[發明專利]一種基于六軸機器人式的自動鋪帶裝置及方法

有效

• 申請號: 201510050759.5
• 申請日: 2015-01-30
• 公開（公告）號: CN104626611B
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: 高霄;趙慧;肖曉暉;劉勝
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: B29C70/38
• 分類號: B29C70/38
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙)42222
• 代理人: 魯力

1.一種基于六軸機器人式的自動鋪帶裝置，其特征在于，機架(7)，以及設置在機架(7)上的：

一連接機構(8)：用于與外部設備連接固定；

一放帶裝置(1)：用于放置帶有襯紙的鋪帶，包括磁粉制動器(1-1)，設有安裝孔的磁粉制動器支座(1-2)，放卷軸(1-5)，連接磁粉制動器轉軸與放卷軸(1-5)的彈性聯軸器(1-3)，放帶輪(1-4)安裝在放卷軸(1-5)上；

一張力檢測裝置(2)：用于承接從放帶裝置輸出的鋪帶并檢測鋪放過程中帶的張力，包括張力檢測傳感器(2-1)，設置在機架(7)上的張力檢測安裝架(2-2)和兩個設置在張力檢測傳感器(2-1)旁的導向桿(2-3)；

一壓緊剪切裝置(3)：用于壓緊與剪切，用于夾緊并切斷纖維帶；

一紅外加熱裝置(4)：用來加熱待鋪放的纖維帶或者已鋪放表面的纖維帶，包括設置在機架(7)上的燈罩(4-1)和設置在燈罩內的紅外燈管(4-2)；

一壓輥裝置(5)：輸送到芯模表面的預浸帶壓在芯模或者已鋪放表面上，包括安裝在機架(7)上的滾針軸承(5-1)，與兩個滾針軸承(5-1)相配合的壓輥軸(5-3)，安裝在壓輥軸(5-3)上的壓輥(5-2)；

一收襯紙裝置(6)：收取多余的襯紙，包括通過軸承安裝在機架(7)上的收襯紙軸(6-1)，安裝于收襯紙軸(6-1)上的收襯紙輪(6-2)，安裝于機架(7)上的電機座(6-3)，伺服電機(6-7)，減速器(6-5)，用于安裝伺服電機(6-7)和減速器(6-5)并固定在電機座(6-3)上的電機支架(6-6)；

所述壓緊剪切裝置(3)包括固定支座(3-11)以及設置在固定支座(3-11)的兩個氣動壓緊裝置和設置在兩個氣動壓緊裝置之間的氣動剪切裝置；

所述氣動壓緊裝置包括第一雙作用氣缸(3-13)，與第一雙作用氣缸(3-13)輸出連接的壓緊支架(3-14)，銷軸(3-15)，安裝于壓緊支架(3-14)和銷軸(3-15)中的壓緊輥(3-16)，以及設置在壓緊輥(3-16)對面的固定輥(3-17)；

所述氣動剪切裝置包括第二雙作用氣缸(3-18)，與第二雙作用氣缸(3-18)輸出連接的剪切刀架(3-19)，安裝于剪切刀架(3-19)中的剪切刀(3-4)，所述兩個氣動壓緊裝置之間設置有一個楔形分離片(3-20)從而鋪帶與襯紙分離。

2.根據權利要求1所述的一種基于六軸機器人式的自動鋪帶裝置，其特征在于，所述收襯紙裝置(6)還包括一個襯紙導向輪(10)，襯紙(9)與纖維帶(3-5)分離，并經過壓緊裝置固定輥(3-7)、襯紙導向輪(10)、壓輥(5-2)、最終卷繞在收襯紙輪(6-2)上。

3.一種采用權利要求1所述的基于六軸機器人式的自動鋪帶裝置的自動鋪帶方法，其特征在于，通過控制磁粉制動器(1-1)的電流調節來控制纖維帶(3-5)的張力，具體方法是：張力檢測傳感器(2-1)通過螺釘固定在安裝架(2-2)上，導向桿(2-3)與張力檢測傳感器(2-1)在機架(7)上成S型布置；在鋪放過程中，張力檢測傳感器動態檢測纖維帶的張力F₀，將檢測到的信號傳遞給控制系統，由控制系統調節放帶裝置1中的磁粉制動器(1-1)輸入電流I，以保持預浸帶張力的恒定，提高復合材料鋪放成型的質量；此時收襯紙裝置依然保持勻速運動；

其中，所述的磁粉制動器(1-1)輸入電流調節方式如下：

根據纖維鋪放過程的實際情況，設定一閾值ΔF₀＝|F₁-F₀|＞0

當偏差量|ΔF|＞ΔF₀時，

當偏差量|ΔF|≤ΔF₀時，采用PID控制，

其中F₀為預設張力值，F₁為張力傳感器測量張力值，偏差量ΔF＝F₁-F₀，I₁為F₁對應的初始輸入電流，I₂為控制系統調節后輸入電流，K_P為比例系數，T_i為積分時間常數，T_d為微分時間常數。