专利名称：六坐标联动纤维缠绕机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种纤维缠绕机。
背景技术：
随着复合材料加工工艺的的发展，纤维缠绕作为一项较新的加工工艺迅速发展起来，纤维缠绕机的发展已成为提高复合材料产品制造质量的必要途径，它的控制系统经机械系统、液压伺服系统发展至微机控制系统，逐步适应生产需求。多转轴多运动轴缠绕机已成为研发的主流方向。目前，市场上已经先后出现了两轴到四轴不等的数控联动纤维缠绕机，但是这些还远远不能够满足对一些复杂构件，比如三通管、叶片等非回转体异型构件的缠绕成型。
发明内容
为解决现有技术不能够满足复杂的异型构件的缠绕成型的问题，本发明提供了一种六坐标联动纤维缠绕机，它包括芯模C轴回转运动总成1、Z坐标直线运动总成2、Y坐标直线运动总成3和X坐标直线运动总成4，芯模C轴回转运动总成1的回传动轴心线和Z坐标直线运动总成2的运动方向平行；Z坐标直线运动总成2的小车21设置在Z坐标直线运动底座22的上方，Y坐标直线运动总成3的支架31固定设置在小车21的上方，X坐标直线运动总成4设置在Y坐标直线运动总成3的一侧，它还包括B轴回转运动总成5和A轴回转运动总成6，B轴回转运动总成5固定设置在X坐标直线运动总成4的外壳42上的近芯模C轴回转运动总成1一端，B轴回转运动总成5包括第一伺服电机51、第一减速齿轮52、第一箱体53、第一传动轴54和连接法兰55，第一减速齿轮52置于第一箱体53内，所述第一伺服电机51与第一箱体53固定连接且第一伺服电机51的输出齿轮与第一减速齿轮52啮合，第一传动轴54与第一减速齿轮52同轴固定连接且第一传动轴54的上端穿过第一箱体53的上盖与连接法兰55固定连接，所述第一传动轴54的轴心线与Y坐标平行；A轴回转运动总成6包括第二伺服电机61、第二减速齿轮62、第二箱体63、第二传动轴64和出纱摆头65，A轴回转运动总成6的第二箱体63的底面与B轴回转运动总成5的连接法兰55固定连接，第二减速齿轮62置于第二箱体63内，所述第二伺服电机61与第二箱体63固定连接且第二伺服电机61的输出齿轮与第二减速齿轮62啮合，第二传动轴64与第二减速齿轮62同轴固定连接且第二传动轴64的轴心线与X坐标平行，第二传动轴64的与芯模C轴回转运动总成1相对端穿过第二箱体63且该端上固定设置有出纱摆头65。本发明具有运行速度快、控制精度高等特点，它能够满足缠绕复杂的异型构件的缠绕轨迹和缠绕角特殊要求，结束了用手糊、半手糊生产管道配件的历史，可有效提高缠绕构件的性能和质量。
工作原理在工作过程中，芯模C轴回转运动总成1、Z坐标直线运动总成2构成纤维缠绕的两个基本运动坐标，对于圆柱等规则构件的缠绕成型，缠绕角主要是由这两个联动坐标决定；伸臂的X坐标直线运动总成4可减小Z坐标的运动超程范围，同时，X坐标直线运动总成4可根据被缠构件的直径作相应的动作，以满足不同尺寸芯模的缠绕成型；丝嘴旋转坐标A和偏摆坐标B可保证纤维束按理论轨迹精确的缠绕到芯模表面，同时安装在A轴回转运动总成6上的出纱摆头65可使纤维束在芯模表面法线方向上充分均匀展开，并使纤维束的两侧张力一致；对于一些特殊异型件(如三通管、叶片等)的缠绕成型时，Y坐标直线运动总成3可带动出纱摆头上下运动，以满足缠绕线型的要求，同时它均化了各坐标的运动，减少悬纱长度，使纤维缠绕线型更加精确、缠绕速度更加平稳。
图1是本发明的整体结构示意图，图2是图1的右侧视图，图3是X坐标直线运动总成4、B轴回转运动总成5和A轴回转运动总成6的装配放大图，图4是Y坐标直线运动总成3的放大图，图5是图4的左视图，图6是图1中所示的Z坐标直线运动总成2的A向局部放大图。
具体实施例方式
具体实施方式
一(参见图1-图6)本实施方式由芯模C轴回转运动总成1、Z坐标直线运动总成2、Y坐标直线运动总成3、X坐标直线运动总成4、B轴回转运动总成5和A轴回转运动总成6组成，芯模C轴回转运动总成1的回传动轴心线和Z坐标直线运动总成2的运动方向平行；Z坐标直线运动总成2的小车21设置在Z坐标直线运动底座22的上方，Y坐标直线运动总成3的支架31固定设置在小车21的上方，X坐标直线运动总成4设置在Y坐标直线运动总成3的一侧，B轴回转运动总成5固定设置在X坐标直线运动总成4的外壳42上的近芯模C轴回转运动总成1一端，B轴回转运动总成5包括第一伺服电机51、第一减速齿轮52、第一箱体53、第一传动轴54和连接法兰55，第一减速齿轮52置于第一箱体53内，所述第一伺服电机51与第一箱体53固定连接且第一伺服电机51的输出齿轮与第一减速齿轮52啮合，第一传动轴54与第一减速齿轮52同轴固定连接且第一传动轴54的上端穿过第一箱体53的上盖与连接法兰55固定连接，所述第一传动轴54的轴心线与Y坐标平行；A轴回转运动总成6包括第二伺服电机61、第二减速齿轮62、第二箱体63、第二传动轴64和出纱摆头65，A轴回转运动总成6的第二箱体63的底面与B轴回转运动总成5的连接法兰55固定连接，第二减速齿轮62置于第二箱体63内，所述第二伺服电机61与第二箱体63固定连接且第二伺服电机61的输出齿轮与第二减速齿轮62啮合，第二传动轴64与第二减速齿轮62同轴固定连接且第二传动轴64的轴心线与X坐标平行，第二传动轴64的与芯模C轴回转运动总成1相对端穿过第二箱体63且该端上固定设置有出纱摆头65。
具体实施方式
二(参见图1-图5)本实施方式与具体实施方式
一的不同点在于它还包括连接板7，所述X坐标直线运动总成4包括第三伺服电机41、外壳42、第一丝杠43、第一丝杠螺母44、联轴器45、第一丝杠支撑46和第二丝杠支撑47，外壳42内腔的近芯模C轴回转运动总成1一端设置有第一丝杠支撑46且外壳42的另一端上固设有第三伺服电机41，外壳42内腔的中部设有第二丝杠支撑47；所述第一丝杠43的一端与第一丝杠支撑46转动连接，所述第一丝杠43的另一端穿过第二丝杠支撑47并通过联轴器45与第三伺服电机41的输出轴固定连接；第一丝杠螺母44与第一丝杠43螺纹连接且第一丝杠螺母44与连接板7一侧的端面固定连接；所述Y坐标直线运动总成3包括第四伺服电机31、支架32、第二丝杠33、第二丝杠螺母34、被动齿轮35、齿形带36、丝杠上支撑38和丝杠下支撑39，支架32一侧的侧壁上开有长条形孔32-1，丝杠上支撑38和丝杠下支撑39分别固定设置在支架32内腔的顶部和底部，第二丝杠33的上、下端分别穿过丝杠上支撑38和丝杠下支撑39且转动连接，所述第二丝杠螺母34与第二丝杠33螺纹配合，第二丝杠螺母34穿过支架32上开设的长条形孔32-1与连接板7另一侧的端面固定连接；被动齿轮35与第二丝杠33的下端同轴固定连接，第四伺服电机31固定在支架32下部的外壁上且第四伺服电机31下部的输出齿轮通过齿形带36与被动齿轮35连接。其它组成和连接关系与具体实施方式
一相同。本实施方式X坐标直线运动总成4的第一丝杠螺母44和Y坐标直线运动总成3的第二丝杠螺母34通过所增加的连接板7固定连接，X坐标直线运动总成4和Y坐标直线运动总成3坐标采用丝杠丝母传动，可保证传动的精度与稳定性；第四伺服电机31工作，第二丝杠螺母34相对于第二丝杠33产生轴向相对运动，进而通过连接板7带动X坐标直线运动总成4沿Y坐标运动；第三伺服电机41工作，第一丝杠43相对于第一丝杠螺母44产生轴向相对运动，进而带动固定于外壳42上的B轴回转运动总成5和A轴回转运动总成6沿X坐标运动。
具体实施方式
三(参见图1、图2、图6)本实施方式与具体实施方式
一或二的不同点在于所述Z坐标直线运动总成2还包括第五伺服电机27和齿条28，Z坐标直线运动底座22两侧壁的上部分别设置有一号导轨23和二号导轨24，小车21两侧的下方分别设置有与一号导轨23和二号导轨24相配合的一号导向槽25和二号导向槽26；齿条28固定设置在Z坐标直线运动底座22一侧的外表面上，第五伺服电机27的输出齿轮与齿条28啮合且伺服电机27固定在小车21上。其它组成和连接关系与具体实施方式
一或二相同。
具体实施方式
四(参见图1、图2)本实施方式与具体实施方式
一、二或三的不同点在于所述芯模C轴回转运动总成1由第六伺服电机11、减速箱12、可移动固定座13、底座14、三爪夹盘15、装夹装置16，减速箱12固定在底座14一端的上表面上，第六伺服电机11的输出端与减速箱12的输入端传动连接，三爪夹盘15与减速箱12的输出端固定连接，底座14的另一端的上表面上设有导轨14-1，可移动固定座13设置在底座14的另一端上且可移动固定座13的下表面上开设有与导轨14-1相配合的导向槽13-1，装夹装置16固定在可移动固定座13上，装夹装置16与三爪夹盘15相对设置且在同一轴心线。其它组成和连接关系与具体实施方式
一、二或三相同。本实施方式的三爪夹盘15和装夹装置16一起完成对芯模的轴向定位，控制芯模转角位置，并为芯模提供驱动力。
本发明的控制系统可采用PMAC(Programmable Multi Axis Controller)卡作为伺服运动控制器，将其插入IPC主机的标准插槽中，形成缠绕机的主控制系统；加上外围设备，如伺服放大器、PLC、电源、控制面板等，构成一个模块化的数控系统。由此构成的缠绕机数控系统，具有联动坐标数多、运行速度快、控制精度高等特点。
权利要求
1.六坐标联动纤维缠绕机，它包括芯模C轴回转运动总成(1)、Z坐标直线运动总成(2)、Y坐标直线运动总成(3)和X坐标直线运动总成(4)，芯模C轴回转运动总成(1)的回传动轴心线和Z坐标直线运动总成(2)的运动方向平行；Z坐标直线运动总成(2)的小车(21)设置在Z坐标直线运动底座(22)的上方，Y坐标直线运动总成(3)的支架(31)固定设置在小车(21)的上方，X坐标直线运动总成(4)设置在Y坐标直线运动总成(3)的一侧，其特征在于它还包括B轴回转运动总成(5)和A轴回转运动总成(6)，B轴回转运动总成(5)固定设置在X坐标直线运动总成(4)的外壳(42)上的近芯模C轴回转运动总成(1)一端，B轴回转运动总成(5)包括第一伺服电机(51)、第一减速齿轮(52)、第一箱体(53)、第一传动轴(54)和连接法兰(55)，第一减速齿轮(52)置于第一箱体(53)内，所述第一伺服电机(51)与第一箱体(53)固定连接且第一伺服电机(51)的输出齿轮与第一减速齿轮(52)啮合，第一传动轴(54)与第一减速齿轮(52)同轴固定连接且第一传动轴(54)的上端穿过第一箱体(53)的上盖与连接法兰(55)固定连接，所述第一传动轴(54)的轴心线与Y坐标平行；A轴回转运动总成(6)包括第二伺服电机(61)、第二减速齿轮(62)、第二箱体(63)、第二传动轴(64)和出纱摆头(65)，A轴回转运动总成(6)的第二箱体(63)的底面与B轴回转运动总成(5)的连接法兰(55)固定连接，第二减速齿轮(62)置于第二箱体(63)内，所述第二伺服电机(61)与第二箱体(63)固定连接且第二伺服电机(61)的输出齿轮与第二减速齿轮(62)啮合，第二传动轴(64)与第二减速齿轮(62)同轴固定连接且第二传动轴(64)的轴心线与X坐标平行，第二传动轴(64)的与芯模C轴回转运动总成(1)相对端穿过第二箱体(63)且该端上固定设置有出纱摆头(65)。
2.根据权利要求1所述的六坐标联动纤维缠绕机，其特征在于它还包括连接板(7)，所述X坐标直线运动总成(4)包括第三伺服电机(41)、外壳(42)、第一丝杠(43)、第一丝杠螺母(44)和联轴器(45)，外壳(42)内腔的近芯模C轴回转运动总成(1)一端设置有第一丝杠支撑(46)且外壳(42)的另一端上固设有第三伺服电机(41)，外壳(42)内腔的中部设有第二丝杠支撑(47)；所述第一丝杠(43)的一端与第一丝杠支撑(46)转动连接，所述第一丝杠(43)的另一端穿过第二丝杠支撑(47)并通过联轴器(45)与第三伺服电机(41)的输出轴固定连接；第一丝杠螺母(44)与第一丝杠(43)螺纹连接且第一丝杠螺母(44)与连接板(7)一侧的端面固定连接；所述Y坐标直线运动总成(3)包括第四伺服电机(31)、支架(32)、第二丝杠(33)、第二丝杠螺母(34)、被动齿轮(35)、齿形带(36)、丝杠上支撑(38)和丝杠下支撑(39)，支架(32)一侧的侧壁上开有长条形孔(32-1)，丝杠上支撑(38)和丝杠下支撑(39)分别固定设置在支架(32)内腔的顶部和底部，第二丝杠(33)的上、下端分别穿过丝杠上支撑(38)和丝杠下支撑(39)且转动连接，所述第二丝杠螺母(34)与第二丝杠(33)螺纹配合，第二丝杠螺母(34)穿过支架(32)上开设的长条形孔(32-1)与连接板(7)另一侧的端面固定连接；被动齿轮(35)与第二丝杠(33)的下端同轴固定连接，第四伺服电机(31)固定在支架(32)下部的外壁上且第四伺服电机(31)下部的输出齿轮通过齿形带(36)与被动齿轮(35)连接。
3.根据权利要求1所述的六坐标联动纤维缠绕机，其特征在于所述Z坐标直线运动总成(2)还包括第五伺服电机(27)和齿条(28)，Z坐标直线运动底座(22)两侧壁的上部分别设置有一号导轨(23)和二号导轨(24)，小车(21)两侧的下方分别设置有与一号导轨(23)和二号导轨(24)相配合的一号导向槽(25)和二号导向槽(26)；齿条(28)固定设置在Z坐标直线运动底座(22)一侧的外表面上，第五伺服电机(27)的输出齿轮与齿条(28)啮合且伺服电机(27)固定在小车(21)上。
4.根据权利要求1所述的六坐标联动纤维缠绕机，其特征在于所述芯模C轴回转运动总成(1)由第六伺服电机(11)、减速箱(12)、可移动固定座(13)、底座(14)、三爪夹盘(15)、装夹装置(16)，减速箱(12)固定在底座(14)一端的上表面上，第六伺服电机(11)的输出端与减速箱(12)的输入端传动连接，三爪夹盘(15)与减速箱(12)的输出端固定连接，底座(14)的另一端的上表面上设有导轨(14-1)，可移动固定座(13)设置在底座(14)的另一端上且可移动固定座(13)的下表面上开设有与导轨(14-1)相配合的导向槽(13-1)，装夹装置(16)固定在可移动固定座(13)上，装夹装置(16)与三爪夹盘(15)相对设置且在同一轴心线。
全文摘要
六坐标联动纤维缠绕机，它涉及一种纤维缠绕机。为解决现有技术不能够满足复杂的异型构件的缠绕成型的问题，本发明的设计要点在于通过控制六个伺服电机进而实现六个坐标的运动，芯模C轴回转运动总成(1)的回传动轴心线和Z坐标直线运动总成(2)的运动方向平行；X坐标直线运动总成(4)设置在Y坐标直线运动总成(3)的一侧，B轴回转运动总成(5)固定设置在X坐标直线运动总成的外壳(42)上的近芯模C轴回转运动总成一端，A轴回转运动总成(6)的第二箱体(63)的底面与B轴回转运动总成(5)的连接法兰(55)固定连接，所述出纱摆头(65)固定设置在第二传动轴(64)的与芯模C轴回转运动总成相对端上。本发明能够满足缠绕复杂的异型构件的缠绕轨迹和缠绕角特殊要求，可有效提高缠绕构件的性能和质量。
文档编号B29C70/40GK1919585SQ200610010528
公开日2007年2月28日 申请日期2006年9月8日 优先权日2006年9月8日
发明者路华, 王永章, 韩德东, 富宏亚, 付云忠, 韩振宇 申请人:哈尔滨工业大学