CN113878901B - 桌面式小型化自动铺丝设备及控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种桌面式小型化自动铺丝设备及其控制系统，其由外支撑架(1)、三轴平动平台(2)、送丝机构组件(3)、桌面铺放台(4)、铺丝头机构组件(5)和摇篮机构组件(6)组成。送丝机构可以维持纤维的张力，使得纤维不会从卷轴上散开。在铺丝过程中，送丝机构可以保证纤维进给速度与铺丝速度的匹配。铺丝头机构集成有剪切、加热和压辊的恒压，能够针对不同材料的性能调节合适的加热温度和铺放压力。本发明控制系统包括有多轴运动控制系统、控温系统和控压系统。本发明设备能够对中小型零件进行自动铺放成型。

Description

桌面式小型化自动铺丝设备及控制系统

技术领域

本发明涉及一种对热塑性复合材料进行铺丝的机构，更特别地说，是指一种桌面式小型化自动铺丝设备，以及对所述桌面式小型化自动铺丝设备中的多个电机协同运动、加热温度以及铺放压力进行控制的控制系统。

背景技术

复合材料质量轻、强度大、抗疲劳、耐腐蚀，便于大型复杂构件的整体制造，综合力学性能普遍优于金属材料，广泛应用于航空航天、能源、交通和国防等领域，在制造业的地位越来越重要。其中连续纤维增强热塑性复合材料同时具有连续纤维的高强度、模量等特性和热塑性材料高韧性、高抗冲击和损伤容限、无限预浸料存储期、成型周期短、生产效率高、易修复、废品可回收再利用等众多优点。因此，热塑性复合材料的自动铺放加工技术具有很好的发展前景。

《复合材料件可制造性技术》在第120－127页中介绍了采用自动铺丝技术制造飞机的机身、机身侧壁板、主起舱门、储油箱、旋翼整流罩等。作者郭金树，2009 年6月第1版。

目前，热塑性复合材料的自动铺放设备都是针对大型制件进行的，而这些设备在铺丝头处具有较高的集成度，但也因此具有体积大，重量重的问题，同时也需要由大型机械臂或大型机床带动，主要用于大体积零件的铺放需求。然而对于热塑性复合材料的小零部件、结构件，尤其是小型化的薄壁薄板热塑性复合板材的加工不适用。

发明内容

为了能够实现小型化热塑性复合板材的铺放加工，本发明设计了一种桌面式热塑性复合材料自动铺放设备。本发明自动铺放设备将纤维卷轴、送丝单元从铺丝头机构处解放出来，从而有效地减小了自动铺放设备的体积，降低成本，用于满足中小型薄壁薄板零件的铺丝需求。

本发明的原理为：纤维初始缠绕在卷轴上，使用时将纤维从卷轴上引出，通过导向轮过渡进入送丝机构。设备工作时，送丝机构将纤维送入硅胶导管中，在硅胶导管的引导下，纤维进入铺丝头中。

本发明的一种桌面式小型化自动铺丝设备，包括有外支撑架(1)、三轴平动平台(2)、送丝机构组件(3)、桌面铺放台(4)、铺丝头机构组件(5)和摇篮机构组件(6)。在铺放每一条纤维轨迹时，先将除Z轴外的其他轴运动至起点处坐标，若运动前起点处Z向坐标高于当前位置，则运动前先向上移动Z轴至高于起点处3 mm，再移动其余轴。其他轴运动至起点处坐标后，降低Z轴至起点处坐标，使压辊压实在铺放面上。送丝机构进丝使纤维送到压辊底部，随后送丝机构和各轴同步运动，压辊在铺放面上的滚动将先问滚压在铺放面上，实现纤维的铺放。当距离此轨迹终点剩余距离为最小行程(剪丝处到压辊下方的距离)时，剪丝机构工作将纤维剪断，送丝机构停止运转，铺丝机继续铺放至此轨迹结束，随后抬起压辊，准备下一条轨迹的铺放。

本发明桌面式小型化自动铺丝设备的优点在于：

①本发明设计的自动铺放设备将铺丝头设置在三轴平动平台(2)的Z轴下端部，同时将纤维卷轴(3E)、送丝机构从铺丝头处解放出来，能够实现在桌面铺放台(4)上快速铺放纤维，提高生产小型化的薄壁薄板热塑性复合板材的速度，降低生产时间成本。

②本发明采用型材进行外支撑架(1)搭建，一方面有利于因地适宜地进行组装，方便本发明自动铺放设备的组合；另一方面设置在外支撑架(1)上方的三轴平动平台(2)无需为铺丝头机构组件(5)提供高精度的位置调节，但是在铺纤过程中与底部的摇篮机构组件(6)配合能够完成高技术的热塑性复合板铺放，这也降低了生产成本。

③本发明设计的自动铺放设备通过桌面铺放台(4)将铺丝头机构组件(5)与摇篮机构组件(6)进行结合，在压辊(5J)压实铺放的预浸纤维丝过程中，通过摇篮机构组件(6)的运动达到铺放位置调节。

④由于纤维有一定的伸缩性，因此本发明设计的自动铺放设备采用两级拉伸对预浸纤维丝进行纤维长度方向上的微延展，达到平整纤维丝的目的。第一级拉伸是指在纤维卷轴(3E)上的缠绕。第二级拉伸是指在导向轮(3A)、压轮(3C)与H 型轴承(3D)配合下的拉直。

⑤本发明设计的自动铺放设备利用外支撑架(1)来固定安装电机、电机驱动器、舵机、上位机电脑等，也是达到小型化集成的目的。同时也能提供方便快捷、直观地进行纤维铺放的工作。

附图说明

图1是热塑性复合材料板材的成型流程图。

图1A是采用本发明桌面式小型化自动铺丝设备进行热塑性复合材料板材加工中纤维走向的结构图。

图1B是采用本发明桌面式小型化自动铺丝设备制得的热塑性复合材料板材的照片。

图2是本发明桌面式小型化自动铺丝设备的结构图。

图2A是本发明桌面式小型化自动铺丝设备的结构照片图。

图2B是本发明桌面式小型化自动铺丝设备的另一视角结构照片图。

图2C是本发明桌面式小型化自动铺丝设备中铺丝与摇摆机构的结构图。

图3是本发明桌面式小型化自动铺丝设备中外支撑架与送丝机构组件的结构图。

图3A是本发明桌面式小型化自动铺丝设备中外支撑架与送丝机构组件的另一视角结构图。

图3B是本发明外支撑架中使用的型材照片。

图4是本发明三轴平动平台的结构图。

图5是本发明送丝机构组件的结构图。

图5A是本发明送丝机构组件中纤维卷筒单元的剖面结构图。

图5B是本发明送丝机构组件中纤维卷筒单元的分解图。

图5C是本发明送丝机构组件中送丝单元的结构图。

图5D是本发明送丝机构组件中送丝单元的分解图。

图6是本发明铺丝头机构组件的结构图。

图6A是本发明铺丝头机构组件的分解图。

图6B是本发明铺丝头机构组件中的刀片结构图。

图7是本发明摇篮机构组件的结构图。

图7A是本发明摇篮机构组件的剖面结构图。

图7B是本发明摇篮机构组件的分解图。

图8是本发明桌面式小型化自动铺丝设备的驱动结构图。

图9是应用本发明桌面式小型化自动铺丝设备进行加工时的流程图。

1.外支撑架	1A.24V直流电源	1B.温控板
			1C.多轴运动控制板	1D.第一步进电机控制器	1E.第二步进电机控制器
1F.第三步进电机控制器	1G.第四步进电机控制器	1H.第五步进电机控制器
			1J.第六步进电机控制器	1K.第七步进电机控制器	1L.第八步进电机控制器
1M.固态继电器	1N1.Z轴A支撑杆	1N2.Z轴B支撑杆
			1N3.Z轴C支撑杆	1P1.Y轴A支撑杆	1P2.Y轴B支撑杆
1P3.Y轴C支撑杆	1P4.Y轴D支撑杆	1P5.Y轴E支撑杆
			1P6.Y轴F支撑杆	1Q1.X轴A支撑杆	1Q2.X轴B支撑杆
1R1.AA连接件	1R2.AB连接件	1R3.AC连接件
			1R4.AD连接件	2.三轴平动平台	2A.Z轴连接件
2A1.A面板	2A2.B面板	2A3.BA通孔
			2B.X轴驱动电机	2B1.X轴A同步带	2B11.A同步带壳体
2B2.X轴B同步带	2B21.B同步带壳体	2B3.连杆
			2C.Y轴驱动电机	2C1.Y轴丝杠	2C2.Y轴丝杠滑块
2C3.Y轴丝杠架	2C4.同步带A运动件	2C5.同步带B运动件
			2D.Z轴驱动电机	2D1.Z轴丝杠	2D2.Z轴丝杠滑块
2D3.Z轴丝杠滑块	3.送丝机构组件	3A.导向轮
			3A1.导向轮支架	3B.送丝电机	3B1.送丝电机输出轴
3B2.送丝电机连接板	3B2A.CA通孔	3B2B.CB通孔
			3B21.CA过纤耳	3B22.CA过纤孔	3B23.CB过纤耳
3B24.CB过纤孔	3C.压轮	3C1.顶钉
			3C2.压轮套	3D.H型轴承	3D1.H型轴承柱
3E.纤维卷轴	3F.B锥形楔块	3F1.圆柱轴
			3G.A锥形楔块	3H.阻尼器	3J.A卷轴支撑座
3J1.CC通孔	3K.B卷轴支撑座	3K1.CD通孔
			3K2.滚珠轴承	4.桌面铺放台	5.铺丝头机构组件
5A.绕Y轴旋转电机	5B.EA连接件	5C.减速器
			5D.EB连接件	5E.A加热头	5E1.EA过纤槽
5E2.EA出纤嘴	5E3.EA凸起圆孔	5F.B加热头
			5F1.EB过纤槽	5F2.EB出纤嘴	5F3.EB凸起圆孔
5G.加热棒	5H.风扇	5J.压辊
			5J1.压辊轴	5K.压辊连接件	5K1.圆柱段
5K2.EB通孔	5L.弹簧	5M.直线舵机
			5N.加热头安装座	5N1.加热头横向安装板	5N2.加热头纵向安装板
5N3.EA通孔	5P.剪丝电机安装座	5Q.舵机外壳
			5R.剪丝电机	5S.刀片安装座	5T.上刀片
5U.下刀片	6.摇篮机构组件	6A.三角形连接件
			6B.摆动驱动电机	6B1.FA减速器	6C.连接盘
6D.FA滚珠轴承	6E.FA轴承端盖	6E1.FA轴承段
			6E2.中心通孔	6F.FB滚珠轴承	6G.FB轴承端盖
6G1.FB轴承段	6H.FB减速器	6J.绕Z轴旋转电机
			6K.摇篮安装座	6K1.FC支臂	6K2.FC通孔
6K3.FD支臂	6K4.FD通孔	6K5.FB横板
			6K6.FE通孔	6L.摇篮支撑座	6L1.FA支臂
6L2.FA通孔	6L3.FB支臂	6L4.FB通孔
			6L5.FA横板	6M.摇篮外壳

具体实施方式

下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明。

参见图1、图1A、图1B、图2、图2A、图2B、图2C、图8所示，本发明设计的一种桌面式小型化自动铺丝设备，包括有外支撑架1、三轴平动平台2、送丝机构组件3、桌面铺放台4、铺丝头机构组件5和摇篮机构组件6。

外支撑架1

在本发明中，坐标系是以外支撑架1来定义的，如图2所示，外支撑架1的长度方向定为X轴方向，外支撑架1的宽度方向定为Y轴方向，外支撑架1的高度方向定为Z轴方向。由于本发明设计的自动铺丝机构为桌面式小型化设备，是为研究碳纤维增强材料体系(如图1B所示)，图1B中的碳纤维是沿X轴方向铺放的。

参见图2、图3、图3A所示，本发明设计的外支撑架1是由铝型材(如图3B 所示的型材形状)搭接形成的矩形框架结构。由于本发明的自动铺丝设备是用作桌面式小型化的热塑性复合板材材料加工，对外支撑架1的精度要求不高。铝型材的形状可以选取上海闽坚铝业股份有限公司生产的MJ-8-4040C型号。

外支撑架1的Z轴A支撑杆1N1上安装有温控板1B和固态继电器1M。

外支撑架1的Z轴B支撑杆1N2的一侧面上安装有24V直流电源1A；Z轴B 支撑杆1N2的另一侧面上安装有第六步进电机控制器1J、第七步进电机控制器1K、第八步进电机控制器1L。

外支撑架1的Z轴C支撑杆1N3上安装有第三步进电机控制器1F、第四步进电机控制器1G、第五步进电机控制器1H。

外支撑架1的Y轴A支撑杆1P1上安装有第一步进电机控制器1D、第二步进电机控制器1E。

参见图5、图5C所示，外支撑架1的Y轴B支撑杆1P2上安装有送丝电机连接板3B2，该送丝电机连接板3B2上安装有送丝电机3B。

外支撑架1的Y轴B支撑杆1P3上安装有导向轮支架3A1，该导向轮支架3A1 上安装有导向轮3A。

外支撑架1的Y轴D支撑杆1P4上安装有A卷轴支撑座3J和B卷轴支撑座 3K。

外支撑架1的X轴A支撑杆1Q1上安装有AA连接件1R1和AB连接件1R2。外支撑架1的X轴B支撑杆1Q2上安装有AC连接件1R3和AD连接件1R4。X 轴A支撑杆1Q1与X轴B支撑杆1Q2保持平行。通过四个连接件将三轴平动平台 2的X轴A导轨2A、X轴B导轨2B固定安装在外支撑架1的上方。

在本发明中，安装在外支撑架1上的电源、电机、以及控制器的具体放置位置是为了安装、拆卸方便，也是配合操作方便来定的。

三轴平动平台2

在本发明中，三轴平动平台2选用广东省东莞市奥铭机电设备有限公司生产的AMB45型号的皮带直线传动三轴滑台。

参见图2、图4所示，本发明的三轴平动平台2为龙门式结构。

三轴平动平台2的X轴方向设有A同步带2B1和B同步带2B2；A同步带2B1 安装在A同步带壳体2B11中，A同步带壳体2B11的下方固定在AA连接件1R1 和AB连接件1R2上，AA连接件1R1和AB连接件1R2安装在外支撑架1的X轴 A支撑杆1Q1上；B同步带2B2安装在B同步带壳体2B21中，B同步带壳体2B21 的下方固定在AC连接件1R3和AD连接件1R4上；AC连接件1R3和AD连接件 1R4安装在外支撑架1的X轴B支撑杆1Q2上。A同步带2B1与B同步带2B2 由X轴驱动电机2B同步驱动。X轴驱动电机2B为42步步进电机。X轴驱动电机 2B的输出轴通过联轴器连接在连杆2B3的一端，连杆2B3的另一端穿过B同步带传动齿轮2B5和A同步带传动齿轮2B4，B同步带传动齿轮2B5上啮合了B同步带2B2，A同步带传动齿轮2B4上啮合了A同步带2B1。在X轴驱动电机2B的驱动下，带动连杆2B3运动，进而带动A同步带2B1和B同步带2B2运动，使得三轴平动平台2的Y轴方向和Z轴方向上的器件实现X轴方向的移动。

三轴平动平台2的Y轴方向设有Y轴驱动电机2C、Y轴丝杠2C1、Y轴丝杠滑块2C2、Y轴丝杠架2C3、同步带A运动件2C4和同步带B运动件2C5；Y轴丝杠架2C3的下方安装在同步带A运动件2C4和同步带B运动件2C5上，同步带 A运动件2C4套接在B同步带2B2上，同步带B运动件2C5套接在A同步带2B1 上，Y轴丝杠架2C3上安装有Y轴丝杠2C1，Y轴丝杠滑块2C2套接在Y轴丝杠 2C1上，Y轴丝杠滑块2C2的外壳固定在Z轴丝杠架2D3的一侧。Y轴丝杠2C1 的一端通过联轴器连接在Y轴驱动电机2C的输出轴上，Y轴丝杠2C1经Y轴驱动电机2C驱动后转动，进而带动Z轴丝杠架2D3在Y轴方向上运动。Y轴驱动电机 2C为42步步进电机。

三轴平动平台2的Z轴方向设有Z轴驱动电机2D、Z轴丝杠2D1、Z轴丝杠滑块2D2、Z轴丝杠架2D3、Z轴连接件2A；Z轴丝杠2D1套接在Z轴丝杠滑块 2D2上；Z轴连接件2A安装在Z轴丝杠滑块2D2的外壳上；Z轴驱动电机2D安装在Z轴丝杠架2D3的一端，Z轴丝杠2D1的一端通过联轴器连接在Z轴驱动电机2D的输出轴上，Z轴丝杠2D1经Z轴驱动电机2D驱动后转动，进而带动Z轴连接件2A在Z轴方向上运动。Z轴驱动电机2D为42步步进电机。Z轴连接件2A 与铺丝头机构组件5的绕Y轴旋转电机5A的机壳固定。

在本发明中，如图2C所示，三轴平动平台2用于实现对铺丝头机构组件5在 X轴、Y轴和Z轴上的调节。

送丝机构组件3

参见图2、图5、图5A、图5B、图5C、图5D所示，送丝机构组件3包括有送丝单元、纤维导向单元和纤维卷筒单元。

参见图5C、图5D所示，送丝单元由送丝电机3B、压轮3C、H型轴承3D和送丝电机连接板3B2组成。

送丝电机连接板3B2为T型结构，送丝电机连接板3B2的一面板固定在Y轴 B支撑杆1P2上，送丝电机连接板3B2的另一面板固定有送丝电机3B；送丝电机连接板3B2上设有CA通孔3B2A和CB通孔3B2B；CA通孔3B2A用于送丝电机输出轴3B1穿过，送丝电机3B的输出轴3B1上套接有压轮套3C2，压轮套3C2 通过顶钉3C1固定在送丝电机3B的输出轴3B1上，压轮套3C2的外部连接有压轮3C。送丝电机连接板3B2上设有的CA过纤耳3B21的中心是CA过纤孔3B22， CA过纤孔3B22用于预浸纤维丝穿过，并且硅胶导管的一端插接在CA过纤孔3B22 中；送丝电机连接板3B2上设有的CB过纤耳3B23的中心是CB过纤孔3B24， CB过纤孔3B24用于预浸纤维丝穿过。

H型轴承柱3D1穿过H型轴承3D的中心通孔后安装在送丝电机连接板3B2 的CB通孔3B2B中。H型轴承3D的H空间里用于放置压轮3C的外轮面。当压轮3C在送丝电机3B的驱动下转动时，纤维穿过H型轴承3D与压轮3C之间的空隙，实现压轮3C对纤维的熨平预整理，如图1A所示。

参见图5所示，纤维导向单元由导向轮3A和导向轮支架3A1组成。导向轮支架3A1固定安装在Y轴C支撑杆1P3上，导向轮支架3A1上安装有导向轮3A。导向轮3A用于实现对纤维的方向进行控制，如图1A所示。

参见图5、图5A、图5B所示，纤维卷筒单元包括有纤维卷轴3E、A锥形楔块3G、B锥形楔块3F、阻尼器3H、A卷轴支撑座3J和B卷轴支撑座3K。

纤维卷轴3E为通孔圆环结构，纤维卷轴3E的一端内安装有A锥形楔块3G，纤维卷轴3E的另一端内安装有B锥形楔块3F，如图5A、图5B所示。

B锥形楔块3F的一端是锥形圆柱，另一端是圆柱轴3F1。该圆柱轴3F1上套接有滚珠轴承3K2，滚珠轴承3K2安装在B卷轴支撑座3K的CD通孔3K1内，如图5A、图5B所示。该B锥形楔块3F的锥形圆柱安装在纤维卷轴3E的另一端。

A卷轴支撑座3J和B卷轴支撑座3K的结构相同。A卷轴支撑座3J的一端固定在Y轴D支撑杆1P4的一端，B卷轴支撑座3K的一端固定在Y轴D支撑杆1P4 的另一端。A卷轴支撑座3J的另一端上设有CC通孔3J1，该CC通孔3J1内安装有阻尼器3H的轴杆，阻尼器3H的圆环端面固定在A锥形楔块3G的圆面板上。B 卷轴支撑座3K的另一端上设有CD通孔3K1，该CD通孔3K1内安装有滚珠轴承 3K2。

在本发明中，压轮3C与H型轴承3D之间的上方是CA过纤耳3B21，CA过纤耳3B21的CA过纤孔3B22中插接安装有硅胶导管的一端，如图5A所示，硅胶导管的另一端安装在加热头安装座5N的加热头纵向安装板5N2的通孔内，如图5A、图7所示。在工作时，预浸料纤维经纤维卷轴3E、导向轮3A、H型轴承3D与压轮3C之间的H型孔、硅胶导管、A加热头5E与B加热头5F之间的孔后，从压辊 5J下方与桌面铺放台4之间的间隙，实现平铺在桌面铺放台4。预浸纤维丝在送丝电机带动压轮3C转动下，在压轮3C和H型轴承3D的挤压下，预浸料纤维向桌面铺放台4进给，预浸纤维丝在硅胶导管中实现纤维进给的功能。

在本发明中，阻尼器3H的活动端安装在A卷轴支撑座3J的CC通孔3J1中，阻尼器3H的圆盘通过螺丝固定在A锥形楔块3G上，通过阻尼器3H的阻尼作用可有效防止纤维卷轴3E上缠绕的预浸纤维丝散开；纤维卷轴3E为圆筒形结构，在出丝过程中纤维的横向(如图2所示的Y轴方向)摆动较大，需经过导向轮3A过渡后送入送丝机构；导向轮3A能够起到限制纤维横向位移和延长纤维卷轴到送丝机构纤维行程的作用。

桌面铺放台4

参见图2、图2A、图2B、图2C所示，桌面铺放台4为一圆形的圆盘结构，是用于平铺预浸纤维丝的。桌面铺放台4能够随摇篮机构组件6进行运动，实现平铺预浸纤维丝时的摆放位置调节。

铺丝头机构组件5

参见图2、图2C、图6、图6A所示，铺丝头机构组件5包括有绕Y轴旋转电机5A、EA连接件5B、减速器5C、EB连接件5D、A加热头5E、B加热头5F、加热棒5G、风扇5H、压辊5J、压辊连接件5K、弹簧5L、直线舵机5M、加热头安装座5N、剪丝电机安装座5P、舵机外壳5Q、剪丝电机5R、刀片安装座5S、上刀片5T、下刀片5U。

A加热头5E与B加热头5F的结构相同，且相对固定安装在一起；A加热头 5E上设有EA凸起圆孔5E3，A加热头5E的中部设有EA过纤槽5E1，A加热头 5E的下端设有EA出纤嘴5E2，该EA出纤嘴5E2的嘴口为斜切面，是与圆形的压辊5J的圆面紧配合的；B加热头5F上设有EB凸起圆孔5F3，B加热头5F的中部设有EB过纤槽5F1，B加热头5F的下端设有EB出纤嘴5F2，该EB出纤嘴 5F2的嘴口为斜切面，是与圆形的压辊5J的圆面紧配合的；EA凸起圆孔5E3与 EB凸起圆孔5F3中放置加热棒5G，加热棒5G用于对出纤处的预浸纤维丝进行加热；EA过纤槽5E1与EB过纤槽5F1共形后形成圆形纤槽，圆形纤槽用于预浸纤维丝的一端穿过；EA出纤嘴5E2与EB出纤嘴5F2用于经圆形纤槽后的预浸纤维丝的一端出纤。

加热头安装座5N上设有加热头横向安装座5N1和加热头纵向安装座5N2；加热头纵向安装座5N2上设有EA通孔5N3，该EA通孔5N3的上接口处插接有硅胶导管，预浸纤维丝的一端穿过硅胶导管后且经EA通孔5N3穿过，到达A加热头5E 与B加热头5F；加热头纵向安装座5N2上固定有下刀片5U；加热头横向安装座 5N1固定在剪丝电机安装座5P上，且加热头横向安装座5N1的下方固定有A加热头5E的上端与B加热头5F的上端。A加热头5E与B加热头5F的外侧面上固定有风扇5H。

压辊连接件5K的上端是圆柱段5K1，该圆柱段5K1上设有EA盲孔，EA盲孔内放置有弹簧5L和直线舵机5M的输出轴；压辊连接件5K的下端是EB通孔 5K2，压辊轴5J1的一端穿过压辊5J的中心孔后固定在EB通孔5K2中。

直线舵机5M放置在舵机外壳5Q中，且通过剪丝电机安装座5P盖紧后固定；直线舵机5M的输出轴安装在压辊连接件5K的圆柱段5K1内；剪丝电机安装座5P 的上端安装有剪丝电机5R，舵机外壳5Q的侧面板上安装有EB连接件5D的下端。

Z轴连接件2A上设有A面板2A1和B面板2A2，A面板2A1上设有BA通孔2A3，BA通孔2A3用于减速器5C穿过。减速器5C连接在绕Y轴旋转电机5A 的输出轴上，且减速器5C与绕Y轴旋转电机5A之间设有开口的EA连接件5B；通过螺钉将减速器5C的机壳、EA连接件5B、绕Y轴旋转电机5A的机壳固定在Z 轴连接件2A的A面板2A1上。Z轴连接件2A的B面板2A2上固定有Z轴丝杠滑块2D2。减速器5C的另一端固定在EB连接件5D的上端。

刀片安装座5S为T型结构，刀片安装座5S的上端设有用于剪丝电机5R的输出轴穿过的EC通孔，刀片安装座5S的下端固定有上刀片5T；下刀片5U固定在加热头安装座5N的加热头纵向安装座5N2上。剪丝电机5R的机壳固定在剪丝电机安装座5P的上端。参见图6B所示，上刀片5T与下刀片5U在初始位置时存在有0.2cm～0.5cm的上下间距。上刀片5T与下刀片5U在剪丝电机5R的作用下实现纤维的剪断。

在本发明中，直线舵机5M采用LASF10型号，具有检测压力和控制伸长量的功能，直线舵机5M和压辊连接件5K间放置压簧5L。直线舵机5M通过控制输出轴的伸长量来控制压簧5L的压缩量，进而控制铺丝头(A加热头5E与B加热头 5F)出纤的输出压力。在铺放过程中，直线舵机5M可以检测到实时压力，通过PID 算法微调输出轴的伸长量来保持压力恒定，实现压力自动调节功能。直线舵机的机壳5Q起到固定直线舵机5M，以及对压辊连接件5K下侧限位的作用。

在本发明中，剪丝电机5R、刀片安装座5S、上刀片5T、下刀片5U、加热头安装座5N形成剪切部分。当需要剪断纤维时，剪丝电机5R带动上刀片5T向下刀片5U方向运动，在上刀片5T和下刀片5U的刀刃切割下，实现剪断纤维的功能。

在本发明中，A加热头5E、B加热头5F、加热棒5G、风扇5H形成纤维加热部分。A加热头5E与B加热头5F的上端连接在加热头安装座5N的下端，A加热头5E与B加热头5F中间的圆形纤槽使纤维通过，为方便在纤维预浸丝堵住加热头时进行清理，加热头处采用分体式设计。所述加热棒5G自带热电偶，通过高精度 PID温控器进行恒温控制，并具有高温报警功能。当铺放的纤维为PEEK等高温材料的预浸丝时，为达到加热效果，A加热头5E与B加热头5F上需缠绕硅酸铝防火棉进行保温。

摇篮机构组件6

参见图2、图2C、图7、图7A、图7B所示，摇篮机构组件6包括有三角形连接件6A、摆动驱动电机6B、FA减速器6B1、连接盘6C、FA滚珠轴承6D、FA 轴承端盖6E、FB滚珠轴承6F、FB轴承端盖6G、FB减速器6H、绕Z轴旋转电机6J、摇篮安装座6K、摇篮支撑座6L和摇篮外壳6M。

摇篮支撑座6L的FA支臂6L1上设有FA通孔6L2，FA通孔6L2内安装有 FA滚珠轴承6D，摇篮支撑座6L的FA支臂6L1的外面板上安装有连接盘6C；FA 滚珠轴承6D套接在FA轴承端盖6E的FA轴承段6E1上，然后用连接盘6C压紧；摇篮支撑座6L的FB支臂6L3上设有FB通孔6L4，FB通孔6L4内安装有FB轴承端盖6G，且FB轴承端盖6G的FB轴承段6G1上套接B滚珠轴承6F；摇篮支撑座6L的FA横板6L5固定在外支撑架1底部的Y轴E支撑杆1P5与Y轴F支撑杆1P6之间，如图2B所示。摇篮支撑座6L沿外支撑架1的X轴方向安装，如图 2B所示。连接盘6C的一端面板与摇篮支撑座6L的FA支臂6L1的外面板通过螺钉固定安装，连接盘6C的另一端面板上固定有FA减速器6B1。

摇篮安装座6K的FC支臂6K1上设有FC通孔6K2，FC通孔6K2内安装有FA轴承端盖6E，该FA轴承端盖6E的FA轴承段6E1上套接有FA滚珠轴承6D， FA轴承端盖6E的中心通孔6E2中安装有FA减速器6B1的输出端；摇篮安装座 6K的FD支臂6K3上设有FD通孔6K4，FD通孔6K4内安装有B滚珠轴承6F；摇篮安装座6K的FB横板6K5上设有FE通孔6K6，该FE通孔6K6内安装有FB 减速器6H，FB减速器6H的输出端上安装有三角形连接件6A。摇篮安装座6K的 FC支臂6K1和FD支臂6K3上安装有摇篮外壳6M。

绕Z轴旋转电机6J的输出轴与FB减速器6H的连接端固定连接。

摆动驱动电机6B的输出轴与FA减速器6B1的连接端固定连接。FA减速器 6B1的输出端通过键与键槽的配合固定安装在FA轴承端盖6E的中心通孔6E2中。

运动控制

在本发明中，运动控制是由图8所示的控制系统完成。运动控制有六个轴的运动，分别为：第一轴运动是指三轴运动平台2的X轴方向的运动；第二轴运动是指三轴运动平台2的Y轴方向的运动；第三轴运动是指三轴运动平台2的Z轴方向的运动；第四轴运动是指摇篮机构组件6的摆动驱动电机6B提供的摆动运动(简称为绕X轴转动)；第五轴运动是指摇篮机构组件6的绕Z轴旋转电机6J提供的运动 (简称为绕Z轴转动)；第六轴运动是指铺丝头机构组件5的绕Y轴旋转电机5A提供的运动(简称为绕Y轴转动)。

图8所示为本发明一种桌面式热塑性复合材料铺丝设备控制系统的原理图。本发明一种桌面式热塑性复合材料铺丝设备可实现六个自由度运动，适用于曲面零件的纤维铺放，其中：XYZ平动自由度由三轴运动平台2提供，绕Y轴转动自由度由铺丝头上的电机减速器提供，其余两轴转动自由度由摇篮机构组件6提供，所有运动控制(包括平动，转动，剪丝，送丝)由MK2-9九轴运动控制卡控制。

其中，恒压控制采用直线舵机实现，直线舵机采用LASF10型号，具有检测压力和控制伸长量的功能。恒压控制时，直线舵机将此时的压力值反馈给直线舵机控制板，直线舵机控制板通过PID算法向直线舵机发送伸长量，使得压力修正至设定值，实现恒压控制。

其中，温度控制由高精度PID温控器、固态继电器、加热棒构成，所述加热棒集成有K型热电偶，具有测温的功能。K型热电偶将此时的温度发送给高精度PID 温控器，高精度PID温控器通过PID算法控制固态继电器的通断，进而控制加热棒的通断和加热功率，使温度逼近设定值，实现恒温控制。

其中，本发明设计的桌面式热塑性复合材料铺丝设备的绕Y轴的转动(即摆动驱动电机6B带着FA减速器6B1运动，并经FA滚珠轴承6D传递至摇篮安装座 6K)调零方案为：将摇篮机构组件6归零使桌面铺放台4达到水平，关闭压力自动调节功能，降低Z轴至压辊5J压实在由摇篮机构组件6支持的桌面铺放台4上，缓慢转动摇篮安装座6K并用直线舵机5M实时读取当前压力，将压力最大值处设为零点。

其中，本发明设计的桌面式热塑性复合材料铺丝设备的Z轴调零方案为：将摇篮机构组件6归零使桌面铺放台4达到水平，关闭压力自动调节功能，绕Y轴转动归零，降低Z轴并用直线舵机5M实时读取当前压力，当压力增加时，此处设为零点。

参见图1、图1A、图1B、图9所示，本发明设计的一种桌面式热塑性复合材料铺丝设备在铺放每一条轨迹时的加工流程：

步骤A，纤维束经纤维预浸单元后形成预浸丝；

纤维束经纤维预浸单元后粘附上热塑性树脂后，形成预浸纤维丝；

步骤B，初始位置的调节；

(B1)先将除Z轴以外的其他轴运动调至起点处坐标；

(B2)若运动前起点处Z向坐标高于当前位置，则运动前先向上移动Z轴至高于起点处3mm，再移动其余轴；

(B3)其他轴运动至起点处坐标后，降低Z轴至起点处坐标，使压辊压实在铺放面上。

步骤C，预浸丝经小型化自动铺丝单元进行平面铺放；

预浸纤维丝缠绕在纤维卷轴3E上，使用时将预浸纤维丝从纤维卷轴3E上引出，预浸纤维丝的一端通过导向轮3A过渡进入压轮3C与H型轴承3D之间的隙缝，然后将预浸纤维丝的一端送入硅胶导管中，在硅胶导管的引导下，预浸纤维丝的一端进入铺丝头机构组件5的圆形纤槽(A加热头5E和B加热头5F组合形成)中。加热棒5G负责将预浸纤维丝加热到合适的温度，压辊5J将预浸纤维丝压实在桌面铺放台4上，在铺放完一条预浸纤维丝后，剪切机构将预浸纤维丝剪断。

送丝机构进丝使纤维送到压辊底部，随后送丝机构和各轴同步运动，压辊在铺放面上的滚动将先问滚压在铺放面上，实现纤维的铺放。当距离此轨迹终点剩余距离为最小行程(剪丝处到压辊下方的距离)时，剪丝机构工作将纤维剪断，送丝机构停止运转，铺丝机继续铺放至此轨迹结束，随后抬起压辊，准备下一条轨迹的铺放。

步骤D，常温固化单元；

一条一条顺次铺放在桌面铺放台4上的预浸纤维丝，在常温(25℃～40℃) 下静置一段时间后，固化得到热塑性复合板，如图1B所示。静置时间依据不同树脂来定，一般为0.5～60小时。

本发明是一种用于加工小型薄壁薄板零件的桌面式热塑性复合材料铺丝设备，是相对于工厂流水线下生产小型化零部件造成的工时长、成本高的技术问题，本发明设备通过在上位机电脑中编程好薄壁薄板零件构型和执行端程序，实现对每铺一条纤维过程的控制，往返铺放从而得到所需零件。

Claims (5)

1.一种桌面式小型化自动铺丝设备，其特征在于：包括有外支撑架（1）、三轴平动平台（2）、送丝机构组件（3）、桌面铺放台（4）、铺丝头机构组件（5）和摇篮机构组件（6）；

外支撑架（1）是由铝型材搭接形成的矩形框架结构；

外支撑架（1）的Y轴B支撑杆（1P2）上安装有送丝电机连接板（3B2），该送丝电机连接板（3B2）上安装有送丝电机（3B）；

外支撑架（1）的Y轴B支撑杆（1P3）上安装有导向轮支架（3A1），该导向轮支架（3A1）上安装有导向轮（3A）；

外支撑架（1）的Y轴D支撑杆（1P4）上安装有A卷轴支撑座（3J）和B卷轴支撑座（3K）；

外支撑架（1）的X轴A支撑杆（1Q1）上安装有AA连接件（1R1）和AB连接件（1R2）；外支撑架（1）的X轴B支撑杆（1Q2）上安装有AC连接件（1R3）和AD连接件（1R4）；X轴A支撑杆（1Q1）与X轴B支撑杆（1Q2）保持平行；通过四个连接件将三轴平动平台（2）的X轴A导轨（2A）、X轴B导轨（2B）固定安装在外支撑架（1）的上方；

三轴平动平台（2）的X轴方向设有A同步带（2B1）和B同步带（2B2）；A同步带（2B1）安装在A同步带壳体（2B11）中，A同步带壳体（2B11）的下方固定在AA连接件（1R1）和AB连接件（1R2）上，AA连接件（1R1）和AB连接件（1R2）安装在外支撑架（1）的X轴A支撑杆（1Q1）上；B同步带（2B2）安装在B同步带壳体（2B21）中，B同步带壳体（2B21）的下方固定在AC连接件（1R3）和AD连接件（1R4）上；AC连接件（1R3）和AD连接件（1R4）安装在外支撑架（1）的X轴B支撑杆（1Q2）上；A同步带（2B1）与B同步带（2B2）由X轴驱动电机（2B）同步驱动；X轴驱动电机（2B）为42步步进电机；X轴驱动电机（2B）的输出轴通过联轴器连接在连杆（2B3）的一端，连杆（2B3）的另一端穿过B同步带传动齿轮（2B5）和A同步带传动齿轮（2B4），B同步带传动齿轮（2B5）上啮合了B同步带（2B2），A同步带传动齿轮（2B4）上啮合了A同步带（2B1）；在X轴驱动电机（2B）的驱动下，带动连杆（2B3）运动，进而带动A同步带（2B1）和B同步带（2B2）运动，使得三轴平动平台（2）的Y轴方向和Z轴方向上的器件实现X轴方向的移动；

三轴平动平台（2）的Y轴方向设有Y轴驱动电机（2C）、Y轴丝杠（2C1）、Y轴丝杠滑块（2C2）、Y轴丝杠架（2C3）、同步带A运动件（2C4）和同步带B运动件（2C5）；Y轴丝杠架（2C3）的下方安装在同步带A运动件（2C4）和同步带B运动件（2C5）上，同步带A运动件（2C4）套接在B同步带（2B2）上，同步带B运动件（2C5）套接在A同步带（2B1）上，Y轴丝杠架（2C3）上安装有Y轴丝杠（2C1），Y轴丝杠滑块（2C2）套接在Y轴丝杠（2C1）上，Y轴丝杠滑块（2C2）的外壳固定在Z轴丝杠架（2D3）的一侧；Y轴丝杠（2C1）的一端通过联轴器连接在Y轴驱动电机（2C）的输出轴上，Y轴丝杠（2C1）经Y轴驱动电机（2C）驱动后转动，进而带动Z轴丝杠架（2D3）在Y轴方向上运动；Y轴驱动电机（2C）为42步步进电机；

三轴平动平台（2）的Z轴方向设有Z轴驱动电机（2D）、Z轴丝杠（2D1）、Z轴丝杠滑块（2D2）、Z轴丝杠架（2D3）、Z轴连接件（2A）；Z轴丝杠（2D1）套接在Z轴丝杠滑块（2D2）上；Z轴连接件（2A）安装在Z轴丝杠滑块（2D2）的外壳上；Z轴驱动电机（2D）安装在Z轴丝杠架（2D3）的一端，Z轴丝杠（2D1）的一端通过联轴器连接在Z轴驱动电机（2D）的输出轴上，Z轴丝杠（2D1）经Z轴驱动电机（2D）驱动后转动，进而带动Z轴连接件（2A）在Z轴方向上运动；Z轴驱动电机（2D）为42步步进电机；Z轴连接件（2A）与铺丝头机构组件（5）的绕Y轴旋转电机（5A）的机壳固定；

送丝机构组件（3）包括有送丝单元、纤维导向单元和纤维卷筒单元；

送丝单元由送丝电机（3B）、压轮（3C）、H型轴承（3D）和送丝电机连接板（3B2）组成；

送丝电机连接板（3B2）为T型结构，送丝电机连接板（3B2）的一面板固定在Y轴B支撑杆（1P2）上，送丝电机连接板（3B2）的另一面板固定有送丝电机（3B）；送丝电机连接板（3B2）上设有CA通孔（3B2A）和CB通孔（3B2B）；CA通孔（3B2A）用于送丝电机输出轴（3B1）穿过，送丝电机（3B）的输出轴（3B1）上套接有压轮套（3C2），压轮套（3C2）通过顶钉（3C1）固定在送丝电机（3B）的输出轴（3B1）上，压轮套（3C2）的外部连接有压轮（3C）；送丝电机连接板（3B2）上设有的CA过纤耳（3B21）的中心是CA过纤孔（3B22），CA过纤孔（3B22）用于预浸纤维丝穿过，并且硅胶导管的一端插接在CA过纤孔（3B22）中；送丝电机连接板（3B2）上设有的CB过纤耳（3B23）的中心是CB过纤孔（3B24），CB过纤孔（3B24）用于预浸纤维丝穿过；

H型轴承柱（3D1）穿过H型轴承（3D）的中心通孔后安装在送丝电机连接板（3B2）的CB通孔（3B2B）中；H型轴承（3D）的H空间里用于放置压轮（3C）的外轮面；当压轮（3C）在送丝电机（3B）的驱动下转动时，纤维穿过H型轴承（3D）与压轮（3C）之间的空隙，实现压轮（3C）对纤维的熨平预整理；

纤维导向单元由导向轮（3A）和导向轮支架（3A1）组成；导向轮支架（3A1）固定安装在Y轴C支撑杆（1P3）上，导向轮支架（3A1）上安装有导向轮（3A）；导向轮（3A）用于实现对纤维的方向进行控制；

纤维卷筒单元包括有纤维卷轴（3E）、A锥形楔块（3G）、B锥形楔块（3F）、阻尼器（3H）、A卷轴支撑座（3J）和B卷轴支撑座（3K）；

纤维卷轴（3E）为通孔圆环结构，纤维卷轴（3E）的一端内安装有A锥形楔块（3G），纤维卷轴（3E）的另一端内安装有B锥形楔块（3F）；

B锥形楔块（3F）的一端是锥形圆柱，另一端是圆柱轴（3F1）；该圆柱轴（3F1）上套接有滚珠轴承（3K2），滚珠轴承（3K2）安装在B卷轴支撑座（3K）的CD通孔（3K1）内；该B锥形楔块（3F）的锥形圆柱安装在纤维卷轴（3E）的另一端；

A卷轴支撑座（3J）和B卷轴支撑座（3K）的结构相同；A卷轴支撑座（3J）的一端固定在Y轴D支撑杆（1P4）的一端，B卷轴支撑座（3K）的一端固定在Y轴D支撑杆（1P4）的另一端；A卷轴支撑座（3J）的另一端上设有CC通孔（3J1），该CC通孔（3J1）内安装有阻尼器（3H）的轴杆，阻尼器（3H）的圆环端面固定在A锥形楔块（3G）的圆面板上；B卷轴支撑座（3K）的另一端上设有CD通孔（3K1），该CD通孔（3K1）内安装有滚珠轴承（3K2）；

压轮（3C）与H型轴承（3D）之间的上方是CA过纤耳（3B21），CA过纤耳（3B21）的CA过纤孔（3B22）中插接安装有硅胶导管的一端，硅胶导管的另一端安装在加热头安装座（5N）的加热头纵向安装板（5N2）的通孔内；在工作时，预浸料纤维经纤维卷轴（3E）、导向轮（3A）、H型轴承（3D）与压轮（3C）之间的H型孔、硅胶导管、A加热头（5E）与B加热头（5F）之间的孔后，从压辊（5J）下方与桌面铺放台（4）之间的间隙，实现平铺在桌面铺放台（4）；预浸纤维丝在送丝电机带动压轮（3C）转动下，在压轮（3C）和H型轴承（3D）的挤压下，预浸料纤维向桌面铺放台（4）进给，预浸纤维丝在硅胶导管中实现纤维进给的功能；

阻尼器（3H）的活动端安装在A卷轴支撑座（3J）的CC通孔（3J1）中，阻尼器（3H）的圆盘通过螺丝固定在A锥形楔块（3G）上，通过阻尼器（3H）的阻尼作用可有效防止纤维卷轴（3E）上缠绕的预浸纤维丝散开；纤维卷轴（3E）为圆筒形结构，在出丝过程中纤维的横向摆动较大，需经过导向轮（3A）过渡后送入送丝机构；导向轮（3A）能够起到限制纤维横向位移和延长纤维卷轴到送丝机构纤维行程的作用；

桌面铺放台（4）为一圆形的圆盘结构，是用于平铺预浸纤维丝的；桌面铺放台（4）能够随摇篮机构组件（6）进行运动，实现平铺预浸纤维丝时的摆放位置调节；

铺丝头机构组件（5）包括有绕Y轴旋转电机（5A）、EA连接件（5B）、减速器（5C）、EB连接件（5D）、A加热头（5E）、B加热头（5F）、加热棒（5G）、风扇（5H）、压辊（5J）、压辊连接件（5K）、弹簧（5L）、直线舵机（5M）、加热头安装座（5N）、剪丝电机安装座（5P）、舵机外壳（5Q）、剪丝电机（5R）、刀片安装座（5S）、上刀片（5T）、下刀片（5U）；

A加热头（5E）与B加热头（5F）的结构相同，且相对固定安装在一起；A加热头（5E）上设有EA凸起圆孔（5E3），A加热头（5E）的中部设有EA过纤槽（5E1），A加热头（5E）的下端设有EA出纤嘴（5E2），该EA出纤嘴（5E2）的嘴口为斜切面，是与圆形的压辊（5J）的圆面紧配合的；B加热头（5F）上设有EB凸起圆孔（5F3），B加热头（5F）的中部设有EB过纤槽（5F1），B加热头（5F）的下端设有EB出纤嘴（5F2），该EB出纤嘴（5F2）的嘴口为斜切面，是与圆形的压辊（5J）的圆面紧配合的；EA凸起圆孔（5E3）与EB凸起圆孔（5F3）中放置加热棒（5G），加热棒（5G）用于对出纤处的预浸纤维丝进行加热；EA过纤槽（5E1）与EB过纤槽（5F1）共形后形成圆形纤槽，圆形纤槽用于预浸纤维丝的一端穿过；EA出纤嘴（5E2）与EB出纤嘴（5F2）用于经圆形纤槽后的预浸纤维丝的一端出纤；

加热头安装座（5N）上设有加热头横向安装座（5N1）和加热头纵向安装座（5N2）；加热头纵向安装座（5N2）上设有EA通孔（5N3），该EA通孔（5N3）的上接口处插接有硅胶导管，预浸纤维丝的一端穿过硅胶导管后且经EA通孔（5N3）穿过，到达A加热头（5E）与B加热头（5F）；加热头纵向安装座（5N2）上固定有下刀片（5U）；加热头横向安装座（5N1）固定在剪丝电机安装座（5P）上，且加热头横向安装座（5N1）的下方固定有A加热头（5E）的上端与B加热头（5F）的上端；A加热头（5E）与B加热头（5F）的外侧面上固定有风扇（5H）；

压辊连接件（5K）的上端是圆柱段（5K1），该圆柱段（5K1）上设有EA盲孔，EA盲孔内放置有弹簧（5L）和直线舵机（5M）的输出轴；压辊连接件（5K）的下端是EB通孔（5K2），压辊轴（5J1）的一端穿过压辊（5J）的中心孔后固定在EB通孔（5K2）中；

直线舵机（5M）放置在舵机外壳（5Q）中，且通过剪丝电机安装座（5P）盖紧后固定；直线舵机（5M）的输出轴安装在压辊连接件（5K）的圆柱段（5K1）内；剪丝电机安装座（5P）的上端安装有剪丝电机（5R），舵机外壳（5Q）的侧面板上安装有EB连接件（5D）的下端；

Z轴连接件（2A）上设有A面板（2A1）和B面板（2A2），A面板（2A1）上设有BA通孔（2A3），BA通孔（2A3）用于减速器（5C）穿过；减速器（5C）连接在绕Y轴旋转电机（5A）的输出轴上，且减速器（5C）与绕Y轴旋转电机（5A）之间设有开口的EA连接件（5B）；通过螺钉将减速器（5C）的机壳、EA连接件（5B）、绕Y轴旋转电机（5A）的机壳固定在Z轴连接件（2A）的A面板（2A1）上；Z轴连接件（2A）的B面板（2A2）上固定有Z轴丝杠滑块（2D2）；减速器（5C）的另一端固定在EB连接件（5D）的上端；

刀片安装座（5S）为T型结构，刀片安装座（5S）的上端设有用于剪丝电机（5R）的输出轴穿过的EC通孔，刀片安装座（5S）的下端固定有上刀片（5T）；下刀片（5U）固定在加热头安装座（5N）的加热头纵向安装座（5N2）上；剪丝电机（5R）的机壳固定在剪丝电机安装座（5P）的上端；上刀片（5T）与下刀片（5U）在初始位置时存在有0.2 cm～0.5 cm的上下间距；上刀片（5T）与下刀片（5U）在剪丝电机（5R）的作用下实现纤维的剪断；

直线舵机（5M）和压辊连接件（5K）间放置压簧（5L）；直线舵机（5M）通过控制输出轴的伸长量来控制压簧（5L）的压缩量，进而控制铺丝头出纤的输出压力；

剪丝电机（5R）、刀片安装座（5S）、上刀片（5T）、下刀片（5U）、加热头安装座（5N）形成剪切部分；当需要剪断纤维时，剪丝电机（5R）带动上刀片（5T）向下刀片（5U）方向运动，在上刀片（5T）和下刀片（5U）的刀刃切割下，实现剪断纤维的功能；

摇篮机构组件（6）包括有三角形连接件（6A）、摆动驱动电机（6B）、FA减速器（6B1）、连接盘（6C）、FA滚珠轴承（6D）、FA轴承端盖（6E）、FB滚珠轴承（6F）、FB轴承端盖（6G）、FB减速器（6H）、绕Z轴旋转电机（6J）、摇篮安装座（6K）、摇篮支撑座（6L）和摇篮外壳（6M）；

摇篮支撑座（6L）的FA支臂（6L1）上设有FA通孔（6L2），FA通孔（6L2）内安装有FA滚珠轴承（6D），且FA滚珠轴承（6D）套接在FA轴承端盖（6E）的FA轴承段（6E1）上；摇篮支撑座（6L）的FB支臂（6L3）上设有FB通孔（6L4），FB通孔（6L4）内安装有FB轴承端盖（6G），且FB轴承端盖（6G）的FB轴承段（6G1）上套接B滚珠轴承（6F）；摇篮支撑座（6L）的FA横板（6L5）固定在外支撑架（1）底部的Y轴E支撑杆（1P5）与Y轴F支撑杆（1P6）之间；摇篮支撑座（6L）沿外支撑架（1）的X轴方向安装；

摇篮安装座（6K）的FC支臂（6K1）上设有FC通孔（6K2），FC通孔（6K2）内安装有FA轴承端盖（6E），该FA轴承端盖（6E）的FA轴承段（6E1）上套接有FA滚珠轴承（6D），FA轴承端盖（6E）的中心通孔（6E2）中安装有FA减速器（6B1）的输出端；摇篮安装座（6K）的FD支臂（6K3）上设有FD通孔（6K4），FD通孔（6K4）内安装有B滚珠轴承（6F）；摇篮安装座（6K）的FB横板（6K5）上设有FE通孔（6K6），该FE通孔（6K6）内安装有FB减速器（6H），FB减速器（6H）的输出端上安装有三角形连接件（6A）；摇篮安装座（6K）的FC支臂（6K1）和FD支臂（6K3）上安装有摇篮外壳（6M）；

绕Z轴旋转电机（6J）的输出轴与FB减速器（6H）的连接端固定连接；

摆动驱动电机（6B）的输出轴与FA减速器（6B1）的连接端固定连接；FA减速器（6B1）的输出端通过键与键槽的配合固定安装在FA轴承端盖（6E）的中心通孔（6E2）中。

2.根据权利要求1所述的桌面式小型化自动铺丝设备，其特征在于：用于进行热塑性复合材料铺丝。

3.根据权利要求1所述的桌面式小型化自动铺丝设备，其特征在于：当铺放的纤维为PEEK高温材料的预浸丝时，为达到加热效果，加热头上需缠绕硅酸铝防火棉进行保温。

4.根据权利要求1所述的桌面式小型化自动铺丝设备，其特征在于：实现一条一条顺次纤维的铺放。

5.应用于根据权利要求1所述桌面式小型化自动铺丝设备的控制系统，其特征在于：所述控制系统实现桌面式小型化自动铺丝设备的六个轴的运动，分别为：第一轴运动是指三轴运动平台（2）的X轴方向的运动；第二轴运动是指三轴运动平台（2）的Y轴方向的运动；第三轴运动是指三轴运动平台（2）的Z轴方向的运动；第四轴运动是指摇篮机构组件（6）的摆动驱动电机（6B）提供的绕X轴转动；第五轴运动是指摇篮机构组件（6）的绕Z轴旋转电机（6J）提供的绕Z轴转动；第六轴运动是指铺丝头机构组件（5）的绕Y轴旋转电机（5A）提供的绕Y轴转动。

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