CN111113952B - 一种基于六轴机械臂的适用于曲面的复合材料自动铺放装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于六轴机械臂的适用于曲面的复合材料自动铺放装置，包括自动切换压辊机构、收卷机构、放卷机构、主压辊机构、辅助压辊机构、主压辊固定机构、主压辊推出机构、超声切割机构、红外加热机构、机架左、机架右、机架上、中间机架，其中上机架与机械臂法兰固定，通过机械臂实现对铺带装置整体的运动控制；本发明具有对复合材料预浸带切割、加热和铺放的功能，具有结构紧凑、功能模块化、可扩展性高、铺放效率和铺放质量高等特点，并且能够根据所需加工曲面的特点自动切换合适的压辊，不仅可以实现对平面的复合材料铺放，同时还可以实现对非展开曲面和展开曲面的各个方向的复合材料的铺放。

Description

一种基于六轴机械臂的适用于曲面的复合材料自动铺放装置

技术领域

本发明涉及复合材料成型领域，具体涉及一种能够根据铺放平面曲率，自动切换压辊，实现对曲面的复合材料铺放的装置。

背景技术

复合材料是由两种或两种以上的材料复合而成，具有各种材料的优点，如质量轻、强度高和耐腐蚀等，因此复合材料被广泛的应用在航空航天、汽车和电子电器等领域。而复合材料自动铺放设备是解决传统的人工铺放效率低、铺放质量难以保证的问题和扩大复合材料使用范围的关键。现有的自动铺放装置普遍采用圆柱状压辊，当该种形状压辊限制了自动铺放装置只适用于平面和采用极窄的带对曲率较小的曲面的铺放，无法适用于其他曲率较大曲面的铺放，从而极大的限制了复合材料自动铺放装置的应用场合、复合材料的应用领域和复合材料的铺放效率。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明旨在于提供一种基于六轴机械臂的适用于曲面的复合材料自动铺放装置，采用自动切换不同形状压辊的方式解决较宽复合材料带对于大曲率曲面难以铺覆的问题，该装置具有结构紧凑、适应于不同曲率曲面、自动化程度高和铺放效率高的特点。

本发明目的将通过以下技术方案实现：

一种基于六轴机械臂的适用于曲面的复合材料自动铺放装置，包括：自动切换压辊机构、超声切割机构、超声切割挡板机构、红外加热机构、收卷机构、放卷机构、主压辊机构、辅助压辊机构、主压辊固定机构、主压辊推出机构、预浸带限位机构、左机架、中间机架、右机架、上机架。上机架与六轴机械臂相连；上机架的左右两端相连的左机架和右机架；实现左机架和右机架相连的中间机架；左右两端分别与左机架和右机架相连的超声切割机构；位于右机架外侧的自动切换压辊机构；与左机架外侧相连的收卷机构和放卷机构；左右两端分别与左机架和右机架相连的红外加热机构；左右两端分别与左机架和右机架相连的主压辊机构；与左机架相连的辅助压辊机构；与左机架相连的主压辊固定机构；与主压辊机构相连的主压辊推出机构；左右两端分别与左机架和右机架相连的预浸带限位机构。

在上述一种基于六轴机械臂的适用于曲面的复合材料自动铺放装置，所述的自动切换压辊机构包括切换压辊机构固定机架、主动驱动电机、主动驱动电机底座、主动驱动电机联轴器、主动链轮轴承、主动链轮轴、主动链轮、主动链轮固定圆螺母，所述的切换压辊机构固定机架与右机架连接，主动驱动电机底座两端分别与主动驱动电机和切换压辊机构固定机架连接，主动驱动电机轴端通过主动驱动电机联轴器与主动链轮轴相连，主动链轮轴与主动链轮通过键连接，且主动链轮内圈装有主动链轮轴承，在主动连轮轴承外侧装有主动链轮螺母；以及从动链轮、从动链轮轴、从动链轮轴承、从动链轮固定圆螺母、从动链轮轴固定螺母，所述的从动链轮轴通过键与从动链轮相连，从动链轮轴承的内圈装有从动链轮轴承，从动链轮轴轴承外端装有从动链轮固定圆螺母，从动链轮轴的内侧一端通过从动链轮轴固定螺母与切换压辊固定气缸底座连接；以及压辊、切换压辊机构下固定板、切换压辊机构上固定板、切换压辊推出气缸、切换压辊顶出筒、切换压辊机构推出气缸底座，所述的切换压辊推出气缸的缸杆端与切换压辊顶出筒相连，缸筒一端与切换压辊机构固定板上相连，另一端与切换压辊机构推出气缸底座相连，切换压辊机构推出气缸底座与切换压辊机构固定板下相连；以及切换压辊固定气缸、弹簧压缩套筒、切换压辊固定气缸底座，所述的切换压辊机构中切换压辊固定气缸缸筒一端与切换压辊固定气缸底座相连，另一端与切换压辊机构固定板下相连，缸杆与弹簧压缩套筒连接；以及切换压辊固定爪、压辊固定弹簧、压辊固定杆、切换压辊固定机构套筒、切换压辊固定机构套筒盖、切换压辊固定机构轴端螺母、切换压辊机构轴和切换压辊机构轴承，所述的压辊固定杆上套有压辊固定弹簧，且压辊固定杆与切换压辊固定爪连接、压辊固定杆与切换压辊固定套筒的周向孔相连，切换压辊固定套筒上端与切换压辊固定套筒盖相连，切换压辊机构轴一端与切换压辊固定套筒盖通过切换压辊机构轴端螺母连接，另一端与切换压辊机构轴承配合，切换压辊机构轴承外圈与右机架上孔配合。

在上述的一种基于六轴机械臂的适用于曲面的复合材料自动铺放装置，所述的超声切割机构包括超声切割机构固定板、旋转工作台上固定板、旋转工作台，所述旋转工作台上固定板侧面与超声切割机构固定板相连，底面与旋转工作台相连，超声切割机构固定板的左右两端分别与左机架和右机架相连；以及旋转工作台下固定板，滚珠丝杠滑台，所述的旋转工作台下固定板的上端面与旋转工作台相连，下端面与滚珠丝杠滑台相连；以及微分尺固定板、微分尺、超声切割刀上固定板，所述的微分尺固定板上端面与滚珠丝杠滑台的移动滑块相连，下端面与微分尺相连，超声切割刀上固定板与微分尺下端面相连；以及超声切割刀、超声切割刀下固定板，所述超声切割刀下固定板与超声切割刀下固定板相连，超声切割刀位于二者之间。

在上述的一种基于六轴机械臂的适用于曲面的复合材料自动铺放装置，所述的超声切割挡板机构包括弧形切割板、挡板机构固定板，所述的弧形切割板的左右两端分别与一个挡板机构固定板相连，左右两端的挡板机构固定板分别与左机架和右机架相连；以及导向辊筒、导向辊筒轴承底座、导向辊筒轴、导向辊筒轴承，所述的导向辊筒套在导向辊筒轴上，同时在该轴的左右两端各装有一个导向辊筒轴承，导向辊筒轴承外圈与导向辊筒轴承底座相连，在上述的一种基于六轴机械臂的适用于曲面的复合材料自动铺放装置，所述的红外加热机构包括红外加热结构固定板、红外加热灯连接板一、红外加热灯连接板二和红外加热灯，所述的红外加热机构固定板的左右两端分别与左机架和右机架相连，红外加热灯连接板一的一端与红外加热机构固定板相连，另一端与红外加热灯连接板二相连，红外加热灯与红外加热灯连接板二相连。

在上述的一种基于六轴机械臂的适用于曲面的复合材料自动铺放装置，所述的辅助压辊机构包括辅助压辊气缸、辅助压辊机构固定板、辅助压辊底座、辅助压辊气缸缸杆螺母，所述的辅助压辊气缸与辅助压辊机构固定板相连、辅助压辊底座通过辅助压辊气缸缸杆螺母与辅助压辊气缸缸杆相连；以及辅助压辊轴、辅助压辊套筒、辅助压辊轴承，所述的辅助压辊轴上套有辅助压辊套筒，同时轴的两端套有辅助压辊轴承，辅助压辊轴承外圈与辅助压辊底座相连。

在上述的一种基于六轴机械臂的适用于曲面的复合材料自动铺放装置，所述的主压辊固定机构包括主压辊固定机构气缸、主压辊固定机构固定板、主压辊固定气缸螺母、主压辊固定板，所述的主压辊固定机构气缸与主压辊机构固定板相连，主压辊固定板通过主压辊固定气缸螺母与主压辊固定气缸缸杆相连。

在上述的一种基于六轴机械臂的适用于曲面的复合材料自动铺放装置，所述的放卷机构包括放卷机构电机、放卷电机底座、放卷机构联轴器、放卷机构轴，所述的放卷机构电机与放卷机构电机底座相连，放卷机构电机的轴端与放卷机构轴之间通过放卷机构联轴器相连；以及放卷机构辊筒端盖、放卷机构辊筒、放卷机构固定螺母，所述的放卷机构辊筒套在放卷机构轴上，放卷机构轴承端盖安装在放卷机构辊筒外侧的放卷机构轴上，且通过放卷机构固定螺母对放卷机构轴承端盖进行轴向固定；以及放卷机构轴承，所述的放卷机构轴承内圈与放卷机构轴端相连，外圈与左机架相连。

在上述的一种基于六轴机械臂的适用于曲面的复合材料自动铺放装置，所述的收卷机构包括收卷机构电机、收卷电机联轴器、收卷电机底座、收卷电机轴，所述的收卷电机与收卷电机底座相连，且收卷电机与收卷电机轴通过收卷电机联轴器相连；以及收卷机构轴承、收卷辊筒、收卷机构辊筒端盖、收卷机构固定螺母，所述的收卷机构轴承外圈与左机架相连，收卷辊筒套在收卷机构轴上，收卷机构辊筒端盖套在收卷辊筒外侧的收卷机构轴上，收卷机构固定螺母安装在收卷机构辊筒端盖外侧的收卷机构轴端。

在上述的一种基于六轴机械臂的适用于曲面的复合材料自动铺放装置，所述的主压辊机构包括主压辊机构固定板、主压辊气缸，所述的主压辊机构固定板与左机架相连，主压辊气缸内缸筒与主压辊机构固定板相连；以及主压辊底座、主压辊气缸固定螺母，所述的主压辊底座通过主压辊气缸固定螺母与主压辊气缸的缸杆相连；以及主压辊轴、主压辊轴承和主压辊轴承端盖，所述的主压辊轴的一端套有主压辊轴承，主压辊轴承外圈与主压辊底座相连，主压辊轴承端盖与主压辊轴承底座相连。

在上述的一种基于六轴机械臂的适用于曲面的复合材料自动铺放装置，所述的主压辊推出机构包括主压辊推出气缸、主压辊推出气缸固定螺母、主压辊推出机构固定板和推出板，所述的主压辊推出气缸的缸筒与主压辊推出机构固定板相连，主压辊推出机构固定板与主压辊机构中的主压辊机构底座相连，推出板通过主压辊推出气缸固定螺母与主压辊推出气缸缸杆相连。

在上述的一种基于六轴机械臂的适用于曲面的复合材料自动铺放装置，所述的预浸带限位机构包括限位机构底座，所述的限位机构底座在左右两边各有一个，分别与左机架和右机架相连；以及限位机构轴承底座、限位机构轴、限位机构轴承、限位机构连接板，所述的限位机构轴的左右两端各套有一个限位机构轴承，左右两端的限位机构轴承外圈与限位机构轴承底座的孔相连，同时左右两端的限位机构轴承底座通过限位机构连接板相连。

本发明带来的有益技术效果是：

(1)本发明体提供了一种基于六轴机械臂的适用于曲面的复合材料自动铺放装置，通过对预浸带的收卷、放卷、切割、加热和切换压辊等功能的设计，实现了较高的铺放效率和铺放质量。

(2)辅助压辊机构不仅在预浸带铺放过程中起到对预浸带导向的作用，同时在切换压辊过程中起到辅助预浸带脱离主压辊，便于主压辊的切换。主压辊推出机构将压辊推出到切换压辊机构上，完成主压辊的脱离主压辊机构。

(3)通过自动切换压辊机构可以实现压辊根据曲面形状进行更换合适形状的压辊，有效的解决了传统的不可展开曲面铺放困难的问题，扩大了自动化铺带技术的应用范围。

(4)超声切割装置采用微调整旋转工作台对超声切割刀刀尖方向进行调整到与带切割预浸带横向方向垂直，有效的解决了加工过程中导致机构误差造成的刀尖无法保证与待切割预浸带垂直，而造成切割深度不一，导致切割效果较差的问题。

附图说明

图1是本发明装置整体结构示意图；

图2是去掉左支架之后的结构示意图；

图3是自动切换压辊机构的结构示意图；

图4是自动切换压辊机构在去掉切换压辊机构固定机架后的结构示意图；

图5是超声切割机构的机构示意图；

图6是超声切割挡板机构的结构示意图；

图7是放卷机构/收卷机构的机构示意图；

图8是主压辊机构的结构示意图；

图9是主压辊推出机构的结构示意图；

图10是辅助压辊机构的结构示意图；

图11是预浸带限位机构的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明：

如图1和图2所示，本发明的一种基于六轴机械臂的适用于曲面的复合材料自动铺放装置有：自动切换压辊机构1，超声切割机构2、超声切割挡板机构3、红外加热机构4、放卷机构5、收卷机构6、主压辊机构7、辅助压辊机构8、主压辊固定机构9、主压辊推出机构10、预浸带导向机构11、左机架12、中间机架13、右机架14、上机架15。上机架15通过螺栓与六轴机械臂相连，六轴机械臂可以在一定空间范围内进行六自由度的运动，可以实现对装置的整体运动控制。

如图3和图4所示，所述的自动切换压辊机构1中主动驱动电机1-7与主动驱动电机底座1-6相连，轴端通过主动驱动电机联轴器1-5与主动链轮轴1-1连接，主动链轮轴1-1与主动链轮1-3之间通过键连接，主动链轮轴1-1上套有主动链轮轴承1-4，主动连轮轴承1-4同时与切换压辊机构固定机架1-26中，从而实现主动驱动电机1-7带动主动链轮1-3转动，并采主动链轮固定圆螺母1-2实现对主动链轮1-3的轴向固定。从动链轮1-10与从动链轮轴1-8之间通过键连接，从动链轮轴1-8一端采用从动链轮固定圆螺母1-9固定，另一端通过从动链轮轴固定螺母1-12与切换压辊固定气缸底座1-13实现固定，同时在从动链轮轴1-8上套有从动链轮轴承1-11。主动链轮1-3与从动链轮1-10之间通过链条连接，从而实现从动链1-10带动与切换压辊机构上固定板1-14和与切换压辊机构下固定板1-18相连的零部件转动。

自动切换压辊机构1中包含五个切换压辊推出气缸1-15、五个切换压辊推出气缸底座1-16和五个切换压辊顶出筒1-17。每个切换压辊推出气缸1-15一端与一个切换压辊机构气缸底座1-16通过螺栓连接，另一端与切换压辊机构上固定板1-14通过螺栓相连，缸杆端与一个切换压辊顶出筒1-17固定在一起，在切换压辊机构下固定板1-18上，开有与切换压辊顶出筒1-17形状一样的孔，该孔型可以从图4中看出，通过切换压辊推出气缸1-15缸杆的伸缩实现将压辊1-19推出安装到主压辊轴7-7上。在切换压辊机构下固定板1-18上的共有四个圆柱杆上安有压辊1-19，留有一个空杆。

自动切换压辊机构1中包含五个切换压辊固定抓1-20、五个压辊固定杆1-29和五个压辊固定弹簧1-28。每个切换压辊机构固定杆1-29都与切换压辊固定套筒1-21的周向圆孔配合，切换压辊固定套筒盖1-22通过螺栓与切换压辊固定套筒1-21固定。切换压辊机构轴1-24一端通过切换压辊机构轴端螺母1-27与切换压辊固定套筒端盖1-22相连，另一端套有切换压辊机构轴承1-23，切换压辊机构轴承1-23外圈与右机架1-14上孔相连。

切换压辊机构固定抓1-20与压辊固定杆1-29通过螺纹连接，压辊固定弹簧1-28套在压辊固定杆1-29上，弹簧压缩套筒1-30与切换压辊固定气缸1-25的缸杆通过螺纹连接，当切换压辊固定气缸1-25的缸杆伸出时，弹簧压缩套筒1-30与压辊固定杆1-29的弧形面接触使得切换压辊杆1-29弧形面压缩压辊固定弹簧1-28，同时压辊固定杆1-29伸出，切换压辊机构固定爪1-20卡住切换压辊机构下固定板1-18上的圆柱杆上，实现对压辊1-19的固定，相反的切换压辊固定气缸1-25缸杆缩回时实现压辊1-19的释放。切换压辊固定气缸1-25缸筒一端与切换压辊固定气缸底座1-13相连，另一端与切换压辊机构下固定板1-18相连。

如图5所示，超声切割机构2中旋转工作台2-2上端面与旋转工作台上固定板2-1通过螺栓连接，下端面通过螺栓与旋转工作台下固定板2-3连接，同时旋转工作台下固定板与滚珠丝杠滑台2-4连接，滑台的移动块与微分尺固定板2-5相连，同时微分尺固定板2-5还与微分尺2-6上端面相连，微分尺下端面与超声切割刀上固定板2-7相连，超声切割刀2-8通过超声切割刀上固定板2-7和超声切割下固定板2-9实现固定，从而实现通过滚珠丝杠2-4的运动带动超声切割刀2-7的移动，实现了对预浸带的超声切割。旋转工作台上固定板2-1与超声切割机构固定板2-10通过螺栓相连，超声切割机构固定板2-10的左右两侧分别与左机架12和右机架14通过螺栓相连，实现超声切割机构2的整体固定。

如图6所示，超声切割挡板机构3中弧形切割板3-5左右两端分别与一个挡板机构固定板3-1，通过挡板机构固定板的螺纹孔采用螺栓相连，在弧形切割板3-5中间位置开有沟槽。导向辊筒3-4套在超声切割导向轴3-6上，导向辊筒轴3-6两端分别带有一个导向辊筒轴承3-3，两个轴承外圈分别与左右两端的导向辊筒轴承底座3-2相连，同时将左右两端导向辊筒轴承底座3-2分别与左右两端弧形固定板3-1通过螺栓固定分别固定在左机架12和右机架14上。

如图2所示，红外加热机构4中红外加热机构固定板4-1左右两端分别与左机架12和右机架14通过螺栓相连，红外加热灯连接板一4-2与红外加热机构固定板4-1通过螺栓相连，同时与红外加热灯连接板二4-3通过螺栓相连，红外加热连接板二4-3同时还与红外加热灯4-4通过螺栓相连，从而实现红外加热灯4-4的固定。可以通过对红外加热灯连接板一4-2和红外加热连接板二4-3之间的连接螺栓调整红外加热灯4-4的角度，红外加热灯4-4通过对预浸带加热，便于复合材料的铺放时与待铺放面的粘贴。

如图2所示，辅助压辊机构8中辅助压辊机构固定板8-2与辅助压辊气缸8-1的缸筒通过螺栓连接，同时辅助压辊机构固定板8-2与左机架12通过螺栓相连，实现辅助压辊机构8的整体固定。辅助压辊气缸8-1的缸杆通过辅助压辊气缸缸杆螺母8-6实现与辅助压辊底座8-3相连。辅助压辊轴8-5轴上套有辅助压辊套筒8-7，左右两端分别套有辅助压辊轴承8-4，同时两轴承外圈分别位于辅助压辊底座8-3左右两端的孔中。辅助压辊气缸8-2的缸杆伸出时实现复合材料预浸带脱离主压辊，便于主压辊的更换。

如图2所示，主压辊固定机构9中主压辊固定机构气缸9-2与主压辊固定机构固定板9-1通过螺栓相连，主压辊固定机构气缸9-2缸杆与主压辊固定板9-3通过主压辊固定机构固定螺母9-4相连。主压辊固定机构气缸9-2缸杆伸出时，释放对主压辊的轴向固定，放缸杆缩回时实现对主压辊的轴向固定。

如图7所示，放卷机构5中收卷机构电机5-1通过放卷机构电机联轴器5-3与放卷机构轴5-8相连，放卷机构电机底座5-2一端与放卷机构电机5-1相连，另一端与左机架12相连，放卷机构轴5-8上套有放卷机构轴承5-4，放卷机构轴承5-4外圈固定在左机架12的孔内。放卷机构轴5-8上套有放卷机构辊筒5-5，放卷机构辊筒端盖5-6通过放卷机构固定螺母5-7实现预浸带卷在放卷机构辊筒5-5上的固定。收卷机构6和放卷机构5结构相同，通过对放卷机构电机5-1和收卷机构电机的控制实现预浸带卷的放带和粘贴掉预浸带后的衬纸的回收，及复合材料预浸带在铺放过程中张紧力的控制。

如图8所示，主压辊机构7中主压辊机构固定板7-1与左机架12通过螺栓相连，主压辊气缸7-2缸筒与主压辊机构固定板7-1通过螺栓相连，缸杆与主压辊机构底座7-4通过主压辊气缸固定螺母7-8相连。主压辊机构底座7-4左右两端分别与左右两边各一个导轨7-3通过沟槽装配在一起，左右导轨分别与左机架12和右机架14通过螺栓连接。主压辊轴7-7端套有主压辊轴承7-5，主压辊轴承7-5外圈与主压机构底座7-4孔相连，主压辊机构轴承端盖7-6通过螺栓与主压辊机构底座7-4相连。

如图9所示，主压辊推出机构10中主压辊推出气缸10-1缸筒与主压辊推出机构固定板10-2通过螺栓相连，同时主压辊推出机构固定板10-2与主压辊机构底座7-4通过螺栓相连，推出板10-3通过主压辊推出气缸固定螺母10-4实现固定，当对压辊进行更换时，主压辊推出气缸10-1的缸杆伸出，将压辊推出，当不需要主压辊推出气缸10-1动作时，缸杆处于缩回状态。

如图10所示，辅助压辊机构8中辅助压辊机构气缸8-1的缸筒与辅助压辊机构固定板8-2通过螺栓连接，缸杆与辅助压辊机构底座8-3通过螺母固定，辅助压辊机构轴8-5两端分别套有一个辅助压辊机构轴承8-4，同时两轴承外圈分别与辅助压辊底座8-3两端孔相连。当辅助压辊机构气缸8-1的缸杆缩回时，辅助压辊机构对预浸带起到导向作用，当缸杆伸出时辅助压辊机构8协助将主压辊机构8上预浸带脱离，便于进行压辊更换。

如图11所示，预浸带限位机构11中限位机构轴11-5两端各套有一个限位机构轴承11-3，这两个轴承外圈分别套在左右两端的限位机构轴承底座11-2的孔中，限位机构连接板11-4两端与两限位机构轴承底座之间通过螺栓连接，同时这两个左右限位机构轴承底座分别与左右两边的限位机构底座11-1通过螺栓与左机架12和右机架14固定在一起。

工作原理

本发明一种基于六轴机械臂的适用于曲面的复合材料自动铺放装置在进行复合材料铺放时，辅助压辊机构8中辅助压辊气缸8-1缸杆缩回，主压辊机构7中主压辊气缸7-2缸杆伸出，主压辊固定机构9中主压辊固定机构气缸9-2缸杆缩回，实现对主压辊轴7-7上的压辊进行轴向定位，主压辊推出机构10中主压辊推出气缸10-1缸杆处于缩回状态，此时自动切换压辊机构1中的切换压辊推出气缸1-15带动切换压辊顶出筒1-17处于缩回状态，切换压辊固定气缸1-25带动切换压辊固定套筒1-22处于伸出状态，切换压辊固定套筒1-22挤压压辊固定杆1-29，切换压辊弹簧1-28被压缩，使得压辊固定杆1-29通过压辊固定套筒1-22伸出，从而使得切换压辊固定爪1-20卡住压辊所在的切换压辊固定板下1-18的轴端，起到固定切换压辊装置上未使用的压辊1-19的功能。

当需要更换压辊时，通过主动驱动电机1-7驱动主动链轮1-3，主动链轮1-3与从动链轮1-10之间通过链条连接，从而带动从动链轮1-10转动。从动链轮1-10转动时带动切换压辊机构上固定板1-14和切换压辊机构下固定板1-19及中间各构件运动，从而实现自动切换压辊机构1上所装的压辊的转动，将未有压辊的圆柱体轴线移动到与主压辊机构10上压辊所在轴中心线重合。

然后进行自动切换压辊机构1上的压辊释放动作，切换压辊固定气缸1-25带动切换压辊固定套筒1-30回缩，在切换压辊弹簧1-28的恢复力的作用下，压辊固定杆1-29带动切换压辊固定爪1-20回缩，实现压辊的释放。

在完成压辊释放动作之后，进行主压辊机构上的压辊更换动作。辅助压辊机构8中辅助压辊机构气缸8-1缸杆伸出，将复合预浸带脱离主压辊，主压辊固定机构气缸9-2伸出，主压辊机构7中主压辊气缸7-2缸杆缩回，此时不再锁死主压辊机构7中的压辊，且压辊所在轴的轴线刚好与自动切换压辊机构1上未有压辊的空轴端中心轴线共线，此时主压辊推出机构10中气缸缸杆伸出将压辊定出安装到切换压辊机构中未有压辊的空轴上。随后自动给切换压辊机构1中的切换压辊推出气缸1-15带动切换压辊顶出筒1-17处于缩回状态，切换压辊固定气缸1-25带动切换压辊固定套筒1-30处于伸出状态，实现压辊固定。

随后重复释放切换压辊机构1上的压辊的动作，再次转动切换压辊机构1主动驱动电机1-7，切换压辊推出气缸1-15缸杆带动切换压辊顶出筒1-17将所需压辊推出安装到主压辊机构7轴上，随后辅助压辊机构8中辅助压辊气缸8-1缸杆缩回，主压辊机构7中主压辊气缸7-2缸杆伸出，主压辊固定机构9中的主压辊固定气缸9-2缸杆回缩，再次进行复合材料铺放。在复合材料铺放过程中，红外加热机构4对需铺放的复合材料预浸带进行加热。

在进行铺放之前，采用旋转工作台2-2对超声切割刀2-7方向进行调整，将刀头方向调整到与复合材料预浸带垂直。在复合材料铺放将要完成时，提前采用超声切割机构3中的滚珠丝杠滑台2-4带动超声切割刀2-7移动，实现对复合材料预浸带进行切割。放卷机构5与收卷机构6在铺放过程中分别实现对复合材料预浸带的传动和铺放后去除掉预浸料的衬纸进行回收，预浸带限位机构11实现对复合材料预浸带的宽度方向的限定。上机架15与机械臂法兰固定，通过机械臂实现对铺带装置整体的运动控制。

Claims (10)

1.一种基于六轴机械臂的适用于曲面的复合材料自动铺放装置，其特征在于，包括：自动切换压辊机构、超声切割机构、超声切割挡板机构、红外加热机构、收卷机构、放卷机构、主压辊机构、辅助压辊机构、主压辊固定机构、主压辊推出机构、预浸带限位机构、左机架、中间机架、右机架、上机架；上机架与六轴机械臂相连；上机架的左右两端相连的左机架和右机架；实现左机架和右机架相连的中间机架；左右两端分别与左机架和右机架相连的超声切割机构；位于右机架外侧的自动切换压辊机构；与左机架外侧相连的收卷机构和放卷机构；左右两端分别与左机架和右机架相连的红外加热机构；左右两端分别与左机架和右机架相连的主压辊机构；与左机架相连的辅助压辊机构；与左机架相连的主压辊固定机构；与主压辊机构相连的主压辊推出机构；左右两端分别与左机架和右机架相连的预浸带限位机构。

2.根据权利要求1所述的一种基于六轴机械臂的适用于曲面的复合材料自动铺放装置，其特征在于，所述的自动切换压辊机构包括切换压辊机构固定机架、主动驱动电机、主动驱动电机底座、主动驱动电机联轴器、主动链轮轴承、主动链轮轴、主动链轮、主动链轮固定圆螺母，所述的切换压辊机构固定机架与右机架连接，主动驱动电机底座两端分别与主动驱动电机和切换压辊机构固定机架连接，主动驱动电机轴端通过主动驱动电机联轴器与主动链轮轴相连，主动链轮轴与主动链轮通过键连接，且主动链轮内圈装有主动链轮轴承，在主动连轮轴承外侧装有主动链轮螺母；以及从动链轮、从动链轮轴、从动链轮轴承、从动链轮固定圆螺母、从动链轮轴固定螺母，所述的从动链轮轴通过键与从动链轮相连，从动链轮轴承的内圈装有从动链轮轴承，从动链轮轴轴承外端装有从动链轮固定圆螺母，从动链轮轴的内侧一端通过从动链轮轴固定螺母与切换压辊固定气缸底座连接；以及压辊、切换压辊机构下固定板、切换压辊机构上固定板、切换压辊推出气缸、切换压辊顶出筒、切换压辊机构推出气缸底座，所述的切换压辊推出气缸的缸杆端与切换压辊顶出筒相连，缸筒一端与切换压辊机构固定板上相连，另一端与切换压辊机构推出气缸底座相连，切换压辊机构推出气缸底座与切换压辊机构固定板下相连；以及切换压辊固定气缸、弹簧压缩套筒、切换压辊固定气缸底座，所述的切换压辊机构中切换压辊固定气缸缸筒一端与切换压辊固定气缸底座相连，另一端与切换压辊机构固定板下相连，缸杆与弹簧压缩套筒连接；以及切换压辊固定爪、压辊固定弹簧、压辊固定杆、切换压辊固定机构套筒、切换压辊固定机构套筒盖、切换压辊固定机构轴端螺母、切换压辊机构轴和切换压辊机构轴承，所述的压辊固定杆上套有压辊固定弹簧，且压辊固定杆与切换压辊固定爪连接、压辊固定杆与切换压辊固定套筒的周向孔相连，切换压辊固定套筒上端与切换压辊固定套筒盖相连，切换压辊机构轴一端与切换压辊固定套筒盖通过切换压辊机构轴端螺母连接，另一端与切换压辊机构轴承配合，切换压辊机构轴承外圈与右机架上孔配合。

3.根据权利要求1所述的一种基于六轴机械臂的适用于曲面的复合材料自动铺放装置，其特征在于，所述的超声切割机构包括超声切割机构固定板、旋转工作台上固定板、旋转工作台，所述旋转工作台上固定板侧面与超声切割机构固定板相连，底面与旋转工作台相连，超声切割机构固定板的左右两端分别与左机架和右机架相连；以及旋转工作台下固定板，滚珠丝杠滑台，所述的旋转工作台下固定板的上端面与旋转工作台相连，下端面与滚珠丝杠滑台相连；以及微分尺固定板、微分尺、超声切割刀上固定板，所述的微分尺固定板上端面与滚珠丝杠滑台的移动滑块相连，下端面与微分尺相连，超声切割刀上固定板与微分尺下端面相连；以及超声切割刀、超声切割刀下固定板，所述超声切割刀下固定板与超声切割刀下固定板相连，超声切割刀位于二者之间。

4.根据权利要求1所述的一种基于六轴机械臂的适用于曲面的复合材料自动铺放装置，其特征在于，所述的超声切割挡板机构包括弧形切割板、挡板机构固定板，所述的弧形切割板的左右两端分别与一个挡板机构固定板相连，左右两端的挡板机构固定板分别与左机架和右机架相连；以及导向辊筒、导向辊筒轴承底座、导向辊筒轴、导向辊筒轴承，所述的导向辊筒套在导向辊筒轴上，同时在该轴的左右两端各装有一个导向辊筒轴承，导向辊筒轴承外圈与导向辊筒轴承底座相连。

5.根据权利要求1所述的一种基于六轴机械臂的适用于曲面的复合材料自动铺放装置，其特征在于，所述的红外加热机构包括红外加热结构固定板、红外加热灯连接板一、红外加热灯连接板二和红外加热灯，所述的红外加热机构固定板的左右两端分别与左机架和右机架相连，红外加热灯连接板一的一端与红外加热机构固定板相连，另一端与红外加热灯连接板二相连，红外加热灯与红外加热灯连接板二相连。

6.根据权利要求1所述的一种基于六轴机械臂的适用于曲面的复合材料自动铺放装置，其特征在于，所述的辅助压辊机构包括辅助压辊气缸、辅助压辊机构固定板、辅助压辊底座、辅助压辊气缸缸杆螺母，所述的辅助压辊气缸与辅助压辊机构固定板相连、辅助压辊底座通过辅助压辊气缸缸杆螺母与辅助压辊气缸缸杆相连；以及辅助压辊轴、辅助压辊套筒、辅助压辊轴承，所述的辅助压辊轴上套有辅助压辊套筒，同时轴的两端套有辅助压辊轴承，辅助压辊轴承外圈与辅助压辊底座相连。

7.根据权利要求1所述的一种基于六轴机械臂的适用于曲面的复合材料自动铺放装置，其特征在于，所述的主压辊固定机构包括主压辊固定机构气缸、主压辊固定机构固定板、主压辊固定气缸螺母、主压辊固定板，所述的主压辊固定机构气缸与主压辊机构固定板相连，主压辊固定板通过主压辊固定气缸螺母与主压辊固定气缸缸杆相连。

8.根据权利要求1所述的一种基于六轴机械臂的适用于曲面的复合材料自动铺放装置，其特征在于，所述的放卷机构包括放卷机构电机、放卷电机底座、放卷机构联轴器、放卷机构轴，所述的放卷机构电机与放卷机构电机底座相连，放卷机构电机的轴端与放卷机构轴之间通过放卷机构联轴器相连；以及放卷机构辊筒端盖、放卷机构辊筒、放卷机构固定螺母，所述的放卷机构辊筒套在放卷机构轴上，放卷机构轴承端盖安装在放卷机构辊筒外侧的放卷机构轴上，且通过放卷机构固定螺母对放卷机构轴承端盖进行轴向固定；以及放卷机构轴承，所述的放卷机构轴承内圈与放卷机构轴端相连，外圈与左机架相连。

9.根据权利要求1所述的一种基于六轴机械臂的适用于曲面的复合材料自动铺放装置，其特征在于，所述的收卷机构包括收卷机构电机、收卷电机联轴器、收卷电机底座、收卷电机轴，所述的收卷电机与收卷电机底座相连，且收卷电机与收卷电机轴通过收卷电机联轴器相连；以及收卷机构轴承、收卷辊筒、收卷机构辊筒端盖、收卷机构固定螺母，所述的收卷机构轴承外圈与左机架相连，收卷辊筒套在收卷机构轴上，收卷机构辊筒端盖套在收卷辊筒外侧的收卷机构轴上，收卷机构固定螺母安装在收卷机构辊筒端盖外侧的收卷机构轴端。

10.根据权利要求1所述的一种基于六轴机械臂的适用于曲面的复合材料自动铺放装置，其特征在于，所述的主压辊机构包括主压辊机构固定板、主压辊气缸，所述的主压辊机构固定板与左机架相连，主压辊气缸内缸筒与主压辊机构固定板相连；以及主压辊底座、主压辊气缸固定螺母，所述的主压辊底座通过主压辊气缸固定螺母与主压辊气缸的缸杆相连；以及主压辊轴、主压辊轴承和主压辊轴承端盖，所述的主压辊轴的一端套有主压辊轴承，主压辊轴承外圈与主压辊底座相连，主压辊轴承端盖与主压辊轴承底座相连；

所述的主压辊推出机构包括主压辊推出气缸、主压辊推出气缸固定螺母、主压辊推出机构固定板和推出板，所述的主压辊推出气缸的缸筒与主压辊推出机构固定板相连，主压辊推出机构固定板与主压辊机构中的主压辊机构底座相连，推出板通过主压辊推出气缸固定螺母与主压辊推出气缸缸杆相连；

在上述的一种基于六轴机械臂的适用于曲面的复合材料自动铺放装置，所述的预浸带限位机构包括限位机构底座，所述的限位机构底座在左右两边各有一个，分别与左机架和右机架相连；以及限位机构轴承底座、限位机构轴、限位机构轴承、限位机构连接板，所述的限位机构轴的左右两端各套有一个限位机构轴承，左右两端的限位机构轴承外圈与限位机构轴承底座的孔相连，同时左右两端的限位机构轴承底座通过限位机构连接板相连。

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