CN110757834A - 一种纤维预成型自动化生产线 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种纤维预成型自动化生产线，包括夹持装置、行走机器人以及依照待成型纤维布行进顺序依次设置的输送平台、压紧加热装置和成型压机；夹持装置包括设置于待成型纤维布四周的外框以及若干沿外框周长方向固定于外框上的夹具；夹具夹设待成型纤维布的外沿；行走机器人带动外框移动。该纤维预成型自动化生产线，方便纤维布的输送，从而保证产品质量的同时简化生产流程，且方便实现纤维布绷紧度的调整。
Description
技术领域
本发明涉及一种纤维预成型自动化生产线，属于纤维预成型设备领域。
背景技术
纤维预成型技术是20世纪90年代初以来开发的一种新颖、实用的纤维预成型体制备技术。其原理是在增强纤维或织物表面涂敷少量的特殊增粘材料-增粘剂/定型剂,通过溶剂挥发、先升温软化或熔融(预固化)后冷却等手段使迭层织物或纤维束之间粘合在一起,同时借助压力和形状模具的作用来制备所需形状、尺寸和纤维体积含量的纤维预成型体。
现有的纤维布或纤维毡一般是采用机械设备实现自动化铺设。公告号为CN104552982B的中国发明专利公开了一种纤维布注胶成型制品多模具周转自动生产线装置，其纤维布的运输主要是采用小孔真空吸附纤维布使纤维布保持预成型框形状,利用机械手搬运执行组件将预成型框形状的纤维布搬运凹模处预铺料，通过机械手搬运执行组件中相关的内框与外框之间相互作用完成模体形状纤维布铺料。但其存在的问题在于：1、内框位置限制了上模的下压空间，预成型框形状的纤维布搬运凹模处需要移开，这就使得纤维布的定位在成型过程中不够精确；2、采用吸盘吸附纤维布其绷紧程度不好调整；3、通过内框向外框方向移动实现限位布的铺设，只能实现部分褶皱摊平的作用，若初始外框吸附时纤维布未绷紧，则后期很难调整。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种纤维预成型自动化生产线，该纤维预成型自动化生产线，方便纤维布的输送，从而保证产品质量的同时简化生产流程，且方便实现纤维布绷紧度的调整。
本发明的技术方案如下：
一种纤维预成型自动化生产线，包括夹持装置、行走机器人以及依照待成型纤维布行进顺序依次设置的输送平台、压紧加热装置和成型压机；夹持装置包括设置于待成型纤维布四周的外框以及若干沿外框周长方向固定于外框上的夹具；夹具夹设待成型纤维布的外沿；行走机器人带动外框移动。
其中，所述外框的下端固定设置有定位柱，压紧加热装置的下加热板上端设置有与定位柱相配合的第一定位孔；成型压机的下模具上端设置有与定位柱相配合的第二定位孔。
其中，所述行走机器人与外框之间通过快速接头实现快速拆装；所述快速接头包括设置于行走机器人上的公头、设置于外框上的母头以及设置于公头和母头之间的锁止装置。
其中，所述公头靠近母头一侧的端面中部固定设置有柱形凸部，沿着柱形凸部四周的公头端面上固定设有凸起；母头与公头相对应的端面的中部设有容纳柱形凸部的圆孔，沿着圆孔四周的母头端面上设有与凸起相配合的凹坑；所述锁止装置包括沿径向埋设于柱形凸部内的若干锁紧气缸；圆孔内壁上与若干锁紧气缸相对应位置分别设有锁紧孔；锁紧状态下，柱形凸部位于圆孔内，若干锁紧气缸的锁紧活塞伸长至相对应的锁紧孔内。
其中，所述的公头与母头之间设置有压缩空气连接通道及电气信号通道。
其中，所述夹具通过一直线驱动机构驱动朝待成型纤维布方向直线运动。
其中，所述夹具包括上板、下板、连杆机构和开合伸缩机构；开合伸缩机构控制连杆机构运动以实现上板和下板的开合。
其中，所述直线驱动机构包括水平的推动伸缩机构以及固定于推动伸缩机构前端的支撑件；支撑件上端连接一水平的基板；夹具安装于基板上端。
其中，所述下板固定于基板上，连杆机构包括竖直固定于基板上的直角三角板、短杆、长杆和连接杆；长杆长度大于短杆；直角三角板的斜边朝向夹合组件设置；长杆下端铰接于直角三角板的下角处，长杆上端铰接于开合伸缩机构的前端，开合伸缩机构的后端倾斜向下铰接于基板上；连接杆一端与直角三角板的上角处铰接，另一端与上板固定连接；短杆一端与直角三角板的上角处铰接，另一端铰接于连接杆的杆身上。
其中，所述直线驱动机构固定于一底座上，底座与外框上端面固定；所述直线驱动机构还包括设置于推动伸缩机构两侧的若干导向横杆；导向横杆的前端与支撑件固定连接；导向横杆外套设有轴承，轴承通过支座与底座固定。
本发明具有如下有益效果：
1、本发明方便实现纤维布的输送，从而保证产品质量的同时简化生产流程，纤维布的压紧加热和成型过程中外框不移动，使得定位准确，还设置有定位柱与第一定位孔或第二定位孔实现更好导向定位，且通过设的夹持装置方便实现纤维布绷紧度的调整。
2、本发明的夹持装置设置有直线驱动机构，夹持开合机构夹住纤维布后，直线驱动机构来调整夹持开合机构的移动距离，方便调整纤维布的绷紧程度；设置有导向横杆和轴承可以分担推动伸缩机构所承受的力，延长使用寿命；推动伸缩机构为气缸或液压缸，当其径向力过大时，容易对密封件造成单边磨损。
3、本发明的夹具的自动调整装置，可在纤维布下压时，朝向纤维布方向倾斜或是有足够的下压回弹空间；这样再配合推动伸缩机构的伸缩杆的移动，使得在纤维布在成型压机内受下压力过程中，不会完全让夹具承受力，从而延长夹具的使用寿命。
4、本发明的夹持开合机构能够方便控制开合，且夹设牢固。
5、本发明的行程开关，当感应到支撑件后，推动伸缩机构停止工作，推动伸缩机构的伸缩杆未被完全拉出，当纤维布移动至成型压机时，成型压机下压力过大时，推动伸缩机构的伸缩杆也还有调整空间。
6、本发明的快速接头能够实现外框和行走机器人的快速拆装；行走机器人带动外框移动的同时，也方便根据需求进行更换维修。
附图说明
图1为本发明的整体实施过程中的俯视示意图；
图2为本发明的夹持装置的俯视图；
图3为本发明的外框的正视图；
图4为本发明的实施例一的夹具的结构示意图；
图5为本发明的实施例一或实施例二或实施例三或实施例四的夹具的俯视图；
图6为本发明的实施例一的夹具的上板和下板打开示意图；
图7为本发明的实施例一的夹具的向待成型纤维布一侧倾斜示意图；
图8为本发明的实施例二的夹具的结构示意图；
图9为本发明的实施例三的夹具的结构示意图；
图10为本发明的实施例四的夹具的一种结构示意图；
图11为本发明的实施例四的夹具的另一结构示意图；
图12为本发明的电路信号连接示意图；
图13为本发明的公头端面示意图；
图14为本发明的母头端面示意图；
图15为本发明的公头和母头连接后的截面示意图。
图中附图标记表示为：
1、外框；11、定位柱；12、第一定位孔；13、第二定位孔；2、夹具；22、直线驱动机构；201、导向横杆；203、轴承；23、底座；24、支座；25、推动伸缩机构；26、支撑件；211、基板；212、开合伸缩机构；213、连杆机构；214、夹合组件；215、上板；216、下板；217、直角三角板；218、短杆；219、长杆；220、连接杆；232、下底板；233、第一机械弹簧；234、导向竖杆；3、行走机器人；4、扭簧；51、第二机械弹簧；52、气弹簧；6、控制器；7、行程开关；100、输送平台；200、压紧加热装置；300、成型压机；400、快速接头；401、公头；402、母头；403、柱形凸部；404、凸起；405、圆孔；406、凹坑；407、锁紧气缸；408、锁紧孔；409、锁紧活塞；410、压缩空气连接通道；411、电气信号通道。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例来对本发明进行详细的说明。
参见图1-15，一种纤维预成型自动化生产线，包括夹持装置、行走机器人3以及依照待成型纤维布行进顺序依次设置的输送平台100、压紧加热装置200和成型压机300；夹持装置包括设置于待成型纤维布四周的外框1以及若干沿外框1周长方向固定于外框1上的夹具2；夹具2夹设待成型纤维布的外沿；行走机器人3带动外框1移动。
参见图1-3，所述外框1的下端固定设置有定位柱11，压紧加热装置200的下加热板上端设置有与定位柱11相配合的第一定位孔12；成型压机300的下模具上端设置有与定位柱11相配合的第二定位孔13。
参见图1和图13-15，所述行走机器人3与外框1之间通过快速接头400连接；所述快速接头400包括设置于行走机器人3上的公头401、设置于外框1上的母头402以及设置于公头401和母头402之间的锁止装置。
参见图1和图13-15，所述公头401靠近母头402一侧的端面中部固定设置有柱形凸部403，沿着柱形凸部403四周的公头401端面上固定设有凸起404；母头402与公头401相对应的端面的中部设有容纳柱形凸部403的圆孔405，沿着圆孔405四周的母头402端面上设有与凸起404相配合的凹坑406；所述锁止装置包括沿径向埋设于柱形凸部403内的若干锁紧气缸407；圆孔405内壁上与若干锁紧气缸407相对应位置分别设有锁紧孔408；锁紧状态下，柱形凸部403位于圆孔405内，若干锁紧气缸407的锁紧活塞409伸长至相对应的锁紧孔408内。
参见图1和图13-15，所述的公头401与母头402之间设置有压缩空气连接通道410及电气信号通道411。
优选的，公头401和母头402端面之间以及凸起404和凹坑406之间设置有密封件。
下列为本申请的夹具的四种实施例：
实施例一
参见图4-7，所述夹具2下方从上至下依次设置有直线驱动机构22和底座23；直线驱动机构22包括通过支座24固定于底座23上端的水平的推动伸缩机构25以及固定于推动伸缩机构25前端的支撑件26；底座23固定于外框1上端面；推动伸缩机构25为气缸或液压缸；夹具2通过一水平的基板211固定于支撑件26上端；基板211与支撑件26固定连接；直线驱动机构22驱动夹具2朝待成型纤维布方向直线运动。
参见图4-7，所述夹具2包括朝向成型纤维布方向依次设置于基板211上端面的开合伸缩机构212、连杆机构213以及夹合组件214；夹合组件214包括上下相对设置的上板215和下板216；开合伸缩机构212为气缸或液压缸；下板216固定于基板211上，连杆机构213包括竖直固定于基板211上的直角三角板217、短杆218、长杆219和连接杆220；长杆219长度大于短杆218；直角三角板217的斜边朝向夹合组件214设置；长杆219下端铰接于直角三角板217的下角处，长杆219上端铰接于开合伸缩机构212的前端，开合伸缩机构212的后端倾斜向下铰接于基板211上；连接杆220一端与直角三角板217的上角处铰接，另一端与上板215固定连接；短杆218一端与直角三角板217的上角处铰接，另一端铰接于连接杆220的杆身上。
参见图4-7，所述夹具2还设置有自动调整装置，待成型纤维布在成型压机300压制预成型时夹具2通过所述自动调整装置自动调整，防止夹具2受力超过极限损坏；所述自动调整装置包括设置于底座23下方的下底板232以及若干竖直固定于底座23和下底板232之间的第一机械弹簧233。
参见图4-7，所述直线驱动机构22还包括设置于推动伸缩机构25两侧的若干导向横杆201；导向横杆201的前端与支撑件26固定连接；导向横杆201外套设有轴承203，轴承203固定于支座24上。
参见图4-7和图12，还包括控制器6，底座23前部的上端面设置有行程开关7；控制器6分别和行程开关7、推动伸缩机构25和开合伸缩机构212；控制器6控制推动伸缩机构25和第一开合伸缩机构212的启闭；行程开关7感应到推行至前端的支撑件26后将信号传输给控制器6，控制器6控制推动伸缩机构25停止工作。
自动调整装置工作：夹具2夹设的纤维布受到压紧加热装置200或成型压机300的下压力时，靠近纤维布一侧的第一机械弹簧233向下压缩，另一侧的第一机械弹簧233被向上拉起。
实施例二、
参见图8，与实施例一的不同之处在于：所述第一机械弹簧233内设置有导向竖杆234；导向竖杆234下端固定于下底板232上，导向竖杆234上端穿出上底板231。
自动调整装置工作：夹具2夹设的纤维布受到压紧加热装置200或成型压机300的下压力时，第一机械弹簧233向下压缩。
实施例三
参见图9，所述夹具2下方从上至下依次设置有直线驱动机构22和底座23；直线驱动机构22包括通过支座24固定于底座23上端的水平的推动伸缩机构25以及固定于推动伸缩机构25前端的支撑件26；底座23固定于外框1上端面；推动伸缩机构25为气缸或液压缸；夹具2通过一水平的基板211固定于支撑件26上端；直线驱动机构22驱动夹具2朝待成型纤维布方向直线运动。
参见图9，所述夹具2包括朝向成型纤维布方向依次设置于基板211上端面的开合伸缩机构212、连杆机构213以及夹合组件214；开合伸缩机构212为气缸或液压缸；夹合组件214包括上下相对设置的上板215和下板216；下板216固定于基板211上，连杆机构213包括竖直固定于基板211上的直角三角板217、短杆218、长杆219和连接杆220；长杆219长度大于短杆218；直角三角板217的斜边朝向夹合组件214设置；长杆219下端铰接于直角三角板217的下角处，长杆219上端铰接于开合伸缩机构212的前端，开合伸缩机构212的后端倾斜向下铰接于基板211上；连接杆220一端与直角三角板217的上角处铰接，另一端与上板215固定连接；短杆218一端与直角三角板217的上角处铰接，另一端铰接于连接杆220的杆身上。
所述夹具2还设置有自动调整装置，待成型纤维布在成型压机300压制预成型时夹具2通过所述自动调整装置自动调整，防止夹具2受力超过极限损坏；所述自动调整装置包括使所述基板211和支撑件26上端铰接的铰接座以及设置于所述基板211和支撑件26铰接处的扭簧4。
参见图5，所述直线驱动机构22还包括设置于推动伸缩机构25两侧的若干导向横杆201；导向横杆201的前端与支撑件26固定连接；导向横杆201外套设有轴承203，轴承203固定于支座24上。
参见图12，还包括控制器6，底座23前部的上端面设置有行程开关7；控制器6分别和行程开关7、推动伸缩机构25和开合伸缩机构212；控制器6控制推动伸缩机构25和第一开合伸缩机构212的启闭；行程开关7感应到推行至前端的支撑件26后将信号传输给控制器6，控制器6控制推动伸缩机构25停止工作。
自动调整装置工作：夹具2夹设的纤维布受到压紧加热装置200或成型压机300的下压力时，扭簧4受力，所述夹具2向纤维布一侧倾斜。
实施例四
参见图10-11，所述夹具2下方从上至下依次设置有直线驱动机构22和底座23；直线驱动机构22包括通过支座24固定于底座23上端的水平的推动伸缩机构25以及固定于推动伸缩机构25前端的支撑件26；底座23固定于外框1上端面；推动伸缩机构25为气缸或液压缸；夹具2通过一水平的基板211固定于支撑件26上端；直线驱动机构22驱动夹具2朝待成型纤维布方向直线运动。
参见图10-11，所述夹具2包括朝向成型纤维布方向依次设置于基板211上端面的开合伸缩机构212、连杆机构213以及夹合组件214；开合伸缩机构212为气缸或液压缸；夹合组件214包括上下相对设置的上板215和下板216；下板216固定于基板211上，连杆机构213包括竖直固定于基板211上的直角三角板217、短杆218、长杆219和连接杆220；长杆219长度大于短杆218；直角三角板217的斜边朝向夹合组件214设置；长杆219下端铰接于直角三角板217的下角处，长杆219上端铰接于开合伸缩机构212的前端，开合伸缩机构212的后端倾斜向下铰接于基板211上；连接杆220一端与直角三角板217的上角处铰接，另一端与上板215固定连接；短杆218一端与直角三角板217的上角处铰接，另一端铰接于连接杆220的杆身上。
所述夹具2还设置有自动调整装置，待成型纤维布在成型压机300压制预成型时夹具2通过所述自动调整装置自动调整，防止夹具2受力超过极限损坏；所述自动调整装置包括使所述基板211和支撑件26上端铰接的铰接座以及设置于支撑件26前端的弹性撑件，弹性撑件下端固定于底座23上，上端抵靠于基板211下端面。
参见图10-11，所述弹性撑件为第二机械弹簧51或气弹簧52。
参见图5，所述直线驱动机构22还包括设置于推动伸缩机构25两侧的若干导向横杆201；导向横杆201的前端与支撑件26固定连接；导向横杆201外套设有轴承203，轴承203固定于支座24上。
参见图12，还包括控制器6，底座23前部的上端面设置有行程开关7；控制器6分别和行程开关7、推动伸缩机构25和开合伸缩机构212电信号连接；控制器6控制推动伸缩机构25和开合伸缩机构212的启闭；行程开关7感应到推行至前端的支撑件26后将信号传输给控制器6，控制器6控制推动伸缩机构25停止工作。
自动调整装置工作：夹具2夹设的纤维布受到压紧加热装置200或成型压机300的下压力时，第二机械弹簧51或气弹簧52受力向下压缩，所述夹具2向纤维布一侧倾斜。
本发明工作过程如下：
整体过程如下：初始状态下，纤维布于输送平台100上，行走机器人3将外框1放置于输送平台100外围，夹具2夹设待成型纤维布的外沿，行走机器人3将夹设好的纤维布依次输送至压紧加热装置200和成型压机300。压紧加热装置200通过上下相对靠近的加热板实现纤维布的加热，在此过程中外框1无需移动。成型压机300通过上下相对靠近的上下模实现成型，在此过程中外框1无需移动。
夹具工作过程如下，初始状态上板215和下板216闭合，直线驱动机构22驱动夹具2朝向纤维布方向移动，然后开合伸缩机构212工作，开合伸缩机构212的伸缩杆收缩，使得开合伸缩机构212后移，带动长杆219和短杆218上端后移，带动连接杆220前端向上抬起，从而上板215上移；上板215和下板216打开；状态参见图4；夹住纤维布后；然后开合伸缩机构212的伸缩杆复位，上板215和下板216闭合。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种纤维预成型自动化生产线，其特征在于：包括夹持装置、行走机器人（3）以及依照待成型纤维布行进顺序依次设置的输送平台（100）、压紧加热装置（200）和成型压机（300）；夹持装置包括设置于待成型纤维布四周的外框（1）以及若干沿外框（1）周长方向固定于外框（1）上的夹具（2）；夹具（2）夹设待成型纤维布的外沿；行走机器人（3）带动外框（1）移动。
2.根据权利要求1所述的纤维预成型自动化生产线，其特征在于：所述外框（1）的下端固定设置有定位柱（11），压紧加热装置（200）的下加热板上端设置有与定位柱（11）相配合的第一定位孔（12）；成型压机（300）的下模具上端设置有与定位柱（11）相配合的第二定位孔（13）。
3.根据权利要求1所述的纤维预成型自动化生产线，其特征在于：所述行走机器人（3）与外框（1）之间通过快速接头（400）实现快速拆装；所述快速接头（400）包括设置于行走机器人（3）上的公头（401）、设置于外框（1）上的母头（402）以及设置于公头（401）和母头（402）之间的锁止装置。
4.根据权利要求3所述的纤维预成型自动化生产线，其特征在于：所述公头（401）靠近母头（402）一侧的端面中部固定设置有柱形凸部（403），沿着柱形凸部（403）四周的公头（401）端面上固定设有凸起（404）；母头（402）与公头（401）相对应的端面的中部设有容纳柱形凸部（403）的圆孔（405），沿着圆孔（405）四周的母头（402）端面上设有与凸起（404）相配合的凹坑（406）；所述锁止装置包括沿径向埋设于柱形凸部（403）内的若干锁紧气缸（407）；圆孔（405）内壁上与若干锁紧气缸（407）相对应位置分别设有锁紧孔（408）；锁紧状态下，柱形凸部（403）位于圆孔（405）内，若干锁紧气缸（407）的锁紧活塞（409）伸长至相对应的锁紧孔（408）内。
5.根据权利要求3或4所述的纤维预成型自动化生产线，其特征在于：所述的公头（401）与母头（402）之间设置有压缩空气连接通道（410）及电气信号通道（411）。
6.根据权利要求1所述的纤维预成型自动化生产线，其特征在于：所述夹具（2）通过一直线驱动机构（22）驱动朝待成型纤维布方向直线运动。
7.根据权利要求6所述的纤维预成型自动化生产线，其特征在于：所述夹具（2）包括上板（215）、下板（216）、连杆机构（213）和开合伸缩机构（212）；开合伸缩机构（212）控制连杆机构（213）运动以实现上板（215）和下板（216）的开合。
8.根据权利要求7所述的纤维预成型自动化生产线，其特征在于：所述直线驱动机构（22）包括水平的推动伸缩机构（25）以及固定于推动伸缩机构（25）前端的支撑件（26）；支撑件（26）上端连接一水平的基板（211）；夹具（2）安装于基板（211）上端。
9.根据权利要求8所述的纤维预成型自动化生产线，其特征在于：所述下板（216）固定于基板（211）上，连杆机构（213）包括竖直固定于基板（211）上的直角三角板（217）、短杆（218）、长杆（219）和连接杆（220）；长杆（219）长度大于短杆（218）；直角三角板（217）的斜边朝向夹合组件（214）设置；长杆（219）下端铰接于直角三角板（217）的下角处，长杆（219）上端铰接于开合伸缩机构（212）的前端，开合伸缩机构（212）的后端倾斜向下铰接于基板（211）上；连接杆（220）一端与直角三角板（217）的上角处铰接，另一端与上板（215）固定连接；短杆（218）一端与直角三角板（217）的上角处铰接，另一端铰接于连接杆（220）的杆身上。
10.根据权利要求8所述的纤维预成型自动化生产线，其特征在于：所述直线驱动机构（22）固定于一底座（23）上，底座（23）与外框（1）上端面固定；所述直线驱动机构（22）还包括设置于推动伸缩机构（25）两侧的若干导向横杆（201）；导向横杆（201）的前端与支撑件（26）固定连接；导向横杆（201）外套设有轴承（203），轴承（203）通过支座（24）与底座（23）固定。
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