静音针刺机器人制造技术

本实用新型专利技术涉及短丝纤维针刺成型技术领域，尤其是一种静音针刺机器人，包括机械手、针刺组件及回转工作台组件，该机器人用于仿生人工针刺的动作，其巧妙的利用了立柱、上臂及下臂组成结构简单的机械手，实现机械手的轻量化设计，并由该机械手带动针刺组件移动；同时针刺组件由电动缸带动针刺板沿直线方向往复运动，解决了四杆机构的原生性的振动和冲击，延长了针刺组件的使用寿命，降低了工厂生产中的噪声；另外通过在针刺板处于不同半径的针刺圈时改变工作台关节的转速，以此维持针刺板每次相对工作台关节上待针刺制品转动的弧长S恒定不变，确保待针刺制品上所针刺出针孔相对均匀，提高针刺制品后续增强处理的效果。

Silent needle-punching robot

The utility model relates to the technical field of staple fiber needle forming, in particular to a silent needle-punching robot, which includes a manipulator, a needle-punching component and a rotary table component. The robot is used for the action of bionic artificial needling. It ingeniously uses a simple manipulator composed of a column, an upper arm and a lower arm to realize the lightweight design of the manipulator, and the manipulator drives the needle. At the same time, the needle-punching assembly is driven by the electric cylinder to move the needle-punching plate back and forth along the straight line direction, which solves the original vibration and impact of the four-bar mechanism, prolongs the service life of the needle-punching assembly and reduces the noise in the factory production. In addition, the rotational speed of the worktable joint is changed when the needle-punching plate is in the needle-punching ring with different radius to maintain the relative work of the needle The arc length S of needle-punched products on the table joint remains constant, which ensures that the needle holes on needle-punched products are relatively uniform, and improves the effect of subsequent strengthening treatment of needle-punched products.

【技术实现步骤摘要】
静音针刺机器人
本技术涉及短丝纤维针刺成型
，尤其是一种静音针刺机器人。
技术介绍
当前国内外的异形短丝碳纤维制品，主要采用有两种方方法针刺，一种为弹射法针刺编织，另一种为固定针位法针刺。弹射法针刺编织：具体来说，将异形编织品固定在回转平台上，驱动回转平台转动，实现碳纤维制品回转运动，将弹射枪安装在可90°转动的机架上，从弹射枪中弹射出针刺头刺向并刺入碳纤维制品，待异形碳纤维制品完成针刺后，取下产品，之后将刺有刺针的橡皮用机械手一根一根的拨出，这种弹射针刺法的好处是基本不需要调整弹射距离，可制成多规格制品，针孔也较为规整，但是其不足之处在于，针刺过程只有一个方向，没有反向针刺削弱了针刺形成的结合力，另外针刺拔取费时费力；固定针位法针刺，具体说，它将待刺异形编织品固定在回转平台上，驱动回转平台转动，异形编织品随回转平台一并转动，针刺头安装在可90°回转的回转头上，这个回转头又安装在可水平及上下移动的横梁上，通过调整横梁的位置，使针刺头与异形编织品的距离在针刺的工作行程内，然后调整针刺头的针刺方向，进行针刺，刺针刺入及拔出异形编织品时，编织品仍在回转，导致编织品上针刺的孔形是2-3倍针形的腰形孔(依据回转平台回转速度不同，腰型孔的大小有差异)。这种针刺法的优点是，在刺针刺入及拔出过程中，从正反两个方向针刺异形编织品，虽然增强了针刺的结合力，不足的是针刺孔不是针形孔而是2-3倍针形的腰形孔，这种2-3倍针形的腰形孔的形成，这种大针孔增大了后期增强处理的难度，也降低了碳纤维织品的整体强度。为此，中国专利201710609761.0公开了一种等静压联动三维针刺编织机，其主要解决的“弹射法针刺编织”存在“针刺过程只有一个方向，没有反向针刺削弱了针刺形成的结合力，另外刺针拔取费时费力”的问题，也解决了“固定针位法针刺”存在的“在刺针刺入及拔出异形编织品时，编织品仍在回转，导致编织品上针刺的孔形是2-3倍针形的腰形孔(依据回转平台回转速度不同，腰型孔的大小有差异)，这种2-3倍针形的腰形孔的形成，这种大针孔增大了后期增强处理的难度，也降低了碳纤维织品的整体强度”的问题。但是其采用四杆机构实行回转运动转化为直线往复运动，四杆机构运行时存在原生性振动问题，影响三维针刺横梁导轨的运行精度和运行寿命；另外每次针刺过程的时间是固定的，回转平台的步进周期固定，回转平台的转速固定，导致离回转平台中心距离越远针刺孔越稀疏(针刺板间距变大)的现象：如果在针刺内圈针刺孔均匀合适时，那么针刺外圈时，针刺孔(针板)间的距离就会超出预期；反之，如果在针刺外圈针刺孔均匀合适时，那么针刺内圈时，针刺孔(针板)就会出现大量及部分重叠的现象；而中国专利201810120214.0所公开的一种基于伺服针刺单元的机器人针刺设备，其主要采用的是普通车床刀架的溜刀板结构，这个结构的特点是零件多，重量大，使得驱动溜刀板结构的伺服电机的输出功率增大，伺服电机系统重量及转动惯量增大，影响了机器人运动的灵活性和敏捷性。针对于此，本技术旨在对现有针刺机的“振动问题”、“针刺孔不均匀问题”以及机器人运动的灵活性和敏捷性进行改进，并解决这些问题。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是：为了解决现有技术中针刺机的振动及针刺出的制品其针刺孔不均匀及机器手运动的灵活性与敏捷性的问题，现提供一种静音针刺机器人。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种静音针刺机器人，包括机械手、针刺组件及回转工作台组件；所述机械手包括立柱、上臂及下臂，所述立柱上设有肩部电机，所述上臂的上端与肩部电机的输出端传动连接，所述上臂的下端设有手肘电机，所述手肘电机的输出端与下臂的上端传动连接，所述下臂的下端设有手腕电机；所述针刺组件包括针刺电机、电动缸及针刺板，所述电动缸包括外壳、丝杆及螺母，所述外壳与手腕电机的输出端传动连接，所述针刺电机的输出端与丝杆传动连接，所述丝杆转动设置在外壳内，所述螺母沿丝杆的轴线方向滑动设置在外壳内，且与丝杆螺纹传动连接，所述针刺板通过推杆与螺母固定连接；所述回转工作台组件设置在机械手的侧方，所述回转工作台组件包括平台、工作台电机及工作台关节，所述工作台关节转动设置在平台上，所述工作台电机的输出端与工作台关节传动连接。本方案中巧妙的利了用立柱、上臂及下臂组成结构简单的机械手，实现机械手的轻量化设计，并由该机械手带动针刺组件移动；同时针刺组件由电动缸带动针刺板沿直线方向往复运动，解决了四杆机构的原生性的振动和冲击，延长了使用寿命，降低了工厂生产中的噪声，改善了工厂的工作环境。进一步地，所述丝杆为滚珠丝杆，所述螺母为滚珠丝杆螺母，采用滚珠丝杆和滚珠丝杆螺母的配合可以使传动更加精密，运行平稳，静音效果更佳。为了使丝杆转动时螺母沿直线移动，因此需要设计螺母的防转结构，螺母的防转结构可采用左右夹紧式，进一步地，所述螺母的外周壁上开设有导向平面，所述外壳内具有与所述导向平面相配合的导向条，所述导向条贴紧在导向平面上。进一步地，所述导向平面有两个且相互对称设置。另外螺母的防转结构也可采用单边卡紧式，进一步地，所述螺母的外周壁上开设有导向槽，所述外壳内具有与所述导向槽相匹配的导向条，所述导向条通过调整垫卡紧在导向槽内。进一步地，所述外壳的两端分别固定有支撑座及丝杆轴承座，所述丝杆穿过丝杆轴承座内的轴承与针刺电机的输出端通过联轴器连接，所述推杆穿过支撑座后固定在螺母上，所述丝杆远离针刺电机的一端固定有浮动座，所述浮动座支撑在推杆的内部，所述推杆位于外壳外的端部与针刺板固定连接；采用丝杆轴承座及支撑座将外壳封闭，可具有防尘作用，保持丝杆的光洁，从而维持螺母与丝杆之间螺纹传动的灵活性，同时浮动座支撑在推杆的内部，可提高推杆直线往复运行的精度。进一步地，所述肩部电机的输出端与肩部减速机的输入端传动连接，所述肩部减速机的输出端与上臂的上端传动连接，所述肩部减速机固定在立柱上，所述手肘电机的输出端与手肘减速机的输入端传动连接，所述手肘减速机的输出端与下臂的上端传动连接，所述手肘减速机固定在上臂上，所述手腕电机的输出端与手腕减速机的输入端传动连接，所述手腕减速机的输出端与外壳传动连接，所述手肘减速机固定在下臂上，所述工作台电机的输出端与工作台减速机的输入端传动连接，所述工作台减速机的输出端与工作台关节传动连接，所述工作台减速机固定在平台上。进一步地，所述立柱、上臂及下臂上均设有受力关节，所述受力关节包括关节轴承座、轴向定位在关节轴承座内的轴承及连接轴，所述连接轴穿过其所在关节轴承座内的轴承，所述连接轴轴向定位在关节轴承座内，位于立柱上的受力关节中的关节轴承座固定在立柱上，所述肩部减速机的输出端通过立柱上受力关节中的连接轴与上臂固定连接，位于上臂上的受力关节中的关节轴承座固定在上臂上，所述手肘减速机的输出端通过上臂上受力关节中的连接轴与下臂固定连接，位于下臂上的受力关节中的关节轴承座固定在下臂上，所述手腕减速机的输出端通过下臂上受力关节中的连接轴与外壳固定连接；利用受力关节改善了减速机输出轴的受力状态，分离出了减速机的轴向受力，使减速机输出轴只承受径向力，减小了减速器输出轴的受力，降低了减速机输出轴的规格和惯性力矩，使得机器手臂的运行快捷迅速。进一步地，所述肩部电机本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种静音针刺机器人，其特征在于：包括机械手(1)、针刺组件(2)及回转工作台组件(3)；所述机械手(1)包括立柱(11)、上臂(12)及下臂(13)，所述立柱(11)上设有肩部电机(14)，所述上臂(12)的上端与肩部电机(14)的输出端传动连接，所述上臂(12)的下端设有手肘电机(15)，所述手肘电机(15)的输出端与下臂(13)的上端传动连接，所述下臂(13)的下端设有手腕电机(16)；所述针刺组件(2)包括针刺电机(22)、电动缸及针刺板(25)，所述电动缸包括外壳(21)、丝杆(23)及螺母(24)，所述外壳(21)与手腕电机(16)的输出端传动连接，所述针刺电机(22)的输出端与丝杆(23)传动连接，所述丝杆(23)转动设置在外壳(21)内，所述螺母(24)沿丝杆(23)的轴线方向滑动设置在外壳(21)内，且与丝杆(23)螺纹传动连接，所述针刺板(25)通过推杆(26)与螺母(24)固定连接；所述回转工作台组件(3)设置在机械手(1)的侧方，所述回转工作台组件(3)包括平台(31)、工作台电机(32)及工作台关节(33)，所述工作台关节(33)转动设置在平台(31)上，所述工作台电机(32)的输出端与工作台关节(33)传动连接。...

【技术特征摘要】
1.一种静音针刺机器人，其特征在于：包括机械手(1)、针刺组件(2)及回转工作台组件(3)；所述机械手(1)包括立柱(11)、上臂(12)及下臂(13)，所述立柱(11)上设有肩部电机(14)，所述上臂(12)的上端与肩部电机(14)的输出端传动连接，所述上臂(12)的下端设有手肘电机(15)，所述手肘电机(15)的输出端与下臂(13)的上端传动连接，所述下臂(13)的下端设有手腕电机(16)；所述针刺组件(2)包括针刺电机(22)、电动缸及针刺板(25)，所述电动缸包括外壳(21)、丝杆(23)及螺母(24)，所述外壳(21)与手腕电机(16)的输出端传动连接，所述针刺电机(22)的输出端与丝杆(23)传动连接，所述丝杆(23)转动设置在外壳(21)内，所述螺母(24)沿丝杆(23)的轴线方向滑动设置在外壳(21)内，且与丝杆(23)螺纹传动连接，所述针刺板(25)通过推杆(26)与螺母(24)固定连接；所述回转工作台组件(3)设置在机械手(1)的侧方，所述回转工作台组件(3)包括平台(31)、工作台电机(32)及工作台关节(33)，所述工作台关节(33)转动设置在平台(31)上，所述工作台电机(32)的输出端与工作台关节(33)传动连接。2.根据权利要求1所述的静音针刺机器人，其特征在于：所述丝杆(23)为滚珠丝杆，所述螺母(24)为滚珠丝杆螺母。3.根据权利要求1所述的静音针刺机器人，其特征在于：所述螺母(24)的外周壁上开设有导向平面(24-1)，所述外壳(21)内具有与所述导向平面(24-1)相配合的导向条(21-1)，所述导向条(21-1)贴紧在导向平面(24-1)上。4.根据权利要求3所述的静音针刺机器人，其特征在于：所述导向平面(24-1)有两个且相互对称设置。5.根据权利要求1所述的静音针刺机器人，其特征在于：所述螺母(24)的外周壁上开设有导向槽(24-2)，所述外壳(21)内具有与所述导向槽(24-2)相匹配的导向条(21-1)，所述导向条(21-1)通过调整垫(21-3)卡紧在导向槽(24-2)内。6.根据权利要求1所述的静音针刺机器人，其特征在于：所述外壳(21)的两端分别固定有支撑座(27)及丝杆轴承座(28)，所述丝杆(23)穿过丝杆轴承座(28)内的轴承与针刺电机(22)的输出端通过联轴器(29)连接，所述推杆(26)穿过支撑座(27)后固...

【专利技术属性】
技术研发人员：张英丽，李双珠，严建伟，李邦玲，
申请(专利权)人：上海善巧碳素设备科技有限公司，
类型：新型
国别省市：上海,31