[发明专利]碳纤维铺放设备

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种输送装置，特别是涉及一种碳纤维铺放设备。

【背景技术】

在复合材料低成本制造技术中，如渗透成型技术、低温低压固化技术、电子束固化技术、新型缠绕技术、纤维铺放技术等，其中纤维铺放技术是发展最快、最有效的自动化成型制造技术之一。

复合材料纤维铺放成型技术是作为对纤维缠绕和自动铺带技术的改革而发展起来的一种全自动复合材料加工技术。纤维缠绕成型工艺是指采用连续纤维或者带经过树脂浸润后，按照一定的规律缠绕在芯模上，通过一系列处理最后制作成一定形状的制品的一种生产工艺。自动铺带技术就是采用数控铺层设备，通过数字化、自动化的手段实现复合材料的预浸布、带的连续自动切割和自动铺放。纤维铺放技术在国内研究较晚，起步基点较低，均从装置研制起步。南京航空航天大学与上海万格复合材料技术有限公司合作完成国内第一台八丝束纤维铺放原理样机，开发了基于CATIA的自动铺放的CAD/CAM软件原型，初步形成了纤维铺放及装备技术体系；武汉理工大学与北京航天工艺研究所、西安复合材料研究所等单位合作开展了自动铺放技术研究，完成了装备技术的研制和工艺技术的研究；哈尔滨工业大学完成了七自由度四丝束纤维铺放机的设计及调试工作，并应用4mm宽度的纤维预浸丝束进行铺放试验，在铺放试验过程中，铺放控制系统工作稳定、可靠，丝束控制位置、各轴运动位置准确。

然而，目前的纤维铺放设备中，在结构方面，大多结构复杂，悬臂式结构居多，三自由度手腕质量较大，不利于控制铺放头的姿态；在铺放效率上，丝束控制较难，丝束重送很容易失败，铺放效率较低；在针对芯模制品方面，大多对芯模的外型有一定的要求，对芯模的适应性较差，不能完成复杂曲面、变厚度、加筋等铺放成型问题，难以铺放任意形状的芯模制品。

【发明内容】

鉴于上述状况，有必要提供一种便于铺放多种形状的芯模制品的碳纤维铺放设备。

一种碳纤维铺放设备，包括：

手臂，包括第一轴直线运动总成、与所述第一轴直线运动总成连接的第二直线运动总成及与所述第二轴直线运动总成的第三轴直线运动总成；

手腕，与所述第三轴直线运动总成连接，所述手腕具有三个转动自由度；

铺放头，与所述手腕固定连接；及

旋转芯模总成，包括与所述铺放头相对设置且可旋转的芯模。

进一步，所述第一轴直线运动总成包括：

第一轴前丝杆支撑座；

第一轴后丝杆支撑座；

第一轴丝杆，两端分别可转动地穿设所述第一轴前丝杆支撑座及所述第一轴后丝杆支撑座；

第一轴伺服电机，其输出轴与所述第一轴丝杆的一端固定连接，所述第一轴伺服电机驱动所述第一轴丝杆转动；及

第一轴丝杆螺母，套设于所述第一轴丝杆上，且与所述第二直线运动总成固定连接。

进一步，所述第一轴直线运动总成还包括：

第一轴导轨，与所述第一轴丝杆平行设置；

第一轴滑块，可滑动地设于所述第一轴导轨上，且与所述第二轴直线运动总成固定连接。

进一步，所述第二轴直线运动总成包括：

第二轴前丝杆支撑座；

第二轴后丝杆支撑座；

第二轴丝杆，两端分别可转动地穿设所述第二轴前丝杆支撑座及所述第二轴后丝杆支撑座；

第二轴伺服电机，其输出轴与所述第二轴丝杆的一端固定连接，所述第二轴伺服电机驱动所述第二轴丝杆转动；及

第二轴丝杆螺母，套设于所述第二轴丝杆上，且与所述第三直线运动总成固定连接。

进一步，所述第二轴直线运动总成还包括：

第二轴导轨，与所述第二轴丝杆平行设置；

第二轴滑块，可滑动地设于所述第二轴导轨上，且与所述第三轴直线运动总成固定连接。

进一步，所述第三轴直线运动总成包括：

第三轴前丝杆支撑座；

第三轴后丝杆支撑座；

第三轴丝杆，两端分别可转动地穿设所述第三轴前丝杆支撑座及所述第三轴后丝杆支撑座；

第三轴伺服电机，其输出轴与所述第三轴丝杆的一端固定连接，所述第三轴伺服电机驱动所述第三轴丝杆转动；及

第三轴丝杆螺母，套设于所述第三轴丝杆上，且与所述手腕固定连接。

进一步，所述第三轴直线运动总成还包括：

导向杆，与所述第三轴丝杆平行设置；

导套，可滑动地套设于所述导向杆上，且与所述手腕固定连接。