一种适应于自动倾斜铺放的两级纠偏机构

技术领域

本发明涉及一种适应于自动倾斜铺放的两级纠偏机构，属于复合材料自动化成型装备设计技术领域。

背景技术

异型复合材料/金属结构是由内层金属结构和外层复合材料结构复合而成。通过自动倾斜铺放技术，将预浸布带倾斜铺覆于金属结构外层，固化后形成复合材料/金属结构。该类结构外形面由多种曲率曲面复合而成，存在正负曲率交变区域，外形结构复杂。且由于倾斜铺放时，布带需按异型金属结构外形进行展型，其不同位置受力不同且存在突变。为了保证铺放质量，要求铺放过程中，预浸布带的一侧始终与压辊一侧齐平，但布带的受力突变会导致铺放过程中布带出现上下窜动。传统的单级纠偏通过转角电机的回转，为布带附加与传输方向垂直的运动，来实现布带的纠偏，但该方式具有一定的滞后性，无法快速响应布带大幅窜动，造成纠偏失效。因此，现有的单级纠偏技术无法满足异型复合材料/金属结构的自动倾斜铺放时布带输出位置保持恒定的要求。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提出一种适应于自动倾斜铺放的两级纠偏机构，该两级纠偏机构能够解决自动倾斜铺放异型结构时布带位置无法精确实时修正的问题。

本发明的技术解决方案是：

一种适应于自动倾斜铺放的两级纠偏机构，包括：前后墙板、I级纠偏机构和II级纠偏机构；

I级纠偏机构和II级纠偏机构固定安装在前后墙板上，预浸布带依次绕过I级纠偏机构和II级纠偏机构；

I级纠偏机构通过旋转运动改变预浸布带的铺放位置；

II级纠偏机构通过直线运动改变预浸布带的铺放位置；所述直线运动方向垂直于预浸布带的传送方向。

可选地，I级纠偏机构包括：第一导向轮、第二导向轮、第三导向轮、第四导向轮、第五导向轮、转角电机和旋转平台；

第一导向轮、第二导向轮和第五导向轮固定安装在前后墙板上；

第三导向轮、第四导向轮固定安装在旋转平台上，旋转平台通过转角电机固定连接前后墙板；转角电机用于驱动旋转平台绕轴回转；

预浸布带依次绕过第一导向轮、第二导向轮、第三导向轮、第四导向轮和第五导向轮。

可选地，第一导向轮、第二导向轮和第五导向轮的轴线互相平行。

可选地，旋转平台的转动轴垂直于第三导向轮和第四导向轮轴线所构成的平面。

可选地，第二导向轮和第五导向轮轴线所构成的平面平行于第三导向轮和第四导向轮轴线所构成的平面，且不重合。

可选地，II级纠偏机构包括：上纠偏轮、纠偏气缸、纠偏支架、纠偏导轨、纠偏直线电机、第二纠偏传感器、纠偏滑块、纠偏推杆和下纠偏轮；

纠偏导轨固定安装在前后墙板上，纠偏支架通过纠偏滑块连接纠偏导轨，纠偏直线电机用于驱动纠偏滑块沿纠偏导轨滑动；

上纠偏轮旋转连接纠偏支架；

下纠偏轮旋转连接纠偏推杆，纠偏推杆通过纠偏气缸连接纠偏支架；纠偏气缸用于驱动下纠偏轮和上纠偏轮做相向和背离运动；下纠偏轮和上纠偏轮配合使用加紧预浸布带。

可选地，I级纠偏机构还包括：转位传感器和第一纠偏传感器；

转位传感器用于限制旋转平台的最大转动角度；

第一纠偏传感器用于检测预浸布带相对于下纠偏轮轴线方向的偏移量，用于反馈控制系统控制转角电机的回转方向和回转角度。

可选地，第一纠偏传感器固定连接纠偏支架。

可选地，II级纠偏机构还包括：第二纠偏传感器；

第二纠偏传感器用于检测预浸布带输出位置，将信号反馈至纠偏直线电机，纠偏直线电机带动纠偏支架沿纠偏导轨滑动，滑动方向垂直于预浸布带前进方向，实现预浸布带最终输出位置恒定。

可选地，第二纠偏传感器固定连接纠偏导轨。

本发明与现有技术相比的优点在于：

1)本发明实现了异型复合材料/金属结构自动铺放时，布带的实时敏捷纠偏。

2)本发明共包含两级纠偏机构，其中I级纠偏机构具有纠偏行程大(±∞)；II级纠偏机构具有纠偏行程小(±50mm～±200mm)。本发明采用两级纠偏集成技术，将I、II级纠偏组合使用，实现布带的大范围、快速、光顺纠偏调整，完全替代人工纠偏。

3)本发明采用简单的机械结构进行布带自适应纠偏，避免了复杂的布带轨迹规划及自动控制，大幅降低了整个系统的控制难度，减少电气结构的应用，也可大幅提升两级纠偏机构的工作可靠性。经实际运用验证表明，应用本发明对异型复合材料结构进行铺放，完全满足复杂表面的敏捷纠偏需求。

附图说明

图1为I级纠偏机构示意图；

图2为II级纠偏机构示意图；

图3为I级纠偏机构与II级纠偏机构相对位置关系示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行说明。

如图3所示，本发明一种适应于自动倾斜铺放的两级纠偏机构，包括：前后墙板1、I级纠偏机构30和II级纠偏机构20。I级纠偏机构30和II级纠偏机构20两者固定安装于前后墙板1上。I级纠偏机构30通过回摆运动(回转中心为转角电机2)，实现布带纠偏，具有纠偏行程大(±∞)，纠偏响应慢的特点。II级纠偏机构20通过线性往复运动，实现布带纠偏，具有纠偏行程小(±50mm～±200mm)，响应速度快的特点。

如图1所示，I级纠偏机构30包括：多个导向轮、转角电机2、旋转平台3、转位传感器4和第一纠偏传感器10。

导向轮共5个，均为转动连接，同时工作实现布带的传送。第三导向轮16、第四导向轮17固定于旋转平台3上，第一导向轮14、第二导向轮15、和第五导向轮18固定于前后墙板1上。第一导向轮14、第二导向轮15和第五导向轮18的轴线互相平行。预浸布带40依次绕过第一导向轮14、第二导向轮15、第三导向轮16、第四导向轮17和第五导向轮18。转角电机2用于驱动旋转平台3绕轴回转；旋转平台3的转动轴垂直于第三导向轮16和第四导向轮17轴线所构成的平面。第二导向轮15和第五导向轮18轴线所构成的平面平行于第三导向轮16和第四导向轮17轴线所构成的平面，且不重合。通过转角电机2，实现旋转平台3相对转角电机2的轴线的转位移动。旋转平台3的转位行程通过转位传感器4进行控制。转位传感器4用于限制旋转平台3的最大转动角度。第一纠偏传感器10用于检测布带相对于下纠偏轮13的轴线方向偏移量，用于反馈控制系统控制转角电机2的回转方向和回转角度，以此实现布带与上纠偏轮5的相对位置保持恒定。第一纠偏传感器10固定连接纠偏支架7。导向轮、转角电机2、旋转平台3、转位传感器4和第一纠偏传感器10共同构成I级纠偏机构30(图1)，可实现布带的一级纠偏，纠偏行程为±∞。

如图2所示，II级纠偏机构20包括：上纠偏轮5、纠偏气缸6、纠偏支架7、纠偏导轨8、纠偏直线电机9、第二纠偏传感器19、纠偏滑块11、纠偏推杆12、下纠偏轮13和第二纠偏传感器19。

上纠偏轮5固定连接于纠偏支架7，下纠偏轮13固定连接于纠偏推杆12。纠偏气缸6固定连接于纠偏支架7。纠偏推杆12滑动连接于纠偏气缸6，纠偏推杆12可通过纠偏气缸6进排气实现纠偏推杆12上下滑动。下纠偏轮13随纠偏推杆12上下滑动，可实现下纠偏轮13与上纠偏轮5的夹紧和分离动作，完成对布带的夹紧和卸夹动作。纠偏支架7固定连接于纠偏滑块11。纠偏导轨8滑动连接于纠偏滑块11，由纠偏直线电机9驱动，实现纠偏滑块11与纠偏支架7往复运动，往复运动方向平行于下纠偏轮13的轴线。

上纠偏轮5与下纠偏轮13的轴线互相平行。

第二纠偏传感器19固定连接于纠偏导轨8，用于检测预浸布带40输出位置，将信号反馈至纠偏直线电机9，纠偏直线电机9带动纠偏支架7沿纠偏导轨8滑动，滑动方向垂直于预浸布带40前进方向，实现预浸布带40最终输出位置恒定。

上纠偏轮5、纠偏气缸6、纠偏支架7、纠偏导轨8、纠偏直线电机9、纠偏滑块11、纠偏推杆12、下纠偏轮13和第二纠偏传感器19共同构成II级纠偏机构20(图2)，可实现布带的二级纠偏，纠偏行程为±50mm～±200mm。

工作过程：

工作时如图3所示，布带通过导向轮引导，依次穿过第一导向轮14、第二导向轮15、第三导向轮16、第四导向轮17和第五导向轮18，下纠偏轮13。布带输送过程中，第一纠偏传感器10检测布带相对于下纠偏轮13的轴线方向偏移量，用于反馈控制系统控制转角电机2的回转方向和回转角度，以此实现布带与上纠偏轮5的相对位置保持恒定。实现布带位置的精确控制此过程为I级纠偏。I级纠偏完成后，纠偏气缸6工作，上纠偏轮5和下纠偏轮13贴合，压紧布带，第二纠偏传感器19检测布带输出位置，将信号反馈至纠偏直线电机9，纠偏直线电机9带动纠偏支架7沿纠偏导轨8滑动，滑动方向垂直于布带前进方向，实现布带最终输出位置恒定，完成布带的II级纠偏。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。