CN105965588B - 一种复合材料超声切割多向控制平台 - Google Patents
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Abstract
本发明属于复合材料超声切割设备技术领域，具体涉及复合材料超声切割多向控制平台，包括机架(10)、主动轴(2)、移动平台(12)、载料平台(13)、传动机构和光栅传感器(6)，所述机架(10)上安装转动的主动轴(2)，所述主动轴(2)上安装活动式的移动平台(12)，所述移动平台(12)上安装传动机构，所述传动机构传动载料平台(13)，所述光栅传感器(6)设于载料平台(13)的下方，用于测定载料平台(13)的位移量。该多向控制平台解决了切割平台往复运动结构的单一性，采用光栅传感器实现切割平台运动方向和位移的精确性；实现复合材料超声切割温度的精确测量；结构简单，提高切割效率，具有显著的推广意义。
Description
技术领域
本发明属于复合材料超声切割设备技术领域，具体涉及一种复合材料超声切割多向控制平台。
背景技术
超声切割技术是近十几年内在国际上发展起来的一项工艺技术，目的在于更有效和精确地加工复合材料(如玻璃纤维、碳纤维、凯夫拉纤维、纸基或铝基蜂窝材料、预浸纤维材料、各种泡沫材料等)。超声切割技术具有切割质量优异，具有无毛刺、无刀具磨损、无炭化材料、侧向切割力小、加工速度快、加工精度高、无粉尘污染等优点。超声切割过程大多在超声切割平台上操作，现有复合材料超声切割平台的结构主要是由电动机控制平台移动，完成一个切割过程需要把超声切割刀升高，然后把平台再移动回去。这种超声切割平台过于简单，导致切割操作复杂，用现有平台切割材料时测切割过程中的温度，由于切割过程复杂易导致热量散失严重，使得所测温度与实际加工中产生的温度存在严重偏差。
发明内容
针对现有技术中存在的上述不足，本发明提供一种复合材料超声切割多向控制平台。
为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：
一种复合材料超声切割多向控制平台，包括机架(10)、主动轴(2)、移动平台(12)、载料平台(13)、传动机构和光栅传感器(6)，所述机架(10)上安装主动轴(2)，所述主动轴(2)上安装活动式移动平台(12)，所述移动平台(12)上安装传动机构，所述传动机构传动载料平台(13)，所述光栅传感器(6)设于载料平台(13)的下方，用于测定载料平台(13)的位移量。
进一步的，所述复合材料超声切割多向控制平台还包括红外热像仪，所述红外热像仪通过支架安装于所述移动平台(12)。
进一步的，所述支架包括U形底座(16)、第一连杆(17)和第二连杆(19)，U形底座(16)安装于所述移动平台(12)，第一连杆(17)的一端连接于U形底座(16)，另一端采用转动副连接第二连杆(19)，第二连杆(19)连接所述红外热像仪。
进一步的，所述第一连杆(17)与第二连杆(19)连接处安装有限位片(18)。
进一步的，所述传动机构包括步进电机(9)、主动齿轮轴(5)、齿轮带(7)、从动齿轮轴(51)，所述步进电机(9)安装于机架(10)，并驱动主动齿轮轴(5)，所述主动齿轮轴(5)通过齿轮带(7)联动从动齿轮轴(51)，所述齿轮带(7)联动于所述载料平台(13)。
进一步的，所述载料平台(13)上设有齿轮，所述齿轮啮合于所述齿轮带(7)。
进一步的，所述机架(10)上安装有第一光轴(4)、第二光轴，并与主动轴(2)平行，所述移动平台(12)滑动于第一光轴(4)和第二光轴。
进一步的，所述主动轴(2)连接有电机(1)。
进一步的，所述移动平台(12)的往复运动采用光电开关(3)控制。
本发明与现有技术相比，有益效果是：
(1)实现超声切割平台的多向控制，解决了切割平台往复运动结构的单一性，采用光栅传感器实现切割平台运动方向和位移的精确性。
(2)结构简单，减少了繁琐的拆装步骤，提高切割效率，降低成本，提高切割工作的稳定性，具有显著的推广意义。
(3)实现复合材料超声切割温度的精确测量。
附图说明
图1是本发明实施例的复合材料超声切割多向控制平台的结构俯视图。
图2是本发明实施例的复合材料超声切割多向控制平台的移动平台的结构示意图。
图3是本发明实施例的复合材料超声切割多向控制平台的传动机构与载物平台的结构示意图。
图4是本发明实施例的复合材料超声切割多向控制平台的另一状态下的传动机构与载物平台的结构示意图。
图5是本发明实施例中的步进电机与齿轮传动轴的结构装配图。
图6是本发明实施例中的支架的立体图。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明的技术方案作进一步描述说明。
如图1-6所示，本实施例的复合材料超声切割多向控制平台，包括机架10、电机1、主动轴2、第一光轴4、第二光轴、移动平台12、载料平台13、步进电机9、光电开关3、主动齿轮轴5、齿轮带7、从动齿轮轴51、红外热像仪和安装支架。机架10由铝型材搭建而成，机架10的截面呈长方形，机架10的底部安装有4个调节顶丝11，可以调节机架10的高度和平衡度。电机1安装于电机安装座上，电机安装座固定于机架10上，电机1的电机轴与主动轴2的一端固定连接，驱动主动轴2转动，主动轴2通过滚动轴承安装于机架10上，机架10上还安装有第一光轴4和第二光轴，第一光轴4、第二光轴与主动轴2平行，第一光轴4和第二光轴构成移动平台12的导轨，移动平台12安装于主动轴2上，由主动轴2转动带动移动平台12在水平方向进行往复运动，移动平台12的运动由光电开关3控制，光电开关3外设有围壁和优力胶板，围壁固定于机架10上，用于保护和固定光电开关3。
移动平台12上设有主动齿轮轴5和从动齿轮轴51，主动齿轮轴5和从动齿轮轴51的两端分别通过滚动轴承安装于4个支承座15上，支承座15固定安装在移动平台12上；其中主动齿轮轴5的一端凸出于支承座15与步进电机9的电机轴固定连接，步进电机9安装于电机安装底座上，电机安装底座固定于机架10上。支承座15之间的主动齿轮轴5的两侧与从动齿轮轴51相对应的两侧通过两条齿轮带7联动，两条齿轮带7、主动齿轮轴5、从动齿轮轴51构成方形结构，齿轮带7上的齿轮与主动齿轮轴5和从动齿轮轴51的齿轮啮合，裸露的主动齿轮轴5和从动齿轮轴51部分安装有轴套，并通过轴卡簧14固定，齿轮带7位于轴卡簧14与支承座15之间。载料平台13的截面呈长方形，两端分别与两条齿轮轴7啮合，由齿轮带7的转动带动载料平台13移动，载料平台13的运动也由光电开关3控制。光栅传感器为位移传感器光栅尺6，位于载料平台13的下方，并安装在传感器安装板上，传感器安装板固定在支承座15上，位移传感器光栅尺6用于检测载料平台13的位移量，可精确控制载料平台13的移动距离。
移动平台上还安装有红外热像仪的安装支架，安装支架包括U形底座16、第一连杆17和第二连杆19，U形底座16的开口端通过螺栓固定在移动平台12上，U形底座16的闭合端设有螺纹孔，配合于第一连杆17的一端外螺纹，第一连杆17相对于U形底座16可旋转，第一连杆17的另一端采用转动副连接第二连杆19的一端，第二连杆19的另一端螺栓连接有红外热像仪，能够使红外热像仪实现转动和上下移动，从而达到对准热源区测量温度的作用。第一连杆17与第二连杆19的连接处还设有限位片18，限位片18采用拧紧螺栓安装于第一连杆17和第二连杆19上，起到固定和支撑的作用，使红外热像仪固定在指定位置而不因重力原因移动。
工作时，电机1驱动主动轴2转动，带动移动平台12和放置在载物平台13上的材料在水平方向运动，当运动至超声切割刀具正下方时，电机1停止，移动平台12停止运动，光电开关3收集信号，控制步进电机9启动，带动齿轮轴5转动，由齿轮带7传动从动齿轮轴51上，带动载物平台13上的复合材料纵向运动，由位移传感器光栅尺6控制载物平台13的移动位移，到达目标位置时，步进电机9停止，进行切割作业，切割完成后，电机1反转将移动平台12回复，由光电开关3监测其位置，再通过齿轮带7把材料运回，通过光栅传感器6可控制其停止位置不会出现切割同一个刀轨的情形，红外热像仪通过支架实现转动和上下移动，精确测量复合材料超声切割温度，以此能够实现往复的切割平台，满足测量超声切割复合材料温度要求。
上述光电开关3和光栅传感器6由PLC控制。
当然上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明主要技术方案的精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种复合材料超声切割多向控制平台，其特征在于，包括机架(10)、主动轴(2)、移动平台(12)、载料平台(13)、传动机构和光栅传感器(6)，所述机架(10)上安装主动轴(2)，所述主动轴(2)上安装活动式移动平台(12)，所述移动平台(12)上安装传动机构，所述传动机构传动载料平台(13)，所述光栅传感器(6)设于载料平台(13)的下方，用于测定载料平台(13)的位移量；
所述复合材料超声切割多向控制平台还包括红外热像仪，所述红外热像仪通过支架安装于所述移动平台(12)；
所述支架包括U形底座(16)、第一连杆(17)和第二连杆(19)，U形底座(16)安装于所述移动平台(12)，第一连杆(17)的一端连接于U形底座(16)，另一端采用转动副连接第二连杆(19)，第二连杆(19)连接所述红外热像仪。
2.根据权利要求1所述的复合材料超声切割多向控制平台，其特征在于，所述第一连杆(17)与第二连杆(19)连接处安装有限位片(18)。
3.根据权利要求1所述的复合材料超声切割多向控制平台，其特征在于，所述传动机构包括步进电机(9)、主动齿轮轴(5)、齿轮带(7)、从动齿轮轴(51)，所述步进电机(9)安装于机架(10)，并驱动主动齿轮轴(5)，所述主动齿轮轴(5)通过齿轮带(7)联动从动齿轮轴(51)，所述齿轮带(7)联动于所述载料平台(13)。
4.根据权利要求3所述的复合材料超声切割多向控制平台，其特征在于，所述载料平台(13)上设有齿轮，所述齿轮啮合于所述齿轮带(7)。
5.根据权利要求1所述的复合材料超声切割多向控制平台，其特征在于，所述机架(10)上安装有第一光轴(4)、第二光轴，并与主动轴(2)平行，所述移动平台(12)滑动于第一光轴(4)和第二光轴。
6.根据权利要求1或5所述的复合材料超声切割多向控制平台，其特征在于，所述主动轴(2)连接有电机(1)。
7.根据权利要求1或5所述的复合材料超声切割多向控制平台，其特征在于，所述移动平台(12)的往复运动采用光电开关(3)控制。
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