[發明專利]混編碳/碳復合材料預制體成型工裝定位光軸插拔機械手

有效

• 申請號: 202011065332.X
• 申請日: 2020-09-30
• 公開（公告）號: CN112251885B
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發明（設計）人: 董九志;季紳;陳云軍;蔣蕾;蔣秀明;劉健
• 申請（專利權）人: 天津工業大學
• 主分類號: D03D41/00
• 分類號: D03D41/00
• 代理公司: 天津展譽專利代理有限公司 12221
• 代理人: 鄭曉晨

本發明公開了一種混編碳/碳復合材料預制體成型工裝定位光軸插拔機械手，包括機械手主體、Z向線性平動系統和機械手自動對心裝置，機械手主體包括氣動機械手，氣動機械手安裝有輔助手指用以在抓持定位光軸時提供足夠的軸向摩擦；Z向線性平動系統包括Z向線性模組，通過伺服電機驅動Z向線性模組上的滑塊Z向運動，實現機械手主體自動插拔定位光軸的動作；機械手自動對心裝置包括浮動接頭和對心轉接件，對心轉接件將氣動機械手與浮動接頭相連，利用浮動接頭的浮動余量，實現自動與定位光軸對心。本發明設計新穎合理經濟實用，能夠滿足預制體成型工裝定位光軸自動插拔的工作，提高預制體成型設備的自動化程度。

技術領域

本發明屬于碳纖維立體織物成型設備技術領域，具體涉及一種軟硬混編碳/碳復合材料預制體成型工裝定位光軸插拔機械手。

背景技術

碳/碳復合材料是近二十年來發展起來的一種結構性材料，其三維織物經過后期的固化處理做成的構件結構性能優越，顯著改善了復合材料多方面的力學性能，目前主要用于航空、航天、汽車、醫療等新技術領域。長期以來三維織物都采用人工編織方式進行，使得三維織物的成型效率低、人工勞動強度大、產品的一致性差，隨著科學技術的進步，機械自動化已經得到普遍應用。三維整體編織預制體的纖維增強結構在空間上呈網狀結構，具有良好的各向同性，抗剪切抗分層能力及抗燒蝕性能，具有優良的可設計性。但是三維整體編織預制體需要良好的各向同性，為了保證編織過程的連續性，需要在主體編織機構以外附加一些附屬設備，協助整個編織過程的連續進行。

因此，急需發明一種碳纖維復合材料預制體成型工裝定位光軸插拔機械手，主要用于抓取六根對編織過程有干涉的工裝定位光軸，通過設計一套系統，避免人工干預，既提高整機工作流暢性，又減少了人力成本。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種軟硬混編碳/碳復合材料預制體成型工裝定位光軸插拔機械手，其用于在進行碳纖維立體織物的編織工作中完成對編織工作有干涉的工裝定位光軸的精準插拔動作，從而使編織機在工作中避免人工干預，提高整機工作流暢性，降低人力成本，提高整機自動化程度。

為解決上述問題，本發明所采用的技術方案是：一種混編碳/碳復合材料預制體成型工裝定位光軸插拔機械手，包括機械手主體、Z向線性平動系統和機械手自動對心裝置，所述機械手主體上端與機械手自動對心裝置底部相連，所述機械手自動對心裝置通過連接座與Z向線性平動系統相連，所述機械手主體包括氣動機械手，所述氣動機械手通過氣路控制張開與閉合，實現對定位光軸的抓持動作；所述Z向線性平動系統包括Z向線性模組，通過伺服電機驅動Z向線性模組上的滑塊Z向運動，實現機械手主體自動插拔定位光軸的動作；所述機械手自動對心裝置包括浮動接頭和對心轉接件，所述對心轉接件將氣動機械手與浮動接頭相連，利用浮動接頭的浮動余量，實現自動與定位光軸對心。

所述機械手主體還包括輔助手指Ⅰ、輔助手指Ⅱ和定位套，所述輔助手指Ⅱ安裝在輔助手指Ⅰ上，所述定位套安裝在氣動機械手上，用以定位輔助手指Ⅰ。

所述輔助手指Ⅱ采用聚氨酯材料加工得到，用以在抓持定位光軸時提供足夠的軸向摩擦并減輕定位光軸的磨損程度。

所述Z向線性平動系統還包括定位平板和支撐座，所述Z向線性模組安裝在定位平板上，所述定位平板安裝在支撐座上，所述支撐座安裝在工作平面上，支撐座具有良好的垂直度，定位平板與線性模組接觸的表面具有良好的平面度，以此來保證線性模組與水平面垂直關系。

所述機械手自動對心裝置還包括支撐架、連接軸、止動銷釘和頂絲，所述止動銷釘安裝在對心轉接件側面的銷釘沉孔中，露出的止動銷釘部分嵌入連接座的凹槽中，以此實現限制機械手主體的周向運動，所述連接軸用來連接浮動接頭與浮動接頭支撐架，該連接軸上端螺紋桿部分穿過浮動接頭支撐架，用螺母將浮動接頭固定在浮動接頭支撐架上，安裝浮動接頭時，先將頂絲頂住連接軸的光軸部分，以方便螺母的擰緊。機械手在抓取定位光軸時，會利用浮動接頭的浮動余量，自動將氣動機械手爪心與定位光軸軸心對齊，實現精準抓持。