一种机器人式复杂曲面网格铺放单丝头结构

1.本发明属于铺丝机技术领域，具体涉及一种机器人式复杂曲面网格铺放单丝头结构。


背景技术：

2.在近三十年自动铺丝技术得到了广泛应用和发展，已经成为复合材料成型自动化技术的典型代表。相对于自动铺带技术，自动铺丝工艺的适应性更好，可以用于制造具有复杂曲面的复合材料零件。就铺丝机来说，各制造商的铺丝头构型不同但基本功能相似，都可以完成压辊铺纱，送纱，断纱，止纱，张力控制，温度控制及铺放压力控制等功能。
3.随着复合材料的广泛应用，工业生产中面临的各种自动铺丝挑战也愈加严峻。工业生产中涉及到复杂曲面网格筋铺放时，大多采用手糊成型。这种成型方式不仅生产效率低下，而且手糊成型的质量也难以得到保证。然而在现有铺丝机的基础上，因为受到网格筋模具特殊性的限制，无法满足复杂曲面网格筋的铺放。
4.网格筋的铺放是在凹槽内进行，这对铺放设备的适应性要求极高。并且要满足在凹槽内能够实现自动止送切功能。网格筋在铺放过程中如果发生中断，则很难在之前的基础上持续铺放，因此对网格筋铺丝设备的稳定性要求较高。可见，复杂曲面网格筋的铺放设备不仅要在机械结构上有所适应，同样要在功能稳定性行进行提升。


技术实现要素：

5.为解决上述问题，本发明公开了一种机器人式复杂曲面网格铺放单丝头结构，能够实现复杂曲面网格筋丝束的自动化铺放，操作方便，设计合理。
6.一种机器人式复杂曲面网格铺放单丝头结构，包括纱架组件、固定组件、导向组件、止送组件、切断组件、加热组件和压实辊；其特征在于:所述纱架组件包括纱架固定板、位于所述纱架固定板上方的固定纱架板；其中纱架板上分别设有纱棍机构和收膜棍机构；所述纱棍机构包括线滚轴、纱棍压紧轴、磁粉制动器和纱棍支座；在纱架板的一侧安装有线滚轴、纱棍支座用于固定安装纱棍，纱棍压紧轴安装上线滚轴的端部；纱架板的另一侧安装有与线滚轴的端部连接的磁粉制动器；所述收膜棍包括收膜轴、力矩电机和收膜棍前后盘；其中力矩电机固定在纱架板上且输出端连接有收膜轴；其中所述收膜轴的前、后端均连接有收膜棍前后盘。
7.进一步的，所述固定组件包括滑座、固定在所述滑座上的铺丝头支架、摆动气缸；铺丝头支架一端连接滑座上；摆动气缸倾斜设置在滑座上且气缸轴连接有铺丝头。
8.进一步的，所述导向组件包括导向板、压板、导纱轮；两块导向板分别转动设置于铺丝头支架上，压板安装在两块导向板上方，导纱轮通过轴承转动设置在两个导向板中间位置，摆动气缸的气缸轴与压板连接。
9.进一步的，所述止送组件包括止压气缸、压轮、单向重送轮、步进电机；止压气缸安装在压板且气缸轴连接有压轮，压轮的下方设有单向重送轮；其中单向重送轮与步进电机
的输出轴连接。
10.进一步的，所述切断组件包括切刀、切断气缸、砧板；切断气缸的气缸轴连接切刀；其中切断气缸固定在导向板的底部；切刀位于两块导向板之间的正下方；其中在压板下方且位于切刀的上方固定有砧板。
11.进一步的，所述加热组件包括加热灯和灯架；其中灯架安装于导向板的末端用于固定红外加热灯，加热灯位于压辊的正上方，灯光直射压辊的前端；所述压辊安装在导向板的末端。
12.使用时，将预浸料固定于纱架组件的纱辊机构，分出纤维丝束与隔离膜。隔离膜缠于纱架组件的收膜辊机构，纤维丝束则牵引至导向组件。在导向组件处，纤维丝束依次穿过两个导纱轮、压板到达止送组件处。穿过止送组件的压轮与重送轮到达切断组件，穿过切刀与砧板之间到达压辊。工作时，经控制张力的纱架组件功能开启，止送组件的止压气缸下压，重送轮选转，将纤维丝束送至压辊处，此时加热等打开，通过固定组件的滑座移动与摆动气缸的施压，将压辊压至相应位置，止压气缸抬起，使得纤维丝束可以精准的铺放在网格筋模具凹槽内。铺放完成前，止压气缸再次压下，此时切刀在切断气缸的推动下，将预浸料切断，压辊继续工作将剩余纤维丝束铺放完成。后续重复上述操作。
13.本实用新型的有益效果为：
14.本实用新型为了实现网格筋铺丝头的小尺寸特点，将止送轮集中到止送组件中，利用单向重送轮只能单方向转动的特点，实现了止压和重送在同一个组合压辊上实现，节省空间。
15.本实用新型为了实现复杂曲面的铺放，利用倾斜安装的摆动气缸以及铺丝头支架与导向板的转动连接，使得铺丝头的运动轨迹可以贴合复杂曲面，并且满足在网格筋模具凹槽内的铺放要求。
16.在摆动气缸的作用下铺丝头可以发生位置转动以满足不同情况下的铺丝任务。
附图说明
17.图1是本实例新型的结构示意图；
18.图2是新型纱架结构示意图；
19.图3是止送组件结构示意图；
20.图4是切断组件结构示意图。
具体实施方式
21.下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
22.实施例一，结合图1和图2进行说明：一种复杂曲面网格筋铺放单丝头结构的纱架组成，包括纱架组件1、固定组件2、导向组件3、止送组件4、切断组件5、加热组件6、压实辊7。
23.实施例二，在实例一的基础上结合图2进行说明：所述纱架组件1有纱架固定板1-1，用于将纱架固定在可以随铺丝头移动的固定位置上。保证纱架与铺丝头的相对位置不发
生变化。纱架固定板上方固定纱架板1-2。纱架板用于安装纱棍与收膜棍。所述纱棍包括线滚轴1-3、纱棍压紧轴1-4、磁粉制动器1-5、纱棍支座1-6。在纱架板一侧安装有线滚轴、纱棍支座用于固定安装纱棍，纱棍压紧轴可将安装上的纱棍紧固在线滚轴上。纱架另一侧紧扣线滚轴安装有磁粉制动器，用于给纱棍提供反转力，保证能满足后续预浸料张力调节。在纱架板上安装收膜棍。所述收膜棍包括收膜轴1-7、力矩电机1-8、收膜棍前后盘1-9。在纱架板一侧安装收膜轴用于承担隔离膜的收卷任务，收膜棍前后盘安装于收膜轴的前后端部，用于限制隔离膜收卷时的行程。纱架另一侧紧扣收膜轴安装步进电机，为收膜棍提供收膜力矩。
24.实施例三，在实例一的基础上结合图1进行说明：所述固定组件包括滑座2-1、铺丝头支架2-2、摆动气缸2-3。滑座2-1用于将铺丝机构半固定于导轨上，能在电机的驱动下做出相应的移动。铺丝头支架2-2一端连接滑座2-1将铺丝头固定在滑座2-1上，一端连接铺丝头可以使铺丝头相对固定组件发生转动。摆动气缸2-3一端连接滑座2-1一端连接铺丝头，在摆动气缸2-3的作用下铺丝头可以发生位置转动以满足不同情况下的铺丝任务。
25.实施例四，在实例一的基础上结合图1进行说明：所述导向组件包括导向板3-1、压板3-2、导纱轮3-3；导向板3-1是安装铺丝头零件的主要承力件，贯穿整个铺丝头。两块导向板通过轴承分别固定于铺丝头支架2-2上，左右特制版相互平行，之间留有预浸料通道与功能件的安装位置。压板3-2安装在两块导向板3-1上方，垂直于导向板。导纱轮3-3通过轴承固定在导向板3-1中间位置，且在最上方，两个导纱轮3-3临近。
26.实施例五，在实例一的基础上结合图3进行说明;所述止送组件包括止压气缸4-1、压轮4-2、单向重送轮4-3、步进电机4-4。止压气缸4-1安装在压板上紧贴压轮，单向重送轮4-3固定于两块导向板中间，与压轮4-2之间保留间隙，在导向板外侧安装步进电机与单项重送轮同轴安装，为4-3单向重送轮提供重送转动力矩，保证预浸料4-5的止压与重送正常。
27.实施例六，在实例一的基础上结合图3进行说明：所述切断组件包括切刀5-1、切断气缸5-2、砧板5-3。切断气缸5-2连接切刀5-1并夹持固定于导向板3-1两边，使切刀5-1正好位于两块导向板3-1之间。在压板3-2下方，切刀5-1上方固定砧板5-3使切刀5-1下压时可以切到砧板5-3平面,保证切断预浸料4-5。
28.实施例七，在实例一的基础上结合图1进行说明：所述加热组件包括加热灯6-1、灯架6-2。灯架6-2安装于导向板3-1末端用于固定红外加热灯6-1，加热灯6-1位于压辊7正上方，灯光直射压辊7前端。所述压辊7安装在导向板3-1末端，两块导向板3-1中间通过轴承连接。
29.本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。