[实用新型]圆轨迹切线包容式缠绕机器人

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种缠绕装置，特别涉及一种圆轨迹切线包容式缠绕机器人。 

背景技术

现行的缠绕预紧设备可分为两类： 

(1)自旋转式缠绕设备(所谓自旋转式缠绕，即指被缠绕结构旋转而进行缠绕)： 

①转盘式缠绕，即机架或筒体置于可旋转的盘上旋转而进行缠绕，适用于机架或筒体高径比(筒体的长度或高度与直径的比值)小于等于3的结构件(如图1)； 

②芯轴式缠绕，适用于机架或筒体高径比(筒体的长度或高度与直径的比值)大于3的情况。由于机架或筒体高度(长度)较大，无法垂直立于转盘之上，将筒体水平放置，两端进行约束支撑，以其芯轴为旋转中心旋转进行缠绕(如图2)； 

(2)机器人原位缠绕(所谓原位缠绕是指被缠绕结构固定不动，缠绕设备(机器人)以被缠绕结构为运动基准运动的缠绕方式，机器人沿其上的特定轨道运动而缠绕。其中又分为机器人水平原位缠绕和机器人垂直原位缠绕)： 

①机器人水平原位缠绕，即被缠绕的结构件的长轴水平放置，缠绕机器人沿被缠绕结构上的特定导轨水平公转运动而 缠绕(如图3)； 

②机器人垂直原位缠绕，即被缠绕结构长轴垂直放置，缠绕机器人沿被缠绕结构上的特定导轨垂直公转运动而缠绕(如图4)； 

其中第一类缠绕方式(即自旋转式缠绕)，难以缠绕自重超过400吨的结构，其原因在于承载400吨的重型旋转装置价格昂贵；如采用芯轴式缠绕，虽然无需承载装置，但由于数百吨结构件的转动惯量太大，对缠绕装置的加速度控制、功率、地基等均要求很高而投资巨大； 

第二类缠绕方法(即机器人原位缠绕)需在被缠绕结构上预设专用的针对每一具体结构的导轨、驱动链或齿圈等辅助性装置，成本高，通用性差。 

发明内容

为了弥补以上不足，本实用新型提供了一种圆轨迹切线包容式缠绕机器人，机器人的运动轨迹完全不受被缠绕结构的约束，对重型结构进行缠绕的适应性强，操作方便、安全，节省缠绕成本。 

一种圆轨迹切线包容非原位机器人缠绕的方法：是一种非原位，且被缠绕结构固定不动的缠绕方式，所谓圆轨迹，是指对于不论缠绕何被缠绕结构，机器人缠绕时总是按圆轨迹运动；所谓切线包容，是指缠绕钢丝对被缠绕结构轮廓之切线形成的包容线就是被缠绕结构的缠绕轮廓面。本实用新型的缠绕方法它具有第一、二类缠绕方法的优点；同时又摒弃了它们的 缺点：无需在被缠绕结构上设计、制造、安装约束导轨和驱动副，且被缠绕结构无需运动，可完成尺寸和转动惯量巨大的结构之缠绕。 

本实用新型为了解决其技术问题所采用的技术方案是：一种圆轨迹切线包容式缠绕机器人，包括运动臂和缠绕机器人，运动臂一端可拆卸枢接于被缠绕结构上端，运动臂另一端与缠绕机器人铰接，被绕结构被运动臂圆周运动所形成的圆面积所覆盖，缠绕机器人包括张力系统、排线系统和行走系统，其中： 

张力系统用于控制缠绕钢丝张力，张力系统包括钢丝盘、增阻器、张力轮和张力闭环控制装置，缠绕钢丝缠绕于钢丝盘上，缠绕钢丝一端依次穿过能够产生设定张力的增阻器、具有张力放大功能的张力轮和可检测、分析缠绕钢丝所带张力及其波动值并控制张力轮放大缠绕钢丝张力倍数的张力闭环控制装置； 

排线系统用于将带有设定张力的缠绕钢丝一端整齐的固定排列在被缠绕结构需缠绕部位表面，排线系统包括排线步进电机、减速机、滚珠丝杠和排线梁，排线步进电机通过减速机带动滚珠丝杠旋转，排线梁的螺母与滚珠丝杠连接，这样通过排线步进电机带动滚珠丝杠旋转，排线梁就在滚珠丝杠带动下，进行直线运动，这样只需要控制排线步进电机的转速和转动方向就可以控制排线梁移动的速度和方向，可有效保证缠绕钢丝的排列间距和缠绕方向，可防止缠绕钢丝间距过大或重叠； 

行走系统带动张力系统和排线系统(在地面上或圆周轨道 上)进行圆周运动，行走系统包括驱动电机(调频交流电机)和行走体，行走体又包括框架和行走轮，驱动电机可驱动行走体的行走轮旋转，行走轮设于框架下方，驱动电机驱动行走轮旋转，行走轮就带着框架前行，从而带动张力系统和排线系统前行； 

所述张力系统和排线系统固定于行走系统的框架上，张力系统的的钢丝一端穿过排线系统的排线梁最终与被缠绕结构固连。 

本实用新型在使用时，行走系统带着张力系统和排线系统围绕被缠绕结构运动，带有设定张力的钢丝就对被缠绕结构作切线缠绕，钢丝的张力大小由张力系统自动检测和调节，保证钢缠绕力值均匀，同时排线系统整齐的将钢丝排列在被缠绕结构表面，保证钢丝排列均匀整齐。