CN102085655A - 一种复合材料机械臂及其制备方法 - Google Patents

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梁燕民
王建昌
叶周军
陈磊
詹光亮
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Abstract

本发明公开了一种复合材料机械臂，包括一个T字形的梁，在T字梁上安装马鞍(6)，马鞍上装有安装支座(5)，所述的梁、马鞍和安装支座的材料为碳纤维/环氧复合材料。本发明的机械臂不但减轻了现有机械臂的重量，而且可以提高机械臂的刚度，减小挠度，特别当机械臂快速运转过程中，由于复合材料的抗阻尼性能好，机械臂振动小，可以大幅提高机械臂的传送精度，满足高精度传输的使用要求。可用作轿车装配流水线中自动传送机器人的传送臂。

Description

一种复合材料机械臂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种用于轿车流水线的自动传送机器人的复合材料机械臂。
背景技术
在轿车装配流水线，需使用自动传送机器人进行组装。目前常规使用的机器人的传送臂为铝合金材料，这种公知的机械臂重量较重，人工卸装机械臂麻烦。且使用这种公知的铝合金机械臂由于材料本身刚度小，挠度大，在机械臂快速运转过程中，机械臂振动较大，无法满足精确传输的使用要求。
目前没有发现同本发明类似技术的说明或报道，也尚未收集到国内外类似的资料。
发明内容
为了解决现有铝合金机械臂重量重，无法满足精确传输的使用要求的问题，本发明的目的在于提供一种复合材料机械臂。利用本发明，不但减轻了机械臂的重量，而且可以提高机械臂的刚度，减小挠度，特别当机械臂快速运转过程中，由于复合材料的抗阻尼性能好，机械臂振动小，可以大幅提高机械臂的传送精度，满足高精度传输的使用要求。
为了达到上述发明目的，本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种复合材料机械臂，该机械臂结构如下：
包括一个T字形的梁，在T字梁上安装马鞍(6)，马鞍上装有安装支座(5)，所述的梁、马鞍和安装支座的材料为碳纤维/环氧复合材料。
所述的T字形梁包括三根碳纤维/环氧复合材料杆件(1、2、3)，三根杆件通过一个碳纤维/环氧复合材料T型接头(4)进行胶接装配，组合成为T字形梁。
所述的T字形梁与马鞍(6)通过铆钉连接，马鞍(6)与安装支座(5)通过胶接连接。
在机械臂的底端安装有一个铝合金接头(7)。该铝合金接头是为了将机械臂安装到自动传送机器人上，故安装在机械臂的底端，通过该接头将复合材料机械臂与传送机器人进行连接。
所述的T字形梁与铝合金接头(7)通过胶接连接。
本发明还提供一种复合材料机械臂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(a)根据T形接头结构，用碳纤维/环氧预浸布铺层，并采用复合材料接头模压的工艺成型T形接头(4)；
(b)再以缠绕角为±30°缠绕三根直杆；
(c)用胶将三根直杆胶接在T形接头(4)上，铝合金连接接头(7)胶接在竖杆(3)上；
(d)用碳纤维/环氧预浸布铺层，并采用复合材料接头模压的工艺成型马鞍(6)和支座(5)，马鞍(6)与支座(5)用胶胶接连接，在T型梁的横杆上打铆钉孔，马鞍和T形梁以铆接的方式相连接。
由于机械臂的复合材料T字形梁尺寸较大，采用整体成型很难实现，因此将T字形梁分解成三根碳纤维/环氧复合材料圆杆，三根圆杆通过一个碳纤维/环氧复合材料T型接头进行胶接装配，组合成为T字形梁。
本发明用于轿车流水线的自动传送用机械臂，因为采用了碳纤维/环氧复合材料，所以机械臂的重量较铝合金机械臂减轻了50％，解决了机械臂人工卸装困难的问题。又由于碳纤维复合材料阻尼性能好，采用复合材料的机械臂具有更好的抗阻尼性能，在机械臂快速周期运动中，可以提高传输精度，满足机械臂高精度传输的使用要求。
附图说明
附图1为本发明一种复合材料机械臂的结构示意图。
附图2为本发明产品结构组成示意图。
具体实施方式
下面结合附图说明本发明的优选实施例。
实施例一：复合材料机械臂的结构
附图1为本发明一种复合材料机械臂的结构示意图，该机械臂结构为：
在碳纤维/环氧复合材料T形接头(4)上胶接三根碳纤维/环氧复合材料杆件(1、2、3)组成机械臂的主要框架T字形梁。在梁的横杆(1)和横杆(2)上打六个螺钉孔与六个碳纤维/环氧复合材料马鞍(6)通过铆钉连接。马鞍(6)与碳纤维/环氧复合材料安装支座(5)通过胶接连接。为了复合材料机械臂能安装到传送机器人上，需在机械臂下方安装金属连接接头(7)，在T型梁的竖杆(3)末端涂J-133胶，以胶接的形式同金属连接接头(7)相连。
实施例二：复合材料机械臂的制备方法
附图2为本发明一种复合材料机械臂的产品结构组成示意图。结合本附图，对本发明的生产工艺流程进行描述。
根据T形接头结构，用碳纤维/环氧预浸布铺层，并采用复合材料接头模压的工艺成型T形接头。再以缠绕角为±30°缠绕三根直杆。用J-133胶将三根直杆胶接在T形接头上，铝合金连接接头胶接在竖杆上。
用碳纤维/环氧预浸布铺层，并采用复合材料接头模压的工艺成型马鞍和支座，马鞍与支座用J-133胶胶接连接，在T型梁的横杆上打铆钉孔，马鞍和T形梁以铆接的方式相连接。
如上所述，本发明一种复合材料机械臂重量较铝合金机械臂减轻了50％，因此使用后可以方便地人工卸装。并由于采用了碳纤维/环氧复合材料，提高了材料的刚度，降低了挠度，有效提高了机械臂使用时的装配精度要求，满足了高精度装配的使用要求。

Claims (6)

1.一种复合材料机械臂，其特征在于，包括一个T字形的梁，在T字梁上安装马鞍(6)，马鞍上装有安装支座(5)，所述的梁、马鞍和安装支座的材料为碳纤维/环氧复合材料。
2.如权利要求1所述的机械臂，其特征在于，所述的T字形梁包括三根碳纤维/环氧复合材料杆件(1、2、3)，三根杆件通过一个碳纤维/环氧复合材料T型接头(4)进行胶接装配，组合成为T字形梁。
3.如权利要求1所述的机械臂，其特征在于，所述的T字形梁与马鞍(6)通过铆钉连接，马鞍(6)与安装支座(5)通过胶接连接。
4.如权利要求1所述的机械臂，其特征在于，在机械臂的底端安装有一个铝合金接头(7)。
5.如权利要求1所述的机械臂，其特征在于，所述的T字形梁与铝合金接头(7)通过胶接连接。
6.一种复合材料机械臂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(a)根据T形接头结构，用碳纤维/环氧预浸布铺层，并采用复合材料接头模压的工艺成型T形接头(4)；
(b)再以缠绕角为±30°缠绕三根直杆；
(c)用胶将三根直杆胶接在T形接头(4)上，铝合金连接接头(7)胶接在竖杆(3)上；
(d)用碳纤维/环氧预浸布铺层，并采用复合材料接头模压的工艺成型马鞍(6)和支座(5)，马鞍(6)与支座(5)用胶胶接连接，在T型梁的横杆上打铆钉孔，马鞍和T形梁以铆接的方式相连接。
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