本發(fā)明涉及復(fù)合材料立體預(yù)制件制造設(shè)備，具體為一種機(jī)器人針刺設(shè)備。

背景技術(shù)：
三維針刺成型技術(shù)分為平面預(yù)制件針刺成型和復(fù)雜構(gòu)件(異型)預(yù)制件針刺成型。平面預(yù)制件針刺成型研究較為廣泛，如PierreOlry(U.S.Patent4790052)開發(fā)了平板預(yù)制件針刺成型技術(shù)，該技術(shù)可實(shí)現(xiàn)預(yù)制件的均勻針刺成型；OlryP等(U.S.Patent6009605)發(fā)明了一種圓形針刺機(jī)，該機(jī)器利用螺旋變形帶來(lái)制備復(fù)合材料剎車盤的預(yù)制件；一種環(huán)形預(yù)制件制備機(jī)器由DelecroixV等(U.S.Patent7251871)開發(fā)，該機(jī)器直接利用商業(yè)紗線制備環(huán)形預(yù)制件，節(jié)省制備螺旋帶的中間環(huán)節(jié)，從而降低了生產(chǎn)制造成本。以上的針刺技術(shù)屬于平面針刺成型技術(shù)，適合制備形狀較為簡(jiǎn)單的預(yù)制件，在制備高厚或者異形結(jié)構(gòu)預(yù)制件時(shí)，上述針刺技術(shù)就顯示出其局限性。對(duì)于異型預(yù)制件針刺成型技術(shù)，OlryP(U.S.Patent4621662)發(fā)明了“Novoltex”針刺成型技術(shù)，該技術(shù)利用針刺纖維帶制備軸對(duì)稱非圓柱形狀的預(yù)制件，特別用于制造發(fā)動(dòng)機(jī)噴管尾錐復(fù)合材料的增強(qiáng)體，但該技術(shù)在制備變錐角或者球面等復(fù)雜曲面形狀預(yù)制件時(shí)存在局限性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明擬解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種機(jī)器人針刺設(shè)備。該設(shè)備可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜空間曲面預(yù)制件的針刺成型，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便、操作簡(jiǎn)單、靈活高效。本發(fā)明解決所述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案是，提供一種機(jī)器人針刺設(shè)備，包括六自由度機(jī)器人、芯模和位于六自由度機(jī)器人工作范圍內(nèi)的工作臺(tái)；所述工作臺(tái)上表面安裝有芯模，芯模與伺服電機(jī)的輸出軸連接；其特征在于所述設(shè)備還包括氣動(dòng)針刺頭組件；所述氣動(dòng)針刺頭組件與六自由度機(jī)器人連接；所述氣動(dòng)針刺頭組件包括連接法蘭、導(dǎo)柱安裝板、調(diào)整滑塊、基座、八個(gè)直線軸承、四個(gè)導(dǎo)向軸、四根導(dǎo)柱、剝網(wǎng)板、刺針、針板、隔板、連接板、氣缸和連接塊；所述氣動(dòng)針刺頭組件通過(guò)連接法蘭與六自由度機(jī)器人連接；所述連接法蘭與連接塊連接；所述連接塊與基座連接；所述基座上安裝有氣缸和四個(gè)直線軸承；所述調(diào)整滑塊與基座螺紋連接；所述導(dǎo)柱安裝板與調(diào)整滑塊螺紋連接；所述連接板的一側(cè)分別與氣缸的活塞桿和四根導(dǎo)向軸連接；所述導(dǎo)向軸通過(guò)各自的直線軸承與基座連接；所述連接板的另一側(cè)通過(guò)隔板與針板螺紋連接；所述刺針通過(guò)螺紋連接安裝在針板上；所述四根導(dǎo)柱的一端安裝有剝網(wǎng)板，另一端穿過(guò)各自的直線軸承和基座的通孔與導(dǎo)柱安裝板螺紋連接；所述調(diào)整滑塊上開有長(zhǎng)條槽。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果在于：1.采用多關(guān)節(jié)機(jī)器人帶動(dòng)氣動(dòng)針刺頭組件到達(dá)空間任意方向和位置，可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜空間曲面預(yù)制件的針刺成型，適應(yīng)性更強(qiáng)；2.采用氣缸作為針刺的執(zhí)行元件，特別的是剝網(wǎng)板不參與運(yùn)動(dòng)，有效簡(jiǎn)化了運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，方便維護(hù)，成本較低；3.本發(fā)明采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)水平旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)，定位精度高，承載能力大，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)可靠，為保證針刺精度和產(chǎn)品質(zhì)量提供了保障。附圖說(shuō)明圖1是本發(fā)明機(jī)器人針刺設(shè)備一種實(shí)施例的整體結(jié)構(gòu)爆炸圖；圖2是本發(fā)明機(jī)器人針刺設(shè)備一種實(shí)施例的氣動(dòng)針刺頭組件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明機(jī)器人針刺設(shè)備一種實(shí)施例的工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明機(jī)器人針刺設(shè)備實(shí)施例1的預(yù)制件結(jié)構(gòu)示意圖。(圖中1、六自由度機(jī)器人；2、氣動(dòng)針刺頭組件；3、芯模；4、工作臺(tái)；2.1、連接法蘭；2.2、導(dǎo)柱安裝板；2.3、調(diào)整滑塊；2.4、基座；2.5、直線軸承；2.6、導(dǎo)向軸；2.7、導(dǎo)柱；2.8、剝網(wǎng)板；2.9、刺針；2.10、針板；2.11、隔板；2.12、連接板；2.13、氣缸；2.14、連接塊；2.15、長(zhǎng)條槽；5、底氈；6、預(yù)制件)具體實(shí)施方式下面將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。本發(fā)明提供了一種機(jī)器人針刺設(shè)備(參見圖1-3，簡(jiǎn)稱設(shè)備)，包括六自由度機(jī)器人(簡(jiǎn)稱機(jī)器人)1、氣動(dòng)針刺頭組件2、芯模3和位于機(jī)器人1工作范圍內(nèi)的工作臺(tái)4；所述機(jī)器人1能夠到達(dá)其工作范圍內(nèi)的空間任意方向和任意位置；所述氣動(dòng)針刺頭組件2與機(jī)器人1連接；所述氣動(dòng)針刺頭組件2通過(guò)六自由度機(jī)器人1能夠到達(dá)其工作范圍內(nèi)的空間任意方向和任意位置；所述工作臺(tái)4上表面安裝有能夠水平旋轉(zhuǎn)的芯模3，芯模3與伺服電機(jī)的輸出軸連接，其動(dòng)力由伺服電機(jī)提供；所述機(jī)器人1和伺服電機(jī)為現(xiàn)有市售產(chǎn)品；所述氣動(dòng)針刺頭組件2包括連接法蘭2.1、導(dǎo)柱安裝板2.2、調(diào)整滑塊2.3、基座2.4、八個(gè)直線軸承2.5、四個(gè)導(dǎo)向軸2.6、四根導(dǎo)柱2.7、剝網(wǎng)板2.8、刺針2.9、針板2.10、隔板2.11、連接板2.12、氣缸2.13和連接塊2.14；所述氣動(dòng)針刺頭組件2通過(guò)連接法蘭2.1與機(jī)器人1連接；所述連接法蘭2.1與連接塊2.14連接；所述連接塊2.14與基座2.4連接；所述基座2.4上安裝有氣缸2.13和四個(gè)直線軸承2.5；所述調(diào)整滑塊2.3與基座2.4螺紋連接；所述導(dǎo)柱安裝板2.2與調(diào)整滑塊2.3螺紋連接；所述連接板2.12的一側(cè)分別與氣缸2.13的活塞桿和四根導(dǎo)向軸2.6連接；所述導(dǎo)向軸2.6通過(guò)各自的直線軸承2.5與基座2.4連接；所述連接板2.12的另一側(cè)通過(guò)隔板2.11與針板2.10螺紋連接；所述刺針2.9通過(guò)螺紋連接安裝在針板2.10上；所述四根導(dǎo)柱2.7的一端安裝有剝網(wǎng)板2.8，另一端穿過(guò)各自的直線軸承2.5和基座2.4的通孔與導(dǎo)柱安裝板2.2螺紋連接；所述調(diào)整滑塊2.3上開有長(zhǎng)條槽2.15，長(zhǎng)條槽2.15能夠調(diào)整剝網(wǎng)板2.8的位置，進(jìn)而調(diào)整針刺深度。所述機(jī)器人1的型號(hào)是KawasakiRS30N。位于六自由度機(jī)器人1機(jī)械臂末端的氣動(dòng)針刺頭組件2能夠針對(duì)任一工作范圍內(nèi)的位置進(jìn)行針刺；氣動(dòng)針刺頭組件2采用氣缸2.13中的壓縮空氣作為動(dòng)力源，推動(dòng)氣缸2.13的活塞桿伸縮運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)刺針2.9往復(fù)運(yùn)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)針刺。本發(fā)明的工作原理和工作流程是：開機(jī)，六自由度機(jī)器人1帶動(dòng)氣動(dòng)針刺頭組件2到達(dá)工位，氣動(dòng)針刺頭組件2的采用氣缸2.13輸出，采用氣缸2.13的活塞桿推動(dòng)針板2.10和刺針2.9向前運(yùn)動(dòng)，刺針2.9刺入織物預(yù)制件，氣缸2.13的活塞桿伸縮運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)刺針2.9往復(fù)運(yùn)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)針刺，針刺結(jié)束后，手提氣缸1的活塞桿10退回初始點(diǎn)。六自由度機(jī)器人1帶動(dòng)氣動(dòng)針刺頭組件2到達(dá)下一個(gè)工位，繼續(xù)針刺。實(shí)施例1使用所述機(jī)器人針刺設(shè)備織造一種頂部封閉的錐形回轉(zhuǎn)預(yù)制件(參見圖4)。材料：短切纖維氈，密度為100g/m2，厚度為0.8mm。具體織造實(shí)施步驟是：(1)在芯模3上套上底氈5。(2)在底氈5上鋪上一層短切纖維氈。(3)調(diào)整滑塊2.3的位置進(jìn)而調(diào)整剝網(wǎng)板2.8的位置，確定針刺深度25mm。(4)啟動(dòng)機(jī)器，機(jī)器人1臂末端的氣動(dòng)針刺頭組件2按機(jī)器人1程序運(yùn)動(dòng)至指定的初始位置，氣動(dòng)針刺頭組件2開始按設(shè)定的PLC程序進(jìn)行針刺，針刺氣缸2.13輸出，帶動(dòng)安裝在針板2.10上的刺針2.9將短切纖維氈向氣缸2.13輸出方向刺入25mm，氣缸2.13到達(dá)終點(diǎn)后退回到起點(diǎn)，機(jī)器人1帶動(dòng)氣動(dòng)針刺頭組件2按預(yù)先規(guī)劃好的軌跡運(yùn)動(dòng)到下一目標(biāo)針刺位置，PLC控制系統(tǒng)控制芯模3完成預(yù)定角度進(jìn)給，以進(jìn)行下一步的針刺循環(huán)，如此反復(fù)，直至完成整個(gè)產(chǎn)品的單層針刺。(5)單層針刺完，鋪上新的一層短切纖維氈，循環(huán)步驟(4)，進(jìn)行下一層的針刺，直到達(dá)到預(yù)定的預(yù)制件厚度。本發(fā)明未述及之處適用于現(xiàn)有技術(shù)。