热塑性复合材料自动铺放装置及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108819292A(43)申请公布日2018.11.16(21)申请号201810752694.2(22)申请日2018.07.10(71)申请人长春理工大学地址130022吉林省长春市朝阳区卫星路7089号(72)发明人刘佳白陈明石岩李忠刘双宇刘凤德张宏(74)专利代理机构西安知诚思迈知识产权代理事务所(普通合伙)61237代理人麦春明(51)Int.Cl.B29C70/38(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图3页(54)发明名称热塑性复合材料自动铺放装置及方法(57)摘要本发明公开了一种热塑性复合材料自动铺放装置及其方法，热塑性复合材料自动铺放装置包括铺放装置，铺放装置安装在支撑板上，激光焊接装置的激光焊接头固定于铺放装置一侧，超声振动装置固定于铺放装置另一侧；铺放装置缠绕在带盘上的热塑性预浸带经导向轮和主、副驱动辊传送至加压滚轮下方，控制加压滚轮压力，使热塑性预浸带与基材充分接触；激光焊接头发出的激光束倾斜照射在热塑性预浸带与基材交界处，红外测温探头检测加工温度并反馈至计算机，实时控制加工温度；超声振动装置对加压滚轮后方热塑性预浸带超声冲击；本发明激光作为热源，加热区域精准、速度快；引入超声能量，提高界面连接强度；温度闭环控制，提高加工成型件质量。CN108819292ACN108819292A权利要求书1/2页1.热塑性复合材料自动铺放装置，其特征在于，包括铺放装置，铺放装置固定在支撑板(4)上，激光焊接装置的激光焊接头(7)固定于铺放装置一侧，超声振动装置固定于铺放装置另一侧，支撑板(4)通过法兰(3)与机器人(18)的手臂相连。2.根据权利要求1所述的热塑性复合材料自动铺放装置，其特征在于，所述铺放装置由带盘(5)、张紧装置(6)、热塑性预浸带(10)、第一气压缸(11)、加压滚轮(12)、导向轮(20)、主驱动辊(21)、副驱动辊(22)及第三气压缸(28)组成，热塑性预浸带(10)缠绕在带盘(5)上，带盘(5)中心设有张紧装置(6)；导向轮(20)固定于从带盘(5)引出的热塑性预浸带(10)下方，并与热塑性预浸带(10)接触；相互平行的主驱动辊(21)和副驱动辊(22)位于导向轮(20)下方，热塑性预浸带(10)穿过主驱动辊(21)和副驱动辊(22)中间，并与主驱动辊(21)和副驱动辊(22)接触；加压滚轮(12)位于主驱动辊(21)和副驱动辊(22)下方，热塑性预浸带(10)沿加压滚轮(12)被送至加压滚轮(12)下方与基材(13)接触；加压滚轮(12)一侧连接第一气压缸(11)，第一气压缸(11)上设有第一活塞杆(27)、位于第一活塞杆(27)上方的第一气孔(25)和位于第一活塞杆(27)下方的第二气孔(26)；加压滚轮(12)另一侧连接第三气压缸(28)，第三气压缸(28)上设有第二活塞杆(30)、位于第二活塞杆(30)下方的第三气孔(29)和位于第二活塞杆(30)上方的第四气孔(31)。3.根据权利要求1所述的热塑性复合材料自动铺放装置，其特征在于，所述激光焊接装置由激光器(1)、计算机(2)、激光焊接头(7)及红外测温探头(9)组成，激光器(1)输入线连接计算机(2)，激光器(1)输出线连接激光焊接头(7)，激光焊接头(7)上安装红外测温探头(9)，红外测温探头(9)连接计算机(2)，激光焊接头(7)发出的激光束(19)倾斜照射在加压滚轮(12)下方热塑性预浸带(10)与基材(13)交界处。4.根据权利要求1所述的热塑性复合材料自动铺放装置，其特征在于，所述超声振动装置由超声波发生器(8)、超声振动工具头(14)、变幅杆(15)、换能器(16)、第二气压缸(17)、滑块(23)及导轨(24)组成，超声振动工具头(14)、变幅杆(15)与换能器(16)依次相连组成振动工作单元，换能器(16)通过信号传输线与超声波发生器(8)连接，第二气压缸(17)通过第三活塞(32)与换能器(16)连接，换能器(16)上固定滑块(23)一端，滑块(23)另一端卡接在导轨(24)上，振动工作单元通过滑块(23)沿导轨(24)轴线方向直线运动，第二气压缸(17)上设有位于第三活塞(32)下方的第五气孔(33)和位于第三活塞(32)上方的第六气孔(34)，导轨(24)和第二气压缸(17)固定在支撑板(4)上。5.根据权利要求2所述的热塑性复合材料自动铺放装置，其特征在于，所述热塑性预浸带(10)，是热塑性树脂与纤维的组合物；所述热塑性树脂为聚丙烯、聚乙烯或聚酰胺中的一种；所述纤维为碳纤维、玻璃纤维、芳纶或玄武岩纤维中的一种或两种以上的组合体。6.根据权利要求2～4任一项所述的热塑性复合材料自动铺放装置，其特征在于，所述第一气孔(25)、