一種機(jī)器人針刺設(shè)備的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種機(jī)器人針刺設(shè)備，包括六自由度機(jī)器人、芯模和位于機(jī)器人工作范圍內(nèi)的工作臺(tái)；所述工作臺(tái)上表面安裝有芯模，芯模與伺服電機(jī)的輸出軸連接；其特征在于所述設(shè)備還包括氣動(dòng)針刺頭組件；所述氣動(dòng)針刺頭組件與機(jī)器人連接。該設(shè)備可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜空間曲面預(yù)制體的針刺成型，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)方便、操作簡單、靈活高效。
【專利說明】
一種機(jī)器人針刺設(shè)備
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及復(fù)合材料立體預(yù)制件制造設(shè)備，具體為一種機(jī)器人針刺設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]三維針刺成型技術(shù)分為平面預(yù)制件針刺成型和復(fù)雜構(gòu)件(異型)預(yù)制件針刺成型。平面預(yù)制件針刺成型研究較為廣泛，如Pierre 01ry(U.S.Patent 4790052)開發(fā)了平板預(yù)制件針刺成型技術(shù)，該技術(shù)可實(shí)現(xiàn)預(yù)制件的均勾針刺成型；Olry P等(U.S.Patent6009605)發(fā)明了一種圓形針刺機(jī)，該機(jī)器利用螺旋變形帶來制備復(fù)合材料剎車盤的預(yù)制件;一種環(huán)形預(yù)制件制備機(jī)器由Delecroix V等(U.S.Patent 7251871)開發(fā)，該機(jī)器直接利用商業(yè)紗線制備環(huán)形預(yù)制件，節(jié)省制備螺旋帶的中間環(huán)節(jié)，從而降低了生產(chǎn)制造成本。以上的針刺技術(shù)屬于平面針刺成型技術(shù)，適合制備形狀較為簡單的預(yù)制件，在制備高厚或者異形結(jié)構(gòu)預(yù)制件時(shí)，上述針刺技術(shù)就顯示出其局限性。
[0003]對(duì)于異型預(yù)制件針刺成型技術(shù)，Olry P(U.S.Patent 4621662)發(fā)明了 “Novoltex”針刺成型技術(shù)，該技術(shù)利用針刺纖維帶制備軸對(duì)稱非圓柱形狀的預(yù)制件，特別用于制造發(fā)動(dòng)機(jī)噴管尾錐復(fù)合材料的增強(qiáng)體，但該技術(shù)在制備變錐角或者球面等復(fù)雜曲面形狀預(yù)制件時(shí)存在局限性。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型擬解決的技術(shù)問題是，提供一種機(jī)器人針刺設(shè)備。該設(shè)備可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜空間曲面預(yù)制件的針刺成型，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)方便、操作簡單、靈活尚效。
[0005]本實(shí)用新型解決所述技術(shù)問題的技術(shù)方案是，提供一種機(jī)器人針刺設(shè)備，包括六自由度機(jī)器人、芯模和位于六自由度機(jī)器人工作范圍內(nèi)的工作臺(tái)；所述工作臺(tái)上表面安裝有芯模，芯模與伺服電機(jī)的輸出軸連接;其特征在于所述設(shè)備還包括氣動(dòng)針刺頭組件;所述氣動(dòng)針刺頭組件與六自由度機(jī)器人連接；
[0006]所述氣動(dòng)針刺頭組件包括連接法蘭、導(dǎo)柱安裝板、調(diào)整滑塊、基座、八個(gè)直線軸承、四個(gè)導(dǎo)向軸、四根導(dǎo)柱、剝網(wǎng)板、刺針、針板、隔板、連接板、氣缸和連接塊;所述氣動(dòng)針刺頭組件通過連接法蘭與六自由度機(jī)器人連接;所述連接法蘭與連接塊連接;所述連接塊與基座連接;所述基座上安裝有氣缸和四個(gè)直線軸承;所述調(diào)整滑塊與基座螺紋連接;所述導(dǎo)柱安裝板與調(diào)整滑塊螺紋連接;所述連接板的一側(cè)分別與氣缸的活塞桿和四根導(dǎo)向軸連接；所述導(dǎo)向軸通過各自的直線軸承與基座連接;所述連接板的另一側(cè)通過隔板與針板螺紋連接;所述刺針通過螺紋連接安裝在針板上;所述四根導(dǎo)柱的一端安裝有剝網(wǎng)板，另一端穿過各自的直線軸承和基座的通孔與導(dǎo)柱安裝板螺紋連接;所述調(diào)整滑塊上開有長條槽。
[0007]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型有益效果在于:
[0008]1.采用多關(guān)節(jié)機(jī)器人帶動(dòng)氣動(dòng)針刺頭組件到達(dá)空間任意方向和位置，可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜空間曲面預(yù)制件的針刺成型，適應(yīng)性更強(qiáng)；
[0009]2.采用氣缸作為針刺的執(zhí)行元件，特別的是剝網(wǎng)板不參與運(yùn)動(dòng)，有效簡化了運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單，方便維護(hù)，成本較低；
[0010]3.本實(shí)用新型采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)水平旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)，定位精度高，承載能力大，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)可靠，為保證針刺精度和產(chǎn)品質(zhì)量提供了保障。
【附圖說明】
[0011 ]圖1是本實(shí)用新型機(jī)器人針刺設(shè)備一種實(shí)施例的整體結(jié)構(gòu)爆炸圖；
[0012]圖2是本實(shí)用新型機(jī)器人針刺設(shè)備一種實(shí)施例的氣動(dòng)針刺頭組件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖3是本實(shí)用新型機(jī)器人針刺設(shè)備一種實(shí)施例的工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖4是本實(shí)用新型機(jī)器人針刺設(shè)備實(shí)施例1的預(yù)制件結(jié)構(gòu)示意圖。(圖中1、六自由度機(jī)器人;2、氣動(dòng)針刺頭組件;3、芯模;4、工作臺(tái)；2.1、連接法蘭;2.2、導(dǎo)柱安裝板;2.3、調(diào)整滑塊;2.4、基座;2.5、直線軸承;2.6、導(dǎo)向軸;2.7、導(dǎo)柱;2.8、剝網(wǎng)板;2.9、刺針;2.10、針板;2.11、隔板;2.12、連接板;2.13、氣缸;2.14、連接塊;2.15、長條槽;5、底氈;6、預(yù)制件)
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面將對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本實(shí)用新型的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0016]本實(shí)用新型提供了一種機(jī)器人針刺設(shè)備(參見圖1-3，簡稱設(shè)備)，包括六自由度機(jī)器人(簡稱機(jī)器人)1、氣動(dòng)針刺頭組件2、芯模3和位于機(jī)器人I工作范圍內(nèi)的工作臺(tái)4;所述機(jī)器人I能夠到達(dá)其工作范圍內(nèi)的空間任意方向和任意位置;所述氣動(dòng)針刺頭組件2與機(jī)器人I連接;所述氣動(dòng)針刺頭組件2通過六自由度機(jī)器人I能夠到達(dá)其工作范圍內(nèi)的空間任意方向和任意位置;所述工作臺(tái)4上表面安裝有能夠水平旋轉(zhuǎn)的芯模3，芯模3與伺服電機(jī)的輸出軸連接，其動(dòng)力由伺服電機(jī)提供；
[0017]所述機(jī)器人I和伺服電機(jī)為現(xiàn)有市售產(chǎn)品；所述氣動(dòng)針刺頭組件2包括連接法蘭2.1、導(dǎo)柱安裝板2.2、調(diào)整滑塊2.3、基座2.4、八個(gè)直線軸承2.5、四個(gè)導(dǎo)向軸2.6、四根導(dǎo)柱2.7、剝網(wǎng)板2.8、刺針2.9、針板2.10、隔板2.11、連接板2.12、氣缸2.13和連接塊2.14;
[0018]所述氣動(dòng)針刺頭組件2通過連接法蘭2.1與機(jī)器人I連接;所述連接法蘭2.1與連接塊2.14連接;所述連接塊2.14與基座2.4連接;所述基座2.4上安裝有氣缸2.13和四個(gè)直線軸承2.5;所述調(diào)整滑塊2.3與基座2.4螺紋連接;所述導(dǎo)柱安裝板2.2與調(diào)整滑塊2.3螺紋連接;所述連接板2.12的一側(cè)分別與氣缸2.13的活塞桿和四根導(dǎo)向軸2.6連接;所述導(dǎo)向軸2.6通過各自的直線軸承2.5與基座2.4連接;所述連接板2.12的另一側(cè)通過隔板2.11與針板2.10螺紋連接;所述刺針2.9通過螺紋連接安裝在針板2.10上;所述四根導(dǎo)柱2.7的一端安裝有剝網(wǎng)板2.8，另一端穿過各自的直線軸承2.5和基座2.4的通孔與導(dǎo)柱安裝板2.2螺紋連接;所述調(diào)整滑塊2.3上開有長條槽2.15，長條槽2.15能夠調(diào)整剝網(wǎng)板2.8的位置，進(jìn)而調(diào)整針刺深度。
[0019]所述機(jī)器人I的型號(hào)是Kawasaki RS30N。
[0020]位于六自由度機(jī)器人I機(jī)械臂末端的氣動(dòng)針刺頭組件2能夠針對(duì)任一工作范圍內(nèi)的位置進(jìn)行針刺;氣動(dòng)針刺頭組件2采用氣缸2.13中的壓縮空氣作為動(dòng)力源，推動(dòng)氣缸2.13的活塞桿伸縮運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)刺針2.9往復(fù)運(yùn)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)針刺。
[0021]本實(shí)用新型的工作原理和工作流程是:開機(jī)，六自由度機(jī)器人I帶動(dòng)氣動(dòng)針刺頭組件2到達(dá)工位，氣動(dòng)針刺頭組件2的采用氣缸2.13輸出，采用氣缸2.13的活塞桿推動(dòng)針板2.10和刺針2.9向前運(yùn)動(dòng)，刺針2.9刺入織物預(yù)制件，氣缸2.13的活塞桿伸縮運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)刺針2.9往復(fù)運(yùn)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)針刺，針刺結(jié)束后，手提氣缸I的活塞桿10退回初始點(diǎn)。六自由度機(jī)器人I帶動(dòng)氣動(dòng)針刺頭組件2到達(dá)下一個(gè)工位，繼續(xù)針刺。
[0022]實(shí)施例1
[0023]使用所述機(jī)器人針刺設(shè)備織造一種頂部封閉的錐形回轉(zhuǎn)預(yù)制件(參見圖4)。
[0024]材料:短切纖維氈，密度為100g/m2，厚度為0.8mm。
[0025]具體織造實(shí)施步驟是:
[0026](I)在芯模3上套上底氈5。
[0027](2)在底氈5上鋪上一層短切纖維氈。
[0028](3)調(diào)整滑塊2.3的位置進(jìn)而調(diào)整剝網(wǎng)板2.8的位置，確定針刺深度25mm。
[0029](4)啟動(dòng)機(jī)器，機(jī)器人I臂末端的氣動(dòng)針刺頭組件2按機(jī)器人I程序運(yùn)動(dòng)至指定的初始位置，氣動(dòng)針刺頭組件2開始按設(shè)定的PLC程序進(jìn)行針刺，針刺氣缸2.13輸出，帶動(dòng)安裝在針板2.10上的刺針2.9將短切纖維氈向氣缸2.13輸出方向刺入25mm，氣缸2.13到達(dá)終點(diǎn)后退回到起點(diǎn)，機(jī)器人I帶動(dòng)氣動(dòng)針刺頭組件2按預(yù)先規(guī)劃好的軌跡運(yùn)動(dòng)到下一目標(biāo)針刺位置，PLC控制系統(tǒng)控制芯模3完成預(yù)定角度進(jìn)給，以進(jìn)行下一步的針刺循環(huán)，如此反復(fù)，直至完成整個(gè)產(chǎn)品的單層針刺。
[0030](5)單層針刺完，鋪上新的一層短切纖維氈，循環(huán)步驟(4)，進(jìn)行下一層的針刺，直到達(dá)到預(yù)定的預(yù)制件厚度。
[0031 ]本實(shí)用新型未述及之處適用于現(xiàn)有技術(shù)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種機(jī)器人針刺設(shè)備，包括六自由度機(jī)器人、芯模和位于六自由度機(jī)器人工作范圍內(nèi)的工作臺(tái)；所述工作臺(tái)上表面安裝有芯模，芯模與伺服電機(jī)的輸出軸連接;其特征在于所述設(shè)備還包括氣動(dòng)針刺頭組件;所述氣動(dòng)針刺頭組件與六自由度機(jī)器人連接； 所述氣動(dòng)針刺頭組件包括連接法蘭、導(dǎo)柱安裝板、調(diào)整滑塊、基座、八個(gè)直線軸承、四個(gè)導(dǎo)向軸、四根導(dǎo)柱、剝網(wǎng)板、刺針、針板、隔板、連接板、氣缸和連接塊;所述氣動(dòng)針刺頭組件通過連接法蘭與六自由度機(jī)器人連接;所述連接法蘭與連接塊連接;所述連接塊與基座連接;所述基座上安裝有氣缸和四個(gè)直線軸承;所述調(diào)整滑塊與基座螺紋連接;所述導(dǎo)柱安裝板與調(diào)整滑塊螺紋連接;所述連接板的一側(cè)分別與氣缸的活塞桿和四根導(dǎo)向軸連接;所述導(dǎo)向軸通過各自的直線軸承與基座連接;所述連接板的另一側(cè)通過隔板與針板螺紋連接；所述刺針通過螺紋連接安裝在針板上;所述四根導(dǎo)柱的一端安裝有剝網(wǎng)板，另一端穿過各自的直線軸承和基座的通孔與導(dǎo)柱安裝板螺紋連接;所述調(diào)整滑塊上開有長條槽。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的六自由度機(jī)器人針刺設(shè)備，其特征在于所述六自由度機(jī)器人的型號(hào)是Kawasaki RS30N。
【文檔編號(hào)】B25J9/00GK205653566SQ201620357509
【公開日】2016年10月19日
【申請(qǐng)日】2016年4月25日 公開號(hào)201620357509.6, CN 201620357509, CN 205653566 U, CN 205653566U, CN-U-205653566, CN201620357509, CN201620357509.6, CN205653566 U, CN205653566U
【發(fā)明人】陳利, 陳小明, 張春燕, 耿偉, 宋磊磊
【申請(qǐng)人】天津工業(yè)大學(xué)