[发明专利]一种基于机器人的复合材料纤维缠绕成型装置

权利要求书

1.一种基于机器人的复合材料纤维缠绕成型装置，其特征在于：包括多自由度工业机器人本体(3)、纤维缠绕头装置(2)和芯模旋转装置(1)；

所述芯模旋转装置(1)包括旋转的缠绕芯模(1-8)和用于支撑缠绕芯模(1-8)的支座；

所述纤维缠绕头装置(2)包括用于释放纤维材料(2-15)的放丝装置、用于对纤维材料(2-15)释放路径进行调整的纤维轮系调整模块、对纤维材料(2-15)张力进行检测并反馈至放丝装置的纤维张力检测装置，所述放丝装置通过纤维轮系调整模块将纤维材料(2-15)释放至缠绕芯模(1-8)上进行缠绕；

所述多自由度工业机器人本体(3)的末端与纤维缠绕头装置(2)连接用于控制纤维材料(2-15)在缠绕芯模(1-8)缠绕的位置和角度，所述放丝装置接收纤维张力检测装置检测的信号用于控制放丝的速度，通过纤维材料(2-15)缠绕位置、角度和速度的控制实现纤维材料(2-15)在缠绕芯模(1-8)上沿着设计的路径进行恒张力缠绕。

2.如权利要求1所述的一种基于机器人的复合材料纤维缠绕成型装置，其特征在于：所述支座包括主动端支座和从动端支座，所述缠绕芯模(1-8)的两端分别设在主动端支座和从动端支座上，所述主动端支座上设有用于驱动缠绕芯模(1-8)旋转的伺服电机(1-4)，所述从动端支座设在滑动装置上，用于调整主动端支座和从动端支座之间的距离便于缠绕芯模(1-8)的拆装和适应不同长度缠绕芯模(1-8)的装夹。

3.如权利要求2所述的一种基于机器人的复合材料纤维缠绕成型装置，其特征在于：所述主动端支座包括底座一和设在底座一上的夹持装置一，所述从动端支座包括底座二和设在底座二上的夹持装置二，所述缠绕芯模(1-8)的两端分别通过夹持装置一和夹持装置二夹持。

4.如权利要求2所述的一种基于机器人的复合材料纤维缠绕成型装置，其特征在于：所述滑动装置包括直线导轨(1-16)和导轨滑块(1-17)，所述导轨滑块(1-17)设在直线导轨(1-16)上沿着直线导轨(1-16)来回滑动，所述从动端支座设在导轨滑块(1-17)上。

5.如权利要求1所述的一种基于机器人的复合材料纤维缠绕成型装置，其特征在于：所述放丝装置包括纤维材料盘(2-16)、材料盘固定轴(2-13)、放丝电机(2-18)和传动装置，所述放丝电机(2-18)通过传动装置连接材料盘固定轴(2-13)的一端，所述材料盘固定轴(2-13)的另一端穿过纤维材料盘(2-16)，放丝电机(2-18)通过传动装置带动材料盘固定轴(2-13)转动进而带动纤维材料盘(2-16)转动放丝。

6.如权利要求5所述的一种基于机器人的复合材料纤维缠绕成型装置，其特征在于：所述传动装置包括主动端同步带轮(2-20)、从动端同步带轮(2-22)和同步带(2-21)，所述放丝电机(2-18)连接主动端同步带轮(2-20)，材料盘固定轴(2-13)连接从动端同步带轮(2-22)，所述放丝电机(2-18)带动主动端同步带轮(2-20)转动，主动端同步带轮(2-20)通过同步带(2-21)带动从动端同步带轮(2-22)转动进而带动材料盘固定轴(2-13)转动。

7.如权利要求1所述的一种基于机器人的复合材料纤维缠绕成型装置，其特征在于：所述纤维轮系调整模块包括多级调整轮、导向杆(2-2)以及设在导向杆(2-2)上的纤维导向轮(2-1)，所述纤维材料盘(2-16)释放的纤维材料(2-15)通过多级调整轮和多个纤维导向轮(2-1)送至缠绕芯模(1-8)上进行缠绕。

8.如权利要求7所述的一种基于机器人的复合材料纤维缠绕成型装置，其特征在于：所述纤维张力检测装置包括力传感器(2-6)，所述力传感器(2-6)设在导向杆(2-2)上，测量通过纤维导向轮(2-1)上的纤维材料(2-15)的张力并反馈至放丝电机(2-18)。