[发明专利]一种用于纤维铺放的导纱装置

说明书

一种用于纤维铺放的导纱装置，本发明涉及纤维的导纱结构，本发明为了解决传统落地式纱架导纱机构限制机器人运动自由度，需使用多自由度模具转台增大缠绕设备的体积，以及设备成本高的问题，它包括旋转机构、俯仰机构和摆动机构，转机构的固定端与导纱架固定连接，旋转机构的旋转端部与俯仰机构的固定端连接，俯仰机构的移动端与摆动机构的固定端连接，摆动机构的移动端与导纱架连接，纤维丝束由旋转机构依次穿过俯仰机构和摆动机构设置。本发明属于纤维铺放的加工领域。

技术领域

本发明涉及纤维的导纱结构，特别涉及一种用于纤维铺放的导纱装置。属于纤维铺放的加工领域。

背景技术

纤维自动铺放技术成型的碳纤维复合材料构件在航空航天领域有广泛的应用。纤维铺放技术是一种树脂基纤维增强复合材料的成型方法，其将纤维束按照一定轨迹铺放到模具上，然后经固化成型得到最终产品。随着机器人技术的发展，六自由度串联机器人已经在纤维铺放领域得到了广泛应用，其自由度数、重复定位精度和负载能力都满足纤维铺放工艺的要求，但当将纱架放置在机器人手腕上时，铺放系统的储纱量会受到机器人额定载荷的限制，同时纱架又会挤占铺放头的空间，给铺放头的设计带来困难，如果使用落地式纱架，目前使用的导纱装置会限制机器人的自由度，需要辅助设备如多自由度模具转台等才能实现对复杂曲面零件的铺放，但是使用多自由度模具转台会增大缠绕设备的整体体积，还会使设备的整体成本升高，这种解决方案显然不利于机器人纤维自动铺放技术的普及。

发明内容

本发明为了解决传统落地式纱架导纱机构限制机器人运动自由度，需使用多自由度模具转台增大缠绕设备的体积，以及设备成本高的问题，进而提供一种用于纤维铺放的导纱装置。

本发明为解决上述问题而采用的技术方案是：

它包括旋转机构、俯仰机构和摆动机构，转机构的固定端与导纱架固定连接，旋转机构的旋转端部与俯仰机构的固定端连接，俯仰机构的移动端与摆动机构的固定端连接，摆动机构的移动端与导纱架连接，纤维丝束由旋转机构依次穿过俯仰机构和摆动机构设置。

本发明的有益效果是：

本发明提供的可用于机器人自动纤维铺放的导纱机构，主要用于复杂构件的铺放。本发明中旋转机构1、俯仰机构2和摆动机构3共同组成一个多自由度导纱装置，在采用落地式纱架布局以保证储纱量时不限制机器人的运动自由度，使系统可以在不使用辅助转台的情况下铺放复杂构件，简化铺放系统结构，节省空间，降低成本。

本申请的导纱装置在铺放过程中具有多自由度运动，该导纱装置作为一种随动机构随着机械臂的运动而运动，每路纤维丝束穿过相应的导纱陶瓷环以保证在机构运动过程中各路纤维丝束之间不会出现相互缠绕的情况。同时，该多自由度导纱装置将本在一处完成的纤维扭转在空间尺度上解耦为旋转、俯仰和摆动三个动作，避免纤维丝束在一处变形过度产生缺陷。除此之外，导纱陶瓷环在约束纤维丝束的同时也起到保护纤维的作用，避免纤维因过度摩擦而产生损伤。

附图说明

图1是本申请整体结构轴测图。

图2是本申请旋转机构机构示意图。

图3是本申请俯仰机构示意图。

图4是本申请摆动机构示意图。

图5是本申请安装于铺放系统的示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1-图5说明本实施方式，本实施方式所述一种用于纤维铺放的导纱装置，它包括旋转机构1、俯仰机构2和摆动机构3，转机构1的固定端与导纱架固定连接，旋转机构1的旋转端部与俯仰机构2的固定端连接，俯仰机构2的移动端与摆动机构3的固定端连接，摆动机构3的移动端与导纱架连接，纤维丝束由旋转机构1依次穿过俯仰机构2和摆动机构3设置。