本發(fā)明涉及復(fù)合材料自動化成型技術(shù)領(lǐng)域，是自動鋪絲設(shè)備中的關(guān)鍵零部件，具體涉及一種實現(xiàn)預(yù)浸帶輸送和鋪放速度一致的重送方法及裝置。

背景技術(shù)：

先進(jìn)復(fù)合材料具有輕質(zhì)、高比強(qiáng)度、高比模量、抗疲勞、可設(shè)計、成型工藝好等優(yōu)點(diǎn)，在航空、航天、風(fēng)電葉片以及汽車等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。尤其在航空領(lǐng)域，復(fù)合材料的大量使用不僅可以減輕飛機(jī)的重量，減少油耗，同時可以降低維護(hù)成本，延長飛機(jī)服役周期，因此，目前復(fù)合材料在飛機(jī)結(jié)構(gòu)上的用量和由此帶來的減重效果已經(jīng)成為衡量飛機(jī)先進(jìn)性的重要標(biāo)志。

自動纖維鋪絲機(jī)是制造碳纖維復(fù)合材料的高端自動化設(shè)備。它同時鋪放多束碳纖維預(yù)浸帶，適用于大曲率、形狀復(fù)雜的構(gòu)件，鋪放效率高、材料利用率高、自動化程度高，是目前最為先進(jìn)的復(fù)合材料成型加工技術(shù)。它主要由存儲預(yù)浸帶料卷的紗架、張力控制機(jī)構(gòu)、鋪絲頭等部分組成，其中鋪絲頭是最關(guān)鍵的部件。

自動鋪絲頭一般主要由夾持、重送、剪斷及壓輥、加熱等幾個模塊組成。其中重送是將被剪斷的預(yù)浸帶重新輸送到壓輥下面。目前，國內(nèi)外的預(yù)浸帶重送機(jī)構(gòu)都包括電機(jī)、主動重送輥、重送壓輥等關(guān)鍵部分。在鋪放時，重送壓輥下壓，預(yù)浸帶被夾在兩個輥之間，電機(jī)帶動主動輥旋轉(zhuǎn)，利用主動輥和預(yù)浸帶的摩擦力將預(yù)浸帶向前輸送到壓輥，重送速度的大小由電機(jī)轉(zhuǎn)速決定，等于重送輥的線速度。同時，鋪絲頭固定在運(yùn)動載體(機(jī)器人或者機(jī)床)的末端，沿著芯模的表面輪廓移動，壓輥壓在芯模表面，移動時，壓輥轉(zhuǎn)動，鋪放速度為壓輥的線速度，因為它是由運(yùn)動載體帶動的，所以鋪放速度也是運(yùn)動載體的移動速度。

這種驅(qū)動方式在鋪放時，重送速度由重送電機(jī)的轉(zhuǎn)速決定，鋪放速度由機(jī)器人等運(yùn)動載體決定，在重送時，重送電機(jī)速度需要實時匹配機(jī)器人移動速度，重送速度和鋪放速度是分離的，會有一定的誤差，實時的調(diào)整增加了控制難度，兩者速度容易不一致，尤其在速度較高時，會引起比較大的速度誤差，導(dǎo)致預(yù)浸帶張力過大或者松弛，而這兩種現(xiàn)象不但降低鋪放精度，而且會引起預(yù)浸帶粘接壓輥等其他問題；其次，重送電機(jī)使得鋪絲頭結(jié)構(gòu)外形變大，質(zhì)量增加，尤其在鋪放復(fù)雜模型時，容易引起和模型外形的干涉，大大限制了鋪放設(shè)備的適用性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服上述的技術(shù)缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種實現(xiàn)預(yù)浸帶輸送和鋪放速度一致的重送方法及裝置，可以實現(xiàn)重送速度和鋪放速度的實時匹配，不需要重送電機(jī)，減小了鋪絲頭結(jié)構(gòu)尺寸和鋪絲頭質(zhì)量，對自動鋪絲頭的適用性、可靠性、精度都有提高。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

一種實現(xiàn)預(yù)浸帶輸送和鋪放速度一致的重送裝置，包括對輪式牽引重送機(jī)構(gòu)、壓輥芯軸、壓輥、傳動機(jī)構(gòu)以及用于安裝自動鋪絲頭的機(jī)架；壓輥芯軸上安裝壓輥；所述的對輪牽引式重送機(jī)構(gòu)和壓輥都安裝在機(jī)架上，自動鋪絲頭連接在機(jī)器人手臂末端，并由機(jī)器人帶動；所述的對輪式牽引重送機(jī)構(gòu)通過傳動機(jī)構(gòu)與壓輥芯軸相連，當(dāng)壓輥與芯?；蛘咭唁伔配亴咏佑|時，壓輥和芯模之間產(chǎn)生摩擦驅(qū)動力，以驅(qū)動壓輥旋轉(zhuǎn)，壓輥再帶動壓輥芯軸旋轉(zhuǎn)；通過傳動機(jī)構(gòu)，對輪牽引式重送機(jī)構(gòu)將在壓輥芯軸的帶動下輸送預(yù)浸帶，通過確定傳動機(jī)構(gòu)的傳動比，使預(yù)浸帶的重送速度始終等于鋪放速度，實現(xiàn)鋪放速度和重送速度的準(zhǔn)確匹配。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，所述傳動機(jī)構(gòu)為帶傳動機(jī)構(gòu)、齒輪傳動機(jī)構(gòu)或蝸輪蝸桿傳動機(jī)構(gòu)。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，所述對輪式牽引重送機(jī)構(gòu)包括主動輸送輥、從動輸送輥、重送壓輥以及氣缸，所述主動輸送輥與從動輸送輥通過傳動裝置相連；重送壓輥與氣缸相連；預(yù)浸帶設(shè)置在主動輸送輥與重送壓輥之間；其中，所述傳動裝置為帶傳動機(jī)構(gòu)或齒輪傳動機(jī)構(gòu)，傳動比為1:1。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，所述傳動機(jī)構(gòu)的傳動比為壓輥外徑和對輪式牽引重送機(jī)構(gòu)中主動重送輥外徑之比，傳動比調(diào)節(jié)范圍為小于等于±10％。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，所述機(jī)架包括左支架和右支架；主動輸送輥和從動輸送輥的一端設(shè)置在左支架上，主動輸送輥和從動輸送輥的另一端設(shè)置在右支架上。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，所述左支架上設(shè)置有第一連接件，右支架上設(shè)置第二連接件，壓輥芯軸一端設(shè)置在第一連接件上，另一端設(shè)置在第二連接件上；所述第一連接件、第二連接件與壓輥芯軸端部之間均設(shè)置有用于支撐的第二軸承。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，所述主動輸送輥一端通過傳動機(jī)構(gòu)與壓輥芯軸一端相連，或從動輸送輥一端通過傳動機(jī)構(gòu)與壓輥芯軸一端相連。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，所述主動輸送輥另一端與通過傳動機(jī)構(gòu)與壓輥芯軸另一端相連，或從動輸送輥另一端通過傳動機(jī)構(gòu)與壓輥芯軸另一端相連。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，所述傳動機(jī)構(gòu)包括第一大同步帶輪、第一同步齒形帶以及第一小同步帶輪；所述第一大同步帶輪設(shè)置在壓輥芯軸一端上，第一小同步帶輪設(shè)置在主動輸送輥一端上，大同步帶輪通過第一同步齒形帶與小同步帶輪相連；或

所述第一大同步帶輪設(shè)置在壓輥芯軸一端上，第一小同步帶輪設(shè)置在從動輸送輥一端上，第一大同步帶輪通過第一同步齒形帶與第一小同步帶輪相連。

一種實現(xiàn)預(yù)浸帶輸送和鋪放速度一致的重送方法，鋪放時，自動鋪絲頭在氣缸的驅(qū)動下，使壓輥和芯模表面緊密接觸，自動鋪絲頭在機(jī)器人帶動下沿著鋪絲軌跡運(yùn)動；壓輥的旋轉(zhuǎn)帶動主動重送輥旋轉(zhuǎn)，主動重送輥通過傳動機(jī)構(gòu)帶動從動重送輥旋轉(zhuǎn)；當(dāng)重送壓輥下壓時，主動重送輥、從動重送輥與預(yù)浸帶之間均產(chǎn)生摩檫力，預(yù)浸帶即被輸送到壓輥和芯模的壓緊點(diǎn)處；壓輥的線速度和主動重送輥、從動重送輥的線速度始終相等。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

1.本發(fā)明的裝置通過機(jī)器人帶動壓輥轉(zhuǎn)動，壓輥帶動壓輥芯軸轉(zhuǎn)動，壓輥芯軸通過傳動機(jī)構(gòu)驅(qū)動對輪式牽引重送機(jī)構(gòu)，對輪牽引式重送機(jī)構(gòu)將在壓輥芯軸的帶動下輸送預(yù)浸帶，通過確定傳動機(jī)構(gòu)的傳動比，使預(yù)浸帶的重送速度始終等于鋪放速度，滿足自動鋪絲速度和重送速度的準(zhǔn)確匹配。本發(fā)明中不再需要重送電機(jī)，節(jié)約了能源，減少了控制上的復(fù)雜度，減輕了鋪絲頭的質(zhì)量，在鋪絲頭狹小的空間內(nèi)，無需再考慮電機(jī)安裝可能存在的空間不足、與其他部件的干涉等問題；

2.本發(fā)明的裝置采用電機(jī)帶動主動重送輥轉(zhuǎn)動的話，不便于安裝。本發(fā)明由于省去了電機(jī)，所以有利于鋪絲頭結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步優(yōu)化，使得自動鋪放機(jī)適應(yīng)于更加復(fù)雜的模型，提高了自動鋪絲機(jī)的適用性。同時，裝置更緊湊。

3.本發(fā)明在自動鋪絲過程中，通過壓輥與芯?；蛘咭唁伔配亴又g產(chǎn)生的摩擦力來驅(qū)動壓輥，壓輥通過傳動機(jī)構(gòu)驅(qū)動重送機(jī)構(gòu)，兩者速度實時匹配，實現(xiàn)預(yù)浸帶的無動力輸送。本發(fā)明采用壓輥帶動輸送輥轉(zhuǎn)動，從而輸送預(yù)浸帶，解決了重送速度和鋪放速度不一致的問題，重送速度大小完全取決于鋪放速度，鋪放速度的變化實時通過傳動機(jī)構(gòu)引起重送速度改變，兩者在預(yù)浸帶重送過程中可以保持高度一致，且一致性不受速度影響，提高了鋪放精度，消除預(yù)浸帶重送過程中可能的松弛或過度張緊。傳動機(jī)構(gòu)的傳動比為壓輥外徑和主動重送輥外徑之比，傳動比調(diào)節(jié)范圍為小于等于±10％。根據(jù)結(jié)構(gòu)尺寸確定好傳動比之后，重送速度隨鋪放速度的改變實時改變，兩者具有確定的一致性關(guān)系，消除了單獨(dú)控制帶來的額外誤差。

4.該方法不需要單獨(dú)的重送電機(jī)，且預(yù)浸帶重送速度實時匹配鋪放速度，減少了控制復(fù)雜度。同時，減輕了鋪絲頭的質(zhì)量，使自動鋪絲頭結(jié)構(gòu)更加緊湊，有利于提高自動鋪絲頭的鋪絲精度、可靠性和適用性，為制造復(fù)雜曲面形狀的樹脂基纖維增強(qiáng)復(fù)合材料構(gòu)件提供了一種有效的方法和裝置。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的工作示意圖；

圖2是自動鋪絲頭的三維示意圖；

圖3是自動鋪絲頭另一側(cè)的三維示意圖；

圖4是本發(fā)明單側(cè)驅(qū)動的方式的傳動結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明雙側(cè)驅(qū)動的方式的傳動結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1是機(jī)器人，2是自動鋪絲頭，3是芯模，4是左支架，5是第一小同步帶輪，6是第一同步齒形帶，7是第一大同步帶輪，8是壓輥芯軸，9是第一連接件，10是壓輥，11是第二連接件，12是右支架，13是重送壓輥支架，14是防護(hù)罩，15是被動重送輥，16是第一齒輪，17是第二齒輪，18是主動重送輥，19是氣缸，20是重送壓輥，21是預(yù)浸帶，22是第二同步齒形帶，23是第二大同步帶輪，24是第二小同步帶輪，25是第一軸承，26為第二軸承。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖通過實施例做進(jìn)一步說明。

參見圖1和圖2，本發(fā)明包括自動鋪絲頭2、對輪式牽引重送機(jī)構(gòu)、壓輥芯軸8、壓輥10、機(jī)架以及傳動機(jī)構(gòu)；所述的對輪牽引式重送機(jī)構(gòu)、壓輥10以及自動鋪絲頭2的都安裝在機(jī)架上；自動鋪絲頭2連接在機(jī)器人1手臂末端，并由機(jī)器人1帶動；壓輥芯軸8上安裝壓輥10，所述的對輪式牽引重送機(jī)構(gòu)通過傳動機(jī)構(gòu)與壓輥芯軸8相連，當(dāng)壓輥10的柔性層與芯模3或者已鋪放鋪層接觸時，產(chǎn)生摩擦驅(qū)動力，壓輥10旋轉(zhuǎn)，壓輥18帶動壓輥芯軸8旋轉(zhuǎn)；通過傳動機(jī)構(gòu)，對輪牽引式重送機(jī)構(gòu)將在壓輥芯軸8的帶動下輸送預(yù)浸帶，通過確定傳動機(jī)構(gòu)的傳動比，使預(yù)浸帶21的重送速度始終等于鋪放速度，滿足自動鋪絲速度和重送速度的準(zhǔn)確匹配。

本發(fā)明中所述傳動機(jī)構(gòu)為帶傳動機(jī)構(gòu)、齒輪傳動機(jī)構(gòu)或蝸輪蝸桿傳動機(jī)構(gòu)，其他傳動機(jī)構(gòu)也可以。采用帶傳動機(jī)構(gòu)以外的其他傳動機(jī)構(gòu)時，傳動機(jī)構(gòu)還可以包括離合器，用來斷開壓輥和主動重送輥的傳動關(guān)系。并且，傳動機(jī)構(gòu)可以是多級傳動。

所述對輪式牽引重送機(jī)構(gòu)包括主動輸送輥18、從動輸送輥15、重送壓輥20以及氣缸19，所述主動輸送輥18與從動輸送輥15通過帶傳動機(jī)構(gòu)或齒輪傳動機(jī)構(gòu)相連，并且?guī)鲃訖C(jī)構(gòu)或齒輪傳動機(jī)構(gòu)的傳動比為1:1。

本發(fā)明中主動輸送輥18與從動輸送輥15之間通過第一齒輪16和第二齒輪17相連；重送壓輥20與氣缸19并由氣缸19帶動，預(yù)浸帶21設(shè)置在主動輸送輥18與重送壓輥20之間。

所述傳動機(jī)構(gòu)的傳動比為壓輥10外徑和對輪式牽引重送機(jī)構(gòu)中主動重送輥18外徑之比，傳動比調(diào)節(jié)范圍為小于等于±10％。

參見圖2和圖3，所述鋪絲頭機(jī)架包括重送壓輥支架13、左支架4和右支架12；主動輸送輥18和從動輸送輥15的一端設(shè)置在左支架4上，主動輸送輥18和從動輸送輥15的另一端設(shè)置在右支架12上。所述左支架4上設(shè)置有第一連接件9，右支架12上設(shè)置第二連接件11，壓輥芯軸8一端設(shè)置在第一連接件9上，另一端設(shè)置在第二連接件11上；所述第一連接件9、第二連接件11與壓輥芯軸8端部之間均設(shè)置有用于支撐的第二軸承26。壓輥10和壓輥芯軸8可以繞著第一連接件9、第二連接件11的中心孔軸自由旋轉(zhuǎn)。重送壓輥支架13一端設(shè)置在左支架4上，另一端設(shè)置在右支架12；重送壓輥20設(shè)置在重送壓輥支架13上。

所述主動輸送輥18一端通過傳動機(jī)構(gòu)與壓輥芯軸8一端相連，主動輸送輥18為主動輸送輥；或從動輸送輥15一端通過傳動機(jī)構(gòu)與壓輥芯軸8一端相連，此時，從動輸送輥15為主動輸送輥。也可以是，所述主動輸送輥18另一端與通過傳動機(jī)構(gòu)與壓輥芯軸8另一端相連，或從動輸送輥15另一端通過傳動機(jī)構(gòu)與壓輥芯軸8另一端相連。上述均為單側(cè)驅(qū)動的方式。也可以是，主動輸送輥18兩端通過傳動機(jī)構(gòu)與壓輥芯軸8兩端相連，或從動輸送輥15兩端通過傳動機(jī)構(gòu)與壓輥芯軸8兩端相連。此時為雙側(cè)驅(qū)動的方式。本發(fā)明中的主動重送輥18和從動重送輥15的關(guān)系可以反轉(zhuǎn)，兩個中間任意一個都可以是主動，另外一個從動。所述的從動重送輥18可以通過傳動機(jī)構(gòu)直接和壓輥軸壓輥芯軸8連接，不再和主動重送輥15之間具有傳動關(guān)系，兩個可以都是主動的。

傳動機(jī)構(gòu)包括第一大同步帶輪7、第一同步齒形帶6以及第一小同步帶輪5；

當(dāng)主動輸送輥18一端通過傳動機(jī)構(gòu)與壓輥芯軸8一端相連時，第一大同步帶輪7設(shè)置在壓輥芯軸8一端上，第一小同步帶輪5設(shè)置在主動輸送輥18一端上，第一大同步帶輪7通過第一同步齒形帶6與第一小同步帶輪5相連；

當(dāng)從動輸送輥15一端通過傳動機(jī)構(gòu)與壓輥芯軸8一端相連時，所述第一大同步帶輪7設(shè)置在壓輥芯軸8一端上，第一小同步帶輪5設(shè)置在被動輸送輥15一端上，第一大同步帶輪7通過第一同步齒形帶6與第一小同步帶輪5相連。

同樣的，動輸送輥18兩端通過傳動機(jī)構(gòu)與壓輥芯軸8兩端相連，或從動輸送輥15兩端通過傳動機(jī)構(gòu)與壓輥芯軸8兩端相連。本發(fā)明僅以當(dāng)動輸送輥18兩端通過傳動機(jī)構(gòu)與壓輥芯軸8兩端相連為例，進(jìn)行說明。

傳動機(jī)構(gòu)還包括第二大同步帶輪23、第二同步齒形帶22以及第二小同步帶輪24；第一大同步帶輪7設(shè)置在壓輥芯軸8一端上，第一小同步帶輪5設(shè)置在主動輸送輥18一端上，大同步帶輪7通過第一同步齒形帶6與小同步帶輪5相連；第二大同步帶輪23設(shè)置在壓輥芯軸8另一端上，第二小同步帶輪24設(shè)置在主動輸送輥18另一端上，第二大同步帶輪23通過第二同步齒形帶22與第二小同步帶輪24相連。

傳動機(jī)構(gòu)還包括防護(hù)罩14，用于減少灰塵等對傳動零部件的磨損侵蝕。具體的，防護(hù)罩設(shè)置在左支架4和右支架12，用于對第一齒輪16和第二齒輪17防塵。帶傳動機(jī)構(gòu)還可以包括一個張緊輪，增大皮帶的張力。

本發(fā)明中齒輪、帶輪可以通過鍵和軸連接，或者通過脹套等其他方式。

參見圖1和圖4，本發(fā)明實現(xiàn)預(yù)浸帶輸送速度和鋪放速度一致的方法：機(jī)器人1包括自動鋪絲頭2、壓輥10以及芯模3，機(jī)器人1帶動自動鋪絲頭2按規(guī)定軌跡將預(yù)浸帶21鋪放到芯模3表面。機(jī)器人1運(yùn)動速度等于壓輥10的線速度，同時也是預(yù)浸帶21的鋪放速度。預(yù)浸帶21在主動重送輥18和重送壓輥20處向前輸送的速度為重送速度。

參見圖4，采取單側(cè)驅(qū)動的方式；鋪放時，壓輥10在氣缸的驅(qū)動下、在一定的壓力下緊密接觸到芯模3的表面，和芯模3表面緊密接觸，自動鋪絲頭2沿著鋪絲軌跡運(yùn)動，因為摩擦力的存在，摩擦力驅(qū)動壓輥10旋轉(zhuǎn)，壓輥10帶動壓輥芯軸8旋轉(zhuǎn)，壓輥芯軸8帶動大同步帶輪7，大同步帶輪7通過同步齒形帶6帶動小同步帶輪5，最終驅(qū)動主動重送輥18轉(zhuǎn)動，再經(jīng)過第一齒輪16、第二齒輪17帶動從動重送輥15轉(zhuǎn)動，壓輥10外圈的線速度即是鋪放速度；壓輥10的旋轉(zhuǎn)帶動主動重送輥18的旋轉(zhuǎn)，主動重送輥18通過傳動機(jī)構(gòu)帶動從動重送輥15，當(dāng)主動重送輥18和從動重送輥15下壓時，主動重送輥18、從動重送輥15與預(yù)浸帶之間均產(chǎn)生摩檫力，預(yù)浸帶即被輸送到壓輥10下面。

當(dāng)要開始預(yù)浸帶21的重送時，重送壓輥20在氣缸19作用下，以一定的壓力把預(yù)浸帶21壓到主動重送輥18、從動重送輥15上，主動重送輥18、從動重送輥15在壓輥10的帶動下開始旋轉(zhuǎn)時，利用預(yù)浸帶21和主動重送輥15、從動重送輥18之間的摩擦力向前輸送預(yù)浸帶21到壓輥10處，然后重送壓輥20在氣缸19作用下縮回，預(yù)浸帶21和重送壓輥20、主動重送輥18之間不再有摩擦力，完成重送。

傳動機(jī)構(gòu)的傳動比等于壓輥10外徑和主動重送輥18的外徑之比，且可以有±10％的修正范圍。

重送時，如果鋪放速度變化，壓輥10的線速度隨之變化，通過皮帶傳動機(jī)構(gòu)驅(qū)動主動重送輥18、從動重送輥18的轉(zhuǎn)速也隨之改變，壓輥10的線速度和主動重送輥18、從動重送輥15的線速度始終相等。因此，在鋪放過程中，重送速度和鋪放速度始終一致。

參照圖5，為了增加主動重送輥18的驅(qū)動力，采取雙側(cè)驅(qū)動的方式，在壓輥10另一側(cè)也安裝第二大同步帶輪23，經(jīng)過第二同步齒形帶22、第二小同步帶輪24和主動重送輥18連接。被動重送輥15和主動重送輥18的端部均安裝有第一軸承25。當(dāng)鋪放時，壓輥10的轉(zhuǎn)動通過兩側(cè)的皮帶傳動驅(qū)動主動重送輥18，通過增加一個皮帶傳動機(jī)構(gòu)，可以提高傳動效率，延長使用壽命。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。