CN112060631A - 一种自动铺丝中采用换枪盘的纱架快速更换装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动铺丝中采用换枪盘的纱架快速更换装置，包括底座支撑架、下固定座、升降座、回转支撑座、换枪盘主侧、固定夹具、纱架和换枪盘工具侧；升降座能够升降、左右滑动，回转支撑座设置在升降座上，换枪盘主侧固定在回转支撑座上，回转支撑座由电机驱动旋转；固定夹具设置于竖向立架的顶部，纱架通过转接头连接换枪盘工具侧，转接头设置于竖向立架的顶部并由固定夹具夹持限位；本发明采用两个相同的纱架，当其中一个纱架正在工作时，操作人员可以预先对另一个纱架进行料卷固定，穿丝工作。当第一个纱架料卷用完后，通过换枪盘使机器人与其脱开并与另一个纱架配合，从而省略了停机换料的时间，大幅地提高了工作效率。

Description

一种自动铺丝中采用换枪盘的纱架快速更换装置

技术领域

本发明涉及纤维自动化铺放技术领域，特别是涉及一种自动铺丝中采用换枪盘的纱架快速更换装置。

背景技术

纤维增强树脂基复合材料由于高比强度、高比模量、抗疲劳、耐腐蚀的特点，在航空航天，风力发电叶片、汽车制造等领域已经被广泛运用。面对结构复杂，尺寸庞大的零部件，人工铺放已经无法满足生产效率及质量的要求。而纤维自动铺放设备采用了工业机器人作为运动部件，配合纱架及铺丝头可实现大曲率、复杂异形体构件的制造，具有高铺放效率，高材料利用率，高自动化程度。

目前纤维自动铺放设备一般为8丝束或16丝束，可实现对碳纤维、玻璃纤维、干纤维、热塑性复合材料的铺放。在铺放前，操作人员往往需要做大量的准备工作，包括料卷固定，穿丝。确保丝束能顺利地通过铺丝头中的夹持、重送、剪切机构，并到达压辊处。当纱架中的料卷用完后，需要停机更换料卷，再重复上述装料的动作，整个过程都较为繁琐。尤其对于多丝束铺放设备而言，则会造成大量的时间浪费，无法提高工作效率。

除此之外，一些用于特殊场合的复合材料构件往往需要由不同种类的纤维混杂而成。例如在某些应用场合中，碳纤维层合板和金属长期接触会在接触表面发生电化学腐蚀，从而影响零件的机械性能，所以在制备这类碳纤维层合板的最后阶段，往往需要在表层铺放一层玻璃纤维充当绝缘层。对于自动化铺放设备，这时在最后铺放时则需要将碳纤维料卷替换成玻璃纤维料卷，再进行穿丝等操作，增加了额外的时间成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种自动铺丝中采用换枪盘的纱架快速更换装置，以解决上述现有技术存在的问题，采用两个相同的纱架，当其中一个纱架正在工作时，操作人员可以预先对另一个纱架进行料卷固定，穿丝工作。当第一个纱架料卷用完后，通过换枪盘使机器人与其脱开并与另一个纱架配合，从而省略了停机换料的时间，大幅地提高了工作效率。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种自动铺丝中采用换枪盘的纱架快速更换装置，包括底座支撑架、下固定座、升降座、回转支撑座、换枪盘主侧、固定夹具、纱架和换枪盘工具侧；

所述底座支撑架上设置有一竖向立架，所述下固定座设置于所述竖向立架的底部一侧，所述升降座固定于所述下固定座的顶部，所述升降座底部通过滑板与所述下固定座滑动连接，所述滑板的顶部设置有控制所述升降座升降的升降装置，所述升降座朝向所述竖向立架的一端设置有所述回转支撑座，所述换枪盘主侧固定在所述回转支撑座上，所述回转支撑座由电机驱动旋转；

所述固定夹具设置于所述竖向立架的顶部，所述纱架通过转接头连接所述换枪盘工具侧，所述转接头设置于所述竖向立架的顶部并由所述固定夹具夹持限位。

优选地，所述下固定座的顶部两侧分别设置有一条直线导轨，所述滑板的底部两侧设置有与所述直线导轨配合的滑块，所述滑板的顶部四角处分别设置有一直线轴承，在所述升降座的底部四角处对应设置有四个导向轴，所述下固定座上对应设置有四个腰型孔一，所述导向轴一端与所述升降座连接，另一端依次穿过其对应的所述直线轴承、所述腰型孔一后向下延伸；所述固定座的中部还设置有一与所述升降装置底部滑动配合连接的腰型孔。

优选地，所述滑板上还设置有一紧定扳手，所述紧定扳手用于锁定所述滑板的横向位置。

优选地，所述升降装置为蜗轮蜗杆升降机或升降气缸。

优选地，所述换枪盘主侧通过转接法兰盘与所述回转支撑座连接。

优选地，所述固定夹具包括夹具底座、定位销轴、螺杆、侧向盖板和手轮，所述夹具底座的顶部为向上凸起的凸台，所述底座的顶部还相对设置有两个腰型槽，所述腰型槽的部分槽体由所述凸台的顶端面向下开设，两个所述腰型槽内分别插接有一所述定位销轴，所述定位销轴能够沿着所腰型槽横向滑动，所述腰型槽内还设置有配合所述定位销轴设置的限位台肩，用于对所述定位销轴轴向限位；所述手轮设置有两个，分别设置于所述夹具底座的两侧，两个所述手轮的内侧均连接有一所述螺杆，两个所述螺杆的带有螺纹内端分别与两个所述定位销轴上横向设置的螺纹孔螺纹连接，所述侧向盖板设置于所述螺杆与所述手轮之间，所述侧向盖板固定于所述凸台的侧壁上。

优选地，两个所述腰型槽之间的所述凸台的顶端面设置有弧形面，所述转接头上设置有与所述弧形面配合环形凹槽。

优选地，所述螺杆与所述手轮通过平键连接。

优选地，所述纱架上周向设置有多个料卷，纱架的中部还设置有铺丝头模块。

本发明相对于现有技术取得了以下有益技术效果：

本发明提供的自动铺丝中采用换枪盘的纱架快速更换装置，通过采用换枪盘，当其中一个纱架中的料卷用完后，无须停机，即可更换另一个纱架，极大程度地提升了工作效率；可实现不停机换料，就能铺放不同种类的纤维丝束，增加了复合材料的的功能性制造。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明中自动铺丝中采用换枪盘的纱架快速更换装置的总装配示意图；

图2为本发明中下固定座的俯视图；

图3为本发明中升降座的局部装配示意图；

图4为本发明中升降座与换枪盘主侧的安装示意图；

图5为本发明中纱架装夹的示意图；

图6为本发明中换枪盘工具侧与纱架的连接示意图；

图7为本发明中限制座俯视图；

图8为本发明中定位销轴与限制座配合的剖面图

图9为本发明中定位销轴与限制座的装配示意图

图中：1为直线导轨，2为滑块，3为滑板，4为直线轴承，5为紧定扳手，6为升降装置，7为升降座，8为回转支撑座，9为侧向盖板，10为定位销轴，11为底座支撑架，12为下固定座，13为导向轴，14为转接法兰盘，15为换枪盘主侧，16为夹具底座，17为铺丝头模块，18为手轮，19为转接头，20为换枪盘工具侧，21为料卷，22为纱架，23为螺杆、24为腰型孔一、25为腰型孔二、26为腰型槽。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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。

本发明的目的是提供一种自动铺丝中采用换枪盘的纱架快速更换装置，以解决现有技术存在的问题。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本实施例中的自动铺丝中采用换枪盘的纱架快速更换装置，如图1所示，包括底座支撑架11、下固定座12、升降座7、回转支撑座8、换枪盘主侧15、固定夹具、纱架22和换枪盘工具侧20；

为底座支撑架11上设置有一竖向立架，为下固定座12设置于为竖向立架的底部一侧，为升降座7固定于为下固定座12的顶部，为升降座7底部通过滑板3与为下固定座12滑动连接，为滑板3的顶部设置有控制为升降座7升降的升降装置6，为升降座7朝向为竖向立架的一端设置有为回转支撑座8，为换枪盘主侧15固定在为回转支撑座8上，为回转支撑座8由电机驱动旋转；

为固定夹具设置于为竖向立架的顶部，为纱架22通过转接头19连接为换枪盘工具侧20，为转接头19设置于为竖向立架的顶部并由为固定夹具夹持限位。

如图2、图3所示，下固定座12的顶部两侧分别设置有一条直线导轨1，直线导轨1通过螺栓固定在下固定座12上，为滑板3的底部两侧设置有与为直线导轨1配合的滑块2，滑块2通过螺栓固定在滑板3上，为滑板3的顶部四角处分别通过螺栓固定有一直线轴承4，在为升降座7的底部四角处对应设置有四个导向轴13，为下固定座12上对应设置有四个腰型孔一24，为导向轴13一端与为升降座7连接，另一端依次穿过其对应的为直线轴承4、为腰型孔一24后向下延伸；为固定座的中部还设置有一与为升降装置6底部滑动配合连接的腰型孔二25；滑板3上还设置有一紧定扳手5，为紧定扳手5用于锁定为滑板3的横向位置(紧定扳手5连接贯穿滑板3和下固定座12的螺杆23，旋转进钉扳手实现紧定)。

本实施例中的升降装置6优选为蜗轮蜗杆升降机或升降气缸。

当升降装置6为蜗轮蜗杆升降机时，升降座7可在蜗轮蜗杆升降机的电机的控制下进行升降运动，导向轴13保证了升降座7升降的精度。四个导向轴13和蜗轮蜗杆升降机的底部蜗杆与腰型孔一24和腰型孔二25滑动连接。升降座7在人力的作用下可做前后运动，当运动到指定位置时，可通过紧定扳手5锁紧滑板3。

如图4所示，回转支撑座8通过螺栓固定在升降座7上。换枪盘主侧15与回转支撑座8之间设有转接法兰盘14，相互之间都用螺栓固定。

如图5-9所示，固定夹具包括夹具底座16、定位销轴10、螺杆23、侧向盖板9和手轮18，为夹具底座16的顶部为向上凸起的凸台，为底座的顶部还相对设置有两个腰型槽26，腰型槽26的部分槽体由凸台的顶端面向下开设，两个为腰型槽26内分别插接有一为定位销轴10，为定位销轴10能够沿着所腰型槽26横向滑动，为腰型槽26内还设置有配合为定位销轴10设置的限位台肩，用于对为定位销轴10轴向限位；为手轮18设置有两个，分别设置于为夹具底座16的两侧，两个为手轮18的内侧均通过平键连接有一为螺杆23，两个为螺杆23的带有螺纹内端分别与两个为定位销轴10上横向设置的螺纹孔螺纹连接，为侧向盖板9设置于为螺杆23与为手轮18之间，为侧向盖板9通过螺钉固定于为凸台的侧壁上。两个为腰型槽26之间的为凸台的顶端面设置有弧形面，为转接头19上设置有与为弧形面配合环形凹槽。

螺杆23外端无螺纹一侧的直径小于内端外表面有螺纹一侧的直径。因此螺杆23在轴向方向上被自身的轴肩、手轮18的左端面、以及侧向盖板9限制住，无法沿轴向移动，只能绕自身轴线旋转。当转接头19放置在限制座上时，转动手轮18，通过螺纹副的相对运动带动定位销轴10向中心运动。当定位销轴10与转接头19上的环形凹槽内表面接触时，则实现了对纱架22的定位，同时继续转动手轮18提供夹紧力，防止纱架22发生侧翻。由于螺纹副的自锁功能，定位销轴10无法回退，使纱架22定位可靠。

本发明自动铺丝中采用换枪盘的纱架快速更换装置的工作过程如下：

将换枪盘工具侧20通过螺栓与纱架22转接头19固定，换枪盘主侧15分别安装在机器人的末端和回转支撑座8的前端。限制座上设有两个圆柱销轴用于对纱架22定位，限制座侧边装有手轮18，通过转动手轮18使定位销轴10向径向运动以提供定位夹紧功能，防止纱架22发生侧翻。回转支撑座8固定在升降座7上，升降座7底部装有蜗轮蜗杆升降机和直线导轨1，可使升降座7沿前后进给和上下升降。当用于替换的纱架22被夹具装夹并加紧时，此时升降座7在电机的作用下上升到指定位置，再通过人工推动升降座7向前平移，使固定在回转支撑座8前端的换枪盘主侧15与工具侧配合锁紧，最后通过紧定扳手5锁紧滑板3。回转支撑座8可带动纱架22进行原位旋转，方便操作人员装拆料卷21。当需要更换纱架22时，机器人卸下已经用完的纱架22，移动至工作台上方，通过手轮18再次锁紧纱架22，将回转支撑座8前端的换枪盘主侧15与工具侧脱开，升降座7恢复至原位，腾出空间以使机器人与新纱架22配合，从而将新纱架22投入使用。

本发明应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种自动铺丝中采用换枪盘的纱架快速更换装置，其特征在于：包括底座支撑架、下固定座、升降座、回转支撑座、换枪盘主侧、固定夹具、纱架和换枪盘工具侧；

所述底座支撑架上设置有一竖向立架，所述下固定座设置于所述竖向立架的底部一侧，所述升降座固定于所述下固定座的顶部，所述升降座底部通过滑板与所述下固定座滑动连接，所述滑板的顶部设置有控制所述升降座升降的升降装置，所述升降座朝向所述竖向立架的一端设置有所述回转支撑座，所述换枪盘主侧固定在所述回转支撑座上，所述回转支撑座由电机驱动旋转；

所述固定夹具设置于所述竖向立架的顶部，所述纱架通过转接头连接所述换枪盘工具侧，所述转接头设置于所述竖向立架的顶部并由所述固定夹具夹持限位。

2.根据权利要求1所述的自动铺丝中采用换枪盘的纱架快速更换装置，其特征在于：所述下固定座的顶部两侧分别设置有一条直线导轨，所述滑板的底部两侧设置有与所述直线导轨配合的滑块，所述滑板的顶部四角处分别设置有一直线轴承，在所述升降座的底部四角处对应设置有四个导向轴，所述下固定座上对应设置有四个腰型孔一，所述导向轴一端与所述升降座连接，另一端依次穿过其对应的所述直线轴承、所述腰型孔一后向下延伸；所述固定座的中部还设置有一与所述升降装置底部滑动配合连接的腰型孔二。

3.根据权利要求2所述的自动铺丝中采用换枪盘的纱架快速更换装置，其特征在于：所述滑板上还设置有一紧定扳手，所述紧定扳手用于锁定所述滑板的横向位置。

4.根据权利要求2所述的自动铺丝中采用换枪盘的纱架快速更换装置，其特征在于：所述升降装置为蜗轮蜗杆升降机或升降气缸。

5.根据权利要求1所述的自动铺丝中采用换枪盘的纱架快速更换装置，其特征在于：所述换枪盘主侧通过转接法兰盘与所述回转支撑座连接。

6.根据权利要求1所述的自动铺丝中采用换枪盘的纱架快速更换装置，其特征在于：所述固定夹具包括夹具底座、定位销轴、螺杆、侧向盖板和手轮，所述夹具底座的顶部为向上凸起的凸台，所述底座的顶部还相对设置有两个腰型槽，所述腰型槽的部分槽体由所述凸台的顶端面向下开设，两个所述腰型槽内分别插接有一所述定位销轴，所述定位销轴能够沿着所腰型槽横向滑动，所述腰型槽内还设置有配合所述定位销轴设置的限位台肩，用于对所述定位销轴轴向限位；所述手轮设置有两个，分别设置于所述夹具底座的两侧，两个所述手轮的内侧均连接有一所述螺杆，两个所述螺杆的带有螺纹内端分别与两个所述定位销轴上横向设置的螺纹孔螺纹连接，所述侧向盖板设置于所述螺杆与所述手轮之间，所述侧向盖板固定于所述凸台的侧壁上。

7.根据权利要求6所述的自动铺丝中采用换枪盘的纱架快速更换装置，其特征在于：两个所述腰型槽之间的所述凸台的顶端面设置有弧形面，所述转接头上设置有与所述弧形面配合环形凹槽。

8.根据权利要求6所述的自动铺丝中采用换枪盘的纱架快速更换装置，其特征在于：所述螺杆与所述手轮通过平键连接。

9.根据权利要求1所述的自动铺丝中采用换枪盘的纱架快速更换装置，其特征在于：所述纱架上周向设置有多个料卷，纱架的中部还设置有铺丝头模块。

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