一种恒张力缠绕工业机器人的制作方法

1.本发明涉及丝线张力控制技术领域，特别是一种恒张力缠绕工业机器人。


背景技术：

2.在复合材料制造领域，我国生产的传统缠绕机存在自由度低，作业柔性差，只能实现四自由度以下的简单制品缠绕成型，如容器、管道、电线杆等，难以实现复杂旋转壳体缠绕；此外，装备适应性差，难以适应制品多样化生产；胶槽通常坐落于缠绕小车上跟随导丝头做往返运动，增加了缠绕装备的运动惯量影响缠绕装备的动态性能。然而对于复杂异型壳体成型均采用手工缠绕方法。手工缠绕存在生产效率低、产品质量差、制品性能不一及人工成本较高等问题，极大地限制了高附加值复合材料壳体的制造。传统二-六自由度缠绕装备存在柔性差及通用性差等缺点，不能很好完成运动轨迹规划达到良好的运动学特性。


技术实现要素：

3.本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本技术的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
4.鉴于现有技术中存在的问题，提出了本发明。
5.因此，鉴于上述和/或现有的传统缠绕机中存在的问题，提出了本发明。
6.为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种恒张力缠绕工业机器人，其包括机器人主体，所述机器人主体包括底座、转动关节、第一活动臂、第二活动臂、第三活动臂和第四活动臂，所述转动关节安装在底座上，第一活动臂铰接在转动关节上，第二活动臂铰接第一活动臂，第三活动臂铰接第二活动臂；以及，牵伸机构，所述牵伸机构安装在第四活动臂相对远离第三活动臂的一端。
7.作为本发明所述恒张力缠绕工业机器人的一种优选方案，其中：所述牵伸机构包括转动轴、驱动杆和定位板，所述转动轴铰接设置在第四活动臂上，所述驱动杆一端穿过转动轴连接气缸，另一端固定连接定位板。
8.作为本发明所述恒张力缠绕工业机器人的一种优选方案，其中：所述牵伸机构还包括导线板、横向紧固轮、纵向紧固轮和张紧大轮，所述导线板、横向紧固轮、纵向紧固轮和张紧大轮均安装在定位板的同一侧，所述横向紧固轮位于导线板的一侧横向活动设置，纵向紧固轮位于导线板的顶部纵向活动设置，张紧大轮位于纵向紧固轮的一侧设置。
9.作为本发明所述恒张力缠绕工业机器人的一种优选方案，其中：所述横向紧固轮和纵向紧固轮的尺寸大小一致，所述张紧大轮尺寸大于横向紧固轮和纵向紧固轮。
10.作为本发明所述恒张力缠绕工业机器人的一种优选方案，其中：所述导线板紧贴定位板并固定连接，导线板顶部设置挡板，导线板两侧设置侧板，挡板上设置有卡合连接的压板，压板一端活动链接挡板并且压板悬挂设置。
11.作为本发明所述恒张力缠绕工业机器人的一种优选方案，其中：压板与导线板之
间形成有容置空间，所述容置空间塞有折叠的海绵，所述海绵内吸附有一定含量的静电消除液。
12.作为本发明所述恒张力缠绕工业机器人的一种优选方案，其中：所述导线板顶部的定位板上开设有竖槽，导线板一侧的定位板上开设有横槽，所述横向紧固轮轴心通过连轴穿过横槽紧固连接，纵向紧固轮轴心通过连轴穿过竖槽紧固连接。
13.作为本发明所述恒张力缠绕工业机器人的一种优选方案，其中：所述导线板与压板通过螺杆压紧，螺杆穿过压板、导线板和定位板螺栓连接，螺杆与压板之间设置有螺线圈。
14.作为本发明所述恒张力缠绕工业机器人的一种优选方案，其中：所述张紧大轮轴心贯穿设置固定的螺纹轴，螺纹轴一端穿过定位板，另一端活动对接螺帽盖，所述螺帽盖与张紧大轮之间通过螺线片连接，所述横向紧固轮、纵向紧固轮和张紧大轮内均填充有羊毛。
15.作为本发明所述恒张力缠绕工业机器人的一种优选方案，其中：所述挡板上设置有凹槽，凹槽自挡板上远离导线板的一侧面凹陷形成，凹槽两侧设置卡槽，压板顶部设置卡板，卡板穿过凹槽嵌入两侧的卡槽内并且卡板尺寸限位在卡槽内。
16.本发明的有益效果：本发明的结构科学合理，可通过机器缠绕方式最大程度提升零件生产的工作效率，减少人工成本；而且该布置方法可以大幅度减少摩擦，降低损耗，将成本控制在最低。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
18.图1为第一个实施例中的机器人主体与变位机构工作位置图。
19.图2为第一个实施例中的牵伸机构结构图。
20.图3为第二个实施例中的牵伸机构中部件的位置安装图。
21.图4为第二个实施例中的牵伸机构局部连接结构图。
22.图5为第二个实施例中的图3中的f部分放大图。
具体实施方式
23.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
24.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
25.其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
26.实施例1
27.参照图1、2，为本发明第一个实施例，该实施例提供了一种恒张力缠绕工业机器人，其包括机器人主体100和牵伸机构200。
28.机器人主体100包括底座101、转动关节102、第一活动臂103、第二活动臂104、第三活动臂105和第四活动臂106，转动关节102安装在底座101上可以360度转动，第一活动臂103铰接在转动关节102上可以在一定角度内垂直于转动关节102的转动平面旋转，第二活动臂104铰接第一活动臂103，第三活动臂105铰接第二活动臂104。
29.牵伸机构200安装在第四活动臂106相对远离第三活动臂105的一端，在第四活动臂106上安装有收卷棍106a，收卷棍106a上缠绕有丝线并牵伸至牵伸机构200，由牵伸机构200引出。
30.整个机器人主体运转时在其对面还设置有变位机构300，变位机构300包括变位机301、锥形预制体302和伺服电机303，变位机301带动锥形预制体302旋转，在锥形预制体302通过伺服电机303带动旋转的同时，机器人主体100通过机械臂上下摆动，使纤维材料成功缠绕出预制体形状的产品。
31.牵伸机构200包括转动轴201、驱动杆202和定位板203，转动轴201铰接设置在第四活动臂106上的前端，驱动杆202一端穿过转动轴201连接气缸，另一端固定连接定位板203，气缸可以驱动驱动杆202前进后退。
32.进一步的，牵伸机构200还包括导线板204、横向紧固轮205、纵向紧固轮206和张紧大轮207，导线板204、横向紧固轮205、纵向紧固轮206和张紧大轮207均安装在定位板203的同一侧，丝线从收卷棍106a上引出，依次经过导线板204、横向紧固轮205、纵向紧固轮206和张紧大轮207，最后绕卷在锥形预制体302上；横向紧固轮205、纵向紧固轮206和张紧大轮207呈s型布置，使得丝线牵引时呈s型引出，s型经过横向紧固轮205、纵向紧固轮206和张紧大轮207可以更好的保证恒张力的效果，不至于在缠绕时经过凸点时产生过大的冲击力，保护张力器的同时更好的保持张力恒定。
33.同时横向紧固轮205和纵向紧固轮206分别可以横向和纵向移动，从而调节丝线s型引出时的角度，保证最佳效果。
34.实施例2
35.参照图3～5，为本发明第二个实施例，该实施例基于上一个实施例，横向紧固轮205和纵向紧固轮206呈一定角度分布并且可以移动设置。
36.横向紧固轮205位于导线板204的一侧横向活动设置，纵向紧固轮206位于导线板204的顶部纵向活动设置，张紧大轮207位于纵向紧固轮206的一侧设置，同时张紧大轮207位于横向紧固轮205的上方位置。
37.横向紧固轮205和纵向紧固轮206的尺寸大小一致，所述张紧大轮207尺寸大于横向紧固轮205和纵向紧固轮206。
38.进一步的，导线板204顶部的定位板203上开设有竖槽203a，导线板204一侧的定位板203上开设有横槽203b，所述横向紧固轮205轴心通过连轴穿过横槽203b紧固连接，纵向紧固轮206轴心通过连轴穿过竖槽203a紧固连接；纵向紧固轮206可以沿着竖槽203a在竖直方向上移动，横向紧固轮205可以沿着横槽203b在横向方向上移动，从而调节两者之间形成的角度，丝线经过横向紧固轮205和纵向紧固轮206时可以与水平面呈30
°
～45
°
的角度，经过多次实验，丝线在30
°
～45
°
之间牵伸最为柔和，也不会给丝线造成磨损，还可以确保缠绕
顺畅，降低纤维材料缠绕时对张力器产生的冲击。
39.为了保护纤维材料的同时增大与纤维材料之间的摩擦力，不至于导轮和纤维材料之间产生相对位移，从而不能满足恒张力的要求，在横向紧固轮205、纵向紧固轮206和张紧大轮207的导轮之间均嵌入羊毛。
40.导线板204为板状结构，紧贴定位板203并通过螺栓固定连接，导线板204的顶部垂直设置有挡板204a，挡板204a与定位板203保持垂直并且挡板204a沿着定位板203的长度方向布置；导线板204两侧设置侧板204b，挡板204a上设置有卡合连接的压板204c，压板204c一端活动链接挡板204a并且压板204c悬挂设置，压板204c与导线板204之间形成有容置空间t，容置空间t塞有折叠的海绵k，海绵k采用折一半的方式将折叠弯折处朝向塞入容置空间t，丝线从海绵k的两瓣之间通过，所述海绵k内吸附有一定含量的静电消除液，静电消除液可以消除丝线通过时产生的静电，也可以减少快速牵伸时产生的摩擦，降低损耗。
41.挡板204a上设置有凹槽204a-1，凹槽204a-1自挡板204a上远离导线板204的一侧面凹陷形成，凹槽204a-1两侧设置卡槽204a-2，压板204c顶部设置卡板204c-1，卡板204c-1穿过凹槽204a-1嵌入两侧的卡槽204a-2内并且卡板204c-1越过卡槽204a-2部分的尺寸大于卡槽204a-2，因此可以限位在卡槽204a-2内。
42.线板204与压板204c通过螺杆204d压紧，螺杆204d穿过压板204c、导线板204和定位板203螺栓连接，螺杆204d与压板204c之间设置有螺线圈204d-1。螺杆204d旋转可以调节压板204c的压紧程度，同时螺线圈204d-1可以很好控制压板204c的压紧过程中产生的力，防止压紧过快导致静电消除液压出。
43.所述张紧大轮207轴心贯穿设置固定的螺纹轴207a，螺纹轴207a一端穿过定位板203，另一端活动对接螺帽盖207b，所述螺帽盖207b与张紧大轮207之间通过螺线片207c连接。螺帽盖207b与螺纹轴207a之间留存有一定距离，在旋紧过程中螺帽盖207b与螺纹轴207a螺纹接触连接，螺线片207c与螺线圈204d-1一样可以控制旋紧过程的力的释放和收紧。
44.重要的是，应注意，在多个不同示例性实施方案中示出的本技术的构造和布置仅是例示性的。尽管在此公开内容中仅详细描述了几个实施方案，但参阅此公开内容的人员应容易理解，在实质上不偏离该申请中所描述的主题的新颖教导和优点的前提下，许多改型是可能的(例如，各种元件的尺寸、尺度、结构、形状和比例、以及参数值(例如，温度、压力等)、安装布置、材料的使用、颜色、定向的变化等)。例如，示出为整体成形的元件可以由多个部分或元件构成，元件的位置可被倒置或以其它方式改变，并且分立元件的性质或数目或位置可被更改或改变。因此，所有这样的改型旨在被包含在本发明的范围内。可以根据替代的实施方案改变或重新排序任何过程或方法步骤的次序或顺序。在权利要求中，任何“装置加功能”的条款都旨在覆盖在本文中所描述的执行所述功能的结构，且不仅是结构等同而且还是等同结构。在不背离本发明的范围的前提下，可以在示例性实施方案的设计、运行状况和布置中做出其他替换、改型、改变和省略。因此，本发明不限制于特定的实施方案，而是扩展至仍落在所附的权利要求书的范围内的多种改型。
45.此外，为了提供示例性实施方案的简练描述，可以不描述实际实施方案的所有特征(即，与当前考虑的执行本发明的最佳模式不相关的那些特征，或于实现本发明不相关的那些特征)。
46.应理解的是，在任何实际实施方式的开发过程中，如在任何工程或设计项目中，可做出大量的具体实施方式决定。这样的开发努力可能是复杂的且耗时的，但对于那些得益于此公开内容的普通技术人员来说，不需要过多实验，所述开发努力将是一个设计、制造和生产的常规工作。
47.应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。