專利名稱：六坐標(biāo)聯(lián)動纖維纏繞機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種纖維纏繞機(jī)。
背景技術(shù)：
隨著復(fù)合材料加工工藝的的發(fā)展，纖維纏繞作為一項較新的加工工藝迅速發(fā)展起來，纖維纏繞機(jī)的發(fā)展已成為提高復(fù)合材料產(chǎn)品制造質(zhì)量的必要途徑，它的控制系統(tǒng)經(jīng)機(jī)械系統(tǒng)、液壓伺服系統(tǒng)發(fā)展至微機(jī)控制系統(tǒng)，逐步適應(yīng)生產(chǎn)需求。多轉(zhuǎn)軸多運(yùn)動軸纏繞機(jī)已成為研發(fā)的主流方向。目前，市場上已經(jīng)先后出現(xiàn)了兩軸到四軸不等的數(shù)控聯(lián)動纖維纏繞機(jī)，但是這些還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能夠滿足對一些復(fù)雜構(gòu)件，比如三通管、葉片等非回轉(zhuǎn)體異型構(gòu)件的纏繞成型。

發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有技術(shù)不能夠滿足復(fù)雜的異型構(gòu)件的纏繞成型的問題，本發(fā)明提供了一種六坐標(biāo)聯(lián)動纖維纏繞機(jī)，它包括芯模C軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動總成1、Z坐標(biāo)直線運(yùn)動總成2、Y坐標(biāo)直線運(yùn)動總成3和X坐標(biāo)直線運(yùn)動總成4，芯模C軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動總成1的回傳動軸心線和Z坐標(biāo)直線運(yùn)動總成2的運(yùn)動方向平行；Z坐標(biāo)直線運(yùn)動總成2的小車21設(shè)置在Z坐標(biāo)直線運(yùn)動底座22的上方，Y坐標(biāo)直線運(yùn)動總成3的支架31固定設(shè)置在小車21的上方，X坐標(biāo)直線運(yùn)動總成4設(shè)置在Y坐標(biāo)直線運(yùn)動總成3的一側(cè)，它還包括B軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動總成5和A軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動總成6，B軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動總成5固定設(shè)置在X坐標(biāo)直線運(yùn)動總成4的外殼42上的近芯模C軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動總成1一端，B軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動總成5包括第一伺服電機(jī)51、第一減速齒輪52、第一箱體53、第一傳動軸54和連接法蘭55，第一減速齒輪52置于第一箱體53內(nèi)，所述第一伺服電機(jī)51與第一箱體53固定連接且第一伺服電機(jī)51的輸出齒輪與第一減速齒輪52嚙合，第一傳動軸54與第一減速齒輪52同軸固定連接且第一傳動軸54的上端穿過第一箱體53的上蓋與連接法蘭55固定連接，所述第一傳動軸54的軸心線與Y坐標(biāo)平行；A軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動總成6包括第二伺服電機(jī)61、第二減速齒輪62、第二箱體63、第二傳動軸64和出紗擺頭65，A軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動總成6的第二箱體63的底面與B軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動總成5的連接法蘭55固定連接，第二減速齒輪62置于第二箱體63內(nèi)，所述第二伺服電機(jī)61與第二箱體63固定連接且第二伺服電機(jī)61的輸出齒輪與第二減速齒輪62嚙合，第二傳動軸64與第二減速齒輪62同軸固定連接且第二傳動軸64的軸心線與X坐標(biāo)平行，第二傳動軸64的與芯模C軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動總成1相對端穿過第二箱體63且該端上固定設(shè)置有出紗擺頭65。本發(fā)明具有運(yùn)行速度快、控制精度高等特點(diǎn)，它能夠滿足纏繞復(fù)雜的異型構(gòu)件的纏繞軌跡和纏繞角特殊要求，結(jié)束了用手糊、半手糊生產(chǎn)管道配件的歷史，可有效提高纏繞構(gòu)件的性能和質(zhì)量。
工作原理在工作過程中，芯模C軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動總成1、Z坐標(biāo)直線運(yùn)動總成2構(gòu)成纖維纏繞的兩個基本運(yùn)動坐標(biāo)，對于圓柱等規(guī)則構(gòu)件的纏繞成型，纏繞角主要是由這兩個聯(lián)動坐標(biāo)決定；伸臂的X坐標(biāo)直線運(yùn)動總成4可減小Z坐標(biāo)的運(yùn)動超程范圍，同時，X坐標(biāo)直線運(yùn)動總成4可根據(jù)被纏構(gòu)件的直徑作相應(yīng)的動作，以滿足不同尺寸芯模的纏繞成型；絲嘴旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)A和偏擺坐標(biāo)B可保證纖維束按理論軌跡精確的纏繞到芯模表面，同時安裝在A軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動總成6上的出紗擺頭65可使纖維束在芯模表面法線方向上充分均勻展開，并使纖維束的兩側(cè)張力一致；對于一些特殊異型件(如三通管、葉片等)的纏繞成型時，Y坐標(biāo)直線運(yùn)動總成3可帶動出紗擺頭上下運(yùn)動，以滿足纏繞線型的要求，同時它均化了各坐標(biāo)的運(yùn)動，減少懸紗長度，使纖維纏繞線型更加精確、纏繞速度更加平穩(wěn)。


圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是圖1的右側(cè)視圖，圖3是X坐標(biāo)直線運(yùn)動總成4、B軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動總成5和A軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動總成6的裝配放大圖，圖4是Y坐標(biāo)直線運(yùn)動總成3的放大圖，圖5是圖4的左視圖，圖6是圖1中所示的Z坐標(biāo)直線運(yùn)動總成2的A向局部放大圖。
具體實施例方式
具體實施方式
一(參見圖1-圖6)本實施方式由芯模C軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動總成1、Z坐標(biāo)直線運(yùn)動總成2、Y坐標(biāo)直線運(yùn)動總成3、X坐標(biāo)直線運(yùn)動總成4、B軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動總成5和A軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動總成6組成，芯模C軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動總成1的回傳動軸心線和Z坐標(biāo)直線運(yùn)動總成2的運(yùn)動方向平行；Z坐標(biāo)直線運(yùn)動總成2的小車21設(shè)置在Z坐標(biāo)直線運(yùn)動底座22的上方，Y坐標(biāo)直線運(yùn)動總成3的支架31固定設(shè)置在小車21的上方，X坐標(biāo)直線運(yùn)動總成4設(shè)置在Y坐標(biāo)直線運(yùn)動總成3的一側(cè)，B軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動總成5固定設(shè)置在X坐標(biāo)直線運(yùn)動總成4的外殼42上的近芯模C軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動總成1一端，B軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動總成5包括第一伺服電機(jī)51、第一減速齒輪52、第一箱體53、第一傳動軸54和連接法蘭55，第一減速齒輪52置于第一箱體53內(nèi)，所述第一伺服電機(jī)51與第一箱體53固定連接且第一伺服電機(jī)51的輸出齒輪與第一減速齒輪52嚙合，第一傳動軸54與第一減速齒輪52同軸固定連接且第一傳動軸54的上端穿過第一箱體53的上蓋與連接法蘭55固定連接，所述第一傳動軸54的軸心線與Y坐標(biāo)平行；A軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動總成6包括第二伺服電機(jī)61、第二減速齒輪62、第二箱體63、第二傳動軸64和出紗擺頭65，A軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動總成6的第二箱體63的底面與B軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動總成5的連接法蘭55固定連接，第二減速齒輪62置于第二箱體63內(nèi)，所述第二伺服電機(jī)61與第二箱體63固定連接且第二伺服電機(jī)61的輸出齒輪與第二減速齒輪62嚙合，第二傳動軸64與第二減速齒輪62同軸固定連接且第二傳動軸64的軸心線與X坐標(biāo)平行，第二傳動軸64的與芯模C軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動總成1相對端穿過第二箱體63且該端上固定設(shè)置有出紗擺頭65。
具體實施方式
二(參見圖1-圖5)本實施方式與具體實施方式
一的不同點(diǎn)在于它還包括連接板7，所述X坐標(biāo)直線運(yùn)動總成4包括第三伺服電機(jī)41、外殼42、第一絲杠43、第一絲杠螺母44、聯(lián)軸器45、第一絲杠支撐46和第二絲杠支撐47，外殼42內(nèi)腔的近芯模C軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動總成1一端設(shè)置有第一絲杠支撐46且外殼42的另一端上固設(shè)有第三伺服電機(jī)41，外殼42內(nèi)腔的中部設(shè)有第二絲杠支撐47；所述第一絲杠43的一端與第一絲杠支撐46轉(zhuǎn)動連接，所述第一絲杠43的另一端穿過第二絲杠支撐47并通過聯(lián)軸器45與第三伺服電機(jī)41的輸出軸固定連接；第一絲杠螺母44與第一絲杠43螺紋連接且第一絲杠螺母44與連接板7一側(cè)的端面固定連接；所述Y坐標(biāo)直線運(yùn)動總成3包括第四伺服電機(jī)31、支架32、第二絲杠33、第二絲杠螺母34、被動齒輪35、齒形帶36、絲杠上支撐38和絲杠下支撐39，支架32一側(cè)的側(cè)壁上開有長條形孔32-1，絲杠上支撐38和絲杠下支撐39分別固定設(shè)置在支架32內(nèi)腔的頂部和底部，第二絲杠33的上、下端分別穿過絲杠上支撐38和絲杠下支撐39且轉(zhuǎn)動連接，所述第二絲杠螺母34與第二絲杠33螺紋配合，第二絲杠螺母34穿過支架32上開設(shè)的長條形孔32-1與連接板7另一側(cè)的端面固定連接；被動齒輪35與第二絲杠33的下端同軸固定連接，第四伺服電機(jī)31固定在支架32下部的外壁上且第四伺服電機(jī)31下部的輸出齒輪通過齒形帶36與被動齒輪35連接。其它組成和連接關(guān)系與具體實施方式
一相同。本實施方式X坐標(biāo)直線運(yùn)動總成4的第一絲杠螺母44和Y坐標(biāo)直線運(yùn)動總成3的第二絲杠螺母34通過所增加的連接板7固定連接，X坐標(biāo)直線運(yùn)動總成4和Y坐標(biāo)直線運(yùn)動總成3坐標(biāo)采用絲杠絲母傳動，可保證傳動的精度與穩(wěn)定性；第四伺服電機(jī)31工作，第二絲杠螺母34相對于第二絲杠33產(chǎn)生軸向相對運(yùn)動，進(jìn)而通過連接板7帶動X坐標(biāo)直線運(yùn)動總成4沿Y坐標(biāo)運(yùn)動；第三伺服電機(jī)41工作，第一絲杠43相對于第一絲杠螺母44產(chǎn)生軸向相對運(yùn)動，進(jìn)而帶動固定于外殼42上的B軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動總成5和A軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動總成6沿X坐標(biāo)運(yùn)動。
具體實施方式
三(參見圖1、圖2、圖6)本實施方式與具體實施方式
一或二的不同點(diǎn)在于所述Z坐標(biāo)直線運(yùn)動總成2還包括第五伺服電機(jī)27和齒條28，Z坐標(biāo)直線運(yùn)動底座22兩側(cè)壁的上部分別設(shè)置有一號導(dǎo)軌23和二號導(dǎo)軌24，小車21兩側(cè)的下方分別設(shè)置有與一號導(dǎo)軌23和二號導(dǎo)軌24相配合的一號導(dǎo)向槽25和二號導(dǎo)向槽26；齒條28固定設(shè)置在Z坐標(biāo)直線運(yùn)動底座22一側(cè)的外表面上，第五伺服電機(jī)27的輸出齒輪與齒條28嚙合且伺服電機(jī)27固定在小車21上。其它組成和連接關(guān)系與具體實施方式
一或二相同。
具體實施方式
四(參見圖1、圖2)本實施方式與具體實施方式
一、二或三的不同點(diǎn)在于所述芯模C軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動總成1由第六伺服電機(jī)11、減速箱12、可移動固定座13、底座14、三爪夾盤15、裝夾裝置16，減速箱12固定在底座14一端的上表面上，第六伺服電機(jī)11的輸出端與減速箱12的輸入端傳動連接，三爪夾盤15與減速箱12的輸出端固定連接，底座14的另一端的上表面上設(shè)有導(dǎo)軌14-1，可移動固定座13設(shè)置在底座14的另一端上且可移動固定座13的下表面上開設(shè)有與導(dǎo)軌14-1相配合的導(dǎo)向槽13-1，裝夾裝置16固定在可移動固定座13上，裝夾裝置16與三爪夾盤15相對設(shè)置且在同一軸心線。其它組成和連接關(guān)系與具體實施方式
一、二或三相同。本實施方式的三爪夾盤15和裝夾裝置16一起完成對芯模的軸向定位，控制芯模轉(zhuǎn)角位置，并為芯模提供驅(qū)動力。
本發(fā)明的控制系統(tǒng)可采用PMAC(Programmable Multi Axis Controller)卡作為伺服運(yùn)動控制器，將其插入IPC主機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)插槽中，形成纏繞機(jī)的主控制系統(tǒng)；加上外圍設(shè)備，如伺服放大器、PLC、電源、控制面板等，構(gòu)成一個模塊化的數(shù)控系統(tǒng)。由此構(gòu)成的纏繞機(jī)數(shù)控系統(tǒng)，具有聯(lián)動坐標(biāo)數(shù)多、運(yùn)行速度快、控制精度高等特點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.六坐標(biāo)聯(lián)動纖維纏繞機(jī)，它包括芯模C軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動總成(1)、Z坐標(biāo)直線運(yùn)動總成(2)、Y坐標(biāo)直線運(yùn)動總成(3)和X坐標(biāo)直線運(yùn)動總成(4)，芯模C軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動總成(1)的回傳動軸心線和Z坐標(biāo)直線運(yùn)動總成(2)的運(yùn)動方向平行；Z坐標(biāo)直線運(yùn)動總成(2)的小車(21)設(shè)置在Z坐標(biāo)直線運(yùn)動底座(22)的上方，Y坐標(biāo)直線運(yùn)動總成(3)的支架(31)固定設(shè)置在小車(21)的上方，X坐標(biāo)直線運(yùn)動總成(4)設(shè)置在Y坐標(biāo)直線運(yùn)動總成(3)的一側(cè)，其特征在于它還包括B軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動總成(5)和A軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動總成(6)，B軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動總成(5)固定設(shè)置在X坐標(biāo)直線運(yùn)動總成(4)的外殼(42)上的近芯模C軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動總成(1)一端，B軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動總成(5)包括第一伺服電機(jī)(51)、第一減速齒輪(52)、第一箱體(53)、第一傳動軸(54)和連接法蘭(55)，第一減速齒輪(52)置于第一箱體(53)內(nèi)，所述第一伺服電機(jī)(51)與第一箱體(53)固定連接且第一伺服電機(jī)(51)的輸出齒輪與第一減速齒輪(52)嚙合，第一傳動軸(54)與第一減速齒輪(52)同軸固定連接且第一傳動軸(54)的上端穿過第一箱體(53)的上蓋與連接法蘭(55)固定連接，所述第一傳動軸(54)的軸心線與Y坐標(biāo)平行；A軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動總成(6)包括第二伺服電機(jī)(61)、第二減速齒輪(62)、第二箱體(63)、第二傳動軸(64)和出紗擺頭(65)，A軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動總成(6)的第二箱體(63)的底面與B軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動總成(5)的連接法蘭(55)固定連接，第二減速齒輪(62)置于第二箱體(63)內(nèi)，所述第二伺服電機(jī)(61)與第二箱體(63)固定連接且第二伺服電機(jī)(61)的輸出齒輪與第二減速齒輪(62)嚙合，第二傳動軸(64)與第二減速齒輪(62)同軸固定連接且第二傳動軸(64)的軸心線與X坐標(biāo)平行，第二傳動軸(64)的與芯模C軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動總成(1)相對端穿過第二箱體(63)且該端上固定設(shè)置有出紗擺頭(65)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的六坐標(biāo)聯(lián)動纖維纏繞機(jī)，其特征在于它還包括連接板(7)，所述X坐標(biāo)直線運(yùn)動總成(4)包括第三伺服電機(jī)(41)、外殼(42)、第一絲杠(43)、第一絲杠螺母(44)和聯(lián)軸器(45)，外殼(42)內(nèi)腔的近芯模C軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動總成(1)一端設(shè)置有第一絲杠支撐(46)且外殼(42)的另一端上固設(shè)有第三伺服電機(jī)(41)，外殼(42)內(nèi)腔的中部設(shè)有第二絲杠支撐(47)；所述第一絲杠(43)的一端與第一絲杠支撐(46)轉(zhuǎn)動連接，所述第一絲杠(43)的另一端穿過第二絲杠支撐(47)并通過聯(lián)軸器(45)與第三伺服電機(jī)(41)的輸出軸固定連接；第一絲杠螺母(44)與第一絲杠(43)螺紋連接且第一絲杠螺母(44)與連接板(7)一側(cè)的端面固定連接；所述Y坐標(biāo)直線運(yùn)動總成(3)包括第四伺服電機(jī)(31)、支架(32)、第二絲杠(33)、第二絲杠螺母(34)、被動齒輪(35)、齒形帶(36)、絲杠上支撐(38)和絲杠下支撐(39)，支架(32)一側(cè)的側(cè)壁上開有長條形孔(32-1)，絲杠上支撐(38)和絲杠下支撐(39)分別固定設(shè)置在支架(32)內(nèi)腔的頂部和底部，第二絲杠(33)的上、下端分別穿過絲杠上支撐(38)和絲杠下支撐(39)且轉(zhuǎn)動連接，所述第二絲杠螺母(34)與第二絲杠(33)螺紋配合，第二絲杠螺母(34)穿過支架(32)上開設(shè)的長條形孔(32-1)與連接板(7)另一側(cè)的端面固定連接；被動齒輪(35)與第二絲杠(33)的下端同軸固定連接，第四伺服電機(jī)(31)固定在支架(32)下部的外壁上且第四伺服電機(jī)(31)下部的輸出齒輪通過齒形帶(36)與被動齒輪(35)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的六坐標(biāo)聯(lián)動纖維纏繞機(jī)，其特征在于所述Z坐標(biāo)直線運(yùn)動總成(2)還包括第五伺服電機(jī)(27)和齒條(28)，Z坐標(biāo)直線運(yùn)動底座(22)兩側(cè)壁的上部分別設(shè)置有一號導(dǎo)軌(23)和二號導(dǎo)軌(24)，小車(21)兩側(cè)的下方分別設(shè)置有與一號導(dǎo)軌(23)和二號導(dǎo)軌(24)相配合的一號導(dǎo)向槽(25)和二號導(dǎo)向槽(26)；齒條(28)固定設(shè)置在Z坐標(biāo)直線運(yùn)動底座(22)一側(cè)的外表面上，第五伺服電機(jī)(27)的輸出齒輪與齒條(28)嚙合且伺服電機(jī)(27)固定在小車(21)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的六坐標(biāo)聯(lián)動纖維纏繞機(jī)，其特征在于所述芯模C軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動總成(1)由第六伺服電機(jī)(11)、減速箱(12)、可移動固定座(13)、底座(14)、三爪夾盤(15)、裝夾裝置(16)，減速箱(12)固定在底座(14)一端的上表面上，第六伺服電機(jī)(11)的輸出端與減速箱(12)的輸入端傳動連接，三爪夾盤(15)與減速箱(12)的輸出端固定連接，底座(14)的另一端的上表面上設(shè)有導(dǎo)軌(14-1)，可移動固定座(13)設(shè)置在底座(14)的另一端上且可移動固定座(13)的下表面上開設(shè)有與導(dǎo)軌(14-1)相配合的導(dǎo)向槽(13-1)，裝夾裝置(16)固定在可移動固定座(13)上，裝夾裝置(16)與三爪夾盤(15)相對設(shè)置且在同一軸心線。
全文摘要
六坐標(biāo)聯(lián)動纖維纏繞機(jī)，它涉及一種纖維纏繞機(jī)。為解決現(xiàn)有技術(shù)不能夠滿足復(fù)雜的異型構(gòu)件的纏繞成型的問題，本發(fā)明的設(shè)計要點(diǎn)在于通過控制六個伺服電機(jī)進(jìn)而實現(xiàn)六個坐標(biāo)的運(yùn)動，芯模C軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動總成(1)的回傳動軸心線和Z坐標(biāo)直線運(yùn)動總成(2)的運(yùn)動方向平行；X坐標(biāo)直線運(yùn)動總成(4)設(shè)置在Y坐標(biāo)直線運(yùn)動總成(3)的一側(cè)，B軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動總成(5)固定設(shè)置在X坐標(biāo)直線運(yùn)動總成的外殼(42)上的近芯模C軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動總成一端，A軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動總成(6)的第二箱體(63)的底面與B軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動總成(5)的連接法蘭(55)固定連接，所述出紗擺頭(65)固定設(shè)置在第二傳動軸(64)的與芯模C軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動總成相對端上。本發(fā)明能夠滿足纏繞復(fù)雜的異型構(gòu)件的纏繞軌跡和纏繞角特殊要求，可有效提高纏繞構(gòu)件的性能和質(zhì)量。
文檔編號B29C70/40GK1919585SQ200610010528
公開日2007年2月28日 申請日期2006年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月8日
發(fā)明者路華, 王永章, 韓德東, 富宏亞, 付云忠, 韓振宇 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)