基于机器人的复合材料异型壳体缠绕装置的制造方法
【专利摘要】一种基于机器人的复合材料异型壳体缠绕装置，它由六自由度机器人、扩展轴、芯模驱动机构和依次安装在水平支架上的导丝头、胶槽和纱架组成，其特征在于，所述六自由度机器人手臂末端连接扩展轴，所述扩展轴的另一端连接芯模驱动机构。所述芯模驱动机构由三爪卡盘、减速器、伺服电机、气压检测和显示装置组成，所述三爪卡盘采用气动抓取，连接减速器，所述减速器连接伺服电机，所述气压检测装置和显示装置安装于驱动三爪卡盘的气管上。本实用新型可实现复杂复合材料壳体的自动缠绕，并且不需要辅助设备，降低复合材料壳体生产成本、提高生产效率和制品质量，实现纤维缠绕快速、高效、优质的工业化加工。
【专利说明】
基于机器人的复合材料异型壳体缠绕装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及缠绕装置，尤其涉及一种基于机器人的复合材料异型壳体的缠绕
目.0
【背景技术】
[0002]复合材料壳体(如高压玻璃钢弯管、三通、锥管、轴对称回转体等)具有耐腐蚀性强、重量轻、强度高及可设计等优点，使其在油田、船舶、汽车、输配电等领域获得广泛应用。目前，我国纤维缠绕复合材料产业和产品产量已位居世界第一。
[0003]现有技术中，针对简单形状的回转体如容器、管道、电线杆等多采用传统的机械式或数控式缠绕机，优点是可实现自动缠绕、效率高，产品质量好，然而缺点是不易实现异形壳体缠绕，芯模装卡不方便，需要人工吊装且每完成一个工件的缠绕都需要人工更换芯模，而且胶槽通常需要随导丝头做往返运动，因此胶液添加不方便，且运动惯量大，容易造成胶液的溢出；而针对复杂异型壳体(弯管、三通等)的缠绕多采用手工缠绕的方法，其缺点是:效率低、质量差、缠绕线型不准确，极大地限制了高附加值复合材料管体的制造。
【发明内容】
[0004]本实用新型针对上述存在的问题，提出了基于机器人的复合材料异型壳体缠绕装置，不仅可实现弯头、三通、变径管等复杂复合材料壳体的自动缠绕，而且解决了胶液添加不方便和装卡不方便而需要辅助设备的缺点，降低复合材料壳体生产成本、提高生产效率和制品质量，实现纤维缠绕管体快速、高效、优质的工业化加工。
[0005]本实用新型的技术方案是通过以下的技术方案实现的:
[0006]—种基于机器人的复合材料异型壳体缠绕装置，它由六自由度机器人、扩展轴、芯模驱动机构和依次安装在水平支架上的导丝头、胶槽、纱架组成。
[0007]所述六自由度机器人装置手臂末端连接扩展轴，所述扩展轴的另一端连接芯模驱动机构；
[0008]所述芯模驱动机构由三爪卡盘、减速器、伺服电机、气压检测和显示装置组成，所述三爪卡盘采用气动抓取，且连接减速器，所述减速器连接伺服电机，所述气压检测及显示装置安装于驱动三爪卡盘的气管上。
[0009]所述的导丝头和胶槽固定安装在水平支架上，不随着机器人的运动而运动，所述胶槽若不添加胶液进行缠绕，可实现复合材料壳体的干纤维缠绕。
[0010]本实用新型的优点体现在:
[0011]本实用新型所述的装置采用六自由度机器人抓取和带动芯模，因此能够进行如弯管、三通等复杂异型壳体的缠绕，并且由于机器人具有能够高速、精确、稳定运行和运行轨迹精确的特点，所以缠绕过程中芯模的运动平稳且缠绕精度高，从而缠绕完成的制品的强度高且线型平滑稳定。
[0012]采用机器人抓取和带动芯模，因此在完成一件制品的缠绕并放到成品工位后，机器人可直接抓取下一个工件进行缠绕，因此更换芯模方便，实现了高度的自动化生产。
[0013]省去人工吊装的工序，在降低成本的同时提高了效率;本实用新型所述的装置采用导丝头及胶槽都固定不动的装置，避免了传统的缠绕机胶槽随导丝头做往复运动时运动惯量大易造成胶液外溢且胶液添加不方便的影响。
[0014]在实际应用中，如果需要缠绕质量大的工件，可由机器人抓取导丝头并由主轴驱动芯模旋转进行缠绕，因此该装置的适应性强。
【附图说明】
[0015]图1为本实用新型【具体实施方式】的结构示意图；
[0016]图中:1、六自由度机器人;2、扩展轴;3、芯模驱动机构;4、水平支架；
[0017]5、导丝头;6、胶槽;7、纱架;8、三爪卡盘;9、减速器;10、伺服电机；
[0018]11、气压检测装置;12、显示装置;13、气管。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图和实施例对本发明做进一步的详细说明:
[0020]—种基于机器人的复合材料异型壳体缠绕装置，它由六自由度机器人1、扩展轴2、芯模驱动机构3和依次安装在水平支架4上的导丝头5、胶槽6和纱架7组成，其特征在于，所述六自由度机器人I手臂末端连接扩展轴2，所述扩展轴2的另一端连接芯模驱动机构3，所述芯模驱动机构3由三爪卡盘8、减速器9、伺服电机10、气压检测11和显示装置12组成，所述三爪卡盘8采用气动抓取，连接减速器9，所述减速器9连接伺服电机10，所述气压检测装置11和显示装置12安装于驱动三爪卡盘的气管13上。
[0021 ]实施例:如图所示，在应用本实用新型时，应用计算机给所要缠绕的壳体进行建模和计算，模拟仿真出加工方法和过程，模拟仿真后的数据转成程序导入给计算机控制柜，然后机器人将根据控制柜的控制指令进行运动和加工，在加工时首先六自由度机器人I通过扩展轴2连接芯模驱动机构3，所述芯模驱动机构由伺服电机和减速器带动三爪卡盘8旋转，压缩空气经由气管13控制三爪卡盘进行芯模抓起，纱架7中的纱线经过胶槽6浸胶，再通过导丝头5缠绕到芯模上，导丝头5、胶槽6和纱架固定在水平支架4上易于胶液添加，按已设定程序的指令控制六自由度机器人的运动带动芯模旋转和移动，从而将浸胶的纱线平稳的缠绕到芯模上，完成后，将芯模和制品放到成品工位，机器人进行下一次抓取和缠绕作业。
【主权项】
1.一种基于机器人的复合材料异型壳体缠绕装置，它由六自由度机器人、扩展轴、芯模驱动机构和依次安装在水平支架上的导丝头、胶槽和纱架组成，其特征在于，所述六自由度机器人手臂末端连接扩展轴，所述扩展轴的另一端连接芯模驱动机构。2.根据权利要求1所述的一种基于机器人的复合材料异型壳体缠绕装置，其特征在于，所述芯模驱动机构由三爪卡盘、减速器、伺服电机、气压检测和显示装置组成，所述三爪卡盘采用气动抓取，连接减速器，所述减速器连接伺服电机，所述气压检测装置和显示装置安装于驱动三爪卡盘的气管上。3.根据权利要求1所述的一种基于机器人的复合材料异型壳体缠绕装置，其特征在于:所述的导丝头和胶槽固定安装在水平支架上，不随着机器人的运动而运动，所述胶槽不添加胶液进行缠绕，可实现复合材料壳体的干纤维缠绕。
【文档编号】B29C70/38GK205601196SQ201620357201
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年4月26日
【发明人】张晓冰, 崔崑, 钟金重, 候治国, 张博文
【申请人】哈尔滨鑫睿德科技有限公司