[发明专利]复合材料缝合机械手的末端缝合装置及其线迹形成方法

说明书

本发明公开了一种复合材料缝合机械手的末端缝合装置及其线迹形成方法，该装置包括机架、驱动机构、刺料机构、锁线机构和送线机构，本发明由驱动机构提供动力，依靠刺料机构和锁线机构在缝料上表面的相互周期性运动配合，实现三维纺织复合材料预制件的缝合操作；通过机架顶部设置的法兰能够与多自由度的工业机器人末端实现连接，利用工业机器人的位姿变换，克服了传统缝纫设备在加工三维形状预制件时的位置受限的问题，从而大大提高了缝合操作的灵活性。

技术领域

本发明属于三维纺织复合材料预制件缝合设备技术领域，尤其是涉及一种三维纺织复合材料预制件缝合机械手系统的末端缝合装置及其线迹形成方法。

背景技术

随着科学技术的发展，纺织复合材料已广泛应用于航空航天、汽车等领域。对于纺织复合材料二维层间的缝合拼接可在一般工业缝纫机上实现，然而对于几何形状较为复杂的大尺寸三维空间形状复合材料预制件产品，由于传统缝制方法中缝纫角度及设备灵活性的限制，则无法利用传统缝合设备一次加工完成。而采用工业机器人结合单边缝合技术即可解决此类预制件缝合加工的问题，因此研制出一款高效的末端单边缝合设备，并将其与工业机器人手臂相结合组成单边缝合机械手系统，对于提高缝合设备的灵活性，实现大尺寸三维空间形状复合材料预制件产品的缝合加工具有重要的意义和应用价值。

发明内容

本发明要解决的问题是，提供一种结构紧凑，灵活度高，可与工业机器人末端相组合连接，以实现三维纺织复合材料预制件缝合加工操作的机械手系统末端缝合装置及其线迹形成方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：三维纺织复合材料缝合机械手的末端缝合装置，包括机架、驱动机构、刺料机构、锁线机构和送线机构；

所述机架包括相互平行设置的前挡板、后挡板和衬板；所述前挡板与衬板之间、衬板与后挡板之间均通过螺栓固定设置有若干支撑轴，所述机架顶部设置有用于与工业机器人末端相配合连接的法兰，所述法兰通过螺栓与前挡板及后挡板的顶部实现固定连接；

所述驱动机构包括贯穿设置于前挡板与衬板之间的电机，所述电机通过螺钉与前挡板固定连接，所述电机输出轴的末端通过带传动与第一传动轴的一端联接；所述第一传动轴的另一端通过紧定螺钉固定设置有用于驱动第二传动轴运动的主动槽轮，该主动槽轮的中部固定安装有槽轮拨杆，所述第一传动轴的中间部位分别设置有用于驱动第三传动轴和第四传动轴运动的主动齿轮Ⅰ和主动齿轮Ⅱ；

所述第二传动轴贯穿设置于前挡板与衬板之间，该第二传动轴的一端固定设置有与主动槽轮相配合联接的被动槽轮，另一端设有用于驱动第五传动轴运动的主动齿轮Ⅲ；

所述第三传动轴贯穿设置于衬板上，该第三传动轴中部设有与主动齿轮Ⅰ相啮合的被动齿轮Ⅰ；所述第三传动轴的一端设置有刺料机构；

所述第四传动轴贯穿设置于前挡板上，该第四传动轴的一端设有与主动齿轮Ⅱ相啮合的被动齿轮Ⅱ；所述第四传动轴的一端设置有送线机构；

所述第五传动轴贯穿设置于前档板与衬板之间，该第五传动轴的中部设有与主动齿轮Ⅲ相啮合的被动齿轮Ⅲ；所述被动齿轮Ⅲ的一侧相邻设置有用于驱动锁线机构运动的主动伞齿轮Ⅳ；

所述刺料机构包括设置于第三传动轴末端的曲柄盘Ⅰ，所述曲柄盘Ⅰ的圆周位置通过连杆Ⅰ与齿条的一端连接，所述连杆Ⅰ的两端通过销轴分别与曲柄盘Ⅰ及齿条的一端固定连接；所述齿条通过导向块安装于前挡板上，所述齿条与设置于第六传动轴中部的主动齿轮Ⅴ相啮合，所述主动齿轮Ⅴ与设置于第七传动轴上的被动齿轮Ⅴ相啮合；所述第六传动轴贯穿设置于前挡板与衬板之间，所述第七传动轴贯穿设置于前挡板之上；所述第七传动轴的一端通过螺钉固定安装有用于穿刺缝料的缝针；

所述送线机构包括设置于第四传动轴末端的曲柄盘Ⅱ，所述曲柄盘Ⅱ的圆周位置通过销轴连接有送线杆，所述送线杆的中部通过销轴安装有连杆Ⅱ，所述连杆Ⅱ与前挡板之间通过销钉固定连接；