CN211968496U

CN211968496U - 一种复合材料自动铺放不停顿切带装置

Info

Publication number: CN211968496U
Application number: CN202020227908.7U
Authority: CN
Inventors: 林紫雄; 林文雄; 黄见洪; 阮开明; 吴鸿春; 张政
Original assignee: Fujian Institute of Research on the Structure of Matter of CAS
Current assignee: Fujian Institute of Research on the Structure of Matter of CAS
Priority date: 2020-02-28
Filing date: 2020-02-28
Publication date: 2020-11-20
Anticipated expiration: 2030-02-28

Abstract

本实用新型属于复合材料自动铺放领域，具体涉及一种复合材料自动铺放不停顿切带装置。所述切带装置包括切带架、气缸、切刀、切刀架、砧板架、第一滑块连接件、第二滑块连接件、第一线性导轨、第二线性导轨、第一弹簧、第二弹簧、第一铺放头侧板、第二铺放头侧板、第一固定支撑件、第二固定支撑件；本实用新型专利与现有技术相比具有以下优点：复合材料自动铺放加工中，切断预浸带时，铺放过程无需停顿，切带过程不影响铺放过程，大大提高了铺放质量一致性、均匀性和稳定性，而且切带作业无需特别匹配预浸带运动速度，无需监测反馈预浸带运动速度，整体结构简单。

Description

一种复合材料自动铺放不停顿切带装置

技术领域

本实用新型属于复合材料自动铺放领域，具体涉及一种复合材料自动铺放不停顿的切带装置。

背景技术

现有的复合材料自动铺放设备通常由铺放运动控制、张力控制、施压控制、切带、送纱、加热、模具预热等子系统组成。各个子系统协同作业，实现预浸带在模具上铺贴。目前，为了保证切带平稳，不出现拉丝、卡顿等现象，市场上常见的自动铺放设备在切带时，需要停顿，待预浸带切断之后，继续铺放。这就导致预浸带铺贴过程运动速度不均匀，加热温度在停顿区域也存在较大波动，容易出现区域密集缺陷，造成该停顿区域样品的性能出现波动，给产品性能一致性带来影响。

实用新型内容

本申请的实用新型人研究发现：发生停顿时，铺放速度发生变化，带来铺放区域温度的波动，一般体现为预浸料的瞬间波动升温，使得控温偏差在20％以上，停顿区域发生物料高温分解风险很高。另外，停顿涉及到减速和加速过程，而铺放速度对复合材料自动铺放成型的性能影响很大，特别是热塑性复合材料原位成型场合，速度波动可能带来的性能质变。

为了改善上述现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种新型的复合材料自动铺放不停顿的切带装置，所述切带装置能够实现在复合材料自动铺放切带时无需停顿，解除切带作业逻辑对自动铺放运动速度的影响，提高产品稳定性与性能一致性。

本实用新型目的是通过如下技术方案实现的：

一种复合材料自动铺放不停顿的切带装置，所述切带装置包括切带架、气缸、切刀、切刀架、砧板架、第一滑块连接件、第二滑块连接件、第一线性导轨、第二线性导轨、第一弹簧、第二弹簧、第一铺放头侧板、第二铺放头侧板、第一固定支撑件、第二固定支撑件；

所述气缸固定在切带架上，所述气缸伸出的活塞杆与切刀架连接，所述切刀固定在切刀架上；

所述切带架的两侧分别设置第一铺放头侧板和第二铺放头侧板，

其中，所述第一铺放头侧板上固定设置第一线性导轨和第一固定支撑件；所述第一固定支撑件设置在第一线性导轨下方，所述第一滑块连接件与第一线性导轨滑动连接，所述第一线性导轨的滑动方向与预浸带运动方向平行；所述第一滑块连接件与第一固定支撑件之间设置第一弹簧；

所述第二铺放头侧板上固定设置第二线性导轨和第二固定支撑件；所述第二固定支撑件设置在第二线性导轨下方，所述第二滑块连接件与第二线性导轨滑动连接，所述第二线性导轨的滑动方向与预浸带运动方向平行；所述第二滑块连接件与第二固定支撑件之间设置第二弹簧；

所述砧板架包括第一槽孔和第二槽孔，且所述第一槽孔和第二槽孔有交叉点，其中所述第一槽孔与切刀方向平行，所述砧板架内可容纳切刀；所述第二槽孔与预浸带运动方向平行，所述砧板架用于实现切刀运动时切断预浸带。

本实用新型的有益效果：

本实用新型专利与现有技术相比具有以下优点：复合材料自动铺放加工中，切断预浸带时，铺放过程无需停顿，切带过程不影响铺放过程，大大提高了铺放质量一致性、均匀性和稳定性，而且切带作业无需特别匹配预浸带运动速度，无需监测反馈预浸带运动速度，整体结构简单。

附图说明

图1为本实用新型的一个方案所述的切带装置的结构示意图。

图2为本实用新型的一个方案所述的切带装置的结构示意图。

图3为本实用新型的一个方案所述的砧板架的结构示意图。

附图说明：1气缸，2切带架，3刀片架，4切刀，5-1第一滑块连接件，6-1第一弹簧，7-1第一线性导轨，8-1第一铺放头侧板，9-1第一固定支撑件，10砧板架，11预浸带，12砧板，13柱塞钉。

具体实施方式

如前所述，本实用新型提供一种复合材料自动铺放不停顿的切带装置，所述切带装置包括切带架2、气缸1、切刀4、切刀架3、砧板架10、第一滑块连接件5-1、第二滑块连接件5-2、第一线性导轨7-1、第二线性导轨7-2、第一弹簧6-1、第二弹簧6-2、第一铺放头侧板8-1、第二铺放头侧板8-2、第一固定支撑件9-1、第二固定支撑件9-2；

所述气缸1固定在切带架2上，所述气缸1伸出的活塞杆与切刀架3连接，所述切刀4固定在切刀架3上；

所述切带架2的两侧分别设置第一铺放头侧板8-1和第二铺放头侧板8-2，

其中，所述第一铺放头侧板8-1上固定设置第一线性导轨7-1和第一固定支撑件9-1；所述第一固定支撑件9-1设置在第一线性导轨7-1下方，所述第一滑块连接件5-1与第一线性导轨7-1滑动连接，所述第一线性导轨7-1的滑动方向与预浸带11运动方向平行；所述第一滑块连接件5-1与第一固定支撑件9-1之间设置第一弹簧6-1；

所述第二铺放头侧板8-2上固定设置第二线性导轨7-2和第二固定支撑件9-2；所述第二固定支撑件9-2设置在第二线性导轨7-2下方，所述第二滑块连接件5-2与第二线性导轨7-2滑动连接，所述第二线性导轨7-2的滑动方向与预浸带11运动方向平行；所述第二滑块连接件5-2与第二固定支撑件9-2之间设置第二弹簧6-2；

所述砧板架10包括第一槽孔和第二槽孔，且所述第一槽孔和第二槽孔有交叉点，其中所述第一槽孔与切刀4方向平行，所述砧板架10内可容纳切刀4；所述第二槽孔与预浸带11运动方向平行，所述砧板架10用于实现切刀运动时切断预浸带。

本实用新型的一个优选方案中，所述砧板架10包括砧板12和柱塞钉13；其中，所述第一槽孔内固定有砧板12，所述砧板12平面与切刀4运动方向平行；所述柱塞钉13通过螺纹孔固定在砧板架10上，所述柱塞钉13内部有弹簧，在弹簧作用下，柱塞钉13顶部的顶珠实现对切刀4施加压力，确保切刀4在运动过程保持与砧板12紧紧贴合。

本实用新型的一个优选方案中，所述切带架2的结构为L形结构，其中一边带有大沉孔，并与气缸1端面凸起圆相配合，实现气缸1的对中限位；同时，切带架2的气缸1固定侧的一边有4个沉头孔，4个螺丝通过沉头孔与气缸1锁紧。

本实用新型的一个优选方案中，所述气缸1为伸缩型双向气缸，所述气缸的伸出杆顶端有内螺纹，可以与切刀架3固定连接。所述气缸1的行程必须确保切刀4的运动距离超过预浸带11通过的开口，从而实现切断预浸带11。

本实用新型的一个优选方案中，所述切刀4的韧部可以是斜韧或是直韧，其中斜韧为优选方案。所述切刀4的根部有2个通孔，2个螺丝分别通过该通孔将切刀4固定在切刀架3上。特殊地，该螺丝为非全螺纹螺丝，根部有一段长度为光轴段，该光轴段直径与切刀4的2个通孔形成间隙配合，该光轴段长度为切刀4厚度加0.1～0.2mm。

本实用新型的一个优选方案中，所述切刀架3与切刀4固定的部分为平面固定，并在相应位置有2个螺丝孔，用于固定切刀4。切刀4中心设有沉头孔，螺丝通过该沉头孔与气缸1伸出的活塞杆固定，从而实现将切刀架3固定在气缸1的活塞杆上。

本实用新型的一个优选方案中，所述第一弹簧6-1中间设置螺丝，所述螺丝固定在第一固定支撑件9-1上，所述第二弹簧6-2中间设置螺丝，所述螺丝固定在第二固定支撑件9-2上，通过螺丝的调节，可以实现切带架2随预浸带11移动最大距离的控制。

本实用新型的一个优选方案中，所述切刀架3在气缸1伸出的活塞杆的带动下沿特定方向进行运动，由于所述切刀4固定在切刀架3上，故所述切刀4在气缸1伸出的活塞杆的带动下沿特定方向进行运动，用于实现对预浸带11的切带。

本实用新型的一个优选方案中，切带架2在第一铺放头侧板8-1和第二铺放头侧板8-2之间可以沿着线性导轨的方向作直线移动，且可以在弹簧的作用下复位。

本实用新型的一个优选方案中，所述切带装置在铺放过程中，预浸带在砧板架内运动，当切断指令发生时，气缸推动切刀架前进从而带动切刀快速切断动作，此时由于预浸带仍然处于运动状态，在切刀与预浸带触碰到切断预浸带这个时间段内，切刀受到了沿着预浸带前进方向的拉扯力，在预浸带拉扯力的作用下，切带架沿着线性导轨移动，从而不影响铺放运动。当切刀切断预浸带后，拉扯力消失，切带架在弹簧的作用下复位。

下文将结合具体实施例对本实用新型的制备方法做更进一步的详细说明。应当理解，下列实施例仅为示例性地说明和解释本实用新型，而不应被解释为对本实用新型保护范围的限制。凡基于本实用新型上述内容所实现的技术均涵盖在本实用新型旨在保护的范围内。

下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法；下述实施例中所用的试剂、材料等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而并非指示或暗示相对重要性。

实施例1

本实施例提供一种复合材料自动铺放不停顿的切带装置，所述装置包括切带架2、气缸1、切刀4、切刀架3、砧板架10、砧板12、柱塞钉13、第一滑块连接件5-1、第二滑块连接件5-2、第一线性导轨7-1、第二线性导轨7-2、第一弹簧6-1、第二弹簧6-2、第一铺放头侧板8-1、第二铺放头侧板8-2、第一固定支撑件9-1、第二固定支撑件9-2；

所述砧板架10包括第一槽孔和第二槽孔，且所述第一槽孔和第二槽孔有交叉点，其中所述第一槽孔与切刀方向平行，所述砧板架内可容纳切刀；所述第二槽孔与预浸带运动方向平行，所述砧板架10用于实现切刀运动时切断预浸带；

其中，所述第一槽孔内固定有砧板12，所述砧板12平面与切刀4运动方向平行；

所述柱塞钉13通过螺纹孔固定在砧板架10上，所述柱塞钉13内部有弹簧，在弹簧作用下，柱塞钉13顶部的顶珠实现对切刀4施加压力，确保切刀4在运动过程保持与砧板12紧紧贴合。

在本实用新型的一个优选方案中，所述切带架2的结构为L形结构，其中一边带有大沉孔，并与气缸1端面凸起圆相配合，实现气缸1的对中限位；同时，切带架2的气缸1固定侧的一边有4个沉头孔，4个螺丝通过沉头孔与气缸1锁紧。

在本实用新型的一个优选方案中，所述气缸1为伸缩型双向气缸，所述气缸的伸出杆顶端有内螺纹，可以与切刀架3固定连接。所述气缸1的行程必须确保切刀4的运动距离超过预浸带11通过的开口，从而实现切断预浸带11。

在本实用新型的一个优选方案中，所述切刀4的韧部可以是斜韧或是直韧，其中斜韧为优选方案。所述切刀4的根部有2个通孔，2个螺丝分别通过该通孔将切刀4固定在切刀架3上。特殊地，该螺丝为非全螺纹螺丝，根部有一段长度为光轴段，该光轴段直径与切刀4的2个通孔形成间隙配合，该光轴段长度为切刀4厚度加0.1～0.2mm。

在本实用新型的一个优选方案中，所述切刀架3与切刀4固定的部分为平面固定，并在相应位置有2个螺丝孔，用于固定切刀4。切刀架3中心设有沉头孔，螺丝通过该沉头孔与气缸1伸出的活塞杆固定，从而实现将切刀架3固定在气缸1的活塞杆上。

在本实用新型的一个优选方案中，所述第一弹簧6-1中间设置螺丝，所述螺丝固定在第一固定支撑件9-1上，所述第二弹簧6-2中间设置螺丝，所述螺丝固定在第二固定支撑件9-2上，通过螺丝的调节，可以实现切带架2随预浸带11移动最大距离的控制。

在本实用新型的一个优选方案中，所述切刀架3在气缸1伸出的活塞杆的带动下沿特定方向进行运动，由于所述切刀4固定在切刀架3上，故所述切刀4在气缸1伸出的活塞杆的带动下沿特定方向进行运动，用于实现对预浸带11的切带。

在本实用新型的一个优选方案中，切带架2在第一铺放头侧板8-1和第二铺放头侧板8-2之间可以沿着线性导轨的方向作直线移动，且可以在弹簧的作用下复位。

所述切带装置在铺放过程中，预浸带在砧板架内运动，当切断指令发生时，气缸推动切刀架前进从而带动切刀快速切断动作，此时由于预浸带仍然处于运动状态，在切刀与预浸带触碰到切断预浸带这个时间段内，切刀受到了沿着预浸带前进方向的拉扯力，在预浸带拉扯力的作用下，切带架沿着线性导轨移动，从而不影响铺放运动。当切刀切断预浸带后，拉扯力消失，切带架在弹簧的作用下复位。

实施例2

使用实施例1所述的复合材料自动铺放不停顿的切带装置，包括如下步骤：

在热塑性复合材料自动铺放激光闭环加热原位成型过程，设置目标温度420℃，在匀速阶段，加热温度波动在1％以内。

若是停顿切带时，铺放速度100mm/s或以下时，预浸带的温度跳跃至最高440℃左右，波动在10％左右，如果自动铺放速度在200mm/s或以上时，预浸带的温度波动在20％以上。

这主要是因为在铺放停顿区存在加速和减速过程，该区域能量密度发生变化，从而带来性能的变化。因此，在停顿区域和匀速区域的样品在短梁剪切性能存在较大差别，匀速区域样品短梁剪切性能达到78.3Mpa，而加速和减速阶段的短梁剪切性能只有62Mpa。

而在使用本实用新型装置后，铺放速度均匀，各个区域温度波动均在1％以内，测试短梁剪切性能波动在5％以内，属于正常误差范围内。

以上，对本实用新型的实施方式进行了说明。但是，本实用新型不限定于上述实施方式。凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种复合材料自动铺放不停顿切带装置，所述切带装置包括切带架、气缸、切刀、切刀架、砧板架、第一滑块连接件、第二滑块连接件、第一线性导轨、第二线性导轨、第一弹簧、第二弹簧、第一铺放头侧板、第二铺放头侧板、第一固定支撑件、第二固定支撑件；

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述砧板架包括砧板和柱塞钉；其中，所述第一槽孔内固定有砧板，所述砧板平面与切刀运动方向平行；

所述柱塞钉通过螺纹孔固定在砧板架上。

3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述切带架的结构为L形结构，其中一边带有大沉孔，并与气缸端面凸起圆相配合，实现气缸的对中限位；所述切带架的气缸固定侧的一边有4个沉头孔，4个螺丝通过沉头孔与气缸锁紧。

4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述气缸为伸缩型双向气缸，所述气缸的伸出杆顶端有内螺纹，与切刀架固定连接。

5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述切刀的韧部是斜韧或是直韧。

6.根据权利要求1所述的装置，其中，所述切刀的根部有2个通孔，2个螺丝分别通过所述通孔将切刀固定在切刀架上。

7.根据权利要求1所述的装置，其中，所述切刀架与切刀固定的部分为平面固定，并在相应位置有2个螺丝孔，用于固定切刀。

8.根据权利要求1所述的装置，其中，所述切刀架中心设有沉头孔，螺丝通过该沉头孔与气缸伸出的活塞杆固定，现将切刀架固定在气缸的活塞杆上。

9.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一弹簧中间设置螺丝，所述螺丝固定在第一固定支撑件上，所述第二弹簧中间设置螺丝，所述螺丝固定在第二固定支撑件上，通过螺丝的调节，实现切带架随预浸带移动最大距离的控制。

10.根据权利要求1所述的装置，其中，所述切带架在第一铺放头侧板和第二铺放头侧板之间沿着线性导轨的方向作直线移动，且在弹簧的作用下复位。