CN103962479A - 一种金属橡胶毛坯铺设装置 - Google Patents

Abstract

一种金属橡胶毛坯铺设装置，它包括机架、铺设机构、铺设板和定型板，所述铺设板水平固定在机架上,所述定型板位于铺设板的下部，其上表面固定有多个竖直定型销,每个定型销从铺设板相应的通孔中穿过,所述铺设机构包括X向线性模组、Y向线性模组、Z向线性模组、导丝套管及连接板，X向线性模组固定在机架上，Y向线性模组的一端固定在X向线性模组的滑块上，Z向线性模组固定在Y向线性模组的滑块上，制备金属橡胶毛坯的金属丝螺旋卷通过固定在Z向线性模组滑块上的导丝套管绕在定型销上。本发明实现了金属橡胶毛坯3D立体铺设成型的全自动控制,不仅能够保证产品尺寸及性能的一致性,而且还可有效提高生产效率,降低工人的劳动强度。

Description

一种金属橡胶毛坯铺设装置

技术领域

本发明涉及一种用于制备金属橡胶毛坯的设备，具体地说是一种金属橡胶毛坯铺设装置，属于金属加工技术领域。

背景技术

金属橡胶是一种新型弹性阻尼材料，由不同牌号和丝径的细金属丝经螺旋卷绕制、螺旋卷定螺距拉伸、毛坯制备、冷冲压成型、后处理等一系列工艺制备而成。在载荷作用下，金属丝螺旋线匝之间发生摩擦、滑移、挤压现象，可以耗散大量的振动能量，因此该材料具有橡胶般的高弹性、大阻尼特性以及金属优异的物理机械性能。金属橡胶具有在真空中不挥发，不惧怕辐射环境，耐高/低温，耐腐蚀，疲劳老化寿命长，可以长期保存等显著的优点，是特殊环境下橡胶的最佳替代品，在航空航天、高技术武器装备等领域具有广阔的应用前景。目前，在金属橡胶制备过程中，普遍采用螺旋卷缠绕工艺制备毛坯，这种工艺适用于制备具有常规尺寸且构型简单的金属橡胶构件，而对于大尺寸金属橡胶板材制品及具有复杂构型的金属橡胶制品，则不适于采用螺旋卷缠绕工艺制备毛坯。目前，在制备具有特殊结构的金属橡胶毛坯方面尚无有效的技术手段，大多采用传统的手工铺砌技术，这种制备方法劳动强度大，生产效率低，且产品尺寸及性能的一致性难以得到保证。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种金属橡胶毛坯铺设装置，在保证产品尺寸及性能一致性的同时, 提高生产效率并降低工人的劳动强度。

本发明所述问题是以下述技术方案实现的：

一种金属橡胶毛坯铺设装置，构成中包括机架、铺设机构、铺设板和定型板，所述铺设板水平固定在所述机架上,所述定型板位于所述铺设板的下部，其上表面固定有多个竖直定型销, 每个定型销从所述铺设板对应的通孔中穿过,所述铺设机构包括相互垂直的X向线性模组、Y向线性模组、Z向线性模组及导丝套管和连接板，所述X向线性模组固定在所述机架上，所述Y向线性模组的一端固定在所述X向线性模组滑块上，所述Z向线性模组固定在所述Y向线性模组滑块上，所述导丝套管通过连接板安装在所述Z向线性模组滑块上；制备金属橡胶毛坯的金属丝螺旋卷穿过所述导丝套管绕在定型销上。

上述金属橡胶毛坯铺设装置，它还包括安装在所述Z向线性模组上的定螺距拉伸机构，所述定螺距拉伸机构包括导线轮、阻尼器、阻尼轮、主动放丝蜗轮和拉伸电机，所述阻尼轮固定在阻尼器的输出轴上，所述主动放丝蜗轮固定在拉伸电机的输出轴上，制备金属橡胶毛坯的密匝金属丝螺旋卷依次绕经导线轮、阻尼轮和主动放丝蜗轮后穿过所述导丝套管绕在定型销上。

上述金属橡胶毛坯铺设装置，构成中还包括滚压机构，所述滚压机构包括滚压线性模组、滚压轴、两个导向座和多个滚压轮，所述滚压线性模组固定在所述机架上，它与所述X向线性模组平行且分别位于所述铺设板的两侧，多个滚压轮同轴套装在滚压轴上，相邻滚压轮之间设置有间隔套，一个导向座固定在滚压线性模组滑块上，另一个导向座固定于空套在X向线性模组丝杠上的滑动块上，每个导向座均设置有竖直滑槽，导向座内安装有竖直导杆和压紧块，所述压紧块与竖直导杆滑动连接，其上部设置有压紧弹簧，所述滚压轴位于所述铺设板的上方，其两端分别通过深沟球轴承与两个导向座内的压紧块连接。

上述金属橡胶毛坯铺设装置，构成中还包括定型板升降机构，所述定型板升降机构包括底座安装板、升降线性模组、支撑架、限位圈和四个导向柱，所述底座安装板水平固定在所述机架上并位于所述定型板的下方，四个导向柱穿过所述底座安装板并与底座安装板滑动连接，它们的下端与限位圈相连，上端通过支撑架与所述定型板连接，所述升降线性模组竖直固定在所述底座安装板上，其滑块与所述支撑架固定连接。

上述金属橡胶毛坯铺设装置，所述定螺距拉伸机构还包括从动放丝轮和阻尼压紧轮，所述从动放丝轮靠在主动放丝蜗轮上，所述阻尼压紧轮压靠在阻尼轮上。

上述金属橡胶毛坯铺设装置，所述Y向线性模组的另一端与空套在所述滚压线性模组丝杠上的滑动块固定连接。

本发明可根据预先设计的金属橡胶毛坯3D立体铺设轨迹，对升降线性模组、X向线性模组、Y向线性模组、Z向线性模组电机及拉伸电机的驱动进行控制，实现金属橡胶毛坯3D立体铺设成型。本发明不仅能够保证产品尺寸及性能的一致性, 而且还可有效提高生产效率,降低工人的劳动强度，彻底解决了大尺寸金属橡胶板材制品及具有复杂构型的金属橡胶制品的毛坯成型问题。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1是本发明的结构示意图；

图2是定型板及其升降机构的结构示意图；

图3是定螺距拉伸机构的结构示意图；

图4是图3的B-B剖视图；

图5是图3的A-A剖视图；

图6是图5的左视图；

图7是铺设机构的结构示意图；

图8是图7的左视图；

图9是图7的俯视图；

图10是铺设机构的轴测图；

图11是滚压机构的结构示意图；

图12是图11的左视图；

图13是图11的俯视图。

图中各标号清单为：1、机架，2、定螺距拉伸机构，3、铺设机构，4、铺设板，5、导向柱，6、定型板升降机构，7、滚压机构，8、导线轮，9、阻尼器，10、阻尼轮，11、阻尼压紧轮，12、主动放丝蜗轮，13、从动放丝轮，14、拉伸电机，15、压紧装置，16、X向线性模组，17、Y向线性模组，18、Z向线性模组，19、滚压线性模组，20、连接板，21、导丝套管，22、底座安装板，23、导向座，24、导杆，25、压紧弹簧，26、压紧块，27、滚压轮，28、滚压轴，29、间隔套,30、固定套，31、定型销，32、支撑架，33、升降线性模组，34、定型板，35、限位圈。

具体实施方式

本发明提供的金属橡胶毛坯铺设装置，采用PMAC多轴控制技术，实现了从密匝金属丝螺旋卷定螺距精确拉伸、3D立体编织轨迹规划到3D立体铺设毛坯的全自动精确控制，解决了大尺寸金属橡胶板材制品及具有复杂构型的金属橡胶制品的毛坯成型问题。

金属橡胶毛坯铺设装置主要由机架1、定螺距拉伸机构2、铺设机构3、铺设板4、定型板34、定型板升降机构6、滚压机构7及控制系统八部分组成。

机架1为方管和角钢的组焊件，用于对设备各组件进行安装和支撑。

定螺距拉伸机构2用于对密匝金属丝螺旋卷进行定螺距拉伸，包括有：导线轮8、阻尼器9、阻尼轮10、阻尼压紧轮11、主动放丝蜗轮12、从动放丝轮13和拉伸电机14。

设备工作时，密匝金属丝螺旋卷通过导线轮8送入定螺距拉伸机构2，在控制系统的控制下，与铺设机构3配合，实现密匝金属丝螺旋卷的定螺距精确拉伸。

阻尼轮10安装在阻尼器9的输出轴上，密匝金属丝螺旋卷经过导线轮8，并从阻尼轮10与阻尼压紧轮11之间穿过，然后再穿过主动放丝蜗轮12与从动放丝轮13之间后被送入铺设机构2。阻尼压紧轮11的作用是对螺旋卷提供一定的压力，使其压紧在阻尼轮10上，保证阻尼轮10对螺旋卷提供一定阻尼，从而使密匝金属丝螺旋卷在经过阻尼轮10时能够拉开一段距离，以便顺利嵌入主动放丝蜗轮12的齿槽中。

定螺距拉伸机构2还包括有压紧装置15，用于调整阻尼压紧轮11作用在螺旋卷上的压力。压紧装置15由调整螺钉、压头和压紧弹簧组成（未图示），通过旋转调整螺钉来实现压力的调整。

拉伸电机14为步进电机，主动放丝蜗轮12安装在拉伸电机14输出轴上，控制系统通过控制拉伸电机14的转速，从而控制主动放丝蜗轮12的放丝速度，使其与铺设机构3中X向线性模组16、Y向线性模组17、Z向线性模组18的电机转速相配合，实现对密匝金属丝螺旋卷进行定螺距拉伸。

铺设机构3用于对定螺距拉伸后的螺旋卷线匝进行3D立体铺设，包括有：X向线性模组16、Y向线性模组17、Z向线性模组18、导丝套管21及连接板20。

X向线性模组16安装在机架1上，它使铺设机构3在水平面内沿着X向做往复直线运动；Y向线性模组17安装在X向线性模组16与滚压线性模组19之间，其两端分别固定在X向线性模组16滑块及空套在滚压线性模组19丝杠上的滑动块上，它使铺设机构3在水平面内沿着Y向做往复直线运动；Z向线性模组18固定在Y向线性模组17滑块上，它使铺设机构3在垂直面内沿着Z向做往复直线运动；导丝套管21外表面加工有螺纹，内部为光孔，通过螺母锁紧在连接板20上；连接板20为一块弯板，通过螺钉固定在Z向线性模组18滑块上。

设备工作时，经定螺距拉伸机构2拉伸后的螺旋卷从导丝套管21的光孔中穿过，控制系统根据预先设计的铺设轨迹，通过X向线性模组电机驱动器、Y向线性模组电机驱动器、Z向线性模组电机驱动器对导丝套管21的运动轨迹进行控制，将定螺距拉伸后的螺旋卷在铺设板4上进行3D立体铺设，最终形成金属橡胶毛坯。

铺设板4是对螺旋卷进行3D立体铺设的基础，对铺设成型的金属橡胶毛坯起支撑作用。铺设板4为550×550×16的方形钢板，通过螺栓固定在机架1上，其上加工有与定型销31相同数量的光孔，安装后定型板34中的定型销31从铺设板4的光孔中穿过。

滚压机构7由滚压线性模组19、导向座23、导杆24、压紧弹簧25、压紧块26、滚压轮（总成）组成。用于对铺设完成的每一层毛坯进行滚压，使毛坯层与层之间螺旋卷线匝勾连良好。

滚压线性模组19与铺设机构X向线性模组16平行布置，安装在设备机架上。

滚压轮（总成）包括滚压轮27、滚压轴28、深沟球轴承、间隔套29、固定套30、紧定螺钉。滚压轮27为薄圆盘形，共31片，与间隔套29交替安装在滚压轴28上，两侧通过固定套30及紧定螺钉压紧。滚压轴28通过深沟球轴承支承在两侧压紧块26上。

两个导向座23分别固定在滚压线性模组19滑块上及空套在铺设机构3的X向线性模组16丝杠上的滑动块上。导向座23上加工有垂直滑槽，压紧块26位于导向座23的垂直滑槽内，可沿滑槽上下运动。

每个导向座23内安装有两个平行的导杆24，压紧弹簧25套在导杆24上，经预压缩安装在压紧块26上，通过压紧块26将滚压轴28压紧。

设备工作时，控制系统通过X向线性模组16电机驱动器控制滚压轴28沿X向线性模组16滑轨作往复直线运动，从而驱动滚压轮27在铺设板4上已铺设的毛坯上滚动，随毛坯铺设厚度的增加，滚压轴28通过压紧块26压缩压紧弹簧25，以适应毛坯厚度的变化，同时，压紧弹簧25受压变形增大，随毛坯厚度的增加自动增大滚压轮27作用在毛坯上的压力，以保证层与层之间螺旋卷线匝勾连良好。

定型板34上固定有定型销31，用于对铺设的金属丝螺旋卷线匝进行定位，确定铺设成型的金属橡胶毛坯的外形及内部轮廓。定型销31为直径6.5mm，长100mm的圆柱销，通过螺钉固定在定型板34上。定型板34为465×465×20mm的方形钢板，通过螺钉固定在升降机构6的支撑架32上。

定型板升降机构6用于带动定型板34上下运动，包括有：支撑架32、升降线性模组33、限位圈35、底座安装板22、导向柱5。

升降线性模组33滑轨平行于Z向线性模组18滑轨,安装在底座安装板22上。

支撑架32为方管焊接成的叉形支架，定型板34通过螺钉固定在支撑架32上。支撑架32通过螺钉固定在升降线性模组滑块上。设备工作时，控制系统通过升降线性模组33电机驱动器控制支撑架32沿升降线性模组33滑轨作上下往复直线运动。

导向柱5为圆柱形，共四根，固定在支撑架32和限位圈35之间，中部用固定在底座安装板22上的直线轴承支承，对支撑架32的上下往复运动起导向作用。

在升降线性模组33滑块上固定有感应板。在机架1上设置有三个光电感应开关，三个光电感应开关沿升降线性模组33滑轨方向间隔布置，用于控制升降机构6上升、下行的极限位置及初始零位。升降机构6处于初始零位时，定型板34中的定型销31伸出铺设板50mm。

在升降线性模组33滑轨上固定有防撞块，防撞块为聚氨酯材料。设备运行过程中，当升降机构6带动定型板34向上运动时，对升降线性模组33滑块起缓冲保护作用。

打开设备电源开关时，定型板升降机构6向上运动到初始零位。操作人员根据欲铺设毛坯的厚度，通过点按触摸屏上的“上升”、“下降”按钮，调整定型板34的位置，使定型销31露出铺设板4的高度大于欲铺设毛坯厚度10mm左右；在铺设结束后，点按触摸屏上的“退回”按钮，定型板升降机构6带动定型板34向下运动，直至定型销31上端低于铺设板4的上表面，定型板升降机构6停止运动，使铺设完成的金属橡胶毛坯顺利从定型销31中脱出。

控制部分包括PMAC多轴控制器、X向线性模组电机驱动器、Y向线性模组电机驱动器、Z向线性模组电机驱动器、拉伸电机驱动器、升级线性模组电机驱动器、滚压线性模组电机驱动器和变压器等。

在设备工作过程中，控制部分通过控制拉伸电机驱动器，使定螺距拉伸机构2与铺设机构3相配合，实现对密匝金属丝螺旋卷进行定螺距精确拉伸；通过控制铺设机构3中X向线性模组电机驱动器、Y向线性模组电机驱动器、Z向线性模组电机驱动器，完成金属橡胶毛坯的3D立体铺设；通过控制滚压线性模组电机驱动器，对铺设完成的每一层毛坯进行滚压，使毛坯层与层之间螺旋卷线匝勾连良好。

触摸屏上显示设备的人机交互界面及设备的工作状态，操作人员通过点按人机交互界面上的“开始”、“暂停/继续”、“上升”、“下降”、“退回”按钮，对设备进行相应操作。

Claims (6)

1.一种金属橡胶毛坯铺设装置，其特征是，它包括机架（1）、铺设机构（3）、铺设板（4）和定型板（34），所述铺设板（4）水平固定在机架（1）上,所述定型板（34）位于铺设板（4）的下部，其上表面固定有多个竖直定型销（31）,每个定型销（31）从铺设板（4）对应的通孔中穿过,所述铺设机构（3）包括相互垂直的X向线性模组（16）、Y向线性模组（17）、Z向线性模组（18）及导丝套管和连接板，X向线性模组（16）固定在机架（1）上，Y向线性模组（17）的一端固定在X向线性模组（16）滑块上，Z向线性模组（18）固定在Y向线性模组（17）滑块上，导丝套管（21）通过连接板（20）安装在Z向线性模组滑块上；制备金属橡胶毛坯的金属丝螺旋卷穿过导丝套管（21）绕在定型销（31）上。

2.根据权利要求1所述的一种金属橡胶毛坯铺设装置，其特征是，构成中还包括安装在Z向线性模组（18）上的定螺距拉伸机构（2），所述定螺距拉伸机构（2）包括导线轮（8）、阻尼器（9）、阻尼轮（10）、主动放丝蜗轮（12）和拉伸电机（14），所述阻尼轮（10）固定在阻尼器（9）的输出轴上，所述主动放丝蜗轮（12）固定在拉伸电机（14）的输出轴上，制备金属橡胶毛坯的密匝金属丝螺旋卷依次绕经导线轮（8）、阻尼轮（10）和主动放丝蜗轮（12）后穿过导丝套管（21）绕在定型销（31）上。

3.根据权利要求1或2所述的一种金属橡胶毛坯铺设装置，其特征是，构成中还包括滚压机构（7），所述滚压机构（7）包括滚压线性模组（19）、滚压轴（28）、两个导向座（23）和多个滚压轮（27），所述滚压线性模组（19）固定在机架（1）上，它与X向线性模组（16）平行且分别位于铺设板（4）的两侧，多个滚压轮（27）同轴套装在滚压轴（28）上，相邻滚压轮（27）之间设置有间隔套（29），一个导向座（23）固定在滚压线性模组（19）滑块上，另一个导向座（23）固定于空套在X向线性模组（16）丝杠上的滑动块上，每个导向座（23）均设置有竖直滑槽，导向座（23）内安装有竖直导杆（24）和压紧块（26），所述压紧块（26）与竖直导杆（24）滑动连接，其上部设置有压紧弹簧（25），所述滚压轴（28）位于铺设板（4）的上方，其两端分别通过深沟球轴承与两个导向座（23）内的压紧块（26）连接。

4.根据权利要求3所述的一种金属橡胶毛坯铺设装置，其特征是，构成中还包括定型板升降机构，所述定型板升降机构包括底座安装板（22）、升降线性模组（33）、支撑架（32）、限位圈（35）和四个导向柱（5），所述底座安装板（22）水平固定在机架（1）上并位于定型板（34）的下方，四个导向柱（5）穿过底座安装板（22）并与底座安装板（22）滑动连接，它们的下端与限位圈（35）相连，上端通过支撑架（32）与定型板（34）连接，所述升降线性模组（33）竖直固定在底座安装板（22）上，其滑块与支撑架（32）固定连接。

5.根据权利要求4所述的一种金属橡胶毛坯铺设装置，其特征是，所述定螺距拉伸机构（2）还包括从动放丝轮（13）和阻尼压紧轮（11），所述从动放丝轮（13）靠在主动放丝蜗轮（12）上，所述阻尼压紧轮（11）压靠在阻尼轮（10）上。

6.根据权利要求5所述的一种金属橡胶毛坯铺设装置，其特征是，所述Y向线性模组（17）与空套在滚压线性模组（19）丝杠上的滑动块固定连接。