数控双立柱龙门铺缠带机的制作方法

本实用新型属于非金属缠绕或铺放领域，尤其涉及一种数控双立柱龙门铺缠带机。

背景技术：

现代航空航天领域，由于对航空工具的要求越来越高，相应地对材料的要求也越来越高，其中最显著的就是要求材料轻质高强，早期的改变主要是将钢铁材料部分改换成铝合金或者其他合金材料，近年来，铝合金等合金材料有时也不能满足需求，于是研发人员开始考虑使用复合材料。于是增材技术逐渐被广泛接受，其核心是基材使用金属，然后在其表面缠绕、铺放或者涂覆非金属材料，譬如经有机液体浸润过的玻璃纤维等。

缠绕技术是指在控制张力和预定线型的条件下，将预浸胶纤维或布带连续地缠绕在相应于制品内腔尺寸的芯模或内衬上，然后在室温或加热条件下使之固化成一定形状制品的方法。

带缠绕成型技术是20世纪30年代发展起来的复合材料自动化成型技术。随着材料工艺技术、装备技术和设计理论与方法的进步，带缠绕成型技术快速发展。带缠绕机于40年代年在美国问世，随后缠绕生产出首台火箭发动机壳体。50年代美国宇航局和空军材料研究室用缠绕工艺成功研制出“北极星A3”导弹发动机壳体，在质量减轻1/2、射程提高1倍多的情况下，成本仅为钛合金的1/10，从而奠定了缠绕成型工艺在尖端军用产品制造中的重要地位。带缠绕技术还可以应用于风力发电机组上的叶片、机舱和导流罩成型，随着情节能源的逐步推广，应用的空间必将越来越大。带缠绕成型技术通过力学设计，充分发挥布带拉伸强度高的特性，实现承受内/外压、弯曲、扭转、轴向载荷等情况下产品的制造，具有比强度高，实现等强度结构，成本低的优点。

铺放技术是指通过使用铺放设备按照一定规律把预浸胶纤维或布带铺放到模具表面，并用压紧辊压实。带缠绕、带铺放则专指以预浸胶布带为材料的复合材料缠绕、铺放成型技术。目前，全世界已有多种类型的缠绕、铺放设备投入项目研制和实际生产。缠绕、铺放技术在降低制造成本和提高复合材料性能方面显示出极大的优越性和潜力。

为解决机翼、壁板构件等大尺寸、中小曲率部件的复合材料成型，带铺放成型技术应运而生。带计算机控制的全自动铺带机由General Dynamics公司和Conrac公司合作完成，用于铺放F16战斗机的复合材料机翼部件。随着大型运输机、轰炸机和商用飞机复合材料用量的增加，带铺放成型技术应用越来越广泛，铺带机技术也日益完备。

虽然缠绕机和铺带机各有自己的优点，但是往往缠绕机不能铺放，铺带机不能缠绕，实现两者的功能需要两套设备，成本较高，效率较低。且现有的设备很多操作不方便，适用范围太窄。

故本领域需要一种可以解决以上问题的装置。

技术实现要素：

本实用新型提供一种数控双立柱龙门铺缠带机，旨在解决目前缠绕机或铺带机成本高，效率低，操作不便，适应范围太窄的问题。

一种数控双立柱龙门铺缠带机，包括：

起固定和支承作用的龙门立柱框架；

固定于所述龙门立柱框架内侧的可在水平面内左右和前后方向移动的伸臂滑台总成；

固定于所述龙门立柱框架一侧的可带着竖直放于其上方的工件旋转的回转工作台；

固定于所述龙门立柱框架的两侧立柱上的可带着所述伸臂滑台总成在竖直方向沿着所述龙门立柱框架的两侧立柱上升下降的无源气液平衡装置；

固定于所述伸臂滑台总成上与所述回转工作台相对一侧的可在多个方向旋转的，对竖直放置在所述回转工作台上的工件进行缠绕会铺放非金属丝线或带子的铺缠手腕。

优选地，所述龙门立柱框架包括通过螺栓固定于地面的作为基础的底座、固定于所述底座左侧的竖直向上的左立柱、固定于右侧的竖直向上的右立柱、横向设置的两端分别固定于所述左立柱和所述右立柱的横梁、以及设于所述左立柱和所述右立柱外侧的竖直向上的起导向和固定作用的竖直滑轨。

优选地，所述伸臂滑台总成包括起支撑作用的固定于所述底座上的滑台、横向设于所述滑台上方的平行设置的多根水平滑轨、设于所述水平滑轨上的滑块、垂直设置于所述水平滑轨上方的伸臂底座、设于所述伸臂底座的可以前后移动的伸臂、带动伸臂底座左右移动的斜齿条。

优选地，所述无源气液平衡装置包括对称设置于所述左立柱左侧，所述右立柱右侧的两个相同的缸体，与所述缸体配合带动所述伸臂滑台总成上升下降的链条。

本实用新型实施例提供的数控双立柱龙门铺缠带机通过所述铺缠手腕的设置，所述铺缠手腕前部带有铺缠带头，铺缠带头可以实现缠绕和铺放的任务，手腕可上下，左右，前后移动，加上手腕本身可实现三个方向的旋转，再加上所述回转工作台的旋转，总共可实现7个方向的运动，七轴联动，因此，缠绕工序和铺放工序不需要使用两套设备，使用一套即可，既可以节约场地，节约成本，也可以提高效率。

所述回转工作台具有较大的回转台，不同尺寸的工件皆可适用，且工件上部不需要固定，因此加工更加方便，尤其可适应下部尺寸和质量都较大的工件加工，适用范围比较广。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的数控双立柱龙门铺缠带机的轴测图；

图2是图1中数控双立柱龙门铺缠带机的龙门立柱框架的主视图；

图3是图2中龙门立柱框架的左视图；

图4是图2中龙门立柱框架的俯视图；

图5是图1中数控双立柱龙门铺缠带机的伸臂滑台总成的主视图；

图6是图5中伸臂滑台总成的左视图；

图7是图5中伸臂滑台总成的俯视图；

图8是图1中数控双立柱龙门铺缠带机的无源气液平衡装置的主视图；

图9是图8中无源气液平衡装置的左视图。

其中，1、龙门立柱框架，11、底座，12、左立柱，13、右立柱，14、横梁，15、竖直滑轨，2、伸臂滑台总成，21、伸臂，22、伸臂底座，23、滑台，24、斜齿条，25、水平滑轨，26、滑块，3、回转工作台，4、无源气液平衡装置，41、缸体，42、链轮，43、链条，5、铺缠手腕。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图1～图7(为便于阅读，附图比例不完全一致)，一种数控双立柱龙门铺缠带机，包括：

起固定和支承作用的龙门立柱框架1；

固定于所述龙门立柱框架1内侧的可在水平面内左右和前后方向移动的伸臂滑台总成2；

固定于所述龙门立柱框架1一侧的可带着竖直放于其上方的工件旋转的回转工作台3；

固定于所述龙门立柱框架1的两侧立柱上的可带着所述伸臂滑台总成2在竖直方向沿着所述龙门立柱框架1的两侧立柱上升下降的无源气液平衡装置；

固定于所述伸臂滑台总成2上与所述回转工作台3相对一侧的可在多个方向旋转的，对竖直放置在所述回转工作台3上的工件进行缠绕会铺放非金属丝线或带子的铺缠手腕。

进一步地，所述龙门立柱框架1包括通过螺栓固定于地面的作为基础的底座11、固定于所述底座11左侧的竖直向上的左立柱12、固定于右侧的竖直向上的右立柱13、横向设置的两端分别固定于所述左立柱12和所述右立柱13的横梁14、以及设于所述左立柱12和所述右立柱13外侧的竖直向上的起导向和固定作用的竖直滑轨15。

进一步地，所述伸臂滑台总成2包括起支撑作用的固定于所述底座11上的滑台23、横向设于所述滑台23上方的平行设置的多根水平滑轨25、设于所述水平滑轨25上的滑块26、垂直设置于所述水平滑轨25上方的伸臂底座22、设于所述伸臂底座22上方的可以前后移动的伸臂21、带动所述伸臂底座22左右移动的斜齿条24。所述伸臂底座22可沿着所述水平滑轨25左右移动，从而带动所述伸臂21一起左右运动；所述伸臂21也可通过设于其下的导轨相对于所述伸臂底座22前后移动；如此，所述伸臂21即可实现在水平面内二个维度的自由运动。

进一步地，所述无源气液平衡装置4(图1中未示，请参阅图8、图9)包括对称设置于所述左立柱12左侧，所述右立柱13右侧的两个相同的缸体41，与所述缸体41配合带动所述伸臂滑台总成2上升下降的链条43，供所述链条43运动设置的链轮42。

请主要参阅图1，缠绕时，所述龙门立柱框架1固定不动，所述回转工作台3固定于地面，所述回转工作台3带动竖直放置于其上的工件(未示出，轴类或圆柱形零件较多)旋转，所述无源气液平衡装置4带动所述伸臂滑台总成2上升和下降，以适应对工件的不同纵向高度进行缠绕的需求。所述伸臂21(铺缠带头固定于朝向所述回转工作台3的一侧的端部)在所述滑台23上可以朝向接近或者远离工件的方向移动，从而可以适应不同尺寸的工件，以及工件在缠绕过程中外部尺寸不停地变化的需求。所述伸臂21还可以在所述滑台23上沿着所述横梁14的方向(即横向)移动，从而可以从不同的角度对工件进行缠绕，或者适应受限的场地要求等。

控制中心控制所述回转工作台3的旋转，所述无源气液平衡装置4的升降，所述伸臂滑台总成2的运动，从而实现整个装置的功能。

所述铺缠手腕5为七轴联动机构，在缠绕时主要提供出丝的丝嘴同时使丝嘴保持一定的张力。

请主要参阅图1，铺带时，所述回转工作台3、所述伸臂滑台总成2的动作与缠绕时类似，但所述铺缠手腕5的动作不一样。

所述铺缠手腕5为七轴联动机构，可以实现多个方向的运动，以适应不同尺寸，不同形状的工件，进行铺带成型的工件多具有非规则表面，或者整体表面为非规则曲面，此时，缠绕就不能完全满足要求，需要进行铺放，铺放时，工件在控制中心的控制下转动，所述铺缠手腕5根据工件表面的不同形状实现不同的运动，铺带头的运动方向始终垂直于工件表面的法线方向，因此需要铺带头配合工件的运动不停动作，复合材料带(可能是一块一块的，根据待铺放表面切割成不同大小，均匀铺放)铺放后便被压紧贴合于工件表面。如此工作，直至工件的整个表面被复合材料带覆盖。

本技术方案提供的数控双立柱龙门铺缠带机，将缠绕和铺放集中在一套装装置上，降低了使用成本，因为不需要在缠绕和铺放的机器间转送，所以同时也提高了效率。另外，控制中心控制所述回转工作台3的旋转，控制数控铺缠带头，也控制所述伸臂滑台总成2，操作方便，使铺缠精度也比较高。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。