CN111452485B - 一种复合材料自动铺层执行装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及复合材料铺层技术领域，尤其涉及一种复合材料自动铺层执行装置。该装置包括吸附盘和多个设置在吸附盘下侧的吸附单元，通过抽真空操作在吸附单元的下端产生负压，吸附待铺层预浸料，该装置与机械臂配合使用，实现待铺层预浸料的吸附的转移，并且每个所述吸附单元均具有轴向伸缩功能，能够高效的实现体积较大、曲率相对较小的复合材料产品的自动铺层。

Description

一种复合材料自动铺层执行装置
技术领域
本发明涉及复合材料铺层技术领域，尤其涉及一种复合材料自动铺层执行装置。
背景技术
铺层过程是复合材料成型的必要过程，手工铺层是一种传统的铺层方式，但随着制件尺寸的增大，手工铺层的低效率缺点在批生产中逐渐显现。如何提供一种适合复合材料铺层中预浸料的转移是实现复合材料自动铺层亟需解决的问题。
发明内容
本发明的目的提供一种适用复合材料自动铺层过程中的执行装置，能够高效的执行预浸料的转移和铺设。
为了实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种复合材料自动铺层执行装置，该自动铺层执行装置与机械臂连接，该自动铺层执行装置包括：
吸附盘，该吸附盘上设有沿轴向的非贯穿式的气道以及多个与气道连通的分气道，分气道的其中一个分气道口分布在吸附盘的下端面，气道的另一端与负压管连通；
多个吸附单元，多个吸附单元在吸附盘的下侧分布，每个吸附单元包括套筒、弹性件和伸缩部，伸缩部内设有吸附通道，吸附通道沿伸缩部的轴向贯穿伸缩部，套筒的一端所与述吸附盘连接，且套筒至少覆盖一个分气道口，伸缩部的一端设置在套筒内，且能够沿套筒的轴向移动，弹性件设置在套筒内，且位于吸附盘和伸缩部之间，为伸缩部提供回复力。
优选地，吸附盘包括本体部和嵌入部，本体部的下侧设有凹槽，气道由本体部的上侧沿轴向延伸至凹槽，嵌入部上设有多个轴向设置的分气道，分气道贯穿嵌入部，嵌入部嵌入凹槽，且嵌入部的上侧面与凹槽的底面之间具有间隙，多个分气道均通过间隙与气道连通。
优选地，弹性件为压簧。
优选地，吸附单元还包括吸附管，吸附管的一端伸入分气道内，且相对分气道固定，吸附管的另一端伸入吸附通道内，且随着伸缩部的移动，吸附管能够相对吸附通道的轴向移动，压簧套设在吸附管的外侧，且与吸附管之间间隔设置。
第二方面，本发明还提供了另一种复合材料自动铺层执行装置，与机械臂连接，包括：
吸附盘，吸附盘上设有沿轴向的贯穿吸附盘的多个分气孔道，分气孔道的上端口与负压管连通；
多个吸附单元，多个吸附单元在吸附盘的下侧分布，每个吸附单元包括套筒、弹性件和伸缩部，伸缩部内设有吸附通道，吸附通道沿伸缩部的轴向贯穿伸缩部，套筒的一端所与述吸附盘连接，且套筒至少覆盖一个分气孔道的下端口，伸缩部的一端设置在套筒内，且能够沿套筒的轴向移动，弹性件设置在套筒内，且位于吸附盘和伸缩部之间，为伸缩部提供回复力。
在第二方面提供的另一种复合材料自动铺层执行装置中，优选地，弹性件为压簧。
在第二方面提供的另一种复合材料自动铺层执行装置中，优选地，吸附单元还包括吸附管，吸附管的一端伸入分气孔道内，且相对分气孔道固定，吸附管的另一端伸入吸附通道内，且随着伸缩部的移动，吸附管能够相对吸附通道的轴向移动，压簧套设在吸附管的外侧，且与吸附管之间间隔设置。
本发明的上述技术方案具有如下优点：本发明提供的复合材料自动铺层执行装置包括吸附盘和多个设置在吸附盘下侧的吸附单元，吸附盘上设有沿轴向的非贯穿式的气道以及多个与气道连通的分气道，分气道的其中一个分气道口分布在吸附盘的下端面，气道的另一端与负压管连通，多个吸附单元在吸附盘的下侧平行分布，每个吸附单元包括套筒、弹性件和伸缩部，伸缩部内设有吸附通道，吸附通道沿伸缩部的轴向贯穿伸缩部，套筒的一端所与述吸附盘连接，且套筒至少覆盖一个分气道口，伸缩部的一端设置在套筒内，且能够沿套筒的轴向移动，弹性件设置在套筒内，且位于吸附盘和伸缩部之间，为伸缩部提供回复力，利用负压使吸附通道的下端产生吸力，多个吸附单元从而将待铺层的预浸料吸起，在机械臂的作用下，实现待铺层预浸料的位置转移，即实现复合材料自动铺层。
针对体积较大、曲率相对较小的复合材料产品的自动铺层，在执行装置向下移动接触到模具时，相对应位置的伸缩部能够轴向移动，在铺设完成后，在弹性件的作用下能够实现复位，一方面能够避免对模具的损失，另一方面能够使铺层的效果更好，实现高效的执行预浸料的转移和铺设。
附图说明
本发明附图仅为说明目的提供，图中各部件的比例与数量不一定与实际产品一致。
图1是本发明实施例一中一种复合材料自动铺层执行装置的结构示意图；
图2是本发明实施例一中一种复合材料自动铺层执行装置的半剖结构示意图；
图3是本发明实施例一中一种吸附盘的半剖结构示意图；
图4是本发明实施例一中吸附单元的结构示意图；
图5是图4中吸附单元的的分解状态示意图；
图6是本发明实施例二中一种复合材料自动铺层执行装置的半剖结构示意图。
图中：1：机械臂；2：负压管；
3：吸附盘；31：本体部；311：气道；312:凹槽；32：嵌入部；321：分气道；33：分气孔道；
4：吸附单元；41：套筒；42：伸缩部；421：吸附通道；43：弹性件；44：吸附管。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
参见图1所示，本发明实施例提供的复合材料自动铺层执行装置，一般与机械臂1或者类似结构配合使用，以实现复合材料自动铺层执行装置的位置移动。
参见图1和图2所示，复合材料自动铺层执行装置包括吸附盘3和多个吸附单元4，多个吸附单元4之间平行设置，且分布在吸附盘3的下侧，吸附盘3的大小以及吸附单元4的数量与待铺层的预浸料的尺寸大小或质量正相关，若待铺层的预浸料尺寸或质量较大，则需要设置更多或间隔更小的吸附单元4，若吸附单元4的数量较多，则需要更大尺寸的吸附盘3，多个吸附单元4根据待铺层预浸料的形状分布，例如，待铺层预浸料呈长方形，则多个吸附单元4整体呈长方形分布，吸附盘3则优先为长方体。因此，吸附盘3的形状和大小以及吸附单元4的数量、间隔大小和具体分布，本领域技术人员可以在本申请技术方案的指导下根据需要进行选择，在本申请中不作限定。
参见图2和图3所示，吸附盘3上设有沿其轴向的非贯穿式的气道311以及多个与气道311连通的分气道321，分气道321的其中一个分气道口分布在吸附盘3的下端面，气道311的一端与负压管2连通。
在一个具体的实施方式中，参见图2和图3所示，吸附盘3包括本体部31和嵌入部32，本体部31的下侧设有凹槽312，气道311由本体部31的上侧沿轴向延伸至凹槽312，即气道311一端与负压管2连通，另一端与凹槽312连通。嵌入部32上设有多个轴向设置的分气道321，分气道321贯穿嵌入部32，嵌入部32的周向的形状与凹槽312相匹配，嵌入部32嵌入凹槽312，嵌入部32的上侧面与凹槽312的底面之间具有间隙，多个分气道321均通过间隙与气道311连通。
参见图2、图4和图5所示，每个吸附单元4包括套筒41、弹性件43和伸缩部42，伸缩部42内设有吸附通道421，吸附通道421沿伸缩部42的轴向贯穿伸缩部42，套筒41的一端所与述吸附盘3的下侧连接，且套筒41至少覆盖一个分气道口，即至少有一个分气道321位于下端的分气道口与一个套筒41对应，伸缩部42的一端设置在套筒41内，且能够沿套筒41的轴向移动，弹性件43设置在套筒41内，且位于吸附盘3和伸缩部42之间，为伸缩部42提供回复力。
使用时，利用真空泵通过负压管2抽真空，使吸附通道421的下端产生吸力，多个吸附单元4从而将待铺层的预浸料吸起，在机械臂1的作用下，带动执行装置到达指定位置实现待铺层预浸料的位置转移，实现复合材料自动铺层。
对于曲面的铺层，尤其是针对体积较大、曲率相对较小的产品的自动铺层，在执行装置向下移动接触到模具时，相对应位置的伸缩部42能够轴向移动，在铺设完成后，在弹性件43的作用下能够实现复位，一方面能够避免对模具的损失，另一方面能够使铺层的效果更好，实现高效的执行预浸料的转移和铺设。
在一个优选地实施方式中，参见图2、图4和图5所示，弹性件43为压簧，在伸缩部42复位时，压簧为伸缩部42提供回复力。
在一个优选地实施方式中，参见图2、图4和图5所示，吸附单元4还包括吸附管44，吸附管44的一端伸入分气道321内，且相对分气道321固定，吸附管44的另一端伸入吸附通道421内，且随着伸缩部42的移动，吸附管44能够相对吸附通道421的轴向移动。在一个实施方式中，当弹性件43为压簧时，压簧套设在吸附管44的外侧，且与吸附管44之间间隔设置。
需要说明的是，伸缩部42与套筒41之间滑动连接，其配合关系采用现有结构即可，例如，两者之间通过尺寸的配合实现滑动连接，在两者的接触面涂覆润滑油。当然，两者之间也可以采用常规的滑块和滑槽结构实现相对滑动。
还需要说明的是，本实施例中未提及部分为现有技术。
实施例二
参见图6所示，本实施例二与实施例一基本相同，相同之处不再赘述，不同之外在于：吸附盘3为一体结构，在吸附盘3上设有沿轴向的贯穿吸附盘3的多个分气孔道33，每个分气孔道33的上端口均与一根负压管2连通(图中未示出)。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，不存在方案冲突的情况下，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
此外，在不脱离本发明的范围的情况下，对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (2)

1.一种复合材料自动铺层执行装置，与机械臂连接，其特征在于，包括：
吸附盘，所述吸附盘上设有沿轴向的非贯穿式的气道以及多个与所述气道连通的分气道，所述分气道的其中一个分气道口分布在所述吸附盘的下端面，所述气道的另一端与负压管连通，所述吸附盘包括本体部和嵌入部，所述本体部的下侧设有凹槽，所述气道由所述本体部的上侧沿轴向延伸至所述凹槽，所述嵌入部上设有多个轴向设置的分气道，所述分气道贯穿所述嵌入部，所述嵌入部嵌入所述凹槽，且所述嵌入部的上侧面与所述凹槽的底面之间具有间隙，多个所述分气道均通过所述间隙与所述气道连通；
多个吸附单元，多个所述吸附单元在所述吸附盘的下侧分布，每个所述吸附单元包括套筒、弹性件和伸缩部，所述伸缩部内设有吸附通道，所述吸附通道沿所述伸缩部的轴向贯穿所述伸缩部，所述套筒的一端所与述吸附盘连接，且所述套筒至少覆盖一个所述分气道口，所述伸缩部的一端设置在所述套筒内，且能够沿所述套筒的轴向移动，所述弹性件设置在所述套筒内，且位于所述吸附盘和所述伸缩部之间，为所述伸缩部提供回复力；
其中，所述弹性件为压簧，所述吸附单元还包括吸附管，所述吸附管的一端伸入所述分气道内，且相对所述分气道固定，所述吸附管的另一端伸入所述吸附通道内，且随着所述伸缩部的移动，所述吸附管能够相对所述吸附通道的轴向移动，所述压簧套设在所述吸附管的外侧，且与所述吸附管之间间隔设置。
2.一种复合材料自动铺层执行装置，与机械臂连接，其特征在于，包括：
吸附盘，所述吸附盘上设有沿轴向的贯穿所述吸附盘的多个分气孔道，所述分气孔道的上端口与负压管连通；
多个吸附单元，多个所述吸附单元在所述吸附盘的下侧分布，每个所述吸附单元包括套筒、弹性件和伸缩部，所述伸缩部内设有吸附通道，所述吸附通道沿所述伸缩部的轴向贯穿所述伸缩部，所述套筒的一端所与述吸附盘连接，且所述套筒至少覆盖一个所述分气孔道的下端口，所述伸缩部的一端设置在所述套筒内，且能够沿所述套筒的轴向移动，所述弹性件设置在所述套筒内，且位于所述吸附盘和所述伸缩部之间，为所述伸缩部提供回复力；
其中，所述弹性件为压簧，所述吸附单元还包括吸附管，所述吸附管的一端伸入所述分气孔道内，且相对所述分气孔道固定，所述吸附管的另一端伸入所述吸附通道内，且随着所述伸缩部的移动，所述吸附管能够相对所述吸附通道的轴向移动，所述压簧套设在所述吸附管的外侧，且与所述吸附管之间间隔设置。
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