[发明专利]一种复合材料预制体及层叠件自动化抓取装置

说明书

本申请公开了一种复合材料预制体及层叠件自动化抓取装置。包括框架组件和抓取组件；本申请通过采用铝合金花管型材或铝合金八角管作为主框架及三根副横梁的材质，达到组装便捷、结构重量轻、行程易调节的作用；通过在主横梁远离纵梁的侧壁中部设置快换盘，实现抓手快速更换，与机器人快速连接，联通电路、压缩空气；通过在副横梁上设置抓取组件，产生适当的垂直夹持力，拾取透气的预制体及层叠件；通过在副横梁上设置高度传感器，引导抓取组件稳定、快速地每次拾取一个工件，满足生产线上料位堆叠放料、减少人工成本、提高生产效率；因此本申请能够实现自动化抓取、缩短生产节拍、保持操作稳定性、降低综合成本、适用性广。

技术领域

本公开一般涉及机械自动化技术领域，具体涉及一种复合材料预制体及层叠件自动化抓取装置。

背景技术

新材料的应用是汽车轻量化的主要源泉，以碳纤/玻纤为增强材料的树脂基复合材料是理想的轻量化材料，具有低密度、高比强度、高比模量、耐疲劳、耐腐蚀、整体成型及可设计强等诸多特性，综合性能超过铝合金及高强钢，最近几年在汽车轻量化进程中蓬勃发展。而复合材料用于汽车领域面临的挑战之一在于如何加快生产制造节拍，使其满足汽车产业的大批量交付要求。

传统树脂基连续纤维复合材料成型工艺自动化程度低、生产节拍长、产品一致性较差，绝大多数工序仅能依靠人工操作生产，远远不能满足汽车行业大批量生产的要求。近年来在原材料体系、设备设施、模具工装等方面的协同发展下，国外涌现了多种新兴复合材料快速成型工艺，如HP-RTM、湿法模压、PCM、C-SMC，其配套的下料生产线、预成型生产线、成型生产线实现了集成化、自动化、智能化，单件产品制造节拍缩短到2-6min。目前连续纤维增强树脂基复合材料汽车部件的批量化生产在国内刚刚起步，工艺技术有很大的探索空间，生产设备需全部或部分依赖国外进口。配套的辅助装置在国内尚无成熟应用案例，急需自主发明填补空白，降低装置资金投入及产线运转成本。

预制体或层叠件的自动化抓取是生产线连续运转的必要条件，机器人端头需配备专用抓取工装完成预制体及层叠件的抓取动作。预制体或层叠件由多层柔软透气的纤维织物叠层而成，具有松散不易抓取的特点，因为织物对横向的机械载荷(剪切力)非常敏感。传统的吸附或夹取方式广泛用于汽车注塑件、钣金件抓取，但对于预制体并不适用，抓取效率低及成功率低，影响生产连续性；更无法完成多层叠放的单个层叠件的抓取操作；同时不适当的机械载荷易造成织物变形、纤维取向偏移，降低最终成型产品的力学性能；如果变形量过大，甚至导致预成型合模过程中织物局部褶皱或纤维断裂，产生报废预制体。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种相较于现有技术而言，能够实现自动化抓取、缩短生产节拍、保持操作稳定性、降低综合成本、适用性广，结构简单且易于实现的复合材料预制体及层叠件自动化抓取装置。

第一方面，本申请提供一种复合材料预制体及层叠件自动化抓取装置，包括：框架组件和抓取组件；

所述框架组件包括：主框架和三根副横梁；所述主框架包括：主横梁和两根纵梁；两根所述纵梁的一端分别通过连接板与所述主横梁的侧壁连接，两根所述纵梁均匀排布且平行设置；三根所述副横梁分别固接在两根所述纵梁的上表面；每根所述副横梁与所述纵梁均垂直设置，且三根所述副横梁均匀排布；

所述抓取组件包括：四根垂直梁、针刺单元和安装板；所述垂直梁均匀设置在每根所述副横梁侧壁，且所述垂直梁与所述副横梁垂直设置；所述针刺单元固接在安装板上；所述安装板与所述垂直梁连接。

根据本申请实施例提供的技术方案，两根所述纵梁上还设置有定位组件；所述定位组件包括：与两根所述纵梁上表面固接的安装横梁和两个定位销；所述安装横梁位于所述纵梁靠近所述主横梁的一侧；两个所述定位销分别竖直设置在所述安装横梁的上表面。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述主横梁远离所述纵梁的侧壁中部设置有快换盘。