专利名称：碳纤维铺放设备的制作方法
碳纤维铺放设备
技术领域：
本发明涉及一种输送装置，特别是涉及一种碳纤维铺放设备。
背景技术：
在复合材料低成本制造技术中，如渗透成型技术、低温低压固化技术、电子束固化技术、新型缠绕技术、纤维铺放技术等，其中纤维铺放技术是发展最快、最有效的自动化成型制造技术之一。复合材料纤维铺放成型技术是作为对纤维缠绕和自动铺带技术的改革而发展起来的一种全自动复合材料加工技术。纤维缠绕成型工艺是指采用连续纤维或者带经过树脂浸润后，按照一定的规律缠绕在芯模上，通过一系列处理最后制作成一定形状的制品的一种生产工艺。自动铺带技术就是采用数控铺层设备，通过数字化、自动化的手段实现复合材料的预浸布、带的连续自动切割和自动铺放。纤维铺放技术在国内研究较晚，起步基点较低，均从装置研制起步。南京航空航天大学与上海万格复合材料技术有限公司合作完成国内第一台八丝束纤维铺放原理样机，开发了基于CATIA的自动铺放的CAD/CAM软件原型，初步形成了纤维铺放及装备技术体系；武汉理工大学与北京航天工艺研究所、西安复合材料研究所等单位合作开展了自动铺放技术研究，完成了装备技术的研制和工艺技术的研究；哈尔滨工业大学完成了七自由度四丝束纤维铺放机的设计及调试工作，并应用4mm宽度的纤维预浸丝束进行铺放试验，在铺放试验过程中，铺放控制系统工作稳定、可靠，丝束控制位置、各轴运动位置准确。然而，目前的纤维铺放设备中，在结构方面，大多结构复杂，悬臂式结构居多，三自由度手腕质量较大，不利于控`制铺放头的姿态；在铺放效率上，丝束控制较难，丝束重送很容易失败，铺放效率较低；在针对芯模制品方面，大多对芯模的外型有一定的要求，对芯模的适应性较差，不能完成复杂曲面、变厚度、加筋等铺放成型问题，难以铺放任意形状的芯丰吴制品。
发明内容鉴于上述状况，有必要提供一种便于铺放多种形状的芯模制品的碳纤维铺放设备。一种碳纤维铺放设备，包括手臂，包括第一轴直线运动总成、与所述第一轴直线运动总成连接的第二直线运动总成及与所述第二轴直线运动总成的第三轴直线运动总成；手腕，与所述第三轴直线运动总成连接，所述手腕具有三个转动自由度；铺放头，与所述手1 固定连接；及旋转芯模总成，包括与所述铺放头相对设置且可旋转的芯模。进一步，所述第一轴直线运动总成包括第一轴前丝杆支撑座；
第一轴后丝杆支撑座；第一轴丝杆，两端分别可转动地穿设所述第一轴前丝杆支撑座及所述第一轴后丝杆支撑座；第一轴伺服电机，其输出轴与所述第一轴丝杆的一端固定连接，所述第一轴伺服电机驱动所述第一轴丝杆转动；及第一轴丝杆螺母，套设于所述第一轴丝杆上，且与所述第二直线运动总成固定连接。进一步，所述第一轴直线运动总成还包括第一轴导轨，与所述第一轴丝杆平行设置；第一轴滑块，可滑动地设于所述第一轴导轨上，且与所述第二轴直线运动总成固定连接。进一步，所述第二轴直线运动总成包括第二轴前丝杆支撑座；第二轴后丝杆支撑座；第二轴丝杆，两端分别可转动地穿设所述第二轴前丝杆支撑座及所述第二轴后丝杆支撑座；第二轴伺服电机，其输出轴与所述第二轴丝杆的一端固定连接，所述第二轴伺服电机驱动所述第二轴丝杆转动；及第二轴丝杆螺母，套设于所述第二轴丝杆上，且与所述第三直线运动总成固定连接。进一步，所述第二轴直线运动总成还包括第二轴导轨，与所述第二轴丝杆平行设置；第二轴滑块，可滑动地设于所述第二轴导轨上，且与所述第三轴直线运动总成固定连接。进一步，所述第三轴直线运动总成包括第三轴前丝杆支撑座；第三轴后丝杆支撑座；第三轴丝杆，两端分别可转动地穿设所述第三轴前丝杆支撑座及所述第三轴后丝杆支撑座；第三轴伺服电机，其输出轴与所述第三轴丝杆的一端固定连接，所述第三轴伺服电机驱动所述第三轴丝杆转动；及第三轴丝杆螺母，套设于所述第三轴丝杆上，且与所述手腕固定连接。进一步，所述第三轴直线运动总成还包括导向杆，与所述第三轴丝杆平行设置；导套，可滑动地套设于所述导向杆上，且与所述手腕固定连接。进一步，所述手腕包括第一电机、第二电机、第三电机、偏航轴、俯仰轴、摆动轴及机械接口，所述第一电机驱动所述偏航轴转动，所述偏航轴带动所述机械接口作偏航运动；所述第二电机驱动所述俯仰轴转动，所述俯仰轴带动所述机械接口作俯仰运动；所述第三电机驱动所述摆动轴转动，所述摆动轴带动所述机械接口作摆动运动；所述机械接口固定连接所述铺放头。进一步，所述铺放头包括导向模块、夹紧模块、重送模块、剪切模块、施压模块、力口热集合模块、气源、气源净化装置及丝束通道；所述导向模块用于导向丝束，使丝束能够顺利进入所述丝束通道；所述夹紧模块在所述剪切模块动作之前，将所述丝束夹紧，防止所述丝束在张力作用下弹回；所述重送模块用于运输送料；所述剪切模块用于剪切所述丝束；所述施压模块用于将丝束压紧在工件表面；所述加热集合模块用于加热、集合所述丝束。进一步，所述旋转芯模总成还包括导轨、装夹装置、三爪卡盘、伺服电机及支架，所述装夹装置可滑动地设于所述导轨上；所述三爪卡盘与所述伺服电机的输出轴固定连接；所述芯模装夹在所述装夹装置及三爪卡盘上，根据所述芯模的形状调节所述装夹装置的位置。上述碳纤维铺放设备具有七个自由端，且旋转芯模总成的芯模可旋转，根据芯模的形状可调整铺放头的位置及芯模自身的旋转位置，从而方便地铺放任意形状的芯模制
品O
图1为实施方式一的碳纤维铺放设备的立体图；图2为图1所示碳纤维铺放设备的第一轴直线运动总成的立体图；图3为图1所示碳纤维铺放设备的第二轴直线运动总成的立体图；图4为图1所示碳纤维 铺放设备的第三轴直线运动总成的立体图；图5为图1所示碳纤维铺放设备的手腕的原理示意图；图6为图1所示碳纤维铺放设备的铺放头的原理示意图；图7为图6所示碳纤维铺放设备的夹紧模块的原理示意图；图8为图6所示碳纤维铺放设备的重送模块的原理示意图；图9为图6所示碳纤维铺放设备的剪切模块的原理示意图；图10为图6所示碳纤维铺放设备的施压模块的原理示意图；图11为图1所示碳纤维铺放设备的旋转芯模总成的立体图；图12为实施方式二的碳纤维铺放设备的立体图。
具体实施方式为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。本发明的具体实施方式
提供一种七自由度的碳纤维铺放设备，该碳纤维铺放设备主要由带有三个直线运动总成的手臂、带有三个转动运动总成的手腕、具有自动铺放功能的铺放头以及可带动芯模回转的旋转芯模总成构成。铺放头的各运动部件在装配结构中占据一定的空间位置，这一空间位置通过各部件的空间位姿信息描述，空间位姿信息由两部分组成一部分是位置信息，描述部件的空间位置；另一部分是姿态信息，描述部件的方向。部件移动通过部件空间位置的改变来体现,部件转动通过部件方向的改变来体现。其中，手臂和手腕起到控制铺放头空间位置和姿态的作用。带有三个直线运动总成的手臂的运动控制铺放头的空间位置，带有三个转动运动总成的手腕起到连接手臂和铺放头的作用，并且通过三个转动运动总成控制铺放头的空间姿态；铺放头具有自动铺带功能，丝束经过导向模块、夹紧模块、重送模块、剪切模块以及丝束集合加热模块，最终铺放在芯模表面；芯模回转总成可带动芯模绕轴线回转，该回转运动联合手臂、手腕的运动，最终使铺放设备理论上可以铺放任意型面的芯模。请参阅图1及图2，实施方式一的碳纤维铺放设备10具有七自由度，其包括手臂100、手腕200、具有自动铺带功能的铺放头300、可带动芯模回转的旋转芯模总成400及固定支架500。手臂110包括三个直线运动总成。手腕120包括三个转动运动总成。手臂110的直线运动联合手腕120及旋转芯模总成140的回转运动，使得铺放头130可以铺放任何复杂型面的芯模。根据实际情况以及生产需求，碳纤维铺放设备10可做成龙门式装备和悬臂式装备。具体在本实施方式中，手臂110固定于固定支架500上，手腕120及铺放头300悬空于固定支架500内，旋转芯模总成400固定于固定支架500下方，且与铺放头300相对设置。固定支架500大致为方形，从而使碳纤维铺放设备10做成龙门式装备。具体在本实施方式中，碳纤维铺放设备10的手臂110包括由第一轴直线运动总成110、第二轴直线运动总成120及第三轴直线运动总成130。通过调节第一轴直线运动总成110、第二轴直线运动总成120及第三轴直线运动总成130的直线运动，从而调节铺放头130在空间的位置。请参阅图2，第一轴直线运动总成110包括第一轴伺服电机111、第一轴前丝杆支撑座112、第一轴导轨113、第一轴丝杆114、第一轴丝杆螺母115、第一轴滑块116、第一轴丝杆螺母座117、第一轴后丝杆支撑座118。第一轴前丝杆支撑座112、第一轴导轨113及第一轴后丝杆支撑座118固定于固定支架500上。第一轴丝杆114的两端分别可转动地穿设第一轴前丝杆支撑座112及第一轴后丝杆支撑座118,且一端与第一轴伺服电机111的输出轴固定连接。第一轴导轨113为三个，设于第一轴丝杆114的两侧且与第一轴丝杆114平行设置。第一轴滑块116为三个，分别可滑动地设于三个第一轴导轨113上。第一轴丝杆螺母115套设于第一轴丝杆114上，且与第一轴丝杆螺母座117固定连接。第一轴伺服电机111带动第一轴丝杆114转动，驱动第一轴丝杆螺母115带动第一轴丝杆螺母座117向前运动，第一轴滑块116及第一轴丝杆螺母座117固定连接第二轴直线运动总成120。请参阅图3，第二轴直线运动总成120包括第二轴伺服电机121、第二轴前丝杆支撑座122、第二轴丝杆123、第二轴导轨124、第二轴丝杆螺母125、第二轴滑块126、第二轴丝杆螺母座127、水平梁128、第二轴后丝杆支撑座129。第二轴丝杆123的两端分别可转动地穿设第二轴前丝杆支撑座122及第二轴后丝杆支撑座129且一端与第二轴伺服电机121的输出轴固定连接。第二轴导轨124为两个，设于第二轴丝杆123的两侧且与第二轴丝杆123平行设置。第二轴滑块126为两个，分别可滑动地设于两个第二轴导轨124上。第二轴丝杆螺母125套设于第二轴丝杆123上，且与第二轴丝杆螺母座127固定连接。第二轴前丝杆支撑座122、第二轴导轨124及第二轴丝杆螺母座127均固定于水平梁128上。第二轴伺服电机121带动第二轴丝杆123转动，驱动第二轴丝杆螺母125带动第二轴丝杆螺母座127向前运动，第二轴滑块126及第二轴丝杆螺母座127固定连接第三轴直线运动总成130。请参阅图4，第三轴直线运动总成130包括第三轴伺服电机131、第三轴前丝杆支撑座132、第三轴丝杆133、第三轴丝杆螺母134、第三轴丝杆螺母座135、导向杆136、导套137、连接板138、第三轴后丝杆支撑座139及竖直梁1310。第三轴丝杆133的两端分别可转动地穿设第三轴前丝杆支撑座132及第三轴后丝杆支撑座139且一端与第三轴伺服电机131的输出轴固定连接。导向杆136为两个，设于第三轴丝杆133的两侧且与第三轴丝杆133平行设置。导套137为两个，分别可滑动地套设于两个导向杆136上。第三轴丝杆螺母135套设于第三轴丝杆133上，且与第三轴丝杆螺母座135固定连接。第三轴前丝杆支撑座132、导向杆136、及第三轴丝杆螺母座137均固定于竖直梁1310上。第三轴丝杆螺母座135固定在连接板138上，连接板138固定在第二轴直线运动总成120上，第三轴伺服电机131带动第三轴丝杆133转动，则将带动竖直梁1310在竖直方向运动，手腕300连接在竖直梁1310上面。请参阅图5，手腕200起到连接手100与铺放头300的作用，手腕200通过自身偏航、俯仰、摆动三个转动运动总成调节铺放头400在空间的姿态。手腕200包括第一电机210、偏航轴220、第三电机230、第二电机240、俯仰轴250、摆动轴260及机械接口 270。第一电机210工作，通过一系列传动，带动偏航轴220转动，从而带动机械接口 270完成偏航运动；第二电机240工作，通过一系列传动，带动俯仰轴250转动，从而带动机械接口 270完成俯仰运动；第三电机230动作,通过一系列传动,带动摆动轴260转动,从而带动机械接口270完成摆动运动。机械接口 270固定连接铺放头300。请参阅图6，铺放头300作为七自由度碳纤维铺放设备的核心部件，具有导向、夹紧、剪切、重送、施压丝束等功能，丝束20经过铺放头300最终铺放在工件表面。铺放头300主要由导向模块310、夹紧模块320、重送模块330、剪切模块340、施压模块350、加热集合模块360、气源370、气源净化装置380、丝束通道390组成。导向模块310主要起丝束20导向作用，使丝束20能够顺利进入丝束通道390 ;夹紧模块320起到夹紧丝束20的作用，当某一路丝束需要剪断，在剪切模块340动作之前，夹紧模块320将丝束夹紧，防止丝束20在张力作用下弹回；重送模块330起到运输送料的作用；剪切模块340起到剪切丝束20的作用，当某一路丝束需要剪断，剪切模块340动作；施压模块350起到将丝束压紧在工件表面的作用；加热集合模块360起到加热、集合丝束的作用，丝束20通过加热具有一定的粘性，集合在一起后由施压模块350压紧在工件表面。例如，加热集合模块360包括加热集合模块由第一路丝束通道、第二路丝束通道、第三路丝束通道、第四路丝束通道、出丝口及加热装置。加热装置在出丝口设置。请参阅图7至图10，夹紧模块320包括夹紧气缸321、夹紧连杆322及压紧块323。当需要夹紧丝束20时，夹紧气缸321动作带动夹紧连杆322，推动压紧块323，将丝束20压紧在丝束通道上；当需要松开丝束20时，对夹紧气缸321换向即可。重送模块330包括重送气缸331、从动轮连杆332、从动轮333、重送电机334及主动轮335。剪切模块340包括剪切气缸341、剪切连杆342及切刀343。施压模块350包括施压气缸351及压辊352。导向模块310改变丝束20的运动方向，使丝束20能够顺利进入丝束通道内。具体在本实施例中，导向模块310包括设于丝束通道的输入口的传送轮，该传送轮可旋转。在其他实施方式中，导向模块310也可为传送带、传送滚轴等。夹紧模块320的夹紧连杆322的两端分别与夹紧气缸321的活塞及压紧块323可转动连接。当需要夹紧丝束20时，夹紧气缸321动作带动夹紧连杆322，推动压紧块323，将丝束20压紧在丝束通道上；当需要松开丝束20时，对夹紧气缸321换向即可。夹紧模块320采用无杆气缸作为动力源方式，优化了结构。重送模块330的从动轮连杆332的两端分别与重送气缸331的活塞及重送压辊可转动连接，重送气缸331驱动从动轮连杆332转动，从动轮连杆332带动重送压辊朝向主动轮335运动。重送气缸331为无杆气缸。重送电机135驱动主动轮335转动，主动轮335与重送压辊相对设置，且可分别抵压丝束20的两侧。重送模块330主要完成丝束20的送料功能。当需要增加某一路丝束时，重送气缸331驱动重送压辊将丝束20压到主动轮335上，同时，通风口通风，且气流方向与运送丝束20的方向相同，丝束20在主动轮335与重送压辊的挤压以及风力作用下向前运动，最终到达制品表面。重送模块330采用无杆气缸驱动重送压辊，节省了空间。剪切模块340包括剪切气缸341、剪切连杆342、导向块、下切刀、上切刀及固定座。剪切气缸341为无杆气缸。剪切连杆342的两端分别与剪切气缸341的活塞及导向块可转动连接。下切刀固定于导向块，上切刀固定于固定座。剪切气缸341驱动剪切连杆342转动，剪切连杆342带动导向块朝向上切刀滑动，使下切刀与上切刀相抵接。在铺放零件的局部结构或者结束一次铺放的位置，铺放工艺要求丝束20部分切断或者全部切断，此时，剪切模块340工作。剪切气缸341驱动剪切连杆342带动下切刀将丝束20剪断。剪切模块340采用无杆气缸，节省铺放头装置300内部的空间。加热集合模块包括相互平行的第一路丝束通道、第二路丝束通道、第三路丝束通道、第四路丝束通道、出丝口及加热装置(图未示)。加热装置在出丝口处布置。丝束20进过导向模块310、夹紧模块320、重送模块330、剪切模块340，在加热集合模块中集合成多束丝束紧密排列的丝带。丝束20在加热之前处于低粘度或者基本无粘性状态，以确保丝束20能够在丝束通道内顺利通过并且到达施压模块350。丝束20经过加热装置加热后具有一定粘性，确保丝带能够紧贴制品型面。施压模块350包括施压气缸351、施压连杆、箱体以及压辊352。压辊352可以绕轴旋转，压辊352的转轴固定于箱体上。施压气缸351为无杆气缸。施压连杆的两端分别与施压气缸351的活塞及箱体固定连接。丝束20到达压辊352后，施压气缸351施加一定的压力将丝束20压紧在制品表面，对铺层起到铺平压实、层间连接和排除空气的作用，以消除内层纤维在宽度方向上的间隙，同时控制施压气缸351的气压达到控制压辊压力的目的。铺放头300的工作原理为开启重送电机334，带动主动轮335传动，如果丝束20被夹紧则对夹紧气缸321换向松开丝束20，再开启重送气缸331，通过从动轮连杆332使从动轮333压到主动轮335上，挤压丝束20运动，丝束20到达压辊352下，施压气缸351将丝束20压在工件表面上，对重送气缸331换向，从动轮333抬起。当需要剪切时，启动夹紧气缸321夹紧丝束20，之后再启动剪切气缸341，对丝束20实施剪切动作，动作完成后对剪切气缸341进行换向，收回下切刀343，进行下一轮铺放，上述动作循环进行。请参阅图11，旋转芯模总成400包括导轨410、装夹装置420、芯模430、三爪卡盘440、伺服电机450及支架460。装夹装置420可滑动地设于导轨410上。三爪卡盘440与伺服电机450的输出轴固定连接。芯模430可旋转，装夹在装夹装置420和三爪卡盘440上，根据芯模430的形状可以调节装夹装置420的位置。上述碳纤维铺放设备10主要适合旋转芯模长度比较长、宽度比较窄的工件，刚度强，结构稳定性比较好，精度较高，将铺放中产生的震动减到最小，可靠性比较高，但是占用空间体积比较大。上述碳纤维铺放设备10具有七个自由端，且旋转芯模总成400的芯模430可旋转，根据芯模430的形状可调整铺放头300的位置及芯模430自身的旋转位置，从而方便地铺放任意形状的芯模制品。并且，上述碳纤维铺放设备10的手臂100及手腕200运动灵活，理论上可以使铺放头300到达空间任意位置；铺放头300采用模块化设计，气缸增加增力机构，增加了可靠性；上述碳纤维铺放设备10由于具有七个自由度，且芯模430可旋转，提高了材料的利用率及铺放效率，可以完成复杂曲面、变厚度、加筋等铺放成型操作。可以理解，铺放头300中各个气缸所连接的连杆机构可由其它增力机构代替；三自由度手腕200可由其它能够完成偏航、俯仰、摆动运动的三自由度装置代替；手臂100和手腕200可由一个3P-3R机器人来代替。请参阅图12，实施方式二的碳纤维铺放设备30为悬臂式设备主要适合于回转体小工件，结构紧凑，悬臂结构灵活性较大，便于铺放，但是悬臂结构容易变形，影响铺放效果O实施方式二的碳纤维铺放设备30与实施方式一的碳纤维铺放设备10基本相似，其不同之处在于实施方式二的碳纤维铺放设备30省略了固定支架，手臂500、手腕600、铺放头700、旋转芯模总成400集成小型化；第一轴直线运动总成510设于旋转芯模总成400的一侧，第二轴直线运动总成520设于第一轴直线运动总成510，第三轴直线运动总成530设于第二轴直线运动总成520且与旋转芯模总成400相对设置。以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
权利要求
1.一种碳纤维铺放设备，其特征在于，包括手臂，包括第一轴直线运动总成、与所述第一轴直线运动总成连接的第二直线运动总成及与所述第二轴直线运动总成的第三轴直线运动总成；手腕，与所述第三轴直线运动总成连接，所述手腕具有三个转动自由度；铺放头，与所述手腕固定连接；及旋转芯模总成，包括与所述铺放头相对设置且可旋转的芯模。
2.如权利要求1所述的碳纤维铺放设备，其特征在于，所述第一轴直线运动总成包括第一轴前丝杆支撑座；第一轴后丝杆支撑座；第一轴丝杆，两端分别可转动地穿设所述第一轴前丝杆支撑座及所述第一轴后丝杆支撑座；第一轴伺服电机，其输出轴与所述第一轴丝杆的一端固定连接，所述第一轴伺服电机驱动所述第一轴丝杆转动；及第一轴丝杆螺母，套设于所述第一轴丝杆上，且与所述第二直线运动总成固定连接。
3.如权利要求2所述的碳纤维铺放设备，其特征在于，所述第一轴直线运动总成还包括第一轴导轨，与所述第一轴丝杆平行设置；第一轴滑块，可滑动地设于所述第一轴导轨上，且与所述第二轴直线运动总成固定连接。
4.如权利要求1所述的碳纤维铺放设备，其特征在于，所述第二轴直线运动总成包括第二轴前丝杆支撑座；第二轴后丝杆支撑座；第二轴丝杆，两端分别可转动地穿设所述第二轴前丝杆支撑座及所述第二轴后丝杆支撑座；第二轴伺服电机，其输出轴与所述第二轴丝杆的一端固定连接，所述第二轴伺服电机驱动所述第二轴丝杆转动；及第二轴丝杆螺母，套设于所述第二轴丝杆上，且与所述第三直线运动总成固定连接。
5.如权利要求4所述的碳纤维铺放设备，其特征在于，所述第二轴直线运动总成还包括第二轴导轨，与所述第二轴丝杆平行设置；第二轴滑块，可滑动地设于所述第二轴导轨上，且与所述第三轴直线运动总成固定连接。
6.如权利要求1所述的碳纤维铺放设备，其特征在于，所述第三轴直线运动总成包括第三轴前丝杆支撑座；第三轴后丝杆支撑座；第三轴丝杆，两端分别可转动地穿设所述第三轴前丝杆支撑座及所述第三轴后丝杆支撑座；第三轴伺服电机，其输出轴与所述第三轴丝杆的一端固定连接，所述第三轴伺服电机驱动所述第三轴丝杆转动；及第三轴丝杆螺母，套设于所述第三轴丝杆上，且与所述手腕固定连接。
7.如权利要求6所述的碳纤维铺放设备，其特征在于，所述第三轴直线运动总成还包括导向杆，与所述第三轴丝杆平行设置；导套，可滑动地套设于所述导向杆上，且与所述手腕固定连接。
8.如权利要求1所述的碳纤维铺放设备，其特征在于，所述手腕包括第一电机、第二电机、第三电机、偏航轴、俯仰轴、摆动轴及机械接口，所述第一电机驱动所述偏航轴转动，所述偏航轴带动所述机械接口作偏航运动；所述第二电机驱动所述俯仰轴转动，所述俯仰轴带动所述机械接口作俯仰运动；所述第三电机驱动所述摆动轴转动，所述摆动轴带动所述机械接口作摆动运动；所述机械接口固定连接所述铺放头。
9.如权利要求1所述的碳纤维铺放设备，其特征在于，所述铺放头包括导向模块、夹紧模块、重送模块、剪切模块、施压模块、加热集合模块、气源、气源净化装置及丝束通道；所述导向模块用于导向丝束，使丝束能够顺利进入所述丝束通道；所述夹紧模块在所述剪切模块动作之前，将所述丝束夹紧，防止所述丝束在张力作用下弹回；所述重送模块用于运输送料；所述剪切模块用于剪切所述丝束；所述施压模块用于将丝束压紧在工件表面；所述加热集合模块用于加热、集合所述丝束。
10.如权利要求1所述的碳纤维铺放设备，其特征在于，所述旋转芯模总成还包括导轨、装夹装置、三爪卡盘、伺服电机及支架，所述装夹装置可滑动地设于所述导轨上；所述三爪卡盘与所述伺服电机的输出轴固定连接；所述芯模装夹在所述装夹装置及三爪卡盘上，根据所述芯模的形状调节所述装夹装置的位置。
全文摘要
一种碳纤维铺放设备，包括手臂、手腕、铺放头及旋转芯模总成。手臂包括第一轴直线运动总成、与所述第一轴直线运动总成连接的第二直线运动总成及与所述第二轴直线运动总成的第三轴直线运动总成。手腕与所述第三轴直线运动总成连接，所述手腕具有三个转动自由度。铺放头与所述手腕固定连接。旋转芯模总成包括与所述铺放头相对设置且可旋转的芯模。上述碳纤维铺放设备具有七个自由端，且旋转芯模总成的芯模可旋转，根据芯模的形状可调整铺放头的位置及芯模自身的旋转位置，从而方便地铺放任意形状的芯模制品。
文档编号B29C70/38GK103029308SQ201110298040
公开日2013年4月10日 申请日期2011年9月30日 优先权日2011年9月30日
发明者罗昌杰, 何凯, 荀大伟, 于文泽, 杜如虚 申请人:中国科学院深圳先进技术研究院