[实用新型]一种基于伺服针刺头单元的机器人针刺设备

说明书

本实用新型公开了一种基于伺服针刺头单元的机器人针刺设备，包括六自由度机器人、芯模和位于机器人工作范围内的工作台；所述工作台上表面安装有芯模，芯模与伺服电机的输出轴连接；其特征在于所述设备还包括伺服针刺头单元组件；所述伺服针刺头单元组件与机器人连接。该设备可实现复杂空间曲面预制体的针刺成型；针刺速度可控，针刺深度可实时动态调整；采用压力传感器检测剥网板和织物间的压力，可实现剥网板和织物之间距离的智能准确控制；设备结构简单、维护方便、操作简单、灵活高效。

技术领域

本实用新型涉及复合材料立体预制件制造设备，具体为一种基于伺服针刺头单元的机器人针刺设备。

背景技术

三维针刺成型技术分为平面预制件针刺成型和复杂构件(异型)预制件针刺成型。平面预制件针刺成型研究较为广泛，如Pierre Olry(U.S.Patent 4790052)开发了平板预制件针刺成型技术，该技术可实现预制件的均匀针刺成型；Olry P等(U.S.Patent6009605)发明了一种圆形针刺机，该机器利用螺旋变形带来制备复合材料刹车盘的预制件；一种环形预制件制备机器由Delecroix V等(U.S.Patent 7251871)开发，该机器直接利用商业纱线制备环形预制件，节省制备螺旋带的中间环节，从而降低了生产制造成本。以上的针刺技术属于平面针刺成型技术，适合制备形状较为简单的预制件，在制备高厚或者异形结构预制件时，上述针刺技术就显示出其局限性。

对于异型预制件针刺成型技术，Olry P(U.S.Patent 4621662)发明了“Novoltex”针刺成型技术，该技术利用针刺纤维带制备轴对称非圆柱形状的预制件，特别用于制造发动机喷管尾锥复合材料的增强体。专利CN107059252A公开了一种变直径回转体织物针刺成型设备，用于顶、底不封闭的变径预制体制备。CN202898738U公开了一种异型数控针刺机，用于特定品形的封顶预制体针刺成型制备。然而，上述的异型预制件针刺成型技术用于制备复杂多曲率曲面形状预制件时存在局限性。针对该问题，专利CN105755680A公开了一种机器人针刺设备，用于复杂多曲率曲面形状预制件制备，虽然该设备可实现复杂空间曲面预制件的针刺成型，然而该设备采用气动针刺，针刺速度较慢，效率无法得到有效保证；另外，由于气缸行程固定，无法实时动态的变换针刺深度以实现梯度针刺成型；最后，该设备的剥网板不具备压力反馈功能，剥网板与织物之间的距离很难准确控制。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型拟解决的技术问题是，提供一种基于伺服针刺头单元的机器人针刺设备。该设备可实现复杂空间曲面预制件的针刺成型，设备结构简单、可实现高速针刺、针刺深度实时动态调整、剥网板和织物之间距离的智能调整。

本实用新型解决所述技术问题的技术方案是，提供一种基于伺服针刺头单元的机器人针刺设备，包括六自由度机器人、芯模和位于六自由度机器人工作范围内的工作台；所述工作台上表面安装有芯模，芯模与伺服电机的输出轴连接；其特征在于所述设备还包括伺服针刺头单元组件；所述伺服针刺头单元组件与六自由度机器人连接；

所述伺服针刺头单元组件包括连接法兰、伺服电机、伺服电机安装板、联轴器、针板安装板、针板、刺针、剥网板、底板、前端轴承座、直线导轨、导轨滑块、丝杠螺母、两个压力传感器安装板、两个压力传感器、后端轴承座和丝杠；

所述伺服针刺头单元组件通过连接法兰与六自由度机器人螺纹连接；所述连接法兰与底板螺纹连接；所述的伺服电机安装板、前端轴承座、直线导轨、后端轴承座分别与底板螺纹连接；所述的伺服电机通过螺纹连接安装于伺服电机安装板的一侧；所述的丝杠两端通过孔轴配合分别安装于前端轴承座和后端轴承座；所述的伺服电机和丝杠通过联轴器连接；所述的导轨滑块安装在直线导轨上；所述丝杠螺母通过螺纹连接安装在导轨滑块上；所述的针板安装板通过螺纹连接安装在丝杠螺母上；所述的针板通过螺纹连接安装在针板安装板上；所述的刺针通过孔轴配合安装在针板上；所述的压力传感器安装板与底板螺纹连接；所述的压力传感器通过螺纹连接安装在压力传感器安装板上；所述的剥网板通过螺纹连接安装在压力传感器上。