一种应用于机器臂的复合材料预浸带出料装置的制作方法

本发明涉及复合材料制造技术领域，尤其涉及一种应用于机器臂的复合材料预浸带出料装置。

背景技术：

预浸料是用树脂基体在严格控制的条件下浸渍连续纤维或织物，制成树脂基体与增强体的组合物，是制造复合材料的中间材料。预浸料的某些性质直接带入复合材料中，是复合材料的基础。预浸带缠绕、铺放成型工艺过程可描述为首先将预浸带在预备机构中完成预浸带的张紧和预定形状的切割使之形成平行的预浸带、丝，再由压辊将预浸带、丝按照预定的轨迹或路径以合适的速度铺贴到模具或层合板表面。目前的碳纤维预浸带缠绕装置所采用的方式不能很好的适应异形芯模的缠绕工艺，并且不能满足现在柔性制造的理念。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术中存在的预浸带缠绕张力不可控、预浸带覆膜不可自动回收的缺陷与问题，提供一种预浸带缠绕张力可控、预浸带覆膜可自动回收的应用于机器臂的复合材料预浸带出料装置。

为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：一种应用于机器臂的复合材料预浸带出料装置，包括框架，所述框架的一外侧面安装有与机器臂相连接的连接颈，框架的另一外侧面安装有支架，且该外侧面安装有一对一号滚轮，所述支架的一侧上端安装有与一对一号滚轮相对称的一对二号滚轮，支架的另一侧与框架相连接，支架的中部设置有托板，所述托板的两端分别套装在两根导杆上，托板上安装有一号张力传感器，所述导杆固定在支架上，所述框架与支架所在外侧面相对的内侧面上从上到下依次安装有二号张力传感器、摆杆电机，所述摆杆电机的输出端安装有摆杆，摆杆上开设有通孔，所述框架的顶端设置有缠绕有预浸带及预浸带覆膜的主轴，主轴与一号伺服电机相连接，主轴的两端分别通过一号轴承座、一号电机座固定在框架上，主轴的下方设置有回收轴，所述回收轴与二号伺服电机相连接，回收轴的两端分别通过二号轴承座、二号电机座固定在框架的下部，所述预浸带依次经一对一号滚轮、一号张力传感器的滚轮、一对二号滚轮转向后缠绕到模芯上，所述预浸带覆膜依次经二号张力传感器的滚轮、通孔转向后缠绕到回收轴上。

所述导杆上位于托板与导杆顶端之间的部位套装有弹簧。

所述主轴的两端均插装有一号安装销，主轴一端的一号安装销通过一号轴承座安装在框架上，主轴另一端的一号安装销通过一号电机座与一号伺服电机相连接。

所述回收轴的两端均插装有二号安装销，回收轴一端的二号安装销通过二号轴承座安装在框架上，回收轴另一端的二号安装销通过二号电机座与二号伺服电机相连接。

所述支架包括一号横板及其两端垂直连接的一号竖板、二号竖板，所述一号竖板远离一号横板的一端垂直连接有二号横板，二号横板上对称安装有两个一号l型支架，两个一号l型支架之间安装有一对二号滚轮，所述托板通过两根导杆安装在一号横板上，所述框架的外侧面上位于二号竖板上方的部位安装有二号l型支架，二号l型支架上对称安装有两个三号l型支架，两个三号l型支架之间安装有一对一号滚轮。

所述框架由四块铝合金板合围而成，框架两端的铝合金板上开设有通槽。

所述摆杆电机通过曲柄摇杆机构与摆杆相连接，所述摆杆的摆动角度为60度。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明一种应用于机器臂的复合材料预浸带出料装置中框架的一外侧面安装有与机器臂相连接的连接颈，框架的另一外侧面安装有支架，且该外侧面安装有一对一号滚轮，支架的上端安装有与一对一号滚轮相对称的一对二号滚轮，支架的中部设置有托板，托板的两端分别套装在两根导杆上，托板上安装有一号张力传感器，框架的顶端设置有与一号伺服电机相连接的主轴；预浸带从主轴下部出来，依次经一对一号滚轮、一号张力传感器的滚轮、一对二号滚轮转向后缠绕到模芯上，一号张力传感器实时检测预浸带的张力，并通过检测结果控制一号伺服电机的转速，从而将预浸带缠绕张力控制在目标张力上；框架的内侧面上从上到下依次安装有二号张力传感器、摆杆电机，摆杆电机的输出端安装有摆杆，摆杆上开设有通孔，主轴的下方设置有与二号伺服电机相连接的回收轴；预浸带覆膜从主轴下部出来，依次经二号张力传感器的滚轮、通孔转向后缠绕到回收轴上，二号张力传感器实时检测预浸带覆膜的张力，并通过检测结果控制二号伺服电机的转速，从而保证预浸带覆膜在回收的过程中不会被扯断，顺利完成预浸带覆膜的回收。因此，本发明不仅能自动控制预浸带缠绕张力，而且能自动回收预浸带覆膜。

2、本发明一种应用于机器臂的复合材料预浸带出料装置中导杆上位于托板与导杆顶端之间的部位套装有弹簧，设置弹簧，可使托板受向下的弹力，从而在预浸带出料过程中起到缓冲、防止预浸带张力突变的作用；摆杆电机通过曲柄摇杆机构与摆杆相连接，摆杆的摆动角度为60度，使得预浸带覆膜均匀的缠绕在回收轴上。因此，本发明预浸带出料可靠性高、预浸带覆膜回收效果好。

3、本发明一种应用于机器臂的复合材料预浸带出料装置中主轴的两端均插装有一号安装销，主轴一端的一号安装销通过一号轴承座安装在框架上，主轴另一端的一号安装销通过一号电机座与一号伺服电机相连接；回收轴的两端均插装有二号安装销，回收轴一端的二号安装销通过二号轴承座安装在框架上，回收轴另一端的二号安装销通过二号电机座与二号伺服电机相连接，上述设计使得主轴、回收轴的安装与拆卸简便。因此，本发明安装与拆卸简便。

4、本发明一种应用于机器臂的复合材料预浸带出料装置中支架包括一号横板及其两端垂直连接的一号竖板、二号竖板，一号竖板垂直连接有二号横板，二号横板上对称安装有两个一号l型支架，两个一号l型支架之间安装有一对二号滚轮，托板通过两根导杆安装在一号横板上，框架的外侧面上安装有二号l型支架，二号l型支架上对称安装有两个三号l型支架，两个三号l型支架之间安装有一对一号滚轮，上述设计不仅使得出料装置各部件连接牢靠，而且使得预浸带出料的平稳性好；框架由四块铝合金板合围而成，框架两端的铝合金板上开设有通槽，上述结构的框架，不仅结构强度高，而且重量轻。因此，本发明不仅连接牢靠、结构强度高、重量轻，而且预浸带出料平稳性好。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的结构示意图（去主轴）。

图3是本发明中预浸带出料的示意图。

图4是本发明中预浸带覆膜回收的示意图。

图中：框架1、铝合金板101、通槽102、连接颈2、支架3、一号横板31、一号竖板32、二号竖板33、二号横板34、一号l型支架35、一号滚轮4、二号滚轮5、托板6、导杆7、一号张力传感器8、二号张力传感器9、摆杆电机10、摆杆11、通孔111、预浸带12、预浸带覆膜13、主轴14、一号轴承座15、一号电机座16、回收轴17、二号轴承座18、二号电机座19、弹簧20、一号安装销21、二号安装销22、二号l型支架23、三号l型支架24。

具体实施方式

以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参见图1至图4，一种应用于机器臂的复合材料预浸带出料装置，包括框架1，所述框架1的一外侧面安装有与机器臂相连接的连接颈2，框架1的另一外侧面安装有支架3，且该外侧面安装有一对一号滚轮4，所述支架3的一侧上端安装有与一对一号滚轮4相对称的一对二号滚轮5，支架3的另一侧与框架1相连接，支架3的中部设置有托板6，所述托板6的两端分别套装在两根导杆7上，托板6上安装有一号张力传感器8，所述导杆7固定在支架3上，所述框架1与支架3所在外侧面相对的内侧面上从上到下依次安装有二号张力传感器9、摆杆电机10，所述摆杆电机10的输出端安装有摆杆11，摆杆11上开设有通孔111，所述框架1的顶端设置有缠绕有预浸带12及预浸带覆膜13的主轴14，主轴14与一号伺服电机相连接，主轴14的两端分别通过一号轴承座15、一号电机座16固定在框架1上，主轴14的下方设置有回收轴17，所述回收轴17与二号伺服电机相连接，回收轴17的两端分别通过二号轴承座18、二号电机座19固定在框架1的下部，所述预浸带12依次经一对一号滚轮4、一号张力传感器8的滚轮、一对二号滚轮5转向后缠绕到模芯上，所述预浸带覆膜13依次经二号张力传感器9的滚轮、通孔111转向后缠绕到回收轴17上。

所述导杆7上位于托板6与导杆7顶端之间的部位套装有弹簧20。

所述主轴14的两端均插装有一号安装销21，主轴14一端的一号安装销21通过一号轴承座15安装在框架1上，主轴14另一端的一号安装销21通过一号电机座16与一号伺服电机相连接。

所述回收轴17的两端均插装有二号安装销22，回收轴17一端的二号安装销22通过二号轴承座18安装在框架1上，回收轴17另一端的二号安装销22通过二号电机座19与二号伺服电机相连接。

所述支架3包括一号横板31及其两端垂直连接的一号竖板32、二号竖板33，所述一号竖板32远离一号横板31的一端垂直连接有二号横板34，二号横板34上对称安装有两个一号l型支架35，两个一号l型支架35之间安装有一对二号滚轮5，所述托板6通过两根导杆7安装在一号横板31上，所述框架1的外侧面上位于二号竖板33上方的部位安装有二号l型支架23，二号l型支架23上对称安装有两个三号l型支架24，两个三号l型支架24之间安装有一对一号滚轮4。

所述框架1由四块铝合金板101合围而成，框架1两端的铝合金板101上开设有通槽102。

所述摆杆电机10通过曲柄摇杆机构与摆杆11相连接，所述摆杆11的摆动角度为60度。

本发明的原理说明如下：

铝合金框架为四块厚度为10mm的铝合金板先各自经过钻孔加工后，焊接在一起形成的。连接颈起到将出料装置和机器臂连接的作用，其连接方式为螺栓连接。

参见图3，预浸带从主轴下部出来，经过两个一号滚轮转向，经过一号张力传感器的滚轮后再次转向，最后通过两个二号滚轮出料，卷到模芯上完成出料流程。一号张力传感器安装在一个可以上下活动的托板上，托板两边安装在两个表面光滑的导杆上，并且每个导杆上安装一个压缩弹簧，可使托板受向下的弹力，从而在预浸带出料过程中起到缓冲、防止碳纤维预浸带张力突变的作用。为了保证预浸带在缠绕过程中张力保持不变，一号张力传感器将检测到的张力实时传输到计算机中（将一号张力传感器传输给计算机的数据与设定张力进行对比），通过闭环控制的原理给主轴上的一号伺服电机输出的电信号，控制一号伺服电机的转速，从而将预浸带缠绕张力控制在目标张力上。

参见图4，预浸带覆膜从主轴下部出来，经过二号张力传感器的滚轮后转向，经过摆杆的通孔再次转向，最后缠绕在回收轴上。摆杆的作用是让预浸带覆膜均匀的缠绕在回收轴上，摆杆的摆动角度为60度，由曲柄摇杆实现，利用曲柄摇杆机构为回收中的预浸带覆膜导向，使预浸带覆膜在回收时均匀缠绕在回收轴上。二号张力传感器将检测到的张力实时传输到计算机中（将二号张力传感器传输给计算机的数据与设定张力进行对比），通过闭环控制的原理给回收轴上的二号伺服电机输出的电信号，控制二号伺服电机的转速，使回收预浸带覆膜过程中预浸带覆膜张力保持在一定范围内，不会被扯断或者过于松垮影响缠绕加工过程，以顺利完成覆膜的回收。

本设计利用螺栓可安装在各种类型的机器臂上，满足不同外形的复合材料产品的加工工艺需求；该出料装置可根据加工工艺要求，通过检测复合材料预浸带出料时的张力，来控制复合材料预浸带缠绕主轴与模芯的速度差，从而保证满足缠绕张力的工艺要求；该设计还有自动回收预浸带覆膜和自动回收预浸带覆膜时可将覆膜均匀缠绕在回收轴上的功能；可广泛应用于具有机械臂的工厂中，控制机器臂的运动轨迹和实时改变主轴的转速，来满足加工工艺需求，从而实现一种复合材料预浸带缠绕的柔性制造，且本设计配合机器臂，可使复合材料预浸带缠绕工艺过程占地面积减小，提高工厂的土地利用率；可广泛应用于复合材料预浸带缠绕工艺的现代化生产中。

实施例1：

参见图1至图4，一种应用于机器臂的复合材料预浸带出料装置，包括框架1，所述框架1的一外侧面安装有与机器臂相连接的连接颈2，框架1的另一外侧面安装有支架3，且该外侧面安装有一对一号滚轮4，所述支架3的一侧上端安装有与一对一号滚轮4相对称的一对二号滚轮5，支架3的另一侧与框架1相连接，支架3的中部设置有托板6，所述托板6的两端分别套装在两根导杆7上，托板6上安装有一号张力传感器8，所述导杆7固定在支架3上，所述框架1与支架3所在外侧面相对的内侧面上从上到下依次安装有二号张力传感器9、摆杆电机10，所述摆杆电机10的输出端安装有摆杆11，摆杆11上开设有通孔111，所述框架1的顶端设置有缠绕有预浸带12及预浸带覆膜13的主轴14，主轴14与一号伺服电机相连接，主轴14的两端分别通过一号轴承座15、一号电机座16固定在框架1上，主轴14的下方设置有回收轴17，所述回收轴17与二号伺服电机相连接，回收轴17的两端分别通过二号轴承座18、二号电机座19固定在框架1的下部，所述预浸带12依次经一对一号滚轮4、一号张力传感器8的滚轮、一对二号滚轮5转向后缠绕到模芯上，所述预浸带覆膜13依次经二号张力传感器9的滚轮、通孔111转向后缠绕到回收轴17上。

实施例2：

基本内容同实施例1，不同之处在于：

参见图1至图4，所述导杆7上位于托板6与导杆7顶端之间的部位套装有弹簧20；所述摆杆电机10通过曲柄摇杆机构与摆杆11相连接，所述摆杆11的摆动角度为60度。

实施例3：

基本内容同实施例1，不同之处在于：

参见图1至图4，所述主轴14的两端均插装有一号安装销21，主轴14一端的一号安装销21通过一号轴承座15安装在框架1上，主轴14另一端的一号安装销21通过一号电机座16与一号伺服电机相连接；所述回收轴17的两端均插装有二号安装销22，回收轴17一端的二号安装销22通过二号轴承座18安装在框架1上，回收轴17另一端的二号安装销22通过二号电机座19与二号伺服电机相连接。

实施例4：

基本内容同实施例1，不同之处在于：

参见图1至图4，所述支架3包括一号横板31及其两端垂直连接的一号竖板32、二号竖板33，所述一号竖板32远离一号横板31的一端垂直连接有二号横板34，二号横板34上对称安装有两个一号l型支架35，两个一号l型支架35之间安装有一对二号滚轮5，所述托板6通过两根导杆7安装在一号横板31上，所述框架1的外侧面上位于二号竖板33上方的部位安装有二号l型支架23，二号l型支架23上对称安装有两个三号l型支架24，两个三号l型支架24之间安装有一对一号滚轮4；所述框架1由四块铝合金板101合围而成，框架1两端的铝合金板101上开设有通槽102。