CN112809402A - 用于大型双驱龙门铺丝一体化成型设备的龙门架体装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了用于大型双驱龙门铺丝一体化成型设备的龙门架体装置,包括工作台、龙门横梁；龙门横梁采用封闭式箱形结构，其中工作台的两侧旁均设有立柱，其中龙门横梁的底部两端均连接固定横梁滑座；每个所述横梁滑座均与立柱滑配连接固定；其中卧式回转工装固定在工作台上，其中所述龙门横梁的两端均通过横向滑轨滑动连接滑枕传动机构；其中所述滑枕传动机构上设有支撑框，其中支撑框内设有滚珠丝杠，其中溜板箱的一端与所述滚珠丝杠滑配连接固定；每个所述滚珠丝杠上连接第一传动电机，本发明形成高架桥式的总体布局，强度稳定性高并能满足控制振动的要求；适用于碳纤维复合材料构件成形加工，尤其适用于航空、航天轻质结构壁板要求等。

Description

用于大型双驱龙门铺丝一体化成型设备的龙门架体装置
技术领域
本发明涉及铺丝设备领域，尤其涉及大型驱动用于大型双驱龙门铺丝一体化成型设备的龙门架体装置。
背景技术
复合材料低成本制造技术是目前国际上复合材料技术领域的核心问题之一，包括材料技术低成本、设计技术低成本和制造技术低成本。其涉及多种复合材料成型技术，如缠绕成型、自动铺放成型（铺带、铺丝）、拉挤、编织、缝合和RTM等。
复合材料自动铺放技术是欧美发达国家近年来广泛发展和应用的低成本制造技术是复合材料成型自动化的典型代表。它集机电装备技术、技术和材料工艺技术为一体，包括自动铺放装备技术、预浸料切割技术、铺放技术、自动铺放工艺技术、铺放质量监控、模具技术、成本分析等。自动铺放技术包括自动铺带技术和自动丝束铺放技术（自动铺丝技术）。它们具有高效、高质量、高可靠性、低成本的特点，特别适合于大尺寸和复杂构件的制造，减少了拼装零件的数目，节约了制造和装配成本，并极大地降低了构件的废品率和制造工时。但是，为提高铺放精度与稳定性，就对机床有更高的要求。
发明内容
为解决上述问题，本发明公开了用于大型双驱龙门铺丝一体化成型设备的龙门架体装置，采用轻量化高刚度机械结构，机床载荷与质量比得到最佳优化状态，实现了结构轻量化，提高了机床拖重比以及机床的高速动态特性。
为提高横梁的高速运动的动态特性，提高驱动部件推重比，对各个部件在满足刚度强度的前提下进行轻量化设计，采用对比优化设计方法进行结构优化。
用于大型双驱龙门铺丝一体化成型设备的龙门架体装置,包括工作台、龙门横梁；龙门横梁采用封闭式箱形结构，其中工作台的两侧旁均设有立柱，其中龙门横梁的底部两端均连接固定横梁滑座且两侧设有限位开关；每个所述横梁滑座均与立柱滑配连接固定；其中卧式回转工装固定在工作台上，其中所述龙门横梁的两端均通过横向滑轨滑动连接滑枕传动机构；其中所述滑枕传动机构上设有支撑框，其中支撑框内设有滚珠丝杠，其中溜板箱的一端与所述滚珠丝杠滑配连接固定；每个所述滚珠丝杠上连接第一传动电机；所述卧式工作回转工装包括伺服电机、卧式支撑座和夹盘；其中伺服电机固定在所述卧式支撑座上且输出轴依次与定位盘和夹盘连接固定；其中定位盘上设有若干个夹紧气缸；每个所述夹紧气缸的气缸轴连与夹块连接固定；所述夹块的两端均设有限位齿轮；其中每个所述限位齿轮均与所述夹盘上的限位齿条滑动适配。
本发明进一步改进在于：每个所述夹块的端部设有耐磨衬件；每个所述夹紧气缸的气缸轴均穿过固定在所述定位盘的夹框；其中所述卧式回转工装上还设有曲臂联动机构，所述曲臂联动机构包括紧固板和曲臂；其中每两个相邻的夹紧气缸之间设有紧固板，所述紧固板固定在所述定位盘上，其中紧固板的每端链接固定曲臂的一端与所述紧固板链接固定且另一端与夹框链接固定。
本发明进一步改进在于：所述夹框内设有与所述夹紧气缸的气缸轴滑动适配的万向轮。
本发明进一步改进在于：所述龙门横梁的底部设有减速机，其中减速机通过第二齿轮与所述立柱的侧边齿条滑动连接固定。
本发明进一步改进在于：所述工作台采用HT300灰口铸铁制成，具有稳定性好，抗震性强等优点。
本发明进一步改进在于：其中横向滑轨为阶梯式矩形导轨结构，保证滑动的稳定性。
本发明进一步改进在于： 所述立柱采用钢筋混凝土结构；有效消除铸造床身或者焊接床身的残余应力过大的因素，节约制造成本。
本发明工作时：1、将需要铺丝的模具的两端分别放置在卧式回转工装上，利用夹紧气缸带动夹块对其夹紧，由于设有耐磨衬件，增加摩擦力和夹紧稳固力，由于设有限位齿轮和限位齿条，可以保证夹块运动的稳定性；
2、在工作时左端的溜板箱连接缠带头组件，右端的溜板箱连接铺丝头组件，实现去模具表面进行铺丝；
3、在工作的过程中，溜板箱通过滑枕传动机构在横向滑轨上实现X轴水平运动 ，利用第一传动机构与滚珠丝杠运动配合，实现Z轴上、下运动，利用减速机带动第二齿轮运动，实现龙门横梁通过横梁滑座在立柱上运动，从而对模具进行铺丝工作，与此同时，卧式回转工装配合工作，带动模具运动旋转配合铺丝，伺服电机带动夹盘运动，在运动的过程中，利用曲臂联动机构，减少夹具旋转的惯性，由于曲臂的中心端可以旋转且两端分别与夹框和紧固板链接，不影响夹紧气缸的气缸轴运动，同时由于设有夹框，夹框内设有万向轮，保证气缸轴的运动和稳定性。
4、由于设有限位开关，保证了滑枕传动机构的稳定性，当到龙门横梁的端部后，即可返回，实现往复运动。
本发明的有益效果：1、龙门横梁安装在左、右立柱上面，形成高架桥式的总体布局，可以实现轴向运动；有足够的强度、刚度和稳定性，并能满足控制振动的要求，保证机床精度稳定，运行良好；床身与横梁滑座之间为直线导轨、床身上还装有横梁X轴进给传动的丝杠以及导轨风琴式防护罩。
2、主要用于平板类、圆柱回转体类零件预浸料碳纤维丝束铺放，可以实现丝束的自动铺放。
3、设备主要用于航空飞行器部件，轨道舱段以及反射天线等零件的铺放、适用于碳纤维复合材料构件成形加工，尤其适用于航空、航天轻质结构壁板要求等。
附图说明
图1、本发明的结构示意图；
图2、卧式回转工装的结构示意图；
图3、夹块与限位齿条之间的连接示意图；
图4、夹框的正视图；
图5、横梁滑座与立柱之间内侧连接示意图；
图6、工作时左右溜板箱连接铺丝和缠绕组件的结构示意图；
附图标记列表：
1-龙门横梁；2-立柱；4横梁滑座；5-卧式回转工装；8-工作台；9-横向滑轨；10-滑枕传动机构；11-支撑框；12-滚珠丝杠；13-溜板箱；14-第一传动电机；15-耐磨衬件；16-夹框；17-紧固板；18-曲臂；19-紧固板；20-万向轮；21-限位开关；22-减速机；23-第二齿轮；24-侧边齿条；25-缠带头组件；26-铺丝头组件；5-1-伺服电机；5-2-卧式支撑座；5-3-夹盘；5-4-定位盘；5-5-夹紧气缸；5-6-夹块；5-7-限位齿轮；5-8-限位齿条。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
如图1-6所示，本实施的用于大型双驱龙门铺丝一体化成型设备的龙门架体装置，包括工作台8、龙门横梁1；所述工作台8采用HT300灰口铸铁制成。
龙门横梁1采用封闭式箱形结构，其中工作台8的两侧旁均设有立柱2，所述立柱2采用钢筋混凝土结构。
其中龙门横梁1的底部两端均连接固定横梁滑座4且两侧设有限位开关21；每个所述横梁滑座4均与立柱2滑配连接固定；其中卧式回转工装5固定在工作台8上，其中所述龙门横梁1的两端均通过横向滑轨9滑动连接滑枕传动机构10；其中横向滑轨9为阶梯式矩形导轨结构。所述龙门横梁1的底部设有减速机22，其中减速机22通过第二齿轮23与所述立柱2的侧边齿条24滑动连接固定。
其中所述滑枕传动机构10上设有支撑框11，其中支撑框11内设有滚珠丝杠12，其中溜板箱13的一端与所述滚珠丝杠12滑配连接固定；每个所述滚珠丝杠12上连接第一传动电机14；所述卧式工作回转工装5包括伺服电机5-1、卧式支撑座5-2和夹盘5-3；其中伺服电机5-1固定在所述卧式支撑座5-2上且输出轴依次与定位盘5-4和夹盘5-3连接固定；其中定位盘5-4上设有若干个夹紧气缸5-5；每个所述夹紧气缸5-5的气缸轴连与夹块5-6连接固定；所述夹块5-6的两端均设有限位齿轮5-7；其中每个所述限位齿轮5-7均与所述夹盘5-3上的限位齿条5-8滑动适配。
每个所述夹块5-6的端部设有耐磨衬件15；每个所述夹紧气缸5-5的气缸轴均穿过固定在所述定位盘5-4的夹框16；其中所述卧式回转工装5上还设有曲臂联动机构，所述曲臂联动机构包括紧固板17和曲臂18；其中每两个相邻的夹紧气缸5-5之间设有紧固板19，所述紧固板19固定在所述定位盘5-4上，其中紧固板19的每端链接固定曲臂18的一端与所述紧固板19链接固定且另一端与夹框16链接固定；所述夹框16内设有与所述夹紧气缸5-5的气缸轴滑动适配的万向轮20。
本实施例工作时：将需要铺丝的模具的两端分别放置在卧式回转工装5上，利用夹紧气缸5-5带动夹块5-6对其夹紧，由于设有耐磨衬件15，增加摩擦力和夹紧稳固力，由于设有限位齿轮5-7和限位齿条5-8，可以保证夹块运5-6动的稳定性；其中左端的溜板箱13连接缠带头组件25，右端的溜板箱13连接铺丝头组件26，实现去模具表面进行铺丝；在工作的过程中，溜板箱13通过滑枕传动机构10在横向滑轨9上实现X轴水平运动 ，利用第一传动机构14与滚珠丝杠12运动配合，实现Z轴上、下运动，利用减速机22带动第二齿轮23运动，实现龙门横梁通过横梁滑座在立柱上运动，从而对模具进行铺丝工作，与此同时，卧式回转工装5配合工作，带动模具运动旋转配合铺丝，伺服电机5-1带动夹盘5-3运动，在运动的过程中，利用曲臂联动机构，减少夹具旋转的惯性，由于曲臂18的中心端可以旋转且两端分别与夹框16和紧固板17链接，不影响夹紧气缸5-5的气缸轴运动，同时由于设有夹框16，夹框16内设有万向轮20，保证气缸轴的运动和稳定性。
本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。

Claims (7)

1.用于大型双驱龙门铺丝一体化成型设备的龙门架体装置，其特征在于：包括工作台（8）、龙门横梁（1）；龙门横梁（1）采用封闭式箱形结构，其中工作台（8）的两侧旁均设有立柱（2），其中龙门横梁（1）的底部两端均连接固定横梁滑座（4）且两侧设有限位开关（21）；每个所述横梁滑座（4）均与立柱（2）滑配连接固定；其中卧式回转工装（5）固定在工作台（8）上，其中所述龙门横梁（1）的两端均通过横向滑轨（9）滑动连接滑枕传动机构（10）；其中所述滑枕传动机构（10）上设有支撑框（11），其中支撑框（11）内设有滚珠丝杠（12），其中溜板箱（13）的一端与所述滚珠丝杠（12）滑配连接固定；每个所述滚珠丝杠（12）上连接第一传动电机（14）；所述卧式工作回转工装（5）包括伺服电机（5-1）、卧式支撑座（5-2）和夹盘（5-3）；其中伺服电机（5-1）固定在所述卧式支撑座（5-2）上且输出轴依次与定位盘（5-4）和夹盘（5-3）连接固定；其中定位盘（5-4）上设有若干个夹紧气缸（5-5）；每个所述夹紧气缸（5-5）的气缸轴连与夹块（5-6）连接固定；所述夹块（5-6）的两端均设有限位齿轮（5-7）；其中每个所述限位齿轮（5-7）均与所述夹盘（5-3）上的限位齿条（5-8）滑动适配。
2.根据权利要求1所述的用于大型双驱龙门铺丝一体化成型设备的龙门架体装置，其特征在于：每个所述夹块（5-6）的端部设有耐磨衬件（15）；每个所述夹紧气缸（5-5）的气缸轴均穿过固定在所述定位盘（5-4）的夹框（16）；其中所述卧式回转工装（5）上还设有曲臂联动机构，所述曲臂联动机构包括紧固板（17）和曲臂（18）；其中每两个相邻的夹紧气缸（5-5）之间设有紧固板（19），所述紧固板（19）固定在所述定位盘（5-4）上，其中紧固板（19）的每端链接固定曲臂（18）的一端与所述紧固板（19）链接固定且另一端与夹框（16）链接固定。
3.根据权利要求2所述的用于大型双驱龙门铺丝一体化成型设备的龙门架体装置，其特征在于：所述夹框（16）内设有与所述夹紧气缸（5-5）的气缸轴滑动适配的万向轮（20）。
4.根据权利要求1所述的用于大型双驱龙门铺丝一体化成型设备的龙门架体装置，其特征在于：所述龙门横梁（1）的底部设有减速机（22），其中减速机（22）通过第二齿轮（23）与所述立柱（2）的侧边齿条（24）滑动连接固定。
5.根据权利要求1所述的用于大型双驱龙门铺丝一体化成型设备的龙门架体装置，其特征在于：所述工作台（8）采用HT300灰口铸铁制成。
6.根据权利要求1所述的用于大型双驱龙门铺丝一体化成型设备的龙门架体装置，其特征在于：其中横向滑轨（9）为阶梯式矩形导轨结构。
7.根据权利要求1所述的用于大型双驱龙门铺丝一体化成型设备的龙门架体装置，其特征在于： 所述立柱（2）采用钢筋混凝土结构。
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