CN111055516A - 一种纤维预成型线上料夹持机构及上料夹持方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种纤维预成型线上料夹持机构及上料夹持方法，包括机体支架、沿着待成型纤维传送方向设置的上料机构和夹持装置；所述机体支架上设置有两条平行的夹手导轨；所述上料机构位于机体支架前端，包括料台框架、设置在料台框架上的料台导轨、滑动连接在料台导轨上用于放置纤维布料的传送料台；所述夹持装置包括一副前后设置在夹手导轨上且可独立运动的龙门夹手机构，两龙门夹手机构沿夹手导轨直线方向前后夹持纤维布料进行传送。

Description

一种纤维预成型线上料夹持机构及上料夹持方法

技术领域

本发明属于纤维预成型设备领域，具体涉及一种纤维预成型线上料夹持机构及上料夹持方法。

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。

现有技术中关于纤维预成型生产中所使用的上料夹持机构主要采用机器人配专用夹手来实现从纤维布料从料台导加热台的送料和布料的动作要求，现有方式的布料精度由机器人的重复精度保证，但是一旦料台上的布料重复精度偏差较大时，机器人也只会按照原有设设定轨迹布料，不能保证布料精度；同时，由于纤维布料不规则，一旦纤维布料形状复杂时，专用夹手设计就会变得复杂冗重，导致运送纤维布料时，夹手惯性大，送料动作缓慢，因此，现有技术中的专用于上料夹持的夹手并不能满足多样化产品的夹持需求。

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线上料夹持机构及上料夹持防范，能够实现自动传送纤维布料、自动夹持纤维布料送至加热台上，整个传送过程距离短、速度快，可以最大节约布料时间，同时满足不同规格、形状的纤维布料的夹取，降低配备专用夹手的成本。

本发明的技术方案如下：

一种纤维预成型线上料夹持机构，包括机体支架、沿着待成型纤维传送方向设置的上料机构和夹持装置；所述机体支架上设置有两条平行的夹手导轨；所述上料机构位于机体支架前端，包括料台框架、设置在料台框架上的料台导轨、滑动连接在料台导轨上用于放置纤维布料的传送料台；所述夹持装置包括一副前后设置在夹手导轨上且可独立运动的龙门夹手机构，两龙门夹手机构沿夹手导轨直线方向前后夹持纤维布料进行传送。

进一步地，每一副所述龙门夹手机构包括对称设置在夹手导轨上的位置调节装置、将两位置调节装置连接的横杆机构以及固定在横杆机构上的若干夹手工装；所述位置调节装置包括驱动横杆机构沿着夹手导轨移动的进退机构以及在竖直方向上调整横杆机构位置的升降机构。

进一步地，所述进退机构包括承载支架和固定在承载支架内的进退驱动装置；所述承载支架与夹手导轨滑动连接，进退驱动装置带动承载支架沿着夹手导轨移动；所述承载支架顶面竖直固定有连接板；所述升降机构为固定在连接板侧壁的气缸，气缸的伸缩杆上端连接有所述横杆机构，通过伸缩杆的运动实现横杆机构的上下移动。

进一步地，所述进退驱动装置包括固定在承载支架内的伺服电机和套接在伺服电机输出轴上的齿轮，齿轮与设置在机体支架上且与夹手导轨平行的齿条相互啮合，进而驱动承载支架沿着齿条移动；所述承载支架底面固定带有开口朝下凹槽的水平滑块，夹手导轨嵌入水平滑块的凹槽内，使得承载支架在夹手导轨上滑动，限定承载支架的移动位置。

进一步地，所述连接板呈“T”型结构，包括固定在承载支架顶面的加强板以及与加强板垂直固定的转接板。

进一步地，所述转接板侧壁固定有一竖直滑轨，所述升降机构通过固定扣板连接在竖直滑轨底部，气缸的伸缩杆顶部连接有与所述转接板平行的平板，平板面向转接板的侧面固定有与竖直滑轨配合滑动的竖直滑块，平板背向转接板的侧面固定所述横杆机构。

进一步地，所述横杆机构包括固定在转接板上的主杆和固定在主杆下表面的底板；所述夹手工装固定在底板上，所述底板上间隔设置若干调整夹手工装安装位置的安装孔。

进一步地，所述夹手工装包括调整板以及固定在调整板上的气动手指，气动手指前端用于夹持纤维布料的开合部位设置有上下对称的齿形夹板。

进一步地，所述料台框架上固定有驱动传送料台沿着料台导轨移动的料台传动机构；所述料台传动机构包括固定在料台框架上的传动电机与传送带；所述传送带的一端套设在传动电机外圈，另一端沿料台导轨方向延伸后套设在料台框架尾部的从动齿轮外圈，传送带的上带片与传送料台下表面固定连接，进而带动传送料台沿着夹手导轨移动。

进一步地，所述加热装置包括固定在机体支架上的加热台以及设置在加热台内部用于托起纤维布料的钢丝托起机构；所述钢丝托起机构包括主体框架、若干平行固定在主体框架上的钢丝绳以及连接在主体框架下表面的至少一个举升气缸和至少一个导向机构；所述举升气缸和导向机构均固定在加热台上，举升气缸的伸缩杆与主体框架固定连接，导向机构用于限定主体框架上下移动位置；每一钢丝绳的两端通过钢丝张紧装置与所述主体框架连接，用于调整钢丝绳的张紧程度。

本发明还包括一种利用纤维预成型上料夹持机构进行上料夹持的方法，具体步骤如下：

S1、待成型的纤维布料放置在传送料台上，将传送料台从人工上料位传送到夹手夹取位；

S2、一对龙门夹手机构，沿着夹手导轨移动至夹手夹取位后按照按照纤维布料的传送方向从前后两端共同夹持传送料台上的纤维布料；

S3、两龙门夹手机构沿着夹手导轨前进，将纤维布料传送至加热装置处；

S4、钢丝托起机构上升，龙门夹手机构夹持纤维布料将其放置在钢丝托起机构的钢丝绳上，两龙门夹手机构松开纤维布料；

S5、钢丝托起机构下降控制钢丝绳回落，直至纤维布料下降到达热装置中设定的加热位置；

S6、启动加热装置对纤维布料进行加热；

S7、两龙门夹手机构松开纤维布料后复位到上料机构的夹手夹取位置上，再次重复S1-S6的步骤，进而实现待成型纤维布料的自动化上料夹持。

本发明具有如下有益效果：

1、本发明上料夹持机构中的夹持装置采用可在夹手导轨上分别独立运动和精确定位的一组对称的龙门夹持机构，利用龙门夹持机构沿夹手导轨直线方向前后夹持纤维布料进行准确传送，龙门夹持机构中的位置调节装置包括进退机构和升降机构，进退机构由伺服系统和齿轮齿条传送机构的配合共同实现夹持装置在夹手导轨上的移动，升降机构由气缸和滑轨滑块的配合共同实现夹持装置在竖直方向上的移动，水平方向和竖直方向的运动均是相互独立控制的，可以更加精确的实现纤维布料的夹持和传送。

2、本发明设置的龙门夹持机构沿着夹手导轨运动，从上料机构处夹取纤维布料后沿直线传送到加热台的位置，直线传送距离短，速度快，最大化的节约布料时间；同时在夹持装置能够在传送过程中全称稳固夹持直至将纤维布料平铺至加热台上，防止纤维布料在夹持过程由于夹持松动等出现的脱落、褶皱和错位等情况，保证纤维布料从上料机构到加热台全称精准定位。

3、本发明中的横杆机构上设置有若干可拆卸且位置可调的夹手工装，对于形状、大小不同的纤维布料可利用不同位置或者不同数量的夹手工装进行夹持，适应多样化的纤维布料，降低纤维布料的夹持成本。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1中A处的放大示意图；

图3为本发明夹持装置夹料状态的结构示意图；

图4为本发明夹持装置等待状态的结构示意图；

图5为本发明夹持装置中进退机构和升降机构连接结构示意图；

图6为图5的另一角度结构示意图；

图7为本发明横杆机构与夹手工装的连接结构示意图；

图8为本发明夹手工装的结构示意图；

图9为本发明中加热装置的结构示意图。

附图中标记表示为：

1、机体支架；2、上料机构；21、料台框架；22、料台导轨；23、传送料台；241、传动电机；242、传送带；243、从动齿轮；3、夹持装置；4、龙门夹手机构；41、位置调节装置；42、横杆机构；421、主杆；422、底板；423、安装孔；424、微调机构；43、夹手工装；431、调整板；432、气动手指；433、齿形夹板；44、进退机构；441、承载支架；442、进退驱动装置；443、连接板；444、伸缩杆；445、伺服电机；446、齿轮；447、水平滑块；448、加强板；449、转接板；45、升降机构；451、竖直滑轨；452、固定扣板；453、平板；454、竖直滑块；455、固定块；5、加热装置；51、加热台；511、液压系统；512、工作面；52、钢丝托起机构；521、主体框架；522、钢丝绳；523、举升气缸；524、导向机构；525、钢丝张紧装置。

具体实施方式

下面结合较佳实施例和附图对本发明作进一步的说明。

参见图1-4，一种纤维预成型线上料夹持机构，包括机体支架1、沿着待成型纤维传送方向设置的上料机构2、夹持装置3和加热装置5，夹持装置3设置在机体支架1上用于从上料机构2夹取纤维布料并传送至后端的加热装置5；所述机体支架1上设置有两条平行的夹手导轨11；所述上料机构2位于机体支架1前端，包括料台框架21、设置在料台框架21上的料台导轨22、滑动连接在料台导轨22上用于放置纤维布料的传送料台23，传送料台23沿着料台导轨22移动将纤维布料从位于上料机构前端的人工上料位置传送至位于上料机构2后端的夹取位置；所述夹持装置3包括一副前后设置在夹手导轨11上且可独立运动的龙门夹手机构4；所述加热装置5包括固定在机体支架1上的加热台51以及设置在加热台51内部用于托起纤维布料的钢丝托起机构52；需要夹持纤维布料时，靠近所述传送料台23中的一个龙门夹手机构4单独运动，沿着夹手导轨11面向传送料台23方向移动至传送料台23的一侧，另一个龙门夹手机构4位于纤维布料的相对侧，位置确定后两龙门夹手机构4沿夹手导轨11直线方向相互靠近，按照纤维布料的传送方向从前后两端共同夹持纤维布料后，再朝同一方向在夹手导轨11上移动进行纤维布料的传送；当移动至纤维布料加热装置5时，两龙门夹手机构4夹持纤维布料并将其放置在加热装置5的钢丝托起机构52上再回复到上料机构2的夹取位置上待下一次作业。

参见图3-4，每一副所述龙门夹手机构4包括对称设置在夹手导轨11上的位置调节装置41、将两位置调节装置41连接的横杆机构42以及固定在横杆机构42上的若干夹手工装43；位置调节装置41用于准确定位龙门夹手机构4在夹手导轨11上的具体位置，横杆机构42横跨两夹手导轨11用于安装夹手工装43，横杆机构42上还可设置微调机构424，用于龙门夹手机构4定位后微调横杆机构42的高度；所述位置调节装置41包括驱动横杆机构42沿着夹手导轨11移动的进退机构44以及在竖直方向上调整横杆机构42位置的升降机构45。

参见图5-6，所述进退机构44包括承载支架441和固定在承载支架441内的进退驱动装置442；所述承载支架441与夹手导轨11滑动连接，进退驱动装置442带动承载支架441沿着夹手导轨11移动；所述承载支架441顶面竖直固定有连接板443；所述升降机构45为固定在连接板443侧壁的气缸，气缸的伸缩杆444上端连接有所述横杆机构42，通过伸缩杆444的运动实现横杆机构42的上下移动；通过连接板443可实现进退机构44与升降机构45连接，二者在沿夹手导轨11方向统一为整体运动，但是不影响升降机构45在竖直方向上的独立运动；所述进退驱动装置442包括固定在承载支架441内的伺服电机445和套接在伺服电机445输出轴上的齿轮446，伺服电机445启动，输出轴带动齿轮446转动，齿轮446与设置在机体支架1上且与夹手导轨11平行的齿条12相互啮合，进而驱动承载支架441沿着齿条12移动；所述承载支架441底面固定带有开口朝下凹槽的水平滑块447，夹手导轨11嵌入水平滑块447的凹槽内，在齿轮446和齿条12的配合传动下，使得承载支架441在夹手导轨11上滑动，进而限定承载支架441的移动位置，保证承载支架441在移动过程中不脱出夹手导轨11，使得进退机构44稳定移动。

参见图5-6，所述连接板443呈“T”型结构，包括固定在承载支架441顶面的加强板448以及与加强板448垂直固定的转接板449，加强板448作为进退机构44和升降机构45连接的加强肋；所述转接板449侧壁固定有一竖直滑轨451，所述升降机构45通过固定扣板452连接在竖直滑轨451底部，固定扣板452呈“L”型结构，一侧面与气缸的缸体固定连接，另一侧面固定连接在转接板449上，气缸的伸缩杆444顶部连接有与所述转接板449平行的平板453，伸缩杆444顶部穿过呈“L”型结构固定块455的侧面，用螺母将伸缩杆444顶部与固定块455连接，固定块455的另一侧面安装在平板453上，启动气缸后，伸缩杆444的上下伸缩运动通过固定块455带动平板453的上下移动；所述平板453面向转接板449的侧面固定有与竖直滑轨451配合滑动的竖直滑块454，平板453背向转接板449的侧面固定所述横杆机构42；平板453的上下移动能够带动竖直滑块454沿着竖直滑轨451移动，对平板453的移动位置进行限定，保证沿直线运动，另一方面，平板453的上下移动能够带动横杆机构42上下移动。

参见图7-8，所述横杆机构42包括固定在转接板449上的主杆421和固定在主杆421下表面的底板422；所述夹手工装43固定在底板422上，所述底板422上间隔设置若干调整夹手工装43安装位置的安装孔423，所述夹手工装43包括调整板431以及固定在调整板431上的气动手指432，可通过螺栓将夹手工装43的调整板431与安装孔423连接，进而将夹手工装43固定在横杆机构42上；所述气动手指432前端用于夹持纤维布料的开合部位设置有上下对称的齿形夹板433。

参见图1，所述料台框架21按照待成型纤维布料的移动方向前端为人工上料位，后端为夹取位；所述料台框架21上固定有驱动传送料台23沿着料台导轨22移动的料台传动机构；所述料台传动机构包括固定在料台框架21上的传动电机241与传送带242；所述传动电机241的输出轴上固定有轴套，传送带242的一端套设在轴套外圈，另一端沿料台导轨方向22延伸后套设在料台框架21尾部的从动齿轮243外圈，传送带242的上带片与传送料台23下表面固定连接，进而带动传送料台23沿着夹手导轨11移动。

参见图9，所述加热装置5包括固定在机体支架1上的加热台51以及设置在加热台51内部用于托起纤维布料的钢丝托起机构52；所述加热台51的上层架上固定有液压系统511、下层架上固定有工作面512，工作面512使用电加热，液压系统511通过相互连接的液压泵站和液压缸驱动位于工作面512上方的加热板513移动，与工作面512进行合闭加热纤维布料；所述钢丝托起机构52包括主体框架521、若干平行固定在主体框架521上的钢丝绳522以及连接在主体框架521下表面的至少一个举升气缸523和至少一个导向机构524；所述举升气缸523和导向机构524均固定在加热台51上，举升气缸523的活塞杆与主体框架521固定连接，导向机构524用于限定主体框架521上下移动位置；每一钢丝绳522的两端通过钢丝张紧装置525与所述主体框架521连接，用于调整钢丝绳522的张紧程度。

利用本发明的上料夹持机构进行上料夹持的方法，具体步骤如下：

S1、待成型的纤维布料放置在传送料台23上，启动料台传动机构，将传送料台23沿着料台导轨22移动从人工上料位传送至夹取位置；

S2、靠近所述上料机构2中的一个龙门夹手机构4单独运动，沿着夹手导轨11面向上料机构2的方向移动至传送料台23的一侧，另一个龙门夹手机构4位于传送料台23的相对侧，位置确定后两龙门夹手机构4沿夹手导轨11直线方向相互靠近，按照纤维布料的传送方向从前后两端共同夹持纤维布料；

S3、两龙门夹手机构4朝背向上料机构2的方向同一运动，沿着夹手导轨11前进，进行纤维布料的传送；

S4、控制钢丝托起机构52上升，龙门夹手机构4夹持纤维布料将其放置在钢丝托起机构52的钢丝绳522上，两龙门夹手机构4松开纤维布料；

S5、纤维布料放置好后，钢丝托起机构52下降控制钢丝绳522回落，直至纤维布料下降到达热装置5中设定的加热位置；

S6、启动加热装置5对纤维布料进行加热；

S7、两龙门夹手机构4松开纤维布料后复位到上料机构2的夹手夹取位置上，再次重复S1-S6的步骤，进而实现待成型纤维布料的自动化上料夹持。

以上所述实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制，应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形、改进及替代，这些都属于本发明的保护范围，因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (11)

1.一种纤维预成型线上料夹持机构，其特征在于：包括机体支架（1）、沿着待成型纤维传送方向设置的上料机构（2）、夹持装置（3）和加热装置（5）；所述机体支架（1）上设置有两条平行的夹手导轨（11）；所述上料机构（2）位于机体支架（1）前端，包括料台框架（21）、设置在料台框架（21）上的料台导轨（22）、滑动连接在料台导轨（22）上用于放置纤维布料的传送料台（23）；所述夹持装置（3）包括一副前后设置在夹手导轨（11）上且可独立运动的龙门夹手机构（4），两龙门夹手机构（4）沿夹手导轨（11）直线方向前后夹持纤维布料进行传送。

2.根据权利要求1所述的一种纤维预成型线上料夹持机构，其特征在于：每一副所述龙门夹手机构（4）包括对称设置在夹手导轨（11）上的位置调节装置（41）、将两位置调节装置（41）连接的横杆机构（42）以及固定在横杆机构（42）上的若干夹手工装（43）；所述位置调节装置（41）包括驱动横杆机构（42）沿着夹手导轨（11）移动的进退机构（44）以及在竖直方向上调整横杆机构（42）位置的升降机构（45）。

3.根据权利要求2所述的一种纤维预成型线上料夹持机构，其特征在于：所述进退机构（44）包括承载支架（441）和固定在承载支架（441）内的进退驱动装置（442）；所述承载支架（441）与夹手导轨（11）滑动连接，进退驱动装置（442）带动承载支架（441）沿着夹手导轨（11）移动；所述承载支架（441）顶面竖直固定有连接板（443）；所述升降机构（45）为固定在连接板（443）侧壁的气缸，升降机构（45）的伸缩杆（444）上端连接有所述横杆机构（42），通过伸缩杆（444）的运动实现横杆机构（42）的上下移动。

4.根据权利要求3所述的一种纤维预成型线上料夹持机构，其特征在于：所述进退驱动装置（442）包括固定在承载支架（441）内的伺服电机（445）和套接在伺服电机（445）输出轴上的齿轮（446），齿轮（446）与设置在机体支架（1）上且与夹手导轨（11）平行的齿条（12）相互啮合，进而驱动承载支架（441）沿着齿条（12）移动；所述承载支架（441）底面固定带有开口朝下凹槽的水平滑块（447），夹手导轨（11）嵌入水平滑块（447）的凹槽内，使得承载支架（441）在夹手导轨（11）上滑动，限定承载支架（441）的移动位置。

5.根据权利要求3所述的一种纤维预成型线上料夹持机构，其特征在于：所述连接板（443）呈“T”型结构，包括固定在承载支架（441）顶面的加强板（448）以及与加强板（448）垂直固定的转接板（449）。

6.根据权利要求5所述的一种纤维预成型线上料夹持机构，其特征在于：所述转接板（449）侧壁固定有一竖直滑轨（451），所述升降机构（45）通过固定扣板（452）连接在竖直滑轨（451）底部，气缸的伸缩杆（444）顶部连接有与所述转接板（449）平行的平板（453），平板（453）面向转接板（449）的侧面固定有与竖直滑轨（451）配合滑动的竖直滑块（454），平板（453）背向转接板（449）的侧面固定所述横杆机构（42）。

7.根据权利要求6所述的一种纤维预成型线上料夹持机构，其特征在于：所述横杆机构（42）包括固定在转接板（449）上的主杆（421）和固定在主杆（421）下表面的底板（422）；所述夹手工装（43）固定在底板（422）上，所述底板（422）上间隔设置若干调整夹手工装（43）安装位置的安装孔（423）。

8.根据权利要求7所述的一种纤维预成型线上料夹持机构，其特征在于：所述夹手工装（43）包括调整板（431）以及固定在调整板（431）上的气动手指（432），气动手指（432）前端用于夹持纤维布料的开合部位设置有上下对称的齿形夹板（433）。

9.根据权利要求1所述的一种纤维预成型线上料夹持机构，其特征在于：所述料台框架（21）上固定有驱动传送料台（23）沿着料台导轨（22）移动的料台传动机构；所述料台传动机构包括固定在料台框架（21）上的传动电机（241）与传送带（242）；所述传送带（242）的一端套设在传动电机（241）外圈，另一端沿料台导轨（22）方向延伸后套设在料台框架（21）尾部，传送带（242）的上带片与传送料台（23）下表面固定连接，进而带动传送料台（23）沿着夹手导轨移动。

10.根据权利要求1至9任一所述的一种纤维预成型线上料夹持机构，其特征在于：所述加热装置（5）包括固定在机体支架（1）上的加热台（51）以及设置在加热台（51）内部用于托起纤维布料的钢丝托起机构（52）；所述钢丝托起机构（52）包括主体框架（521）、若干平行固定在主体框架（521）上的钢丝绳（522）以及连接在主体框架（521）下表面的至少一个举升气缸（523）和至少一个导向机构（524）；所述举升气缸（523）和导向机构（524）均固定在加热台（51）上，举升气缸（523）的活塞杆与主体框架（521）固定连接，导向机构（524）用于限定主体框架（521）上下移动位置；每一钢丝绳（522）的两端通过钢丝张紧装置（525）与所述主体框架（521）连接，用于调整钢丝绳（522）的张紧程度。

11.根据权利要求10所述的一种纤维预成型上料夹持机构的上料夹持方法，其特征在于，具体步骤如下：

S1、待成型的纤维布料放置在传送料台（23）上，将传送料台（23）从人工上料位传送到夹手夹取位；

S2、一对龙门夹手机构（4），沿着夹手导轨（11）移动至夹手夹取位后按照纤维布料的传送方向从前后两端共同夹持传送料台（23）上的纤维布料；

S3、两龙门夹手机构（4）沿着夹手导轨（11）前进，将纤维布料传送至加热装置（5）处；

S4、钢丝托起机构（52）上升，龙门夹手机构（4）夹持纤维布料将其放置在钢丝托起机构（52）的钢丝绳（522）上，两龙门夹手机构（4）松开纤维布料；

S5、钢丝托起机构（52）下降控制钢丝绳（522）回落，直至纤维布料下降到达加热装置（5）中设定的加热位置；

S6、启动加热装置（5）对纤维布料进行加热；

S7、两龙门夹手机构（4）复位到上料机构（2）的夹手夹取位置上，再次重复S1-S6的步骤，进而实现待成型纤维布料的自动化上料夹持。

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