本發(fā)明涉及碳纖維復(fù)合材料機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及碳纖維復(fù)合材料生產(chǎn)線及生產(chǎn)方法。

背景技術(shù)：

隨著科技的進(jìn)步，各種碳纖維材料不斷涌現(xiàn)，光是在汽車上，內(nèi)飾、整體框架、燃料罐、座椅加熱墊、輪轂、碳纖維汽車方向盤、碳纖維汽車行李箱蓋等都可以用碳纖維來(lái)制作。碳纖維覆蓋了很多行業(yè)，而且還在不斷擴(kuò)張中。它給我們的生活帶來(lái)了更有品質(zhì)的生活，給我們提供了更舒適、更安全的環(huán)境。

碳纖維復(fù)合材料生產(chǎn)在生產(chǎn)的過(guò)程中，工件需要從一道工序轉(zhuǎn)運(yùn)到另一道工序，且轉(zhuǎn)運(yùn)的過(guò)程中下一道工序?qū)ぜ牟煌孢M(jìn)行加工，這樣就需要對(duì)工件進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，以適應(yīng)不同面的加工，然而工件的有些表面已經(jīng)加工過(guò)就不適宜吸盤對(duì)其進(jìn)行吸附，以防止對(duì)已加工的表面進(jìn)行破壞。

公布號(hào)為cn103803324a的中國(guó)專利公開(kāi)了一種板材翻轉(zhuǎn)裝置及其翻轉(zhuǎn)方法，包括支座架、承料臺(tái)、升降裝置、吸盤轉(zhuǎn)座、吸盤架、吸盤、水平移動(dòng)裝置，所述升降裝置和水平移動(dòng)裝置分別驅(qū)動(dòng)所述吸盤轉(zhuǎn)座豎直和水平運(yùn)動(dòng)，所述吸盤轉(zhuǎn)座連接所述吸盤架，所述吸盤架上連接所述吸盤，所述吸盤在靜止時(shí)保持在吸盤架頂部。它是利用吸盤和工件吸附后重心位置相對(duì)于吸盤轉(zhuǎn)座偏心的特點(diǎn)，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的180度翻轉(zhuǎn)。該裝置存在以下的一些問(wèn)題：一、該板材翻轉(zhuǎn)裝置的承料臺(tái)為兩平行的支架，使得翻轉(zhuǎn)后放置于其上的材料不夠平穩(wěn)；二、該板材翻轉(zhuǎn)裝置依靠偏心和重心的作用，通過(guò)升降裝置和吸盤轉(zhuǎn)座的配合實(shí)現(xiàn)材料的翻轉(zhuǎn)，翻轉(zhuǎn)誤差大，效率低，裝置間的協(xié)調(diào)繁瑣。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供碳纖維復(fù)合材料生產(chǎn)線及生產(chǎn)方法，該生產(chǎn)線及生產(chǎn)方法能夠全自動(dòng)化生產(chǎn)碳纖維復(fù)合材料，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)零件的上下兩面可選擇性吸附并進(jìn)行上下翻轉(zhuǎn)，靈活性強(qiáng)，保證材料翻轉(zhuǎn)后的平穩(wěn)性，提高翻轉(zhuǎn)精度，減少翻轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)運(yùn)所需時(shí)間，有效提高碳纖維復(fù)合材料生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

碳纖維復(fù)合材料生產(chǎn)線，包括自動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)裝置以及設(shè)置在自動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)裝置側(cè)邊的成型碳纖維復(fù)合材料零件的碳纖維成型裝置、翻轉(zhuǎn)工作臺(tái)、冷卻碳纖維復(fù)合材料零件的冷卻裝置、對(duì)碳纖維復(fù)合材料零件進(jìn)行切邊的切邊裝置和清除碳纖維復(fù)合材料上雜物的清洗裝置；自動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)裝置在碳纖維成型裝置、翻轉(zhuǎn)工作臺(tái)、冷卻裝置、切邊裝置和清洗裝置之間轉(zhuǎn)運(yùn)碳纖維復(fù)合材料零件，包括水平移動(dòng)軌道、設(shè)置在水平移動(dòng)軌道上可水平移動(dòng)的行走底座和固定在行走底座上的機(jī)器人，機(jī)器人的機(jī)械臂上連接有吸盤支架，吸盤支架安裝有真空吸盤，機(jī)器人帶動(dòng)吸盤支架上下翻轉(zhuǎn)和豎直方向移動(dòng)。

其中，所述自動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)裝置的側(cè)邊靠近冷卻裝置設(shè)置有翻轉(zhuǎn)工作臺(tái)，翻轉(zhuǎn)工作臺(tái)的形狀與碳纖維復(fù)合材料零件相貼合，翻轉(zhuǎn)工作臺(tái)面對(duì)機(jī)器人的側(cè)面上設(shè)置有供吸盤支架上下運(yùn)動(dòng)的通道，通道的寬度大于真空吸盤的寬度且通道的深度大于真空吸盤的高度。

其中，所述碳纖維成型裝置包括薄壁表面構(gòu)件成型裝置和支撐構(gòu)件成型裝置；薄壁表面構(gòu)件成型裝置用于成型薄壁表面構(gòu)件，薄壁表面構(gòu)件中的碳纖維平行于表面分布，支撐構(gòu)件成型裝置用于成型支撐構(gòu)件，支撐構(gòu)件中的增強(qiáng)纖維呈隨機(jī)分布。

其中，所述切邊裝置包括切邊銑刀、定位裝置和負(fù)壓吸氣式除塵裝置，切邊銑刀設(shè)置在機(jī)器人的側(cè)邊且由機(jī)器人帶動(dòng)水平移動(dòng)，定位裝置固定被切邊零件的位置，定位裝置與機(jī)器人之間設(shè)置有感應(yīng)相互位置的傳感器，負(fù)壓吸氣式除塵裝置利用負(fù)壓去除切邊裝置產(chǎn)生的含碳纖維的粉塵。

其中，所述機(jī)器人包括依次順序連接的轉(zhuǎn)盤、第一機(jī)械臂、第二機(jī)械臂和旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，轉(zhuǎn)盤設(shè)置于行走底座上，第一機(jī)械臂下端與轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，第一機(jī)械臂下端與行走底座轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，第一機(jī)械臂上端與第二機(jī)械臂一端轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，第二機(jī)械臂另一端與旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)固定連接，旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng)部固定，旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng)部與吸盤支架固定連接。

其中，所述行走底座包括驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)以及檢測(cè)實(shí)時(shí)位置的傳感器，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)行走底座在水平移動(dòng)軌道上行走。

其中，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是伺服電機(jī)，傳感器是一種與伺服電機(jī)相連接的編碼器。

其中，所述水平移動(dòng)軌道設(shè)置有編碼器的校正裝置，校正裝置是為作為編碼器的零位的機(jī)械擋塊。

采用上述碳纖維復(fù)合材料生產(chǎn)線生產(chǎn)碳纖維復(fù)合材料的方法，包含如下步驟：

第一步：碳纖維復(fù)合材料在碳纖維成型裝置內(nèi)成型；

第二步：自動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)裝置的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)行走底座沿著水平移動(dòng)軌道移動(dòng)，同時(shí)機(jī)器人帶動(dòng)吸盤支架在豎直方向移動(dòng)，從而使真空吸盤伸入成型裝置內(nèi)，吸附并取出已經(jīng)成型的零件；

第三步：驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)行走底座沿著水平移動(dòng)軌道移動(dòng)，帶動(dòng)機(jī)器人將零件轉(zhuǎn)運(yùn)至翻轉(zhuǎn)工作臺(tái)并將零件放置在翻轉(zhuǎn)工作臺(tái)的通道的上方，機(jī)器人帶動(dòng)吸盤支架伸入通道內(nèi)；真空吸盤對(duì)零件的下表面進(jìn)行吸附后上移至翻轉(zhuǎn)工作臺(tái)的上方后進(jìn)行翻轉(zhuǎn)；

第四步：驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)行走底座沿著水平移動(dòng)軌道移動(dòng)，帶動(dòng)機(jī)器人將翻轉(zhuǎn)后的零件送往冷卻裝置進(jìn)行冷卻；

第五步：機(jī)器人的真空吸盤從冷卻裝置取出成型零件，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)行走底座沿著水平移動(dòng)軌道移動(dòng)，帶動(dòng)機(jī)器人將冷卻后的零件送往切邊裝置進(jìn)行切邊和除塵；

第六步：行走機(jī)器人的真空吸盤從切邊裝置取出切邊后的零件，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)行走底座沿著水平移動(dòng)軌道移動(dòng)，帶動(dòng)機(jī)器人將切邊后的零件送往清洗裝置清洗進(jìn)行清洗；

第七步：行走機(jī)器人從清洗裝置取出清洗后的零件，堆放至成品區(qū)域。

本發(fā)明具有如下有益效果：

本發(fā)明的生產(chǎn)線及生產(chǎn)方法能夠全自動(dòng)化生產(chǎn)碳纖維復(fù)合材料，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)零件的上下兩面可選擇性吸附并進(jìn)行上下翻轉(zhuǎn)，靈活性強(qiáng)，保證材料翻轉(zhuǎn)后的平穩(wěn)性，提高翻轉(zhuǎn)精度，減少翻轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)運(yùn)所需時(shí)間，有效提高碳纖維復(fù)合材料生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的自動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)裝置的側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明的機(jī)器人的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明的翻轉(zhuǎn)工作臺(tái)的的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記說(shuō)明：

1-自動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)裝置、11-水平移動(dòng)軌道、111-機(jī)械擋塊、12-行走底座、13-機(jī)器人、131-轉(zhuǎn)盤、132-第一機(jī)械臂、133-第二機(jī)械臂、134-旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)、135-吸盤支架、136-真空吸盤、2-碳纖維成型裝置、21-薄壁表面構(gòu)件成型裝置、22-支撐構(gòu)件成型裝置、3-翻轉(zhuǎn)工作臺(tái)、31-通道、4-冷卻裝置、5-切邊裝置、51-切邊銑刀、52-定位裝置、53-負(fù)壓吸氣式除塵裝置、6-清洗裝置。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明：

參見(jiàn)圖1，碳纖維復(fù)合材料生產(chǎn)線，包括自動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)裝置1、碳纖維成型裝置2、翻轉(zhuǎn)工作臺(tái)3、冷卻裝置4、切邊裝置5和清洗裝置6；

參見(jiàn)圖2，所述自動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)裝置包括水平移動(dòng)軌道11、行走機(jī)構(gòu)以及存儲(chǔ)裝置；

所述行走機(jī)構(gòu)包括行走底座12和機(jī)器人13；

所述行走底座12在水平移動(dòng)軌道11上行走，行走底座12包括驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)以及檢測(cè)實(shí)時(shí)位置的傳感器，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)行走底座12在水平移動(dòng)軌道11上行走。本實(shí)施例中，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是伺服電機(jī)，所述傳感器是一種與伺服電機(jī)相連接的編碼器。

參見(jiàn)圖3，所述機(jī)器人13固定在行走底座12上，包括依次順序連接的轉(zhuǎn)盤131、第一機(jī)械臂132、第二機(jī)械臂133和旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)134，轉(zhuǎn)盤131設(shè)置于行走底座12上，第一機(jī)械臂132下端與轉(zhuǎn)盤131轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，第一機(jī)械臂132下端與行走底座12轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，第一機(jī)械臂132上端與第二機(jī)械臂133一端轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，第二機(jī)械臂133另一端與旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)134固定連接，旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)134的轉(zhuǎn)動(dòng)部固定連接有吸盤支架135，吸盤支架135分成若干列，每列安裝至少一個(gè)真空吸盤136，真空吸盤136的吸嘴以吸盤支架135為對(duì)稱軸上下對(duì)稱設(shè)置，機(jī)器人13帶動(dòng)吸盤支架135上下翻轉(zhuǎn)和豎直方向移動(dòng)。

所述水平移動(dòng)軌道11設(shè)置有編碼器的校正裝置，校正裝置是為作為編碼器的零位的機(jī)械擋塊111。

所述存儲(chǔ)裝置存儲(chǔ)機(jī)器人13的動(dòng)作和停留位置等參數(shù)，機(jī)器人13在水平移動(dòng)軌道11上行走，并將檢測(cè)實(shí)時(shí)位置的傳感器的讀數(shù)以及機(jī)器人13的動(dòng)作與運(yùn)算于存儲(chǔ)裝置中存有的機(jī)器人13的動(dòng)作和停留位置等參數(shù)做比較，根據(jù)比較的結(jié)果，反饋到機(jī)器人13，控制機(jī)器人13的動(dòng)作，在某個(gè)設(shè)定的停留位置完成特定的動(dòng)作。

所述碳纖維成型裝置2、翻轉(zhuǎn)工作臺(tái)3、冷卻裝置4、切邊裝置5和清洗裝置6依次設(shè)置在水平移動(dòng)軌道11的側(cè)邊。

具體的，所述碳纖維成型裝置2設(shè)置在水平移動(dòng)軌道11一端的端部前端，用于碳纖維復(fù)合材料的成型，具體的，所述碳纖維成型裝置2是一種hp-rtm或rtm或smc碳纖維成型裝置；

所述碳纖維復(fù)合材料包括薄壁表面構(gòu)件和支撐構(gòu)件,薄壁表面構(gòu)件和支撐構(gòu)件相互膠合，薄壁表面構(gòu)件的碳纖維絲形成平行于薄壁表面構(gòu)件的成型面的分布，支撐構(gòu)件的碳纖維絲隨機(jī)分布，薄壁表面構(gòu)件和支撐構(gòu)件二者的膠合實(shí)現(xiàn)了碳纖維復(fù)合材料更好的整體性能。

所述碳纖維成型裝置2包括薄壁表面構(gòu)件成型裝置21和支撐構(gòu)件成型裝置22；

所述薄壁表面構(gòu)件成型裝置21用于成型薄壁表面構(gòu)件，薄壁表面構(gòu)件中的碳纖維平行于表面分布。本實(shí)施例中，所述薄壁表面構(gòu)件成型裝置21是一種鋪設(shè)層狀纖維的hp-rtm或rtm或smc碳纖維成型裝置。

所述支撐構(gòu)件成型裝置22用于制造支撐構(gòu)件，支撐構(gòu)件為一種纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，支撐構(gòu)件中的增強(qiáng)纖維呈隨機(jī)分布。本實(shí)施例中，所述支撐構(gòu)件成型裝置22是纖維隨機(jī)分布的smc碳纖維成型裝置2或纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料成型裝置，具體包括lft-d，lft-g等。

所述翻轉(zhuǎn)工作臺(tái)3和冷卻裝置4分別設(shè)置在水平移動(dòng)軌道11的一端的兩側(cè)且靠近碳纖維成型裝置2設(shè)置。

參見(jiàn)圖4，所述翻轉(zhuǎn)工作臺(tái)3的形狀與所轉(zhuǎn)運(yùn)的零件相貼合，翻轉(zhuǎn)工作臺(tái)3面對(duì)機(jī)器人13的側(cè)面上設(shè)置有供吸盤支架135上下運(yùn)動(dòng)的通道31，通道31的寬度大于真空吸盤136的寬度且通道31的深度大于真空吸盤136的高度。所轉(zhuǎn)運(yùn)的零件需要翻轉(zhuǎn)時(shí)可以先放在翻轉(zhuǎn)工作臺(tái)3上，真空吸盤136在零件上方的時(shí)候可以直接吸取翻轉(zhuǎn)工作臺(tái)3上的零件；真空吸盤136在零件下方的時(shí)候，吸盤支架135的每個(gè)列都進(jìn)入翻轉(zhuǎn)工作臺(tái)3對(duì)應(yīng)的通道31中吸取零件，上下均不存在干涉的問(wèn)題，然后通過(guò)直接翻轉(zhuǎn)吸盤支架135，就可以實(shí)現(xiàn)零件的翻轉(zhuǎn)，縮短了翻轉(zhuǎn)零件時(shí)間，提高了工作效率。

所述冷卻裝置4對(duì)其上的零件進(jìn)行吹風(fēng)冷卻。

所述切邊裝置5包括切邊銑刀51和定位裝置52；所述切邊銑刀51設(shè)置在機(jī)器人13的側(cè)邊且由機(jī)器人13帶動(dòng)水平移動(dòng)切割碳纖維復(fù)合材料零件，所述定位裝置52固定被切邊零件的位置，以便切邊銑刀51更好的切割零件，所述定位裝置52與機(jī)器人13之間設(shè)置有感應(yīng)相互位置的傳感器。優(yōu)選的，所述切邊裝置5還包括負(fù)壓吸氣式除塵裝置53，負(fù)壓吸氣式除塵裝置53利用負(fù)壓可以有效去除切邊裝置5產(chǎn)生的含碳纖維的粉塵。

所述清洗裝置6為壓縮空氣的吹除裝置。

利用上述生產(chǎn)線生產(chǎn)碳纖維復(fù)合材料的方法，包含如下步驟：

第一步：碳纖維復(fù)合材料在碳纖維成型裝置2內(nèi)成型；

第二步：自動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)裝置1的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)行走底座12沿著水平移動(dòng)軌道11移動(dòng)，同時(shí)機(jī)器人13帶動(dòng)吸盤支架135在豎直方向移動(dòng)，從而使真空吸盤136伸入成型裝置內(nèi)，吸附并取出已經(jīng)成型的零件；

第三步：驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)行走底座12沿著水平移動(dòng)軌道11移動(dòng)，帶動(dòng)機(jī)器人13將零件轉(zhuǎn)運(yùn)至翻轉(zhuǎn)工作臺(tái)3并將零件放置在翻轉(zhuǎn)工作臺(tái)3的通道31的上方，機(jī)器人13帶動(dòng)吸盤支架135伸入通道31內(nèi)；真空吸盤136對(duì)零件的下表面進(jìn)行吸附后上移至翻轉(zhuǎn)工作臺(tái)3的上方后進(jìn)行翻轉(zhuǎn)；

第四步：驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)行走底座12沿著水平移動(dòng)軌道11移動(dòng)，帶動(dòng)機(jī)器人13將翻轉(zhuǎn)后的零件送往冷卻裝置4進(jìn)行吹風(fēng)冷卻；

第五步：機(jī)器人13的真空吸盤136從冷卻裝置4取出成型零件，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)行走底座12沿著水平移動(dòng)軌道11移動(dòng)，帶動(dòng)機(jī)器人13將冷卻后的零件送往切邊裝置5，定位裝置52固定冷卻后的零件并由機(jī)器人13帶動(dòng)切邊銑刀51對(duì)零件進(jìn)行切割，同時(shí)負(fù)壓吸氣式除塵裝置53工作，去除切邊裝置5產(chǎn)生的含碳纖維的粉塵；

第六步：行走機(jī)器人13的真空吸盤136從切邊裝置5取出切邊后的零件，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)行走底座12沿著水平移動(dòng)軌道11移動(dòng)，帶動(dòng)機(jī)器人13將切邊后的零件送往清洗裝置6清洗進(jìn)行清洗；

第七步：行走機(jī)器人13從清洗裝置6取出清洗后的零件，堆放至成品區(qū)域。

以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說(shuō)明書(shū)及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。