CN113021952B - 一种自动铺带机铺放单元支撑装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及碳纤维复合材料预成型设备技术领域，尤其涉及一种自动铺带机铺放单元支撑装置，其中，滑台座设置在龙门架上，连接座通过升降组件设置在滑台座上，旋转组件设置在连接座底部并与铺放单元的支撑板相连，升降组件包括丝杆和滑套，滑套与连接座固定连接并与丝杆滑动连接；旋转组件包括芯轴、轴承座、轴承组和驱动组件，芯轴通过轴承座固定在连接座的底部，驱动组件固定在芯轴的上端，支撑板固定在芯轴的下端。通过升降组件和旋转组件能够使铺放单元在竖直方向移动，和在平面内360°转动。通过第一电机和第二电机分别为升降组件和旋转组件提供动力，实现铺放单元的转向和多角度铺贴，提高生产效率且更具实用性。

Description

一种自动铺带机铺放单元支撑装置

技术领域

本发明涉及碳纤维复合材料预成型设备技术领域，尤其涉及一种自动铺带机铺放单元支撑装置。

背景技术

20世纪60年代中期，美国Vought公司开发了世界上第一台自动铺带机。后来这一技术逐渐在各种类型飞机的部件制造上开始应用。铺带机属于技术含量比较高的专用设备，设置有龙门架床身结构、可旋转升降铺放头和铺贴区裁切实现预浸料带自动铺贴、制件自动裁切的工作。

在纤维预浸料的自动放卷过程中，需要将料盘上的碳纤维预浸料带铺设到吸附平台上，通过龙门架驱动铺放单元在吸附平台的上方移动，再通过放卷机构驱动铺放单元上的料带放卷并导向至吸附平台上。当龙门架驱动铺放单元沿吸附平台的长度方向从其一端移动至另一端后，需要将铺放单元转向后继续铺放操作。因此用于支撑自动铺带机铺放单元的装置需要满足能够驱动铺放单元转动和升降，避免预浸料带手工铺贴、裁切、转向，导致生产效率低、质量一致性差、废品率高的情况。

鉴于上述问题的存在，本设计人基于从事此类产品工程应用多年丰富的实务经验及专业知识，积极加以研究创新，以期创设一种自动铺带机铺放单元支撑装置，使其更具有实用性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种自动铺带机铺放单元支撑装置，能够驱动铺放单元360°转动并能够沿竖直方向移动。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种自动铺带机铺放单元支撑装置，包括：滑台座、升降组件、连接座和旋转组件，所述滑台座设置在龙门架上，所述连接座通过所述升降组件设置在所述滑台座上，所述旋转组件设置在所述连接座底部并与铺放单元的支撑板相连；

所述升降组件包括沿竖直方向设置的丝杆，在所述丝杆上设置有与其螺接的滑套，所述滑套与所述连接座固定连接并与所述丝杆滑动连接，在所述滑台座上设置有第一电机为所述丝杆组件提供动力；

所述连接座包括水平设置的顶板和底板，以及竖直设置的两个侧板，所述顶板和所述底板通过所述侧板固定连接，所述滑套固定在所述顶板上，所述底板与所述旋转组件固定连接；

所述旋转组件包括芯轴、轴承座、轴承组和驱动组件，所述芯轴与所述支撑板固定连接并通过所述轴承座固定在所述连接座的底部，所述轴承组设置在所述芯轴和所述轴承座之间，所述驱动组件通过第二电机提供动力并驱动所述芯轴转动。

进一步地，所述轴承座设置为两端贯通的圆柱体结构且与所述芯轴同轴设置，在所述轴承座的内壁上沿其轴向突出其内壁设置有第一台阶和第二台阶，所述第一台阶靠近所述底板，且所述第一台阶的内径大于所述第二台阶的内径；

所述轴承组包括第一轴承和第二轴承，所述第一台阶和所述第二台阶均与所述轴承座同轴设置，且所述第一台阶和所述第二台阶分别用于安置所述第一轴承和所述第二轴承。

进一步地，所述芯轴设置为圆环状空心芯轴，沿所述芯轴的轴向设置为外径不同的第一部分、第二部分和第三部分，所述第一部分靠近所述底板，且所述第一部分、所述第二部分和所述第三部分的外径逐渐减小；

所述第一部分的外径大于所述第一轴承的内圈直径，所述第二部分的外径与所述第一轴承的内圈相适应，且所述第二部分的外径大于所述第二轴承的内径，所述第三部分的外径小于所述第二轴承的内径。

进一步地，所述第一轴承设置为深沟球轴承，所述第二轴承设置为推力圆柱滚子轴承，所述第二部分的周向和轴向外表面分别与所述第一轴承和第二轴承相接触。

进一步地，所述驱动组件包括相互啮合的大齿轮和小齿轮，所述大齿轮固定设置在所述芯轴靠近所述底板的一端，所述小齿轮与所述第二电机的输出轴同轴转动。

进一步地，所述大齿轮与所述芯轴同轴设置，所述第二电机通过支架沿竖直方向固定在两所述侧板上，所述小齿轮套设在所述第二电机的输出轴上。

进一步地，在所述支撑板上端设置有连接板，所述连接板沿水平方向设置，所述连接板与所述芯轴远离所述底板的一端固定连接。

进一步地，在所述滑台座上沿竖直方向设置有导轨，在所述导轨上设置有滑块，所述滑块固定在所述侧板上且与所述导轨滑动连接。

进一步地，在所述滑台座的底部对应所述连接座设置有第一限位块，在所述丝杆远离所述第一电机的一端设置有第二限位块。

进一步地，在所述滑台座上设置有减重气缸，所述减重气缸沿竖直方向固定在所述滑台座上，所述减重气缸的输出轴端部设置有浮动接头，并通过所述浮动接头与所述底板固定连接。

本发明的有益效果为：通过在滑台座和连接座上分别设置升降组件和旋转组件，实现铺放单元能够在竖直方向移动，和在平面内360°转动。通过分别设置在滑台座和连接座上的第一电机和第二电机分别为升降组件和旋转组件提供动力，实现铺放单元的转向和多角度铺贴，提高生产效率且更具实用性。

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，下面将对实施例或现有技术描述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中记载的一些实施例，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为本发明实施例中铺放单元支撑装置的结构示意图；

图2为本发明实施例中铺放单元支撑装置的拆分示意图；

图3为本发明实施例中滑台座的结构示意图；

图4为本发明实施例中连接座的结构示意图；

图5为本发明实施例中旋转组件的结构示意图；

图6为本发明实施例中旋转组件的结构爆炸图；

图7为本发明实施例中芯轴的结构示意图；

图8为本发明实施例中轴承座的结构示意图；

图9为本发明实施例中芯轴与轴承座的装配剖视图。

附图标记：1、滑台座；11、导轨；12、滑块；13、第一限位块；14、减重气缸；15、浮动接头；2、升降组件；21、丝杆；22、滑套；23、第一电机；24、第二限位块；3、连接座；31、顶板；32、底板；33、侧板；34、支架；4、旋转组件；41、芯轴；411、第一部分；412、第二部分；413、第三部分；42、轴承座；421、第一台阶；422、第二台阶；43、轴承组；431、第一轴承；432、第二轴承；44、第二电机；45、驱动组件；451、大齿轮；452、小齿轮；5、支撑板；51、连接板。

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。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一 个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元 件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用 的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目 的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术 领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术 语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的 术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1至图9所示的自动铺带机铺放单元支撑装置，包括滑台座1、升降组件2、连接座3和旋转组件4，滑台座1设置在龙门架上，连接座3通过升降组件2设置在滑台座1上，旋转组件4设置在连接座3底部并与铺放单元的支撑板5相连；升降组件2包括沿竖直方向设置的丝杆21，在丝杆21上设置有与其螺接的滑套22，滑套22与连接座3固定连接并与丝杆21滑动连接，在滑台座1上设置有第一电机23为丝杆21组件提供动力；连接座3包括水平设置的顶板31和底板32，以及竖直设置的两个侧板33，顶板31和底板32通过侧板33固定连接，滑套22固定在顶板31上，底板32与旋转组件4固定连接；旋转组件4包括芯轴41、轴承座42、轴承组43和驱动组件45，芯轴41与支撑板5固定连接并通过轴承座42固定在连接座3的底部，轴承组43设置在芯轴41和轴承座42之间，驱动组件45通过第二电机44提供动力并驱动芯轴41转动。

如图1和图2所示，自动铺带机的铺放单元设置在支撑板5上，支撑板5固定在旋转组件4的底部，旋转组件4固定在连接座3的底部，连接座3通过升降组件2吊挂在滑台座1的顶部并能够通过升降组件2驱动沿竖直方向移动，实现铺放单元沿竖直方向的移动，旋转组件4能够驱动铺放单元在水平发方向上实现360°旋转，使铺放单元能够具体操作中实现转向和多角度料带的铺放。

如上所述，铺放单元、旋转组件4以及连接座3的重量均通过连接座3顶板31上的固定的滑套22施加在升降组件2中的丝杆21上，丝杆21通过联轴器与第一电机23的输出轴同轴转动。丝杆21作为驱动铺放单元升降的主要动力组件，施加在其上的重力会成为影响其升降运动的阻力，因此在具体实施过程中，在滑台座1上设置了减重气缸14，为了防止连接座3意外掉落还在滑台座1和升降组件2处设置有安全组件。

作为上述实施例的优选，如图3所示，在滑台座1上沿竖直方向设置有导轨11，在导轨11上设置有滑块12，滑块12固定在侧板33上且与导轨11滑动连接。连接座3通过升降组件2驱动在竖直方向上移动的过程中，通过设置在其上的滑块12配合滑台座1上的导轨11确保连接座3在升降过程中不会晃动，升降过程行进方向的稳定。

进一步地，在滑台座1的底部对应连接座3设置有第一限位块13，在丝杆21远离第一电机23的一端设置有第二限位块24。在滑台座1上设置有减重气缸14，减重气缸14沿竖直方向固定在滑台座1上，减重气缸14的输出轴端部设置有浮动接头15，并通过浮动接头15与底板32固定连接。

具体的，在滑台座1和连接座3的底板32之间设置有减重气缸14，通过减重气缸14降低连接座3施加在升降组件2上的重力，减少第一电机23通过联轴器驱动丝杆21转动过程中的阻力。第一限位块13和第二限位块24能够在升降组件2和减重气缸14连接失效的情况下避免连接座3从滑台座1上直接坠落。

在本实施例中，如图2所示，支撑板5固定在芯轴41底端，芯轴41设置在轴承座42中，轴承座42固定在连接座3中的底板32下表面，在芯轴41和轴承座42之间设置有轴承组43，芯轴41在驱动组件45的带动下通过轴承组43实现与轴承座42之间的转动连接。

作为上述实施例的优选，如图6和图8所示，轴承座42设置为两端贯通的圆柱体结构且与芯轴41同轴设置，在轴承座42的内壁上沿其轴向突出其内壁设置有第一台阶421和第二台阶422，第一台阶421靠近底板32，且第一台阶421的内径大于第二台阶422的内径；轴承组43包括第一轴承431和第二轴承432，第一台阶421和第二台阶422均与轴承座42同轴设置，且第一台阶421和第二台阶422分别用于安置第一轴承431和第二轴承432。

如图6和图7所示，芯轴41设置为圆环状空心芯轴41，芯轴41的外径沿其轴向与轴承座42对应设置，沿芯轴41的轴向设置为外径不同的第一部分411、第二部分412和第三部分413，第一部分411靠近底板32，且第一部分411、第二部分412和第三部分413的外径逐渐减小；第一部分411的外径大于第一轴承431的内圈直径，第二部分412的外径与第一轴承431的内圈相适应，且第二部分412的外径大于第二轴承432的内径，第三部分413的外径小于第二轴承432的内径。

具体的，如图9所示，芯轴41设置在轴承座42内，轴承座42对芯轴41起支撑作用，而轴承座42自身固定在底板32的底面上，通过在轴承座42朝向底板32的端面上开设螺纹孔，实现轴承座42与连接座3底板32的固定连接。芯轴41在重力的作用下，再配合轴承座42内壁凸设的台阶结构将芯轴41支撑固定在轴承座42的内部。

进一步地，第一轴承431设置在第一台阶421上且套设在芯轴41第二部分412的外圈，芯轴41通过第一轴承431实现与轴承座42之间的转动连接；第二轴承432设置在第二台阶422上且位于芯轴41第三部分413的外圈，芯轴41第二部分412和第三部分413之间的水平面与第二轴承432的上端面压紧，芯轴41通过第二轴承432实现对其自身的支撑。

为了使芯轴41与第二轴承432在水平方向上的平面摩擦力不影响芯轴41的转动，作为上述实施例的优选，第一轴承431设置为深沟球轴承，第二轴承432设置为推力圆柱滚子轴承，第二部分412的周向和轴向外表面分别与第一轴承431和第二轴承432相接触。第一轴承431主要用于承载芯轴41的径向载荷，第二轴承432主要用于承载芯轴41的轴向载荷。

如图5所示，驱动组件45包括相互啮合的大齿轮451和小齿轮452，大齿轮451固定设置在芯轴41靠近底板32的一端，小齿轮452与第二电机44的输出轴同轴转动。如图1所示，大齿轮451与芯轴41同轴设置，第二电机44通过支架34沿竖直方向固定在两侧板33上，小齿轮452套设在第二电机44的输出轴上。具体的，第二电机44沿竖直方向设置，并通过支架34固定在连接座3上且位于大齿轮451的上方，第二电机44的输出轴向下设置，通过驱动小齿轮452转动进而带动大齿轮451转动。

作为本申请的一种优选实施例，在支撑板5上端设置有连接板51，连接板51沿水平方向设置，连接板51与芯轴41远离底板32的一端固定连接。连接板51对应芯轴41设置为圆环结构，连接座3中的底板32设置为圆环状，大齿轮451设置为空心结构。使本发明中的铺放单元支撑装置，从连接座3的底板32至支撑板5的连接板51沿轴向贯通设置，通过形成的贯通孔能够应用于电控系统的走线。

本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种自动铺带机铺放单元支撑装置，其特征在于，包括：滑台座（1）、升降组件（2）、连接座（3）和旋转组件（4），所述滑台座（1）设置在龙门架上，所述连接座（3）通过所述升降组件（2）设置在所述滑台座（1）上，所述旋转组件（4）设置在所述连接座（3）底部并与铺放单元的支撑板（5）相连；

所述升降组件（2）包括沿竖直方向设置的丝杆（21），在所述丝杆（21）上设置有与其螺接的滑套（22），所述滑套（22）与所述连接座（3）固定连接并与所述丝杆（21）滑动连接，在所述滑台座（1）上设置有第一电机（23）为所述丝杆（21）组件提供动力；

所述连接座（3）包括水平设置的顶板（31）和底板（32），以及竖直设置的两个侧板（33），所述顶板（31）和所述底板（32）通过所述侧板（33）固定连接，所述滑套（22）固定在所述顶板（31）上，所述底板（32）与所述旋转组件（4）固定连接；

所述旋转组件（4）包括芯轴（41）、轴承座（42）、轴承组（43）和驱动组件（45），所述芯轴（41）与所述支撑板（5）固定连接并通过所述轴承座（42）固定在所述连接座（3）的底部，所述轴承组（43）设置在所述芯轴（41）和所述轴承座（42）之间，所述驱动组件（45）通过第二电机（44）提供动力并驱动所述芯轴（41）转动；

在所述滑台座（1）上设置有减重气缸（14），所述减重气缸（14）沿竖直方向固定在所述滑台座（1）上，所述减重气缸（14）的输出轴端部设置有浮动接头（15），并通过所述浮动接头（15）与所述底板（32）固定连接。

2.根据权利要求1所述的自动铺带机铺放单元支撑装置，其特征在于，所述轴承座（42）设置为两端贯通的圆柱体结构且与所述芯轴（41）同轴设置，在所述轴承座（42）的内壁上沿其轴向突出其内壁设置有第一台阶（421）和第二台阶（422），所述第一台阶（421）靠近所述底板（32），且所述第一台阶（421）的内径大于所述第二台阶（422）的内径；

所述轴承组（43）包括第一轴承（431）和第二轴承（432），所述第一台阶（421）和所述第二台阶（422）均与所述轴承座（42）同轴设置，且所述第一台阶（421）和所述第二台阶（422）分别用于安置所述第一轴承（431）和所述第二轴承（432）。

3.根据权利要求2所述的自动铺带机铺放单元支撑装置，其特征在于，所述芯轴（41）设置为圆环状空心芯轴（41），沿所述芯轴（41）的轴向设置为外径不同的第一部分（411）、第二部分（412）和第三部分（413），所述第一部分（411）靠近所述底板（32），且所述第一部分（411）、所述第二部分（412）和所述第三部分（413）的外径逐渐减小；

所述第一部分（411）的外径大于所述第一轴承（431）的内圈直径，所述第二部分（412）的外径与所述第一轴承（431）的内圈相适应，且所述第二部分（412）的外径大于所述第二轴承（432）的内径，所述第三部分（413）的外径小于所述第二轴承（432）的内径。

4.根据权利要求3所述的自动铺带机铺放单元支撑装置，其特征在于，所述第一轴承（431）设置为深沟球轴承，所述第二轴承（432）设置为推力圆柱滚子轴承，所述第二部分（412）的周向和轴向外表面分别与所述第一轴承（431）和第二轴承（432）相接触。

5.根据权利要求1所述的自动铺带机铺放单元支撑装置，其特征在于，所述驱动组件（45）包括相互啮合的大齿轮（451）和小齿轮（452），所述大齿轮（451）固定设置在所述芯轴（41）靠近所述底板（32）的一端，所述小齿轮（452）与所述第二电机（44）的输出轴同轴转动。

6.根据权利要求5所述的自动铺带机铺放单元支撑装置，其特征在于，所述大齿轮（451）与所述芯轴（41）同轴设置，所述第二电机（44）通过支架（34）沿竖直方向固定在两所述侧板（33）上，所述小齿轮（452）套设在所述第二电机（44）的输出轴上。

7.根据权利要求1所述的自动铺带机铺放单元支撑装置，其特征在于，在所述支撑板（5）上端设置有连接板（51），所述连接板（51）沿水平方向设置，所述连接板（51）与所述芯轴（41）远离所述底板（32）的一端固定连接。

8.根据权利要求1所述的自动铺带机铺放单元支撑装置，其特征在于，在所述滑台座（1）上沿竖直方向设置有导轨（11），在所述导轨（11）上设置有滑块（12），所述滑块（12）固定在所述侧板（33）上且与所述导轨（11）滑动连接。

9.根据权利要求8所述的自动铺带机铺放单元支撑装置，其特征在于，在所述滑台座（1）的底部对应所述连接座（3）设置有第一限位块（13），在所述丝杆（21）远离所述第一电机（23）的一端设置有第二限位块（24）。

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