-剪切裝置，140-剪切刀頭，141-剪切刀頭控制氣缸，15-緩沖裝置，16-工作臺(tái)帶動(dòng)模具旋轉(zhuǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的解釋說(shuō)明。
[0019]如圖1所示，本申請(qǐng)?zhí)峁┑囊环N纖維復(fù)合材料零部件預(yù)成型的鋪設(shè)設(shè)備，所述鋪設(shè)設(shè)備在控制系統(tǒng)的控制下將纖維鋪設(shè)在工作臺(tái)5的模具6上，所述鋪設(shè)設(shè)備包括機(jī)器人I和機(jī)器人2、分別由兩臺(tái)機(jī)器人控制的鋪絲頭3和鋪絲頭4、纖維原絲傳送裝置8、原絲張力保持裝置9以及分別安裝在鋪絲頭3和4上的剪切裝置13和剪切裝置14 ;所述機(jī)器人1、纖維原絲傳遞裝置8與原絲張力保持裝置9及鋪絲頭3順序連接以將原絲傳遞到鋪絲頭3處；所述機(jī)器人2與鋪絲頭4連接；原絲由鋪絲頭3傳遞到鋪絲頭4，并由鋪絲頭4夾緊后進(jìn)行鋪設(shè)，最后通過(guò)剪切裝置13和14剪切，完成鋪設(shè)。
[0020]如圖2所示，為鋪絲頭3及原絲張力保持裝置9的結(jié)構(gòu)示意圖，從圖中可以看出鋪絲頭3包括壓輥31、夾具32、噴膠口 33、出絲口 34以及夾具控制電機(jī)35 ;所述噴膠口 33設(shè)在鋪絲頭3的末端；所述壓輥31和夾具32同軸，設(shè)在鋪絲頭3的前端，夾具32與夾具控制電機(jī)35連接，夾具32在壓輥31的前方；所述出絲口 34設(shè)在壓輥31與噴膠口 33之間、夾具32的后方。夾具32通過(guò)電機(jī)35驅(qū)動(dòng)可以繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)任意角度；從圖中同樣可以看出原絲張力保持裝置9的具體結(jié)構(gòu)，原絲張力保持裝置設(shè)在鋪絲頭的上方便于原絲的導(dǎo)入，其包括多個(gè)張力保持滑軸91、提供驅(qū)動(dòng)力的主動(dòng)輪92、用于夾緊纖維絲的從動(dòng)輪93、以及與主動(dòng)輪92連接并控制主動(dòng)輪的主動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)94和與從動(dòng)輪93連接的并控制從動(dòng)輪93的控制氣缸95 ;所述滑軸91、主動(dòng)輪92和從動(dòng)輪93順序連接；所述張力保持滑軸91固定在鋪絲頭3的上方，可以繞軸旋轉(zhuǎn)。固定在鋪絲頭3上的剪切裝置13設(shè)在鋪絲頭3的末端與出絲口 34及噴膠口 33鄰近。
[0021]原絲在圖2裝置中的運(yùn)行情況為:原絲先經(jīng)裝置9的滑軸91及由主動(dòng)輪、從動(dòng)輪、剪切刀頭130構(gòu)成的縫隙，穿過(guò)出絲口 34，經(jīng)過(guò)噴膠口 33最后穿過(guò)夾具32，到達(dá)鋪絲頭3的前方。
[0022]鋪絲頭4的具體結(jié)構(gòu)與鋪絲頭3的結(jié)構(gòu)相似，包括壓輥41、夾具42、噴膠口 43以及夾具控制電機(jī)45，所述噴膠口 43設(shè)在鋪絲頭4的末端，所述壓輥41和夾具42同軸，設(shè)在鋪絲頭4的前端，夾具42與夾具控制電機(jī)45連接。只是缺少原絲導(dǎo)入時(shí)的出絲口。
[0023]圖3為原絲傳遞裝置8、原絲張力保持裝置9及鋪絲頭3和4的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2中進(jìn)入原絲張力保持裝置9中的原絲是從圖3中的原絲傳遞裝置8經(jīng)線軸82和傳輸原絲的導(dǎo)引軸81傳遞來(lái)的，線軸82可以固定在工作區(qū)外的高處方便原絲的導(dǎo)入，導(dǎo)入的原絲然后經(jīng)裝置9保證張力后傳送到鋪絲頭3的前方；然后鋪絲頭4在機(jī)器人2的控制下通過(guò)夾具42夾到原絲7。
[0024]圖4-圖10為應(yīng)用上述鋪設(shè)設(shè)備鋪設(shè)原絲時(shí)各個(gè)工藝步驟所對(duì)應(yīng)的過(guò)程結(jié)構(gòu)示意圖，即主要包括如下步驟，
1)預(yù)備:鋪絲頭3和4分別在機(jī)器人I和2的帶動(dòng)下進(jìn)入準(zhǔn)備位置，粘合劑(如圖2所示33、43)開始加熱到7 O °C以上，加熱溫度根據(jù)室溫的變化而調(diào)節(jié)；粘合劑采用工業(yè)常見(jiàn)的熱塑性粘合劑；噴膠口設(shè)置在鋪絲頭的后方(圖7)；
2)原絲傳送到夾具32:原絲7由纖維原絲傳遞裝置8從后方的線軸82通過(guò)導(dǎo)引軸81傳遞到鋪絲頭3，經(jīng)過(guò)原絲張力保持裝置9使得纖維保證張力，達(dá)到出絲口 34，并且由夾具32夾??；夾具32與壓輥31同軸，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，將出絲口 34的原絲7夾緊拖出；原絲7在夾具32的導(dǎo)引下繞過(guò)壓輥31伸向鋪絲頭3的前部；
3)原絲傳送到夾具42:如圖4所示，鋪絲頭4在機(jī)器人2的引導(dǎo)下迅速靠近鋪絲頭3并且?jiàn)A具42同時(shí)向前伸出，靠近夾具32，夾具32將原絲7導(dǎo)向夾具42，夾具42完成抓夾原絲7的動(dòng)作；
4)如圖5所示，夾具42將原絲繞過(guò)壓輥41導(dǎo)向鋪絲頭4后方:同時(shí)兩個(gè)鋪絲頭在機(jī)器人的引導(dǎo)下進(jìn)入鋪絲預(yù)備位置；
5)如圖6和7所示為鋪設(shè)并且噴膠的步驟:按照由控制系統(tǒng)預(yù)先計(jì)算好的路徑，鋪絲頭3和4在機(jī)器人的導(dǎo)引下將原絲鋪設(shè)到模具6表面；由于夾具42的牽引，原絲從線軸，通過(guò)鋪絲頭3被抽出；在鋪設(shè)的尾聲，噴膠過(guò)程開啟；
6)圖8和9為鋪設(shè)完成并切絲的過(guò)程:在鋪絲完成后，由剪切裝置13和14將原絲7切斷；鋪絲頭3和4貼模具6表面繼續(xù)滑行，壓輥31和41將蘸有粘合劑的原絲壓順到模具6表面；然后鋪絲頭3和4回到原始預(yù)備位；
7)圖10為工作臺(tái)旋轉(zhuǎn):工作臺(tái)帶動(dòng)模具旋轉(zhuǎn)，為鋪設(shè)下一層做準(zhǔn)備。
[0025]綜上所述，本申請(qǐng)?zhí)峁┑匿佋O(shè)設(shè)備及方法具有新材料、節(jié)能減排、高自動(dòng)化的特點(diǎn)。應(yīng)用本方法，可以做到高質(zhì)量，高速度，高自動(dòng)化的將纖維原絲鋪設(shè)到模具表面。解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的:I)傳統(tǒng)鋪絲設(shè)備不能鋪設(shè)未處理原絲；2 )只能鋪設(shè)具有簡(jiǎn)易幾何形狀的預(yù)成型(靈活度差);3 )鋪設(shè)速度低(效率低)；4 )鋪設(shè)過(guò)程故障率高；5 )產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定；6 )機(jī)械設(shè)備過(guò)于復(fù)雜以至造價(jià)過(guò)高等等問(wèn)題。此方法可以鋪設(shè)制造2D或者3D預(yù)成型。鋪設(shè)好的預(yù)成型，通過(guò)高壓釜、注塑、沖壓等成型工藝，使樹脂固化凝結(jié)，可以用來(lái)工業(yè)化快速、高效生產(chǎn)汽車，飛機(jī)，體育用品所使用的復(fù)合材料承力零部件和非承力部件，大大降低由于傳統(tǒng)生產(chǎn)中人力密集造成的高成本,提高了產(chǎn)品的精度和質(zhì)量穩(wěn)定性。
[0026]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種纖維復(fù)合材料零部件預(yù)成型的鋪設(shè)設(shè)備，其特征在于，所述鋪設(shè)設(shè)備包括機(jī)器人(I)和(2)、分別由兩臺(tái)機(jī)器人控制的鋪絲頭(3)和鋪絲頭(4)、纖維原絲傳送裝置(8)、原絲張力保持裝置(9)以及分別安裝在鋪絲頭(3)和(4)上的剪切裝置(13)和剪切裝置(14);所述機(jī)器人(I)、纖維原絲傳遞裝置(8)與原絲張力保持裝置(9)及鋪絲頭(3)連接以將原絲傳遞到鋪絲頭(3)處；所述機(jī)器人(2)與鋪絲頭(4)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種纖維復(fù)合材料零部件預(yù)成型的鋪設(shè)設(shè)備，其特征在于，所述鋪絲頭(3)包括壓輥(31)、夾具(32)、噴膠口(33)、出絲口(34)以及夾具控制電機(jī)(35);所述噴膠口(33)設(shè)在鋪絲頭(3)的末端；所述壓輥(31)和夾具(32)同軸，設(shè)在鋪絲頭(3)的前端，夾具(32)與夾具控制電機(jī)(35)連接；所述出絲口(34)設(shè)在壓輥(31)與噴膠口(33)之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種纖維復(fù)合材料零部件預(yù)成型的鋪設(shè)設(shè)備，其特征在于，所述鋪絲頭(4)包括壓輥(41)、夾具(42)、噴膠口(43)以及夾具控制電機(jī)(45)，所述噴膠口(43)設(shè)在鋪絲頭(4)的末端，所述壓輥(41)和夾具(42)同軸，設(shè)在鋪絲頭(4)的前端，夾具(42 )與夾具控制電機(jī)(45 )連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種纖維復(fù)合材料零部件預(yù)成型的鋪設(shè)設(shè)備，其特征在于，所述纖維原絲傳遞裝置(8)包括纏繞原絲的線軸(82)及傳輸原絲的導(dǎo)引軸(81)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種纖維復(fù)合材料零部件預(yù)成型的鋪設(shè)設(shè)備，其特征在于，所述原絲張力保持裝置(9)包括至少三個(gè)張力保持滑軸(91)、提供驅(qū)動(dòng)力的主動(dòng)輪(92)、用于夾緊纖維絲的從動(dòng)輪(93)、以及與主動(dòng)輪(92)連接并控制主動(dòng)輪的主動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)(94)和與從動(dòng)輪(93)連接的控制氣缸(95);所述滑軸(91)、主動(dòng)輪(92)和從動(dòng)輪(93)連接；所述張力保持滑軸固定在鋪絲頭(3)的上方。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種纖維復(fù)合材料零部件預(yù)成型的鋪設(shè)設(shè)備，其特征在于，所述剪切裝置(13)包括剪切刀頭(130)以及與其連接的剪切刀頭控制氣缸(131);所述剪切裝置(14)包括剪切刀頭(140)以及與其連接的剪切刀頭控制氣缸(141)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種纖維復(fù)合材料零部件預(yù)成型的鋪設(shè)設(shè)備，其特征在于，所述鋪設(shè)設(shè)備還包括緩沖裝置(15)，所述緩沖裝置為彈簧、氣缸或其他具有緩沖作用的裝置；所述鋪設(shè)設(shè)備還包括工作臺(tái)(5)和模具(6)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種纖維復(fù)合材料零部件預(yù)成型的鋪設(shè)設(shè)備，其特征在于，所述張力保持滑軸(91)表面設(shè)有凹槽。
9.上述權(quán)利要求所述設(shè)備用于纖維復(fù)合材料零部件預(yù)成型的鋪設(shè)方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟: 1)預(yù)備:鋪絲頭(3)和(4)分別在機(jī)器人(I)和(2)的帶動(dòng)下進(jìn)入準(zhǔn)備位置，同時(shí)加熱噴膠口(33)和(43)中的粘合劑； 2)原絲傳送到夾具(32):原絲由纖維原絲傳遞裝置(8)從后方的線軸(82)通過(guò)傳送導(dǎo)引軸(81)經(jīng)張力滑軸(91)及由主動(dòng)輪(92 )、從動(dòng)輪(93 )、剪切刀頭(130 )構(gòu)成的縫隙，穿過(guò)出絲口(34)，經(jīng)過(guò)噴膠口(33)最后穿過(guò)夾具(32)傳遞到鋪絲頭(3)的前方，夾具(32)與壓輥(31)同軸，由電機(jī)(35)驅(qū)動(dòng)，將出絲口(34)的原絲夾緊拖出；原絲在夾具的導(dǎo)引下繞過(guò)壓輥(31)，伸向鋪絲頭(3)前部； 3)原絲傳送到夾具(42):鋪絲頭(4)在機(jī)器人(2)的引導(dǎo)下迅速靠近鋪絲頭(3)并且?jiàn)A具(42)同時(shí)向前伸出，靠近夾具(32)，夾具(32)將原絲導(dǎo)向夾具(42)，夾具(42)完成抓夾原絲的動(dòng)作； 4)夾具(42)將原絲繞過(guò)壓輥(41)導(dǎo)向鋪絲頭(4)后方:同時(shí)兩個(gè)鋪絲頭在機(jī)器人的引導(dǎo)下進(jìn)入鋪絲預(yù)備位置； 5)鋪設(shè)并且噴膠:鋪絲頭(3)和(4)在機(jī)器人的導(dǎo)引下進(jìn)行鋪設(shè)；在鋪設(shè)的尾聲，噴膠； 6)鋪設(shè)完成并切絲:在鋪絲完成后，由剪切裝置(13)和(14)將原絲切斷；壓輥(31)和(41)將蘸有粘合劑的原絲壓順到模具表面；然后鋪絲頭(3)和(4)回到預(yù)備位； 7)工作臺(tái)旋轉(zhuǎn):工作臺(tái)帶動(dòng)模具旋轉(zhuǎn)，為鋪設(shè)下一層做準(zhǔn)備。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述纖維復(fù)合材料零部件預(yù)成型的鋪設(shè)方法，其特征在于，步驟I)中所述粘合劑的溫度為70°C以上，所述粘合劑為熱塑性粘合劑。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種纖維復(fù)合材料零部件預(yù)成型的鋪設(shè)設(shè)備及鋪設(shè)方法。該設(shè)備生產(chǎn)的預(yù)成型可以通過(guò)高壓釜、樹脂注入、沖壓、手糊等后期工藝制造成為復(fù)合材料零部件。在控制系統(tǒng)的控制下,所述預(yù)成型通過(guò)鋪設(shè)設(shè)備在模具上鋪設(shè)纖維原絲如碳纖維、玻璃纖維、凱夫拉纖維等制造完成。此方法可以鋪設(shè)制造2D或者3D預(yù)成型;通過(guò)本申請(qǐng)?zhí)峁┑脑O(shè)備和方法可以做到高質(zhì)量，高速度，高自動(dòng)化的工業(yè)生產(chǎn)復(fù)合材料部件所必須的預(yù)成型，大大降低由于傳統(tǒng)生產(chǎn)中人力密集造成的高成本，提高了產(chǎn)品的精度和質(zhì)量穩(wěn)定性；通過(guò)本申請(qǐng)的設(shè)備和方法，可以使原本造價(jià)極高的纖維復(fù)合材料廣泛應(yīng)用于汽車制造以及其他民用產(chǎn)品。
【IPC分類】B29C70-38
【公開號(hào)】CN104608398
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510084279
【發(fā)明人】徐劍
【申請(qǐng)人】徐劍
【公開日】2015年5月13日
【申請(qǐng)日】2015年2月16日