[发明专利]自平衡纤维丝铺放机械手臂

说明书

技术领域

本发明涉及一种机械手臂，具体涉及一种自平衡纤维丝铺放机械手臂。

背景技术

纤维铺放技术是这些年来发展最迅速，生产效率最高的复合材料成型技术之一。这种新的成型技术最开始主要用于航空航天业当中，随着纤维铺放技术的不断发展，目前这项技术在各行各业得到了广泛的应用。

目前国内纤维铺放技术仍然以手工铺层为主，工人在铺放过程中需要费力的操作铺放头来进行铺放，这种手工铺放方式效率低，材料利用率不高，不适宜现代化的大规模生产。

发明内容

本发明根据上述问题提供一种自平衡纤维丝铺放机械手臂，这种自平衡纤维丝铺放机械手臂能够完成工作空间内所有位置的铺放工作，工人通过很小的力就能够推动自平衡铺放机械手臂进行铺放工作，这种自平衡纤维丝铺放机械手臂在任何工况和任何位置下都能自动维持平衡状态。

为了解决上述的技术问题本发明提供一种自平衡纤维丝铺放机械手臂，包括固定立柱、旋转立柱、控制箱、摆动臂、主臂、小臂、垂臂、气缸和气动平衡系统；固定立柱固定在地面或小车上，固定立柱上端与旋转立柱下端连接，旋转立柱的顶端与摆动臂连接，摆动臂能绕旋转立柱固定点摆动，摆动臂的尾端与气缸的推杆连接，气缸的缸体固定在旋转立柱上，摆动臂的另一端依次连接主臂、小臂和垂臂，主臂、小臂和垂臂都可以360°旋转，垂臂末端用于固定铺放头；所述的气动平衡系统通过控制气缸的推杆的伸缩可以维持摆动臂的力矩平衡，气动平衡系统的控制开关设置在控制箱内部。

所述的旋转立柱的顶端设置有U型开口，U型开口内部设置有固定轴，摆动臂的侧面设有通孔，通孔设在摆动臂尾端附近，固定轴穿过摆动臂侧面的通孔使摆动臂与旋转立柱铰接，气缸的推杆的顶端设有单耳环，摆动臂的尾端通过单耳环与气缸铰接，气缸的缸体与旋转立柱通过转轴铰接。

所述的固定立柱和旋转立柱之间通过主轴承座和转轴连接；所述的主轴承座固定在固定立柱上，主轴承座的轴承孔内设有挡肩，旋转立柱的下端设有小直径的转轴，转轴的上端设有轴肩、下端设有螺纹；一对轴承套在转轴上，轴承的外圈通过挡肩轴向定位，轴承的内圈通过轴肩轴向定位；双螺母旋在转轴上并与轴承的底面接触。

所述的摆动臂、主臂、小臂和垂臂之间都是通过旋转轴承座和转轴连接；摆动臂、主臂和小臂的相应位置上分别固定有旋转轴承座，转轴上部插入到旋转轴承座中、下部插入到下一个连接部件中；旋转轴承座的的轴承孔中设有挡肩，转轴中部设有轴肩、轴肩下方设有键槽、键槽下方设有螺纹；一对轴承套在转轴上，轴承外圈由挡肩轴向固定，轴承的内圈由轴肩轴向固定，两个轴承之间通过套筒进行轴向固定，转轴通过键与下一个连接部件连接；转轴的上端套有轴端挡圈，轴端挡圈与轴承的顶面接触，圆螺母旋在转轴下端，圆螺母与下一个连接部件的底面接触。

所述的气动平衡系统包括气源处理组件、第一单向阀、第二单向阀、压力排放阀、空载减压阀、有载减压阀、第一换向阀、第二换向阀、手动换向阀、外控式精密调压阀、锁紧阀、第一单向节流阀、第二单向节流阀、快排阀、气缸；气流经过气源处理组件的处理后分别连接手动换向阀、第一换向阀、第一单向阀、第二单向阀和第一单向节流阀；所述的第一单向阀的出口连接压力排放阀，压力排放阀的出口分别连接空载减压阀和有载减压阀，空载减压阀和有载减压阀的出口依次连接第二换向阀、第二单向溢流阀、压力排放阀和外控式精密调压阀的外控端；所述的第二单向阀的出口依次连接压力排放阀、外控式精密调压阀、锁紧阀、压力排放阀和气缸；所述的第一单向溢流阀的出口依次连接快排阀和锁紧阀的外控端；所述的手动换向阀的出口连接第一换向阀的外控端，第一换向阀的出口连接第二换向阀的外控端。

本发明的有益效果是：

操作人员用很轻的力就可以推动自平衡纤维丝铺放机械手臂实现铺放头的上下左右移动，减轻了工作人员的体力劳动，大幅提高了生产效率。自平衡纤维丝铺放机械手臂在空间中能够按照各种不同的轨迹运动，在任意工况和任意位置下仍能保持平衡状态，操作安全可靠。

附图说明

图1是本发明的整体的结构示意图。

图2是本发明的主轴承座的剖视图。

图3是本发明的旋转轴承座的剖视图。

图4是本发明的气动平衡系统的气动原理图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。