[發明專利]基于纖維鋪放的光纖自動植入復合材料的方法及裝置

有效

• 申請號: 201410055030.2
• 申請日: 2014-02-18
• 公開（公告）號: CN103792033A
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發明（設計）人: 段玉崗;李金鍵;王奔;高侃
• 申請（專利權）人: 西安交通大學;中國電子科技集團公司第二十三研究所
• 主分類號: G01L1/24
• 分類號: G01L1/24
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

1.一種基于纖維鋪放的光纖自動植入復合材料的方法，其特征在于：包括以下步驟：

1）使光纖（18）及位于其上下兩側的單層預浸帶（17）共同進入輸送通道（3）中進行約束定位，然后先經紅外燈加熱裝置（4）加熱，再經柔性壓輥（5）擠壓，使光纖（18）上下兩側的單層預浸帶（17）粘結在一起，并將光纖（18）包裹起來，得到中間包裹光纖的雙層預浸帶（16）；

2）使至少一根單層預浸帶（17）和至少一根中間包裹光纖的雙層預浸帶（16）分別進入若干個預浸帶輸送通道（6）中進行約束定位，其中每個預浸帶輸送通道（6）只輸送一根單層預浸帶（17）或中間包裹光纖的雙層預浸帶（16），單層預浸帶（17）和中間包裹光纖的雙層預浸帶（16）在柔性輸送壓輥（7）的作用下向鋪放頭（12）處輸送；

3）由預先設置在機械手（14）控制面板中的鋪放程序控制鋪放頭（12）在基板（9）上鋪放單層預浸帶（17）和中間包裹光纖的雙層預浸帶（16），先按照鋪放程序設定的運動軌跡逐層累積鋪放單層預浸帶（17）以達到所需厚度，得到已鋪層預浸帶板（11），再用鋪放壓輥（8）在已鋪層預浸帶板（11）上按需求鋪放一根或多根中間包裹光纖的雙層預浸帶（16），最后在鋪放了中間包裹光纖的雙層預浸帶（16）的已鋪層預浸帶板（11）上逐層累積鋪放單層預浸帶（17）以達到所需厚度，得到自動植入了光纖的智能復合材料，完成基于纖維鋪放的光纖自動植入復合材料過程。

2.根據權利要求1所述的基于纖維鋪放的光纖自動植入復合材料的方法，其特征在于：所述的紅外燈加熱裝置（4）的加熱溫度為40～50℃。

3.根據權利要求1所述的基于纖維鋪放的光纖自動植入復合材料的方法，其特征在于：所述的單層預浸帶（17）為碳纖維預浸帶。

4.根據權利要求1-3中任意一項所述的基于纖維鋪放的光纖自動植入復合材料的方法，其特征在于：所述的柔性壓輥（5）的壓緊力控制在45～55N；所述的鋪放壓輥（8）的壓緊力控制在150～250N。

5.根據權利要求1-3中任意一項所述的基于纖維鋪放的光纖自動植入復合材料的方法，其特征在于：所述的柔性壓輥（5）、柔性輸送壓輥（7）和鋪放壓輥（8）均為硅膠材質壓輥。

6.一種基于纖維鋪放的光纖自動植入復合材料的裝置，其特征在于：包括設置在基座上的用于鋪放單層預浸帶（17）和中間包裹光纖的雙層預浸帶（16）的機械手（14），機械手（14）的前端設有用于將單層預浸帶（17）和中間包裹光纖的雙層預浸帶（16）鋪放在基板（9）上的鋪放頭（12），機械手（14）上設有用于將單層預浸帶（17）和中間包裹光纖的雙層預浸帶（16）輸送到鋪放頭（12）處的預浸帶輸送通道（6），其中中間包裹光纖的雙層預浸帶（16）是由光纖（18）及分別設置在光纖（18）上下兩側的單層預浸帶（17）共同經紅外燈加熱裝置（4）加熱和柔性壓輥（5）的擠壓后得到的。

7.根據權利要求6所述的基于纖維鋪放的光纖自動植入復合材料的裝置，其特征在于：所述的機械手（14）上設置若干個預浸帶輸送通道（6），每個預浸帶輸送通道（6）單獨輸送一根單層預浸帶（17）或中間包裹光纖的雙層預浸帶（16），機械手（14）上至少設置一個用于輸送單層預浸帶（17）的預浸帶輸送通道（6），機械手（14）上至少設置一個用于輸送中間包裹光纖的雙層預浸帶（16）的預浸帶輸送通道（6）。

8.根據權利要求6所述的基于纖維鋪放的光纖自動植入復合材料的裝置，其特征在于：所述的鋪放頭（12）上設有用于鋪放單層預浸帶（17）和中間包裹光纖的雙層預浸帶（16）的鋪放壓輥（8）。

9.根據權利要求6-8中任意一項所述的基于纖維鋪放的光纖自動植入復合材料的裝置，其特征在于：所述的機械手（14）上還設有用于將單層預浸帶（17）和中間包裹光纖的雙層預浸帶（16）輔助輸送至鋪放頭（12）處的中繼輸送模塊（13），中繼輸送模塊（13）內設有用于傳動單層預浸帶（17）和中間包裹光纖的雙層預浸帶（16）的柔性輸送壓輥（7）。

10.根據權利要求9所述的基于纖維鋪放的光纖自動植入復合材料的裝置，其特征在于：所述的中繼輸送模塊（13）將預浸帶輸送通道（6）分隔成兩部分，其中一部分預浸帶輸送通道（6）的一端設置在鋪放頭（12）上，另一端設置在中繼輸送模塊（13）上；另一部分預浸帶輸送通道（6）的一端設置在中繼輸送模塊（13）上，另一端設置在料柜（15）上；料柜（15）內設有由單層預浸帶（17）卷成的單層預浸帶料卷（2）和由中間包裹光纖的雙層預浸帶（16）卷成的中間包裹光纖的雙層預浸帶料卷（10）。