纖維片材的工業機器人自動層疊系統技術方案

本實用新型專利技術公開了一種纖維片材的工業機器人自動層疊系統，包括：纖維片材輸送工作臺；層疊工作臺；端部設有取放執行器的機械臂，用于取所述纖維片材輸送工作臺上的纖維片材并層疊安放在所述層疊工作臺上，能夠自動層疊不同種類、不同尺寸和不同形狀的纖維片材，適合于柔性物件，該自動層疊系統成本低，層疊效率高，柔性大，能夠滿足大規模生產的需求。在優選技術方案中，纖維片材連接件能夠與纖維片材上的連接元件有效嚙合，并且，可調夾具和取放執行器的配合下，使得能夠順利對柔性物件進行層疊，結構簡單，易于實現，大大提高了層疊的工作效率，能夠快速、高效、大批量地層疊纖維片材，具有良好的應用前景。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及自動疊層設備領域，具體涉及一種纖維片材的工業機器人柔性自動層疊系統。
技術介紹
復合材料具有高比強度和高比剛度、良好的抗疲勞性、損傷容限高和力學性能可設計等優異特性，它還能使產品輕量化，節能減排潛力十分巨大，它還能提高產品的抗撞性能，改善安全性。因此，在汽車、航空、船艇、建筑等行業獲得越來越廣泛的應用。制約復合材料獲得廣泛應用的主要原因，仍然是復合材料的疊層效率低和復合材料的價格較貴，如碳纖維的疊層效率低和碳纖維價格昂貴，碳纖維的疊層效率低也會使其生產成本升高。雖然在纖維制備過程中，預浸布有自動化層疊的機器，但纖維干布(即纖維片材)世界上還沒有自動化層疊的設備和技術。寶馬公司采用真空吸盤實現操作復合材料部件，只能實現形狀簡單部件如汽車頂棚、前蓋等的自動化生產，不能適用于柔性物件。在實踐中，使用長纖維做結構材料，通常由紗線做成纖維片材，疊層纖維片材到一定厚度后得到纖維片材疊層的復合材料(即結構材料)，才能應用到實際中去。由于自動化機械操作纖維片材難度較大，只有要求很高的飛機和形狀比較規則構件才能夠采用昂貴的自動化鋪層設備。而一般領域中，纖維疊層多采用手工，效率低，成本高，阻礙了大規模生產。公開號為CN 101450754A的中國專利技術專利申請公開了一種規則物件的自動疊層裝置，包括兩塊平等設置的支撐板，在兩塊支撐板之間對稱的安裝有兩條平行的傳送帶和單向門，在兩條平行的傳送帶之間的下方設有一組舉升機構，該組舉升機構的數量等于被舉升物件一層的數量，每個舉升機構可對立的上下運動。雖然該自動疊層裝置可以將傳送帶上的硬質的規則物件(如一箱一箱的香煙)通過舉升機構舉升后再進行疊層，并可減少貨物的破損率，提高硬質的規則物件的疊層效率和減少貨物的占地面積，但是該自動疊層裝置不能適用于柔性物件，無法完成柔性物件的疊層。專利號為ZL 200820101726. 4的中國技術專利公開了一種規整物體自動疊層包裝機，機架上設置有進料輸送機構、分離釋放機構、多層舉升定位機構和平推機構，在進料輸送機構的末端處順次設置構成第一工位的分離釋放機構、構成第二工位的多層舉升定位機構和平推機構，該平推機構中推動推板平移的平移部件上附設有帶動推板升降的升降部件。雖然該規整物體自動疊層包裝機可以將規整物體，如包裝后的條形香煙、盒裝藥品、盒裝食品進行層疊，工作效率較高，但是該規整物體自動疊層包裝機也不能適用于柔性物件，無法完成柔性物件的疊層。
技術實現思路
針對現有纖維片材層疊存在的上述問題，本技術的目的在于提供一種纖維片材的工業機器人自動層疊系統，能夠自動層疊不同種類、不同尺寸和不同形狀的纖維片材，適合于柔性物件，該自動層疊系統成本低，層疊效率高，柔性大，能夠滿足大規模生產的需求。—種纖維片材的工業機器人自動層疊系統，包括纖維片材輸送工作臺；層疊工作臺；端部設有取放執行器的機械臂，用于取所述纖維片材輸送工作臺上的纖維片材并層疊安放在所述層疊工作臺上。通過機械臂上的取放執行器取纖維片材輸送工作臺上的纖維片材，然后再通過機械臂將纖維片材轉送至疊層工作臺，機械臂上的取放執行器放下纖維片材后，完成一次的纖維片材安放，進行重復自動操作，完成纖維片材的自動層疊。·所述纖維片材輸送工作臺用于切割纖維片材并輸送纖維片材，由于生產好的纖維片材為纖維片材布，屬于超長型，一般通過轉軸卷取，卷成滾筒狀，因此，要根據所需結構材料的長度，將纖維片材布切割，再將纖維片材進行層疊，層疊到一定厚度后得到所需的結構材料。作為優選，所述纖維片材輸送工作臺包括基座、安裝在所述基座上的滾筒和纖維片材切割器、安裝在所述基座上并位于所述滾筒和所述纖維片材切割器之間的送料輥、設置在纖維片材切割器出料口處的纖維片材工作臺以及安裝在所述纖維片材工作臺上的長度控制傳感器。滾筒由轉軸卷取纖維片材布后形成，滾筒上卷取有纖維片材布，纖維片材布在送料輥的作用下向纖維片材切割器運送，纖維片材布從纖維片材切割器的出料口伸出，傳送至纖維片材工作臺上，長度控制傳感器檢測到傳送的纖維片材布達到所需的長度后，長度控制傳感器發出信號以停止送料輥傳送，纖維片材切割器將纖維片材布切割，得到所需的纖維片材，纖維片材落在纖維片材工作臺上。所述纖維片材切割器包括安裝在所述基座上的框架以及與所述框架滑動配合的切割刀，切割刀與框架的滑動配合可通過滑軌和滑塊實現，并配以驅動機構，驅動機構可具體選用電機、氣缸等。通過切割刀與框架滑動配合，實現纖維片材布切割，結構簡單，易于實現，方便使用。機械臂上的取放執行器對纖維片材進行取放，作為優選，所述取放執行器包括連接件、氣缸以及安裝在所述氣缸的活塞桿上的推塊和安裝在所述氣缸的端面上的固定框架，所述連接件的一端與所述機械臂連接，另一端與所述氣缸連接，所述固定框架上固設有纖維片材連接件。通過纖維片材連接件對纖維片材連接，從而實現取，通過氣缸推動推塊，將纖維片材從纖維片材連接件上剝離，從而實現放。進一步優選，所述纖維片材連接件包括纖維板以及設置在所述纖維板一側的鉤或者圈，所述纖維板的另一側與所述固定框架連接。當待疊的纖維片材上面的連接元件為鉤時，纖維片材連接件與纖維片材連接的一側(即連接元件)為圈；當待疊的纖維片材上面的連接元件為圈時，維片材連接件與纖維片材連接的一側(即連接元件)為鉤。層疊工作臺，用于承接所述機械臂層疊安放的纖維片材，機械臂帶動取放執行器對纖維片材進行取放，作為優選，所述層疊工作臺上設有纖維片材固定裝置，從而方便纖維片材的安放。所述纖維片材固定裝置包括若干個可調夾具，所述可調夾具包括固定安裝在所述層疊工作臺上的壓緊氣缸、安裝在所述壓緊氣缸的活塞桿上的擺動氣缸以及安裝在所述擺動氣缸上的壓塊。擺動氣缸能夠使得壓塊旋轉一定的角度，通過壓緊氣缸的活塞桿的伸縮使得擺動氣缸和壓塊上下運動，可以根據需要，使得壓塊壓緊纖維片材，從而將纖維片材進行固定。可調夾具的數目和位置根據疊層的纖維片材的形狀和大小的不同來確定。進一步優選，所述可調夾具為四個，分別設置在所述層疊工作臺的四周，從而能夠對纖維片材起到很好的固定作用，穩定性好。本技術纖維片材的工業機器人自動層疊系統適用柔性物件，作為優選，所述的纖維片材包括纖維片材纖維體、固定設置在所述纖維片材纖維體一側的鉤以及固定設置在所述纖維片材纖維體另一側的圈。所述纖維片材連接件中的纖維板以及所述纖維片材中的纖維片材纖維體均為碳纖維、玻璃纖維、化纖纖維、人造纖維、硼纖維、碳化硅纖維或紡織業用纖維。本技術端部設有取放執行器的機械臂可參照工業機器人，即在現有的工業機器人基礎上，對端部進行一定的改進。與現有技術相比，本技術具有如下優點一、本技術纖維片材的工業機器人自動層疊系統為纖維干布(即纖維片材)的 自動化層疊找到了解決的技術方案，目前在世界上存在預浸布有自動化層疊的機器，但纖維干布還沒有自動化疊層的設備和技術，本技術利用端部設有取放執行器的機械臂、纖維片材輸送工作臺以及層疊工作臺相互配合，實現了纖維干布的自動化層疊，填補了此項技術的空白。二、系統效率高系統的效率取決于設有取放執行器的機械臂搬運纖維片材的速度，而本技術可以在現有的工業機器人的基礎上進行簡單改進，改進后效率較高，其速度完全可以滿足規模化生產對生產速本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種纖維片材的工業機器人自動層疊系統，其特征在于，包括：纖維片材輸送工作臺；層疊工作臺；端部設有取放執行器的機械臂，用于取所述纖維片材輸送工作臺上的纖維片材并層疊安放在所述層疊工作臺上。

【技術特征摘要】
1.一種纖維片材的工業機器人自動層疊系統,其特征在于,包括 纖維片材輸送工作臺； 層疊工作臺； 端部設有取放執行器的機械臂，用于取所述纖維片材輸送工作臺上的纖維片材并層疊安放在所述層疊工作臺上。2.根據權利要求I所述的纖維片材的工業機器人自動層疊系統，其特征在于，所述纖維片材輸送工作臺包括基座、安裝在所述基座上的滾筒和纖維片材切割器、安裝在所述基座上并位于所述滾筒和所述纖維片材切割器之間的送料輥、設置在纖維片材切割器出料口處的纖維片材工作臺以及安裝在所述纖維片材工作臺上的長度控制傳感器。3.根據權利要求2所述的纖維片材的工業機器人自動層疊系統，其特征在于，所述纖維片材切割器包括安裝在所述基座上的框架以及與所述框架滑動配合的切割刀。4.根據權利要求I所述的纖維片材的工業機器人自動層疊系統，其特征在于，所述取放執行器包括連接件、氣缸以及安裝在所述氣缸的活塞桿上的推塊和安裝在所述氣缸的端面上的固定框架，所述連接件的一端與所述機械臂連接，另一端與所述氣...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王志堅，張洪生，解衛華，
申請(專利權)人：中國科學院寧波材料技術與工程研究所，
類型：實用新型
國別省市：