[发明专利]一种实现预浸带输送和铺放速度一致的重送方法及装置

说明书

一种实现预浸带输送和铺放速度一致的重送方法及装置，其包括：压辊、对轮式牵引重送机构、传动机构、铺丝头机架等。对轮式牵引重送机构通过传动机构和压辊相连。压辊压紧在芯模或者芯模上的已铺放铺层上，当自动铺丝头运动时，压辊与芯模或者芯模上的已铺放铺层之间产生的摩擦力驱动压辊旋转，从而驱动对轮式牵引重送机构，实现预浸带的重送功能。该装置不需要单独的重送电机，预浸带重送速度实时匹配铺放速度，减少了控制复杂度。同时，减轻了铺丝头的质量，使自动铺丝头结构更加紧凑，有利于提高自动铺丝头的铺丝精度、可靠性和适用性，有利于制造复杂曲面形状的树脂基纤维增强复合材料构件。

技术领域

本发明涉及复合材料自动化成型技术领域，是自动铺丝设备中的关键零部件，具体涉及一种实现预浸带输送和铺放速度一致的重送方法及装置。

背景技术

先进复合材料具有轻质、高比强度、高比模量、抗疲劳、可设计、成型工艺好等优点，在航空、航天、风电叶片以及汽车等领域得到了广泛应用。尤其在航空领域，复合材料的大量使用不仅可以减轻飞机的重量，减少油耗，同时可以降低维护成本，延长飞机服役周期，因此，目前复合材料在飞机结构上的用量和由此带来的减重效果已经成为衡量飞机先进性的重要标志。

自动纤维铺丝机是制造碳纤维复合材料的高端自动化设备。它同时铺放多束碳纤维预浸带，适用于大曲率、形状复杂的构件，铺放效率高、材料利用率高、自动化程度高，是目前最为先进的复合材料成型加工技术。它主要由存储预浸带料卷的纱架、张力控制机构、铺丝头等部分组成，其中铺丝头是最关键的部件。

自动铺丝头一般主要由夹持、重送、剪断及压辊、加热等几个模块组成。其中重送是将被剪断的预浸带重新输送到压辊下面。目前，国内外的预浸带重送机构都包括电机、主动输送辊、重送压辊等关键部分。在铺放时，重送压辊下压，预浸带被夹在两个辊之间，电机带动主动辊旋转，利用主动辊和预浸带的摩擦力将预浸带向前输送到压辊，重送速度的大小由电机转速决定，等于重送辊的线速度。同时，铺丝头固定在运动载体(机器人或者机床)的末端，沿着芯模的表面轮廓移动，压辊压在芯模表面，移动时，压辊转动，铺放速度为压辊的线速度，因为它是由运动载体带动的，所以铺放速度也是运动载体的移动速度。

这种驱动方式在铺放时，重送速度由重送电机的转速决定，铺放速度由机器人等运动载体决定，在重送时，重送电机速度需要实时匹配机器人移动速度，重送速度和铺放速度是分离的，会有一定的误差，实时的调整增加了控制难度，两者速度容易不一致，尤其在速度较高时，会引起比较大的速度误差，导致预浸带张力过大或者松弛，而这两种现象不但降低铺放精度，而且会引起预浸带粘接压辊等其他问题；其次，重送电机使得铺丝头结构外形变大，质量增加，尤其在铺放复杂模型时，容易引起和模型外形的干涉，大大限制了铺放设备的适用性。

发明内容

为了克服上述的技术缺点，本发明的目的在于提供一种实现预浸带输送和铺放速度一致的重送方法及装置，可以实现重送速度和铺放速度的实时匹配，不需要重送电机，减小了铺丝头结构尺寸和铺丝头质量，对自动铺丝头的适用性、可靠性、精度都有提高。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种实现预浸带输送和铺放速度一致的重送装置，包括对轮式牵引重送机构、压辊芯轴、压辊、传动机构以及用于安装自动铺丝头的机架；压辊芯轴上安装压辊；所述的对轮式牵引重送机构和压辊都安装在机架上，自动铺丝头连接在机器人手臂末端，并由机器人带动；所述的对轮式牵引重送机构通过传动机构与压辊芯轴相连，当压辊与芯模或者已铺放铺层接触时，压辊和芯模之间产生摩擦驱动力，以驱动压辊旋转，压辊再带动压辊芯轴旋转；通过传动机构，对轮式牵引重送机构将在压辊芯轴的带动下输送预浸带，通过确定传动机构的传动比，使预浸带的重送速度始终等于铺放速度，实现铺放速度和重送速度的准确匹配。

本发明进一步的改进在于，所述传动机构为带传动机构、齿轮传动机构或蜗轮蜗杆传动机构。