CN114043748A - 一种柔性抓取铺放头 - Google Patents

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张翀
董子玉
李寅
李�杰
赵一搏
叶正茂
张婷玉
邓竞科
崔国星
刘岩
张�林
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    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/30—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core
    • B29C70/38—Automated lay-up, e.g. using robots, laying filaments according to predetermined patterns

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Abstract

本发明一种柔性抓取铺放头，用于自动倾斜铺放时材料的抓取与自适应随形铺放。整体结构包括前后移动组件，左右移动组件，辊子组件，箱体及吸附组件构成。吸附组件，移动组件，辊子组件均安装于箱体之上。吸附组件负责材料的抓取，安装于箱体一面的中间位置。辊子组件负责吸附组件抓取的材料的铺放，其安装于移动组件之上。移动组件分别安装在吸附组件的两侧。铺放过程中通过其运动带动辊子组件的移动，实现材料的随形铺放。

Description

一种柔性抓取铺放头
技术领域
本发明涉及一种适应于铺放成型的铺放头，属于复合材料自动化成型装备设计技术领域。
背景技术
异型复合材料/金属结构是由内层金属结构和外层复合材料结构复合而成。通过自动倾斜铺放技术，将预浸料倾斜铺覆于金属结构外层，固化后形成复合材料/金属结构。该类结构外形面由多种曲率曲面复合而成，存在正负曲率交变区域，外形结构复杂。特别是曲率突变区，其布带展型为近似“Ω”、“[”型，无法完全依赖布带的展型变形能力实现异型金属结构的贴合。因此，传统的定宽铺带头无法满足该类产品的自动化成型需求。
发明内容
本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提出一种适应于异型结构自动倾斜铺放成型的柔性抓取铺放头，该柔性抓取铺放头能够解决自动倾斜铺放异型结构时曲率突变区域的柔性铺放问题。
本发明的技术解决方案是：
一种柔性抓取铺放头，包括：材料吸附系统、辊子压实系统、前后运动系统、左右运动系统及结构框架；
材料吸附系统及左右运动系统均安装于结构框架之上；
材料吸附系统主要是通过气压实现材料抓取的功能，材料吸附系统与结构框架连接，安装于结构框架一面的中间位置；
辊子压实系统通过转轴固定在前后运动系统部件之上，两辊子压实系统对称分布在材料吸附系统的两侧；
前后运动系统发生运动时将会带动辊子压实系统同时运动；运动方向垂直于辊子压实系统的轴向；
前后运动系统一端与辊子压实系统连接，另一端与左右运动系统的一端连接；
左右运动系统的另一端与结构框架固连，左右运动系统运动时会带动前后运动系统一起运动。
本发明与现有技术相比的优点在于：
(1)本发明实现了自动铺放时，柔性抓取铺放头对金属结构外表面的自适应，确保了在铺贴过程中辊子能够与模具表面准确贴合。
(2)本发明共包含4个自由度，通过执行器末端的4自由度运动，实现了复杂曲面异形曲面的柔性贴合。
(3)本发明采用的真空吸盘能够与模具表面准确贴合，在吸附宽带时不发生褶皱。
(4)本发明用于自动倾斜铺放时压辊的自适应随形铺放，经实际运用验证表明，应用本发明对异型复合材料结构进行铺放，完全满足复杂表面的自适应铺放。
附图说明
图1为自动倾斜铺放成型的柔性抓取铺放头总成示意图；
图2为本发明装置的内部构成示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行说明。
如图1所示，一种柔性抓取铺放头，包括：材料吸附系统1、辊子压实系统2、前后运动系统3、左右运动系统4及结构框架5。
如图2所示，材料吸附系统1及左右运动系统4均安装于箱体之上。材料吸附系统1主要是通过气压实现材料抓取的功能，其与结构框架5连接，安装于结构框架5一面的中间位置。辊子压实系统2通过转轴固定在前后运动系统3部件之上，对称分布在材料吸附系统1的两侧。前后运动系统3发生运动时将会带动辊子压实系统2同时运动。前后运动系统3一端与辊子压实系统2连接，另一端与左右运动系统4连接。左右运动系统4的另一端与结构框架5固连，左右运动系统4运动时会带动前后运动系统3一起运动。
工作过程：
材料吸附系统1及左右运动系统4均安装于箱体之上。材料吸附系统1主要是通过气缸控制海绵吸盘吸附铺丝宽带，其与结构框架5连接，安装于结构框架5一面的中间位置。辊子压实系统2通过转轴固定在前后运动系统3部件之上，对称分布在材料吸附系统1的两侧，其主要作用是将吸附的宽带铺放压紧在模具表面。辊子压实系统2通过前后运动系统3和左右运动系统4的组合运动实现与不同曲率的模具表面的准确贴合。前后运动系统3一端与辊子压实系统2连接，另一端与左右运动系统4连接。左右运动系统4的另一端与结构框架5固连，左右运动系统4运动时会带动前后运动系统3一起运动，以适应不同曲率的模具表面铺贴要求。
本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (4)

1.一种柔性抓取铺放头，其特征在于，包括：材料吸附系统(1)、辊子压实系统(2)、前后运动系统(3)、左右运动系统(4)及结构框架(5)；
材料吸附系统(1)及左右运动系统(4)均安装于结构框架(5)上；
材料吸附系统(1)通过气压实现材料抓取的功能，材料吸附系统(1)与结构框架(5)连接，安装于结构框架(5)一面的中间位置；
辊子压实系统(2)通过转轴固定在前后运动系统(3)部件上，两辊子压实系统(2)对称分布在材料吸附系统(1)的两侧；
前后运动系统(3)一端与辊子压实系统(2)连接，另一端与左右运动系统(4)的一端连接；
左右运动系统(4)的另一端与结构框架(5)固连。
2.根据权利要求1所述的一种柔性抓取铺放头，其特征在于，前后运动系统(3)发生运动时，带动辊子压实系统(2)同时运动。
3.根据权利要求2所述的一种柔性抓取铺放头，其特征在于，前后运动系统(3)的运动方向垂直于辊子压实系统(2)的轴向。
4.根据权利2或3所述的一种柔性抓取铺放头，其特征在于，左右运动系统(4)运动时会带动前后运动系统(3)一起运动。
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