CN105728291A - 一种胶水激光在线加热促粘预固化装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种胶水激光在线加热促粘预固化装置，包括上位机（1）、数据采集与控制单元（2）、电源（3）、激光电源（4）、辐照激光光源（5）、一维运动单元（6）、回转单元（7）、红外成像单元（8）和胶水池（9）。该装置利用激光照射蘸有胶水的样品带来对胶水加热，以快速提高胶水粘度并实现预固化的目的，从而提高胶水缠裹的均匀性；采用红外测温仪器对样品带被加热部位进行实时成像和测温，有效提高了固化的效率，降低生产能耗，提高生产效率，且在整个工艺过程中无需操作人员值守。

Description

一种胶水激光在线加热促粘预固化装置

技术领域

本发明涉及一种胶水激光在线加热促粘预固化装置，属于激光应用和封装工艺技术领域。

背景技术

随着树脂胶的日益广泛应用，光固化装置在涂料、复合材料、粘接剂领域得到越来越广泛地使用。

胶水在工业加工（如侵渗、密封、粘合、灌装、涂覆等）领域有着非常广泛的应用，应用行业涵盖航空航天、微电子封装、精密光学器件、微机械等。为了缩短胶水的固化时间，出现了热固化、光固化、潜伏固化、水固化及潮湿面固化等诸多方式，其中市场上最为常用的是紫外灯固化和红外线烤箱加热固化，这些固化方式均为胶水缠裹完成后再进行固化，由于胶水裹附体厚度较大而导致固化时间较长，在最里层胶水由于粘度低而使得胶水流动导致缠裹不均匀，影响了胶水固化的效果，且成本高。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种胶水激光在线加热促粘预固化装置，在进行胶水缠裹的工艺过程中，采用激光照射蘸有胶水的样品带，以促进胶水粘度增大实现预固化的目的，从而提高胶水缠裹的均匀性，快速提高胶水粘度，避免多余胶水流出，有效提高了固化的效率，降低生产能耗，提高生产效率。

如附图1所示，本发明提供的一种胶水激光在线加热促粘预固化装置，包括上位机1、数据采集与控制单元2、电源3、激光电源4、辐照激光光源5、一维运动单元6、回转单元7、红外成像单元8和胶水池9；其中电源3向数据采集与控制单元2供电，激光电源4向辐照激光光源5供电，数据采集与控制单元2根据上位机1发送的控制指令来调节激光电源4输出的电流，控制一维运动单元6的运动速度和运动方向，调节回转单元7的回转速度和回转方向；通过胶水池9的样品带被缠裹在辊筒表面，辐照激光光源5发出的准直光束照射在刚缠裹在辊筒侧面样品带，从而对缠裹的样品带进行加热；红外成像单元8对样品带被辐照激光光源5照射的部位进行成像，数据采集与控制单元2采集红外成像单元8获得的红外图像和温度数据，并将这些数据传送给上位机1处理；

所述的上位机1为工控计算机，用于操作人员向数据采集与控制单元2发送控制指令；

所述的数据采集与控制单元2为基于单片机的控制器和基于FPGA芯片的数据采集卡组合而成，用于向激光电源4、一维运动单元6、回转单元7和红外成像单元8发送控制指令，调节激光电源4输出的电流，控制一维运动单元6的运动速度和运动方向，调节回转单元7的回转速度和回转方向，采集红外成像单元8获得的红外图像和温度数据；

所述的激光电源4为恒压直流源，其输出电压为0-10伏特，输出电流为0-100安培，纹波电压不大于5%，且输出电压根据辐照激光光源5的电阻变化而自适应变化，在数据采集与控制单元2的控制下向辐照激光光源5供电；

所述的辐照激光光源5由半导体激光器和光束整形器组成，输出波长优选808nm、880nm、940nm或980nm，通过螺钉将其固定在一维运动单元6中的运动滑块12上，半导体激光器输出的光束经过光束整形器整形变换成准直的条形光斑，在运动滑块12的带动下该条形光斑辐照在缠裹样品带的辊筒侧面不同轴向位置，用于对蘸有胶水的样品带进行加热；

如附图2所示，所述的一维运动单元6由固定座10、丝杆11、运动滑块12、联接板13、导向滑块14、导轨15、支撑座A16、联轴节A17、电机座A18、电机A19和底座20，最大行程为500mm；电机A19在数据采集与控制单元2的控制下工作，其输出轴通过联轴节A17带动丝杆11转动，从而带动丝杆11上的运动滑块12沿轴向作一维平移运动，丝杆11的中心轴与回转单元7的回转中心轴平行放置；通过螺钉将固定座10、导轨15、支撑座A16和电机座A18固定在底座A20上；所述的固定座10和支撑座A16为内部固定有轴承的支座，其中轴承的中心高相同，用于支撑丝杆11；所述的丝杆11为两端制作成圆形轴，中间部位有螺纹的杆状物，螺距优选5mm、10mm或20mm，其两端分别被固定座10和支撑座A16支撑，丝杆11的右端通过联轴节A17与电机A19的输出轴相联接，通过自身旋转而带动运动滑块12沿轴向作一维平移运动；所述的运动滑块12为含有螺母法兰的滑块，通过螺钉与联接板13固定，带动辐照激光光源5、胶水池9和导向滑块14沿轴向作一维平移运动；所述的联接板13为金属材质的平板，通过螺钉分别与运动滑块12和导向滑块14连接，使运动滑块12和导向滑块14固定在一起；所述的导向滑块14为预紧的滚珠滑块，其与导轨15紧密接触，用于引导运动滑块12以防止其转动和摆动；所述的导轨15为直线方形导轨，沿丝杆11中心轴并与该轴平行放置，导向滑块14沿着导轨15左右滑动实现对运动滑块12运动方向的引导；所述的联轴节A17为金属材质弹性联接器，用于将电机A19的输出轴和丝杆11的右端相连接，将电机A19输出轴的转动传递给丝杆11，从而带动丝杆11转动；所述的电机座A18为铝合金材质的平板，其分别与电机A19和底座20连接，用于固定电机A19；所述的电机A19优选步进电机或直流电机，利用其输出轴转动来带动丝杆11转动，从而带动运动滑块12沿丝杆11轴向运动；所述的底座20为铝合金材质的平板，用作固定座10、导轨15、支撑座16和电机座A18的基座；

如附图3所示，所述的回转单元7由卡盘21、法兰盘22、支撑座B23、主轴24、支撑座C25、联轴节B26、电机座B27和电机B28组成，其中支撑座B23、支撑座C25和电机座B27均固定在底座20上；电机B28在数据采集与控制单元2的控制下以一定的速度作逆时针或顺时针回转运动，通过联轴节B26带动主轴24转动，主轴24通过法兰盘22和卡盘21带动安装在卡盘21上的辊筒转动，从而实现辐照激光光源5输出的准直光束辐照在回转辊筒侧面一周；所述的卡盘21优选三爪卡盘或四爪卡盘，通过螺钉固定在法兰盘22上，并与法兰盘22同轴，用于装夹缠裹样品的辊筒，并带动辊筒作回转运动；所述的法兰盘22为金属材质圆盘，用于将主轴24和卡盘21联接在一起，并实现与主轴24同轴；所述的的支撑座B23和C25为内部固定有轴承的支座，其中轴承的中心高相同，用于支撑主轴24；所述的主轴24为45号钢材质的轴，通过支撑座B23和C25支撑，其左端与法兰盘22连接，右端与联轴节B26连接，在电机B28输出轴的带动下带动卡盘21作回转运动；所述的联轴节B26为金属材质弹性联接器，用于将电机B28的输出轴和主轴24的右端相连接，并将电机B28输出轴的转动传递给主轴24，从而带动主轴24转动；所述的电机座B27为铝合金材质的平板，其分别与电机B28和底座20连接，用于固定电机B28；所述的电机B28优选步进电机或直流电机，利用其输出轴转动来带动联轴节B26、主轴24、法兰盘22和卡盘21转动，从而带动辊筒回转；

所述的红外成像单元8为红外热成像系统，用于对样品带被辐照激光光源5照射的部位进行成像和测温，其获得的红外图像和温度数据被数据采集与控制单元2采集并传送给上位机1进行处理和显示；

所述的胶水池9为装有胶水的容器，其固定在运动滑块12上，在运动滑块12的带动下作沿丝杆11轴向一维运动，样品带穿过胶水池9而蘸有胶水，通过辊筒回转而将蘸有胶水的样品带缠裹在辊筒侧面。

本发明所述的一种胶水激光在线加热促粘预固化装置的工作过程是按照如下步骤实现的：

第一步，向胶水池9中注入胶水，将辊筒装夹在卡盘21上；

第二步，将样品带浸入胶水池9中，并将样品带端头缠绕在辊筒上；

第三步，开启电源3和激光电源4；

第四步，开启上位机1，打开操作界面，进行工作参数设置；

第五步，启动缠绕样品；

第六步，样品缠绕完成，关闭电源3和激光电源4。

有益效果：本发明提供的一种胶水激光在线加热促粘预固化装置，利用激光照射蘸有胶水的样品带来对胶水加热，以快速提高胶水粘度并实现预固化的目的，从而提高胶水缠裹的均匀性；采用红外热成像仪器对样品带被加热部位进行实时成像和测温，有效提高了固化的效率，降低生产能耗，提高生产效率，且在整个工艺过程中无需操作人员值守。

附图说明

图1是一种胶水激光在线加热促粘预固化装置的框图。

图2是一维运动单元6的结构示意图。

图3是回转单元7的结构示意图。

图中：1-上位机；2-数据采集与控制单元；3-电源；4-激光电源；5-辐照激光光源；6-一维运动单元；7-回转单元；8-红外成像单元；9-胶水池；10-固定座；11-丝杆；12-运动滑块；13-联接板；14-导向滑块；15-导轨；16-支撑座A；17-联轴节A；18-电机座A；19-电机A；20-底座；21-卡盘；22-法兰盘；23-支撑座B；24-主轴；25-支撑座C；26-联轴节B；27-电机座B；28-电机B。

具体实施方式

实施例1一种胶水激光在线加热促粘预固化装置。

如附图1所示，本发明提供的一种胶水激光在线加热促粘预固化装置，包括上位机1、数据采集与控制单元2、电源3、激光电源4、辐照激光光源5、一维运动单元6、回转单元7、红外成像单元8和胶水池9；其中电源3向数据采集与控制单元2供电，激光电源4向辐照激光光源5供电，数据采集与控制单元2根据上位机1发送的控制指令来调节激光电源4输出的电流，控制一维运动单元6的运动速度和运动方向，调节回转单元7的回转速度和回转方向；通过胶水池9的样品带被缠裹在辊筒表面，辐照激光光源5发出的准直光束照射在刚缠裹在辊筒侧面样品带，从而对缠裹的样品带进行加热；红外成像单元8对样品带被辐照激光光源5照射的部位进行成像，数据采集与控制单元2采集红外成像单元8获得的红外图像和温度数据，并将这些数据传送给上位机1处理；

所述的上位机1为工控计算机，用于操作人员向数据采集与控制单元2发送控制指令；

所述的数据采集与控制单元2为基于单片机的控制器和基于FPGA芯片的数据采集卡组合而成，用于向激光电源4、一维运动单元6、回转单元7和红外成像单元8发送控制指令，调节激光电源4输出的电流，控制一维运动单元6的运动速度和运动方向，调节回转单元7的回转速度和回转方向，采集红外成像单元8获得的红外图像和温度数据；

所述的激光电源4为恒压直流源，其输出电压为0-10伏特，输出电流为0-100安培，纹波电压为5%，且输出电压根据辐照激光光源5的电阻变化而自适应变化，在数据采集与控制单元2的控制下向辐照激光光源5供电；

所述的辐照激光光源5由半导体激光器和光束整形器组成，输出波长为808nm，通过螺钉将其固定在一维运动单元6中的运动滑块12上，半导体激光器输出的光束经过光束整形器整形变换成准直的条形光斑，在运动滑块12的带动下该条形光斑辐照在缠裹样品带的辊筒侧面不同轴向位置，用于对蘸有胶水的样品带进行加热；

如附图2所示，所述的一维运动单元6由固定座10、丝杆11、运动滑块12、联接板13、导向滑块14、导轨15、支撑座A16、联轴节A17、电机座A18、电机A19和底座20，最大行程为500mm；电机A19在数据采集与控制单元2的控制下工作，其输出轴通过联轴节A17带动丝杆11转动，从而带动丝杆11上的运动滑块12沿轴向作一维平移运动，丝杆11的中心轴与回转单元7的回转中心轴平行放置；通过螺钉将固定座10、导轨15、支撑座A16和电机座A18固定在底座A20上；所述的固定座10和支撑座A16为内部固定有轴承的支座，其中轴承的中心高相同，用于支撑丝杆11；所述的丝杆11为两端制作成圆形轴，中间部位有螺纹的杆状物，螺距为5mm、10mm或20mm，其两端分别被固定座10和支撑座A16支撑，丝杆11的右端通过联轴节A17与电机A19的输出轴相联接，通过自身旋转而带动运动滑块12沿轴向作一维平移运动；所述的运动滑块12为含有螺母法兰的滑块，通过螺钉与联接板13固定，带动辐照激光光源5、胶水池9和导向滑块14沿轴向作一维平移运动；所述的联接板13为金属材质的平板，通过螺钉分别与运动滑块12和导向滑块14连接，使运动滑块12和导向滑块14固定在一起；所述的导向滑块14为预紧的滚珠滑块，其与导轨15紧密接触，用于引导运动滑块12以防止其转动和摆动；所述的导轨15为直线方形导轨，沿丝杆11中心轴并与该轴平行放置，导向滑块14沿着导轨15左右滑动实现对运动滑块12运动方向的引导；所述的联轴节A17为金属材质弹性联接器，用于将电机A19的输出轴和丝杆11的右端相连接，将电机A19输出轴的转动传递给丝杆11，从而带动丝杆11转动；所述的电机座A18为铝合金材质的平板，其分别与电机A19和底座20连接，用于固定电机A19；所述的电机A19为步进电机或直流电机，利用其输出轴转动来带动丝杆11转动，从而带动运动滑块12沿丝杆11轴向运动；所述的底座20为铝合金材质的平板，用作固定座10、导轨15、支撑座16和电机座A18的基座；

如附图3所示，所述的回转单元7由卡盘21、法兰盘22、支撑座B23、主轴24、支撑座C25、联轴节B26、电机座B27和电机B28组成，其中支撑座B23、支撑座C25和电机座B27均固定在底座20上；电机B28在数据采集与控制单元2的控制下以一定的速度作逆时针或顺时针回转运动，通过联轴节B26带动主轴24转动，主轴24通过法兰盘22和卡盘21带动安装在卡盘21上的辊筒转动，从而实现辐照激光光源5输出的准直光束辐照在回转辊筒侧面一周；所述的卡盘21为三爪卡盘或四爪卡盘，通过螺钉固定在法兰盘22上，并与法兰盘22同轴，用于装夹缠裹样品的辊筒，并带动辊筒作回转运动；所述的法兰盘22为金属材质圆盘，用于将主轴24和卡盘21联接在一起，并实现与主轴24同轴；所述的的支撑座B23和C25为内部固定有轴承的支座，其中轴承的中心高相同，用于支撑主轴24；所述的主轴24为45号钢材质的轴，通过支撑座B23和C25支撑，其左端与法兰盘22连接，右端与联轴节B26连接，在电机B28输出轴的带动下带动卡盘21作回转运动；所述的联轴节B26为金属材质弹性联接器，用于将电机B28的输出轴和主轴24的右端相连接，并将电机B28输出轴的转动传递给主轴24，从而带动主轴24转动；所述的电机座B27为铝合金材质的平板，其分别与电机B28和底座20连接，用于固定电机B28；所述的电机B28为步进电机或直流电机，利用其输出轴转动来带动联轴节B26、主轴24、法兰盘22和卡盘21转动，从而带动辊筒回转；

所述的红外成像单元8为红外热成像系统，用于对样品带被辐照激光光源5照射的部位进行成像和测温，其获得的红外图像和温度数据被数据采集与控制单元2采集并传送给上位机1进行处理和显示；

所述的胶水池9为装有胶水的容器，其固定在运动滑块12上，在运动滑块12的带动下作沿丝杆11轴向一维运动，样品带穿过胶水池9而蘸有胶水，通过辊筒回转而将蘸有胶水的样品带缠裹在辊筒侧面。

本发明所述的一种胶水激光在线加热促粘预固化装置的工作过程是按照如下步骤实现的：

第一步，向胶水池9中注入胶水，将辊筒装夹在卡盘21上；

第二步，将样品带浸入胶水池9中，并将样品带端头缠绕在辊筒上；

第三步，开启电源3和激光电源4；

第四步，开启上位机1，打开操作界面，进行工作参数设置；

第五步，启动缠绕样品；

第六步，样品缠绕完成，关闭电源3和激光电源4。

实施例2辐照激光光源的输出波长为880nm，其他同实施例1。

实施例3辐照激光光源的输出波长为940nm，其他同实施例1。

实施例4辐照激光光源的输出波长为980nm，其他同实施例1。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (2)

1.一种胶水激光在线加热促粘预固化装置，其特征在于，包括上位机（1）、数据采集与控制单元（2）、电源（3）、激光电源（4）、辐照激光光源（5）、一维运动单元（6）、回转单元（7）、红外成像单元（8）和胶水池（9）；其中电源（3）向数据采集与控制单元（2）供电，激光电源（4）向辐照激光光源（5）供电，数据采集与控制单元（2）根据上位机（1）发送的控制指令来调节激光电源（4）输出的电流，控制一维运动单元（6）的运动速度和运动方向，调节回转单元（7）的回转速度和回转方向；通过胶水池（9）的样品带被缠裹在辊筒表面，辐照激光光源（5）发出的准直光束照射在刚缠裹在辊筒侧面样品带，从而对缠裹的样品带进行加热；红外成像单元（8）对样品带被辐照激光光源（5）照射的部位进行成像，数据采集与控制单元（2）采集红外成像单元（8）获得的红外图像和温度数据，并将这些数据传送给上位机（1）处理；

所述的上位机（1）为工控计算机；

所述的数据采集与控制单元（2）为基于单片机的控制器和基于FPGA芯片的数据采集卡组合而成；

所述的激光电源（4）为恒压直流源，其输出电压为0-10伏特，输出电流为0-100安培，纹波电压为5%，且输出电压根据辐照激光光源（5）的电阻变化而自适应变化；

所述的辐照激光光源（5）由半导体激光器和光束整形器组成，输出波长为808nm；

所述的一维运动单元（6）由固定座（10）、丝杆（11）、运动滑块（12）、联接板（13）、导向滑块（14）、导轨（15）、支撑座A（16）、联轴节A（17）、电机座A（18）、电机A（19）和底座（20），最大行程为500mm；电机A（19）在数据采集与控制单元（2）的控制下工作，其输出轴通过联轴节A（17）带动丝杆（11）转动，从而带动丝杆（11）上的运动滑块（12）沿轴向作一维平移运动，丝杆（11）的中心轴与回转单元（7）的回转中心轴平行放置；通过螺钉将固定座（10）、导轨（15）、支撑座A（16）和电机座A（18）固定在底座A（20）上；所述的固定座（10）和支撑座A（16）为内部固定有轴承的支座，其中轴承的中心高相同；所述的丝杆（11）为两端制作成圆形轴，中间部位有螺纹的杆状物，螺距为5mm、10mm或20mm，其两端分别被固定座（10）和支撑座A（16）支撑，丝杆（11）的右端通过联轴节A（17）与电机A（19）的输出轴相联接；所述的运动滑块（12）为含有螺母法兰的滑块，通过螺钉与联接板（13）固定；所述的联接板（13）为金属材质的平板，通过螺钉分别与运动滑块（12）和导向滑块（14）连接；所述的导向滑块（14）为预紧的滚珠滑块，其与导轨（15）紧密接触；所述的导轨（15）为直线方形导轨，沿丝杆（11）中心轴并与该轴平行放置；所述的联轴节A（17）为金属材质弹性联接器；所述的电机座A（18）为铝合金材质的平板，其分别与电机A（19）和底座（20）连接；所述的电机A（19）为步进电机或直流电机；所述的底座（20）为铝合金材质的平板；

所述的回转单元（7）由卡盘（21）、法兰盘（22）、支撑座B（23）、主轴（24）、支撑座C（25）、联轴节B（26）、电机座B（27）和电机B（28）组成，其中支撑座B（23）、支撑座C（25）和电机座B（27）均固定在底座（20）上；电机B（28）在数据采集与控制单元（2）的控制下以一定的速度作逆时针或顺时针回转运动，通过联轴节B（26）带动主轴（24）转动，主轴（24）通过法兰盘（22）和卡盘（21）带动安装在卡盘（21）上的辊筒转动，从而实现辐照激光光源（5）输出的准直光束辐照在回转辊筒侧面一周；所述的卡盘（21）为三爪卡盘或四爪卡盘，通过螺钉固定在法兰盘（22）上，并与法兰盘（22）同轴；所述的法兰盘（22）为金属材质圆盘；所述的的支撑座B（23）和C（25）为内部固定有轴承的支座，其中轴承的中心高相同；所述的主轴（24）为45号钢材质的轴，通过支撑座B（23）和C（25）支撑，其左端与法兰盘（22）连接，右端与联轴节B（26）连接；所述的联轴节B（26）为金属材质弹性联接器；所述的电机座B（27）为铝合金材质的平板，其分别与电机B（28）和底座（20）连接；所述的电机B（28）为步进电机或直流电机；

所述的红外成像单元（8）为红外热成像系统，其获得的红外图像和温度数据被数据采集与控制单元（2）采集并传送给上位机（1）进行处理和显示；

所述的胶水池（9）为装有胶水的容器，其固定在运动滑块（12）上，在运动滑块（12）的带动下作沿丝杆（11）轴向一维运动。

2.如权利要求1所述的一种胶水激光在线加热促粘预固化装置，其特征在于，一种胶水激光在线加热促粘预固化装置的工作过程是按照如下步骤实现的：

第一步，向胶水池（9）中注入胶水，将辊筒装夹在卡盘（21）上；

第二步，将样品带浸入胶水池（9）中，并将样品带端头缠绕在辊筒上；

第三步，开启电源（3）和激光电源（4）；

第四步，开启上位机（1），打开操作界面，进行工作参数设置；

第五步，启动缠绕样品；

第六步，样品缠绕完成，关闭电源（3）和激光电源（4）。