CN108673912B - 一种用于自动铺丝设备的回转装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于自动铺丝设备的回转装置，轴承内、外圈分别固定在固定耳A和B上；C轴回转机构带动C轴回转体沿C轴旋转；摆动体下端部的同轴心的两轴其中与摆动体一体的轴铰接在C轴回转体开有的其中一个安装孔B内，另一个轴为A轴回转机构的输出轴，A轴回转机构固定在C轴回转体开有的另一个安装孔B内，A轴回转机构带动摆动体沿A轴旋转；C1轴回转机构带动纱架沿C1轴旋转；摆动体上安装有刹闸装置；控制系统控制C轴、C1轴、A轴回转机构和刹闸装置的运行。使用本发明的自动铺丝设备除了能实现X、Y、Z轴移动外，还能实现C、C1和A轴的回转，实现了铺丝头在空间的任意角度旋转；铺放精度高，速度快，铺放作业效率高。

Description

一种用于自动铺丝设备的回转装置
技术领域
本发明涉及一种用于纤维复合材料铺放的自动铺丝设备的回转装置。
背景技术
纤维复合材料广泛应用在飞机、航空航天、风电和交通运输等行业。目前的纤维增强复合材料的加工方式主要为手糊、真空袋、模压以及自动铺丝工艺。自动铺丝技术是未来飞机、航空航天、风电和交通运输领域重点发展的技术。但现有的自动铺丝设备广泛应用在飞机、航空航天以及军工领域，技术主要掌握在欧美国家，并对我国技术需要施加限制；国内技术人员也在抓紧研究，但只限于一些局部技术的改进，如专利号为201210116290.8，名称为自动铺设预浸丝的方法和设备的发明专利申请，解决了压辊遇到折边时翘起而导致预浸丝无法压实的技术问题；专利号为201710032926.X，名称为一种纤维缠绕铺层的工艺设备想要解决现有的纤维增强材料加工难度大的问题，研究了一种由固定的外环、外环内自由转动的内盘、内盘中定位孔中的套筒组成的一个设备。但由于没有其它技术的配合，不能应用于实际，而且在实际应用中到底能不能实现也是一个问题。目前国内尚没有一台完整的纤维复合材料自动铺丝设备，且国外一直对中国禁运该类设备，并进行技术封锁，所以国内对纤维复合材料的铺设都采用手工加工装铺设，其铺放精度差，速度慢，铺放作业效率低，铺放质量不稳定。
发明内容
本发明的目的就是解决现有技术中存在的上述问题，提供一种用于自动铺丝设备的回转装置，使用该回转装置的自动铺丝设备除了能实现X、Y、Z轴移动外，还能实现C轴、C1轴和A轴的回转，实现了铺丝设备的铺丝头在空间的任意角度旋转姿态；其铺放精度高，速度快，铺放作业效率高，铺放质量稳定。
为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：一种用于自动铺丝设备的回转装置，包括固定体、C轴回转体、C轴回转机构、摆动体、C1轴回转机构、A轴回转机构和控制系统；轴承内圈固定在固定体下端伸出的固定耳A上，其外圈固定在C轴回转体上端伸出的固定耳B上；固定在固定体上的C轴回转机构带动C轴回转体沿C轴回转体的中心轴C轴旋转；摆动体下端部的同轴心的两轴其中与摆动体一体的轴铰接在C轴回转体开有的同轴心线的相对的两个的其中一个安装孔B内，另一个轴为固定在摆动体开有的孔内的A轴回转机构的输出轴，A轴回转机构固定在C轴回转体开有的另一个安装孔B内，A轴回转机构带动摆动体沿同轴心的两轴的轴心线A轴旋转；固定在摆动体上的C1轴回转机构带动纱架沿纱架中心轴C1轴旋转；摆动体上安装有刹闸装置；控制系统控制C轴回转机构、C1轴回转机构、A轴回转机构和刹闸装置的运行。
上述所述的C轴回转机构包括带减速器Ⅰ的伺服电机Ⅰ、带消隙机构的消隙小齿轮组、消隙大齿轮和联轴器；所述的固定体下端部的内圆上开有安装孔A，伺服电机Ⅰ的减速器Ⅰ通过联接件Ⅰ固定在安装孔A的壁上，带消隙机构的消隙小齿轮组安装在安装孔A内，消隙小齿轮组的主轴通过联轴器连接在减速器Ⅰ的输出轴上，消隙大齿轮与消隙小齿轮组的两小齿轮啮合，消隙大齿轮通过联接件Ⅱ固定到C轴回转体上端；伺服电机Ⅰ由所述的控制系统控制运行。需要旋转时伺服电机Ⅰ带动消隙小齿轮组转动，消隙小齿轮组带动消隙大齿轮旋转，消隙大齿轮带动C轴回转体沿C轴转动，实现了铺丝设备的铺丝头围绕C轴±180°旋转。此C轴回转机构结构简单，体积小，控制精确度高。
上述所述的A轴回转机构包括伺服电机Ⅱ和减速器Ⅱ，减速器Ⅱ的输出轴就是A轴回转机构的输出轴，该输出轴由螺钉固定在摆动体的安装孔C 内，减速器Ⅱ由螺钉固定在C轴回转体开有的另一个安装孔B内，伺服电机Ⅱ固定在减速器Ⅱ上；伺服电机Ⅱ由所述的控制系统控制运行。伺服电机Ⅱ带动减速器Ⅱ转动，从而带动摆动体沿A轴摆动，实现了铺丝设备的铺丝头围绕A轴±45°摆动。此A轴回转机构结构简单，体积小，控制精确度高。
上述所述的C1轴回转机构包括伺服电机Ⅲ、双导程蜗杆和蜗轮；蜗轮下端固定蜗轮连接件，蜗轮连接件下端固定在纱架的法兰盘上；与蜗轮匹配连接的双导程蜗杆端部固定有同步带轮，其通过同步带连接在伺服电机Ⅲ输出的同步带轮上；伺服电机Ⅲ通过电机座固定到双导程蜗杆和蜗轮的外壳上，该外壳固定到摆动体的上端；伺服电机Ⅲ由所述的控制系统控制运行。伺服电机Ⅲ通过双导程蜗杆和蜗轮带动纱架沿C1轴旋转，实现了铺丝设备的铺丝头围绕C1轴±180°旋转。此C1轴回转机构结构简单，体积小，控制精确度高。
使用本发明回转装置的自动铺丝设备除了能实现X、Y、Z轴移动外，还能实现C轴、C1轴和A轴的回转。由于自动铺丝机是用于形状复杂曲面型构件的制造，此回转装置是自动铺丝设备中关键部件之一，实现了铺丝设备的铺丝头在空间的任意角度旋转姿态，其铺放精度高，速度快，铺放作业效率高，铺放质量稳定。
附图说明
图1为本发明的主视剖视图；
图2为图1的M向结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的描述。
如图1和图2所示，本实施例包括固定体4、C轴回转体11、C轴回转机构、摆动体12、C1轴回转机构、A轴回转机构和和控制系统。轴承10内圈20固定在固定体4下端伸出的固定耳A上，其外圈21固定在C轴回转体11上端伸出的固定耳B上。固定在固定体4上的C轴回转机构带动C轴回转体11沿C轴回转体的中心轴C轴旋转。进一步优选地，所述的C轴回转机构包括带减速器Ⅰ 2的伺服电机Ⅰ 1、带消隙机构的消隙小齿轮组7、消隙大齿轮8和联轴器5；所述的固定体4下端部的内圆上开有安装孔A 19，伺服电机Ⅰ 1的减速器Ⅰ 2通过联接件Ⅰ 3固定在安装孔A 19的壁上，带消隙机构的消隙小齿轮组7安装在安装孔A 19内，消隙小齿轮组7的主轴6通过联轴器5连接在减速器Ⅰ 2的输出轴上，消隙大齿轮8与消隙小齿轮组7的两小齿轮啮合，消隙大齿轮8通过联接件Ⅱ 9固定到C轴回转体11上端；伺服电机Ⅰ 1由所述的控制系统控制运行。消隙大齿轮8与消隙小齿轮组7的两小齿轮啮合的结构可以优选使用已在本申请人申请的专利号为201620379004.X，名称为“一种齿轮消隙机构”的发明专利内公开的技术。摆动体12下端部的同轴心的两轴其中与摆动体一体的轴22铰接在C轴回转体11开有的同轴心线的相对的两个的其中一个安装孔B 23内，另一个轴为固定在摆动体12开有的孔内的A轴回转机构的输出轴24。A轴回转机构固定在C轴回转体11开有的另一个安装孔B23内，A轴回转机构带动摆动体12沿同轴心的两轴的轴心线A轴旋转，其优选结构是：A轴回转机构包括伺服电机Ⅱ 18和减速器Ⅱ 17，减速器Ⅱ 17的输出轴就是A轴回转机构的输出轴24，该输出轴24由螺钉固定在摆动体12的安装孔C 内，减速器Ⅱ 17由螺钉固定在C轴回转体11开有的另一个安装孔B 23内，伺服电机Ⅱ 18固定在减速器Ⅱ 17上；伺服电机Ⅱ 17由所述的控制系统控制运行。固定在摆动体12上的C1轴回转机构带动纱架30沿纱架中心轴C1轴旋转；进一步优选地，所述的C1轴回转机构包括伺服电机Ⅲ 25 、双导程蜗杆29和蜗轮14；蜗轮14下端固定蜗轮连接件15，蜗轮连接件15下端固定在纱架30的法兰盘上；与蜗轮14匹配连接的双导程蜗杆29端部固定有同步带轮28，其通过同步带27连接在伺服电机Ⅲ 25输出的同步带轮26上；伺服电机Ⅲ 25通过电机座固定到双导程蜗杆29和蜗轮14的外壳13上，该外壳13固定到摆动体12的上端；伺服电机Ⅲ 25由所述的控制系统控制运行。铺丝头31和铺丝头压辊32固定在纱架30的下端。摆动体12上安装有刹闸装置；刹闸装置可优选采用本申请人申请的专利号为201610277237.3，名称为一种摆动体回转液压夹紧机构的发明专利公开的技术。
当然，本发明还有其它多种实例，在不违背本发明精神和实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明做出相应的改变和变形，这些相应的改变和变形都应在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (1)

1.一种用于自动铺丝设备的回转装置，其特征在于：包括固定体、C轴回转体、C轴回转机构、摆动体、C1轴回转机构、A轴回转机构和控制系统；轴承内圈固定在固定体下端伸出的固定耳A上，其外圈固定在C轴回转体上端伸出的固定耳B上；固定在固定体上的C轴回转机构带动C轴回转体沿C轴回转体的中心轴C轴旋转；摆动体下端部的同轴心的两轴其中与摆动体一体的轴铰接在C轴回转体开有的同轴心线的相对的两个的其中一个安装孔B内，另一个轴为固定在摆动体开有的孔内的A轴回转机构的输出轴，A轴回转机构固定在C轴回转体开有的另一个安装孔B内，A轴回转机构带动摆动体沿同轴心的两轴的轴心线A轴旋转；固定在摆动体上的C1轴回转机构带动纱架沿纱架中心轴C1轴旋转；摆动体上安装有刹闸装置；控制系统控制C轴回转机构、C1轴回转机构、A轴回转机构和刹闸装置的运行；所述的C轴回转机构包括带减速器Ⅰ的伺服电机Ⅰ、带消隙机构的消隙小齿轮组、消隙大齿轮和联轴器；所述的固定体下端部的内圆上开有安装孔A，伺服电机Ⅰ的减速器Ⅰ通过联接件Ⅰ固定在安装孔A的壁上，带消隙机构的消隙小齿轮组安装在安装孔A内，消隙小齿轮组的主轴通过联轴器连接在减速器Ⅰ的输出轴上，消隙大齿轮与消隙小齿轮组的两小齿轮啮合，消隙大齿轮通过联接件Ⅱ固定到C轴回转体上端；伺服电机Ⅰ由所述的控制系统控制运行；所述的A轴回转机构包括伺服电机Ⅱ和减速器Ⅱ，减速器Ⅱ的输出轴就是A轴回转机构的输出轴，该输出轴由螺钉固定在摆动体的安装孔C 内，减速器Ⅱ由螺钉固定在C轴回转体开有的另一个安装孔B内，伺服电机Ⅱ固定在减速器Ⅱ上；伺服电机Ⅱ由所述的控制系统控制运行；所述的C1轴回转机构包括伺服电机Ⅲ、双导程蜗杆和蜗轮；蜗轮下端固定蜗轮连接件，蜗轮连接件下端固定在纱架的法兰盘上；与蜗轮匹配连接的双导程蜗杆端部固定有同步带轮，其通过同步带连接在伺服电机Ⅲ输出的同步带轮上；伺服电机Ⅲ通过电机座固定到双导程蜗杆和蜗轮的外壳上，该外壳固定到摆动体的上端；伺服电机Ⅲ由所述的控制系统控制运行；所述的C1轴回转机构包括伺服电机Ⅲ、双导程蜗杆和蜗轮；蜗轮下端固定蜗轮连接件，蜗轮连接件下端固定在纱架的法兰盘上；与蜗轮匹配连接的双导程蜗杆端部固定有同步带轮，其通过同步带连接在伺服电机Ⅲ输出的同步带轮上；伺服电机Ⅲ通过电机座固定到双导程蜗杆和蜗轮的外壳上，该外壳固定到摆动体的上端；伺服电机Ⅲ由所述的控制系统控制运行。
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