一种曲面自动铺放装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及复合材料自动铺放成型技术领域，尤其涉及一种曲面自动铺放装置。
【背景技术】
[0002]支承舱、整流罩均为在运载火箭中的复合材料构件，是火箭的重要组成部分，因此有着高性能、高可靠性的制造要求。目前比较成熟的航天器复合材料构件制备方法就是铺放技术，采用丝材或带材按照合理的层结构在模具表面铺层，固化成形，获得所需的构件。
[0003]由于支承舱、整流罩的表面均为复杂曲面，其铺层过程目前主要以人工为主。人工铺层过程，由于人的体力、工人技能等原因，必然存在生产效率低、铺层质量不稳定、材料利用率低、制造周期长等缺点。复合材料构件铺放成形过程中或多或少会释放一些有毒挥发物，有害于操作者的健康。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的在于提供一种曲面自动铺放装置，以解决现有依靠人工进行铺放作业时效率较低、铺放质量不稳定，以及劳动强度大并有害于操作者身体健康的问题。
[0005]本实用新型提供一种曲面自动铺放装置，包括回转台，模具固定在所述回转台上；回转伺服电机，与所述回转台驱动连接;六自由度机械臂;铺丝头，固定在所述六自由度机械臂末端;铺放控制系统，与铺丝头电连接;送丝伺服电机，安装于所述铺丝头上；送丝机构，由所述送丝伺服电机驱动连接;机械臂控制系统，分别与所述六自由度机械臂、所述回转伺服电机、所述送丝伺服电机和所述铺放控制系统电连接。
[0006]进一步地，回转台包括:回转台底座;安装支架，固定在所述回转台底座上;精密减速机，安装在所述安装支架上;小齿轮，与所述精密减速机连接;外齿式回转支承，与所述小齿轮啮合，其内圈与所述回转台底座连接;回转台台面，与所述外齿式回转支承外圈连接。
[0007]进一步地，机械臂控制系统协调控制所述六自由度机械臂、所述回转伺服电机、所述送丝伺服电机;利用其I/O 口对所述铺放控制系统进行通断控制。
[0008]本实用新型提供的曲面自动铺放装置具有以下有益效果:利用六自由度机械臂、回转台、送丝机构、铺丝头的协调动作，顺利地实现了复合材料预浸料丝带的曲面自动铺放，与人工铺放相比，铺放精度和效率得到了极大的提高。
【附图说明】
[0009]图1是本实用新型一实施例的曲面自动铺放装置的结构图；
[0010]图2是本实用新型一实施例的回转台的结构图；
[0011]图3是本实用新型一实施例的曲面自动铺放装置的控制示意图。
【具体实施方式】
[0012]以下结合附图和具体实施例对本实用新型提出的一种曲面自动铺放装置作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本实用新型的优点和特征将更清楚。
[0013]如图1所示，本实用新型提供一种曲面自动铺放装置，包括:回转台1，模具5固定在所述回转台上；回转伺服电机2，与所述回转台I驱动连接;六自由度机械臂8;铺丝头7，固定在所述六自由度机械臂8的末端;铺放控制系统4，与所述铺丝头7电连接;送丝伺服电机3，固定在所述铺丝头7上;送丝机构6，由所述送丝伺服电机3驱动连接;机械臂控制系统9，分别与所述六自由度机械臂8、所述回转伺服电机2、所述送丝伺服电机3和所述铺放控制系统4电连接。
[0014]具体地，模具5固定在回转台I上，回转台I由回转伺服电机2驱动。铺丝头7安装在自由度机械臂8的末端，由铺放控制系统4控制铺丝头7的铺放动作；由机械臂控制系统9控制六自由度机械臂8的各个关节动作，使其相对于待模具5表面的倾角、距离保持在设定值。送丝机构6安装在铺丝头7上，由送丝伺服电机3驱动。
[0015]具体地，如图2所示，回转台I包括:回转台底座11;安装支架12，固定在所述回转台底座11上;精密减速机13，安装在所述安装支架12上，由回转伺服电机2驱动;小齿轮14，与所述精密减速机13连接;外齿式回转支承15，与所述小齿轮12啮合，其内圈与所述回转台底座11连接;回转台台面16，与所述外齿式回转支承15外圈连接。
[0016]具体地，如图3所示，六自由度机械臂8、回转伺服电机2、送丝伺服电机在机械臂控制系统9的控制下，可实现8轴联动，顺利实现铺丝头7空间位姿调节，回转台I的协调动作，以及送丝机构6的适时动作;铺丝头7由在机械臂控制系统9的I/O信号控制下的铺放控制系统4进行控制，顺利实现铺放动作。
[0017]利用曲面自动铺放装置进行作业时，首先调节工艺参数，根据铺放工况(模具表面形状、铺放复合材料材质、铺层结构、铺层厚度)选定与之相适应的工艺配方(丝带张力、压紧力、铺放速度等)；其次，选择铺放轨迹，在机械臂控制系统9的操作界面选择预先编辑好的铺放轨迹程序;按下机械臂控制系统9的操作界面中的“试铺”按钮，在机械臂控制系统9的协调下，六自由度机械臂8按照试铺放轨迹程序动作至试铺放工位，送丝伺服电机3开始驱动送丝机构6，铺放控制系统4开始控制铺丝头7进行铺放动作，根据试铺放效果，优化工艺配方并保存;机械臂控制系统9显示装置各项指标正常，则可按下“开始铺放”按钮，回转台1、六自由度机械臂8、送丝机构6按已选的轨迹程序进行动作，铺丝头7按照优化好的工艺配方进行铺放，直至完成铺放。在本实施例中，机械臂控制系统9控制着送丝机构6上碳纤维丝带进给，本领域普通技术人员应该悉知，本实用新型的实施例提供的曲面自动铺放装置同样也适用于其他材质丝材的自动铺放。
[0018]以上所述，仅是本实用新型的较佳实施方案，并非对本实用新型做任何形式上的限制，任何未脱离本实用新型技术方案的内容，根据本实用新型的技术实质对以上实施实例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本实用新型技术方案的范围。
【主权项】
1.一种曲面自动铺放装置，其特征在于，包括:回转台、回转伺服电机、六自由度机械臂、铺丝头、铺放控制系统、送丝伺服电机、送丝机构和机械臂控制系统;模具固定在所述回转台上;所述回转伺服电机与所述回转台驱动连接;所述铺丝头固定在所述六自由度机械臂的末端;所述铺放控制系统与所述铺丝头电连接;所述送丝伺服电机固定在所述铺丝头上;所述送丝机构由所述送丝伺服电机驱动连接;所述机械臂控制系统分别与所述六自由度机械臂、所述回转伺服电机、所述送丝伺服电机和所述铺放控制系统电连接。2.根据权利要求1所述的一种曲面自动铺放装置，其特征在于，所述回转台包括:回转台底座；安装支架，固定在所述回转台底座上;精密减速机，安装在所述安装支架上；小齿轮，与所述精密减速机连接;外齿式回转支承，与所述小齿轮啮合，其内圈与所述回转台底座连接;回转台台面，与所述外齿式回转支承外圈连接。3.根据权利要求1所述的一种曲面自动铺放装置，其特征在于，所述机械臂控制系统协调控制所述六自由度机械臂、回转伺服电机、送丝伺服电机;利用其I/O 口对所述铺放控制系统进行通断控制，进而控制铺丝头的铺放动作。
【专利摘要】本实用新型提供一种曲面自动铺放装置，包括回转台，模具固定在所述回转台上；回转伺服电机，与所述回转台驱动连接；六自由度机械臂；铺丝头，固定在所述六自由度机械臂末端；铺放控制系统，与铺丝头电连接；送丝伺服电机，安装于所述铺丝头上；送丝机构，由所述送丝伺服电机驱动连接；机械臂控制系统，分别与所述六自由度机械臂、所述回转伺服电机、所述送丝伺服电机和所述铺放控制系统电连接。利用六自由度机械臂、回转台、送丝机构、铺丝头的协调动作，顺利地实现了复合材料预浸料丝带的曲面自动铺放，与人工铺放相比，铺放精度和效率得到了极大的提高。
【IPC分类】B29C70/38
【公开号】CN205310853
【申请号】CN201520909252
【发明人】袁定新, 王力, 王联凤, 赵维刚
【申请人】上海航天设备制造总厂
【公开日】2016年6月15日
【申请日】2015年11月16日