[发明专利]基于纤维铺放的光纤自动植入复合材料的方法及装置

权利要求书

1.一种基于纤维铺放的光纤自动植入复合材料的方法，其特征在于：包括以下步骤：

1）使光纤（18）及位于其上下两侧的单层预浸带（17）共同进入输送通道（3）中进行约束定位，然后先经红外灯加热装置（4）加热，再经柔性压辊（5）挤压，使光纤（18）上下两侧的单层预浸带（17）粘结在一起，并将光纤（18）包裹起来，得到中间包裹光纤的双层预浸带（16）；

2）使至少一根单层预浸带（17）和至少一根中间包裹光纤的双层预浸带（16）分别进入若干个预浸带输送通道（6）中进行约束定位，其中每个预浸带输送通道（6）只输送一根单层预浸带（17）或中间包裹光纤的双层预浸带（16），单层预浸带（17）和中间包裹光纤的双层预浸带（16）在柔性输送压辊（7）的作用下向铺放头（12）处输送；

3）由预先设置在机械手（14）控制面板中的铺放程序控制铺放头（12）在基板（9）上铺放单层预浸带（17）和中间包裹光纤的双层预浸带（16），先按照铺放程序设定的运动轨迹逐层累积铺放单层预浸带（17）以达到所需厚度，得到已铺层预浸带板（11），再用铺放压辊（8）在已铺层预浸带板（11）上按需求铺放一根或多根中间包裹光纤的双层预浸带（16），最后在铺放了中间包裹光纤的双层预浸带（16）的已铺层预浸带板（11）上逐层累积铺放单层预浸带（17）以达到所需厚度，得到自动植入了光纤的智能复合材料，完成基于纤维铺放的光纤自动植入复合材料过程。

2.根据权利要求1所述的基于纤维铺放的光纤自动植入复合材料的方法，其特征在于：所述的红外灯加热装置（4）的加热温度为40～50℃。

3.根据权利要求1所述的基于纤维铺放的光纤自动植入复合材料的方法，其特征在于：所述的单层预浸带（17）为碳纤维预浸带。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的基于纤维铺放的光纤自动植入复合材料的方法，其特征在于：所述的柔性压辊（5）的压紧力控制在45～55N；所述的铺放压辊（8）的压紧力控制在150～250N。

5.根据权利要求1-3中任意一项所述的基于纤维铺放的光纤自动植入复合材料的方法，其特征在于：所述的柔性压辊（5）、柔性输送压辊（7）和铺放压辊（8）均为硅胶材质压辊。

6.一种基于纤维铺放的光纤自动植入复合材料的装置，其特征在于：包括设置在基座上的用于铺放单层预浸带（17）和中间包裹光纤的双层预浸带（16）的机械手（14），机械手（14）的前端设有用于将单层预浸带（17）和中间包裹光纤的双层预浸带（16）铺放在基板（9）上的铺放头（12），机械手（14）上设有用于将单层预浸带（17）和中间包裹光纤的双层预浸带（16）输送到铺放头（12）处的预浸带输送通道（6），其中中间包裹光纤的双层预浸带（16）是由光纤（18）及分别设置在光纤（18）上下两侧的单层预浸带（17）共同经红外灯加热装置（4）加热和柔性压辊（5）的挤压后得到的。

7.根据权利要求6所述的基于纤维铺放的光纤自动植入复合材料的装置，其特征在于：所述的机械手（14）上设置若干个预浸带输送通道（6），每个预浸带输送通道（6）单独输送一根单层预浸带（17）或中间包裹光纤的双层预浸带（16），机械手（14）上至少设置一个用于输送单层预浸带（17）的预浸带输送通道（6），机械手（14）上至少设置一个用于输送中间包裹光纤的双层预浸带（16）的预浸带输送通道（6）。

8.根据权利要求6所述的基于纤维铺放的光纤自动植入复合材料的装置，其特征在于：所述的铺放头（12）上设有用于铺放单层预浸带（17）和中间包裹光纤的双层预浸带（16）的铺放压辊（8）。

9.根据权利要求6-8中任意一项所述的基于纤维铺放的光纤自动植入复合材料的装置，其特征在于：所述的机械手（14）上还设有用于将单层预浸带（17）和中间包裹光纤的双层预浸带（16）辅助输送至铺放头（12）处的中继输送模块（13），中继输送模块（13）内设有用于传动单层预浸带（17）和中间包裹光纤的双层预浸带（16）的柔性输送压辊（7）。

10.根据权利要求9所述的基于纤维铺放的光纤自动植入复合材料的装置，其特征在于：所述的中继输送模块（13）将预浸带输送通道（6）分隔成两部分，其中一部分预浸带输送通道（6）的一端设置在铺放头（12）上，另一端设置在中继输送模块（13）上；另一部分预浸带输送通道（6）的一端设置在中继输送模块（13）上，另一端设置在料柜（15）上；料柜（15）内设有由单层预浸带（17）卷成的单层预浸带料卷（2）和由中间包裹光纤的双层预浸带（16）卷成的中间包裹光纤的双层预浸带料卷（10）。