上形成Y字型布置，其中第一传送带和第二传送带分别套设在对应的一个前立柱、一个中央立柱以及一个后立柱上循环运行，以及多个夹持部，多个夹持部的一端固定在第一传送带和第二传送带上，并且多个夹持部的另一端对应地悬垂地夹持膨化板中的第一膨化板和第二膨化板，以及缝纫装置，缝纫装置安装到框架的中央立柱上，缝纫装置用于缝纫第一膨化板与第二膨化板。

在该缝纫设备的第二示例中，可选地包括第一示例，框架的顶部包括三角形框架，并且三角形框架的三个角对应地位于框架的外部立柱的的顶部，并且三角形框架中央具有横梁，框架的内部立柱从横梁向下延伸一定距离。

在该缝纫设备的第三示例中，可选地包括第一示例和第二示例中的一个或多个或每一个，多个夹持部采用气动开关来控制闭合。

在该缝纫设备的第四示例中，可选地包括第一示例至第三示例中的一个或多个或每一个，缝纫装置采用四针六线的缝纫工艺，并且所述Y字型布置的分叉部的开口角度为50°-70°；缝纫装置采用0.5mm-0.8mm缝纫针头和对应的直径0.15mm-0.3mm的缝纫线；并且缝纫装置的缝纫线采用能承受40MPa的强度的尼龙绳。

在该缝纫设备的第五示例中，可选地包括第一示例至第四示例中的一个或多个或每一个，缝纫装置通过精密螺杆固定在缝纫装置高度调节部上，缝纫装置高度调节部连接到框架的中央立柱，缝纫装置高度调节部内部装有同步电机，通过控制系统控制精密螺杆进而控制缝纫装置的高度。

在该缝纫设备的第六示例中，可选地包括第一示例至第五示例中的一个或多个或每一个，缝纫设备包含多个光电传感器，多个光电传感器传输位置信号到缝纫设备的控制系统，控制系统通过接收到的位置信号控制缝纫装置高度调节部来控制缝纫装置达到所需的高度。

在该缝纫设备的第七示例中，可选地包括第一示例至第六示例中的一个或多个或每一个，控制系统通过接收到的位置信号控制缝纫装置的开关运行，控制系统通过接收到的速度信号控制第一传送带和第二传送带的运行速度，以保证第一传送带和第二传送带的运行速度与缝纫装置的缝纫速度相匹配。

在该缝纫设备的第八示例中，可选地包括第一示例至第七示例中的一个或多个或每一个，还包括切割装置，切割装置连接在后立柱上，切割已缝纫的膨化板，并且切割装置通过精密螺杆固定在切割装置高度调节部上，切割装置高度调节部连接到框架的后立柱，并且缝纫设备的控制系统控制切割装置高度调节部来控制切割装置达到所需的高度，并且控制系统通过接收到的位置信号控制切割装置的开关运行，以保证切割装置的切割速度与缝纫装置的缝纫速度相匹配。

在该缝纫设备的第九示例中，可选地包括第一示例至第八示例中的一个或多个或每一个，还包括接料传送带，接料传送带安装在缝纫设备的底部，膨化板经由切割装置切断后掉落在接料传送带上。

本发明提供了一种用于膨化板的缝纫方法，其中，该缝纫方法包括：确定待缝纫的膨化板所需的切割位置和缝合位置；在控制系统中输入与切割位置和缝合位置对应的切割装置和缝纫装置的高度值；采用传送装置的夹持部夹持膨化板，通过传送装置的传送带传送；控制系统使切割装置升高到切割装置的高度值，对膨化板进行切割；以及控制系统使缝纫装置升高到缝纫装置的高度值，对已缝纫的膨化板进行缝纫。

本申请提供一种缝纫设备及缝纫方法，利用两个传送带上的夹持部来夹持膨化板，通过Y字型布置的传送带来传送膨化板。装置运行时，待缝纫的膨化板沿要缝纫的边进行夹持，从Y字型布置的两个分叉部向交汇点运行，当膨化板依次通过所述缝纫装置和所述切割装置后，完成缝纫的膨化板在缝纫的边的上方切割，下落在整个装置下方的接料传送带上，将完成缝纫膨化板收集。同时地，在Y字型布置的传送带前端重新夹持待缝纫的新膨化板，以便进行新一轮的缝纫。

这种Y字型布置，一方面使待缝纫的两块膨化板经由传送带以一定的初始角度被送到缝纫装置前，缝纫好的膨化板切割后脱落到底部接料传送带上，同时地，传送带前端再次夹持以进行新一轮缝纫，保证了整个操作过程的连续性和快捷性。另一方面，采用传送带进行运输，传送带速率调节可控，使待缝纫的膨化板不发生相对位移，这种方式保证了缝纫过程中的一致性和精确性。

附图说明

为了描述可获得本发明的上述和其他特征的实施方式，将参考附图中示出的本发明的示例性实施例来呈现以上简要描述的本发明的更具体描述。可以理解，这些附图只描绘了本发明的各示例性实施例，而不应当被认为是对其范围的限制，将通过使用附图并利用附加特征和细节来描述和解释本发明。在附图中：

图1是根据本发明的优选实施例的缝纫设备的立体图；以及

图2是缝纫装置和缝纫装置高度调节部的侧视图。

图1图2大致按比例绘制，然而附图中的尺寸仅是示意性的，不必按比例绘制，而是旨在更清楚说明。在其他实施例中，可以使用其他相对尺寸。

在此以及在下文的所有内容中，不同附图中出现的相同特征用相同或类似的附图标记表示。

附图标记列表：

10框架

11前立柱

12后立柱

13中央立柱

20传送装置

21第一传送带

22第二传送带

30缝纫装置

31缝纫装置高度调节部

40切割装置

41切割装置高度调节部

50接料传送带

具体实施方式

下面将结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本发明，但是本发明显然能够以多种不同于此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施例的内容限制本发明的保护范围。

在本发明的各实施例中，定义“前方”为图1的右下方向，定义“上方、顶部方向”为图1的上方。

图1示意性地示出了本发明的优选实施例的缝纫设备，其主要包括提供整体结构和安装位置的框架10、传送待缝纫的膨化板的传送装置20，以及实现膨化板缝纫的缝纫装置30。

框架10可以具有多根外部立柱和多根内部立柱。如图1所示，本发明的优选实施例的外部立柱包括两个分开的前立柱11和两个靠近的后立柱12，内部立柱包括两个靠近的中央立柱13。较佳地，外部立柱包括竖直方向的至少四根立柱。

较佳地，前立柱11和后立柱12可以采用40mm方管，长度大于3000mm，并且中央立柱13可以采用40mm方管，长度大约为850mm。这些立柱整体构成了缝合设备的框架10。可以理解，这些立柱的尺寸和形状不限于此，而是可以根据需要选择其他尺寸和形状的柱状件。

在优选实施例中，传送装置20可以套设在框架10的对应的外部立柱和内部立柱上循环运行，将膨化板从前立柱11循环到后立柱12。

在优选实施例中，框架10的顶部包括三角形框架，以保证整个缝纫设备的稳定性。三角形框架的三个角对应地位于框架10的外部立柱的顶部，并且三角形框架中央具有横梁，框架10的两根较短的内部立柱从横梁向下延伸一定距离。

在优选实施例中，传送装置20可以包括由左右两根传送带，即第一传送带21和第二传送带22。第一传送带21和第二传送带22整体上形成Y字型布置，运行时由Y字型布置的分叉端朝向一字端运动。其中第一传送带21和第二传送带22分别套设在对应一侧的一个的前立柱11、一个中央立柱13以及一个后立柱12上循环运行。传送带整体包裹在立柱上，由内侧到外侧循环运动。

较佳地，缝纫设备的两根前立柱11分散在Y字型两个分叉端，两根后立柱12靠近，距离可以为10mm-20mm。

较佳地，传送装置20还可以包括多个夹持部，这些夹持部的一端固定在第一传送带21和第二传送带22上，并且另一端对应地悬垂地夹持待缝纫的膨化板中的第一膨化板和第二膨化板。较佳地，在夹持新的一组带缝纫的膨化板时，根据夹持部的间隔将新的一组板对应地夹持，以允许该组板对齐并且同步以待缝纫。较佳地，夹持部采用气动开关来控制闭合。较佳地，夹持部由不锈钢制成。较佳地，单个夹持部至少最大可承受50kg的重量。

在优选实施例中，如图2所示，缝纫装置30安装到框架10的中央立柱13上，用于缝纫第一膨化板与第二膨化板。其中，缝纫装置30位置保持固定，并且在新的一组膨化板沿传送带的传送方向行进经过缝纫装置30时，针对膨化板在多个加持部下方预定距离处的缝纫位置进行缝纫，以将两块膨化板的短边(即，宽)缝纫在一起。

较佳地，缝纫装置30采用四针六线的缝纫工艺，并且为了适配四针六线的缝纫工艺，Y字型布置的开口角度优选地为50°-70°，更优选地为60°。

较佳地，缝纫装置30通过缝纫线拼接所述膨化板。较佳地，缝纫线的直径为0.15mm-0.3mm。缝纫线过细将影响缝纫膨化板的牢固程度，而缝纫线过粗将影响缝纫膨化板的密封性能。利用直径为0.15mm-0.3mm既能够保证拼接处的强度，也能够降低对膨化板平面度的影响，以保证背胶的涂覆精度。

较佳地，限定缝纫线的耐温能力不低于600°，以保证后续利用烘箱烘干背胶时，缝纫线能够保持稳定的性能，不损坏或劣化，使得膨化板的连接处的性能保持稳定。

较佳地，缝纫装置30的缝纫线采用可承受40MPa的强度的尼龙绳。

较佳地，缝纫装置30的缝纫针头采用0.5mm-0.8mm针头，并且与缝纫线的直径对应。采用小于0.8mm针头保证了缝纫过程中的穿孔不会对膨化板的密封性能和结构完整度产生过大影响导致不符合使用需求。

在优选实施例中，如图2所示，缝纫装置30可以通过精密螺杆固定在缝纫装置高度调节部31上。缝纫装置高度调节部31可以连接到框架10的中央立柱13之一。

较佳地，缝纫装置高度调节部31内部装有同步电机，通过控制系统控制精密螺杆进而控制缝纫装置30的高度，最小精度可达0.2mm。较佳地，同步电机还可通过控制系统预先设定缝纫装置的高度。待输入开始运行信号后，缝纫装置高度调节部迅速调节高度值成为设定值，响应速度达0.1ms。

在优选实施例中，进一步的，为了保证缝纫过程的自动化，连续性与精准性，缝纫设备可以包含多个光电传感器，这些光电传感器传输位置信号到缝纫设备的控制系统，控制系统通过接收到的位置信号控制缝纫装置高度调节部31来控制缝纫装置30达到所需的高度。

较佳地，这些光电传感器可以安装在缝纫装置高度调节部31的前端20mm处，更优选地在前端10mm处，并且可以通过光电效应监控待缝纫的膨化板的运行位置和运行速度。

较佳地，控制系统通过接收到的位置信号控制缝纫装置30的开关运行，控制系统通过接收到的速度信号控制第一传送带21和第二传送带22的运行速度，以保证第一传送带21和第二传送带22的运行速度与缝纫装置30的缝纫速度相匹配。

在优选实施例中，还可以包括切割装置40，切割装置40连接在后立柱12上，用于切割已缝纫的膨化板。

较佳地，切割装置40通过精密螺杆固定在切割装置高度调节部41上，切割装置高度调节部41连接到框架10的后立柱12。

较佳地，缝纫设备的控制系统控制切割装置高度调节部41来控制切割装置40达到所需的高度，并且该高度略微高于缝纫装置的缝纫位置并且低于多个夹持部的夹持位置。

较佳地，控制系统通过接收到的位置信号控制切割装置40的开关运行，以保证切割装置40的切割速度与缝纫装置30的缝纫速度，以及与传送带传送速度相匹配。

在优选实施例中，在缝纫设备底部还可以包括接料传送带50，完成缝纫的膨化板经由切割装置40在膨化板的顶部，具体地在缝纫位置的上方被切断，脱离夹持部，掉落在接料传送带50上。

较佳地，接料传送带50将完成缝纫的膨化板从缝纫设备的前方送出。可以理解，接料传送带50的安装方向不限于此，也可以是在图1中的左下到右上方向上送出膨化板。

进一步的，当完成缝纫的膨化板被切割下来，落在整个装置下方的接料传送带50上，将夹持部上裁剩下来的多余的膨化板收集。

较佳地，在以上工艺的同时，在Y字型布置的传送带前端，即分叉端，用夹持部再次夹持新的待缝纫的膨化板，进行新一轮的缝纫，完成缝纫的膨化板经切割后放置在接料传送带50上输送到下一道工序。

较佳地，在接料传送带50的输送方向上还可以设置收卷机，以便将完成缝纫的膨化板以成卷的方式收集存储和运输。

本申请还提供一种缝纫方法。

在实际使用前，首先确定待缝纫的膨化板所需的切割位置与缝合位置，缝纫位置一般控制在两块膨化板对接凸起部分下方10mm处，切割位置一般比缝纫位置高1mm-3mm，在控制系统中输入与切割位置和缝合位置对应的切割装置和缝纫装置的高度值。

当装置开始运行后，先采用传送装置的夹持部夹持膨化板，通过传送装置的传送带从Y字型布置的分叉端朝向一字端运行，当膨化板前端运行到缝纫高度调节部前端10mm处，由于膨化板遮挡了光电传感器，光电传感器输入信号给控制系统，控制系统立刻激活同步电机的运行，使切割装置和缝纫装置升高到设定好的高度值，整个系统响应速度可达0.1ms，保证了缝纫过程与切割过程的快递与精确。

进一步的，在膨化板前端通过光电传感器后，光电传感器一直照射在膨化板上，可以监测膨化板的运行速率，这个速率也是传送带的运行速率，再将这个速率反馈给控制系统，控制系统收到信号后，判定传送带运行速率与缝纫装置运行速率是否匹配，若不匹配，可控制传送带的速度，使其与缝纫装置缝纫的速度相匹配，保证缝纫过程的一致性，不会因为速度不匹配而造成针脚距离不一致等影响缝纫强度的问题。

进一步的，通过光电传感器接收信号从而控制两个高度调节部的启动，使缝纫装置和切割装置迅速进入工作状态，同时还可通过光电传感器监控传送带速度，使其与缝纫装置速度相匹配，这种自动化的控制方式保证了整个缝纫和切割过程的精度和准确性，大大提高了缝纫膨化板的生产效率和缝纫过后膨化板的连接强度。

目前市面上常见的连接方式有胶带连接，高温焊接，相对于胶带连接与高温焊接，缝纫连接具有明显的优势就是不会改变材料本身的性能而且不会对后续处理工序造成影响。进一步的，缝纫连接本身是一种机械性连接，不涉及化学物质的增加和温度等条件的变化，对材料本身的性能和强度都没有影响。

本缝纫装置采用的缝纫针直径为0.6mm，在缝纫过程中在膨化板上的开孔较小，不会破坏膨化板影响膨化板的力学性能，缝纫线为高强度尼龙绳，直径为0.16mm，最大拉伸强度可达40MPa，保证了后续加工过程的牢固性，缝纫过程中针脚间距为5mm，整体连接比较密实，大大提高了缝纫过程的牢固性和强度，缝纫过程通过光电传感器接收信号从而控制高度调节部的启动，使缝纫装置和切割装置迅速进入工作状态，同时还可通过光电传感器监控传送带速度，使其与缝纫装置速度相匹配，这种自动化的控制方式保证了整个缝纫和切割过程的精度和准确性，大大提高了缝纫膨化板的生产效率和缝纫过后膨化板的连接强度。再加上其耗时短，操作简单，连接强度高，生产过程不产生废水废气废渣，比较适用于连续化稳定生产，对于膨化聚四氟乙烯板材的连接来说，是一种可靠而稳定的连接方式。

尽管以上已经描述了各种实施例，但应当理解，它们以示例而非限制的方式提出。对相关领域技术人员而言显而易见的是，所公开的主题可以其它特定的形式实施而不脱离其精神和必要特征。

本公开也包含各种各样的变形例、等同范围内的变形。除此之外，各种各样的组合、方式、进一步包含有仅一个要素、一个以上或一个以下的其他组合、方式也属于本公开的范畴、思想范围。

因此，以上所描述的实施例在所有方面被认为是示例性而非限制性的，并不作为对本发明做任何限制的依据。