一种使用激光加热的热塑性复合材料铺放头的制作方法

1.本技术涉及复合材料铺放技术领域，具体地，涉及一种使用激光加热的热塑性复合材料铺放头。


背景技术：

2.随着社会的发展以及材料领域的不断探索，复合材料的问世在很多方面逐渐取代了传统的金属材料，其轻量化、耐高温、抗腐蚀、抗冲击、低热膨胀系数等特性，弥补了传统金属材料的不足，满足了不同客户的特殊需求。
3.复合材料按照大的方向分类可分为两类：
4.第一类为热固性树脂基复合材料，因其出现的较早，所以这种复合材料应用十分广泛，例如在大型客机和汽车轻量化方面，其不仅达到了减重的目的，还进一步提升了飞机与汽车的综合性能。热固性树脂基复合材料的定义为以热固性树脂为基体的复合材料。在复合材料形成过程中发生固化反应，具有不溶、不熔的特点，回收比较困难。通俗点说就是一次性的产品。
5.第二类为热塑性树脂基复合材料，顾名思义其基体为热塑性树脂，这种材料是将热塑性树脂与一些其他功能材料助剂进行混合加工从而得到的复合材料。热塑性树脂基复合材料的优点为比强度高，其密度小抗压性却很强。性能自由选择性大，通过选择不同的原材料以及搭配比例可以自由改变其物理性能、力学性能、化学性能。热塑性树脂基复合材料的定义为以热塑性树脂为基体的复合材料。一般冲击韧性好，具有良好的可循环性、可回收、可重复利用和不污染环境的特性，适应了当今材料环保的发展方向。
6.但是，热塑性树脂基复合材料的复合工艺难，一般需要高温高压的环境才能成型，现有的设备又都是第一类的热固性树脂基复合材料，以烤灯加热为主，并不能实现对热塑性树脂基复合材料的铺放成型。


技术实现要素：

7.为解决上述技术问题，本技术实施例提供了一种使用激光加热的热塑性复合材料铺放头，通过使用激光加热，能够实现热塑性复合材料的自动化铺放。
8.有鉴于此，根据本技术的实施例，提供一种使用激光加热的热塑性复合材料铺放头，包括：上层机架、下层机架、升降机构、放带机构、缓冲机构、导向机构、输送机构以及激光加热机构。
9.所述上层机架包括一对平行设置的上层固定板以及顶部连接块和底部连接块，所述顶部连接块设置在所述一对上层固定板的顶部，所述底部连接块设置在所述一对上层固定板的底部，用于分别连接固定所述一对上层固定板；
10.所述下层机架包括一对下层固定板，所述一对下层固定板平行于所述一对上层固定板，并分别设置在所述一对上层固定板的外侧；
11.所述升降机构包括一对升降滑轨、一对升降气缸以及一对升降连接块，所述一对
升降滑轨分别设置在所述上层固定板和下层固定板之间，所述一对升降连接块分别垂直设置在所述一对下层固定板的顶部外侧，所述一对升降气缸沿所述一对升降滑轨的方向设置在所述一对上层固定板的外侧，且所述一对升降气缸的一端分别与所述一对上层固定板连接、另一端分别与所述一对下层固定板连接，用于推动所述一对下层固定板沿所述一对升降滑轨移动；
12.所述放带机构包括放带卷和放带电机，所述放带卷平行设置在所述一对上层固定板之间，且相对设置在所述一对上层固定板的右侧，所述放带电机设置所述一对上层固定板的外侧，并与所述放带卷连接，用于驱动所述放带卷放带；
13.所述缓冲机构设置在所述一对上层固定板之间，且相对设置在所述一对上层固定板的左侧，所述缓冲机构包括缓冲气缸、缓冲滑块、一对缓冲导轨、缓冲轮以及一对张力传感器，其中，所述一对缓冲导轨分别设置在所述一对上层固定板上，且相互平行，所述缓冲滑块分别连接所述一对缓冲导轨，并且所述缓冲滑块靠近所述放带卷的一侧固定连接有所述缓冲气缸，所述缓冲滑块远离所述放带卷的一侧活动连接有所述缓冲轮，所述一对张力传感器同轴设置在所述缓冲气缸的下方；
14.所述导向机构包括第一导向轮和第二导向轮，所述第一导向轮设置在所述缓冲轮与所述一对张力传感器之间，所述第二导向轮则相对所述第一导向轮设置在所述一对张力传感器的另一侧，所述第二导向轮改变放带方向使其朝向下层机架；
15.所述输送机构设置在所述一对下层固定板之间，所述输送机构包括传送轴、传送电机、止动轮、止动气缸、气动切割刀、压紧轮，其中，所述传送轴的两端分别垂直连接所述一对下层固定板，所述传送电机设置在所述一对下层固定板的外侧，并与所述传送轴连接，所述止动轮与所述传送轴对应平行设置，所述止动气缸设置在所述止动轮远离所述传送轴的一侧，所述气动切割刀则平行于所述止动气缸设置在所述止动气缸的下方，所述压紧轮则设置在所述一对下层固定板的底部；
16.所述激光加热机构包括加热激光以及激光固定架，所述激光固定架的一端分别与所述一对下层固定板活动连接，另一端则固定有所述加热激光，并使得所述加热激光对准所述压紧轮的底部。
17.根据本技术的实施例，所述激光加热机构还包括转动电机；所述转动电机设置在所述一对下层固定板的外侧，并与所述激光固定架活动的一端连接，以调整所述激光固定架的角度。
18.根据本技术的实施例，所述一对升降连接块均包括升降固定座、升降轴承以及升降转轴；其中，所述升降固定座与所述一对下层固定板的顶部外侧垂直固定连接，所述升降轴承活动设置在所述升降固定座中，且所述升降轴承的中心连接有所述升降转轴，所述升降转轴垂直于所述一对下层固定板并伸出所述升降固定座。
19.根据本技术的实施例，所述一对升降气缸的一端均设有气缸铰链，另一端均设有u形连接块，且所述一对升降气缸的另一端为活塞杆，所述u形连接块固定于所述活塞杆上；所述一对升降气缸通过所述气缸铰链与所述一对上层固定板连接，以及通过所述u形连接块与所述一对升降连接块的升降转轴连接。
20.根据本技术的实施例，所述放带机构还包括：放带转盘；所述放带转盘与所述放带电机连接，所述放带卷则与所述放带转盘通过一对活动插销可拆卸连接。
切割滑槽，757-切割滑槽盖，758-切割挡块，759-止动气缸连接板；
43.81-加热激光，82-激光固定架，83-转动电机。
具体实施方式
44.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例的附图，对本技术实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本技术的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本技术保护的范围。
45.除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本技术所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本技术专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。
46.下面结合附图具体描述本技术的实施例。
47.请参阅图1至图7所示，本技术实施例中，使用激光加热的热塑性复合材料铺放头可包括：上层机架、下层机架、升降机构、放带机构、缓冲机构、导向机构、输送机构以及激光加热机构。
48.上层机架可包括一对平行设置的上层固定板10以及顶部连接块11和底部连接块12，其中，顶部连接块11设置在一对上层固定板10的顶部，底部连接块12设置在一对上层固定板10的底部，用于分别连接固定一对上层固定板10。
49.下层机架可包括一对下层固定板20，该一对下层固定板20平行于一对上层固定板10，并分别设置在一对上层固定板10的外侧。
50.升降机构可包括一对升降滑轨31、一对升降气缸32以及一对升降连接块33，其中，一对升降滑轨31分别设置在上层固定板10和下层固定板20之间，一对升降连接块33分别垂直设置在一对下层固定板20的顶部外侧，一对升降气缸32沿一对升降滑轨31的方向设置在一对上层固定板10的外侧，且一对升降气缸32的一端分别与一对上层固定板10连接、另一端分别与一对下层固定板20连接，以推动该一对下层固定板20沿一对升降滑轨31移动。
51.放带机构可包括放带卷41和放带电机42，该放带卷41平行设置在一对上层固定板10之间，且相对设置在一对上层固定板10的右侧，该放带电机42设置一对上层固定板10的外侧，并与放带卷41连接，以驱动该放带卷41放带。
52.缓冲机构设置在一对上层固定板10之间，且相对设置在一对上层固定板10的左侧，该缓冲机构可以包括缓冲气缸51、缓冲滑块52、一对缓冲导轨53、缓冲轮54以及一对张力传感器55，其中，一对缓冲导轨53分别设置在一对上层固定板10上，且相互平行，缓冲滑块52分别连接一对缓冲导轨53，并且缓冲滑块52靠近放带卷41的一侧固定连接有缓冲气缸51，缓冲滑块52远离放带卷41的一侧活动连接有缓冲轮54，该一对张力传感器55同轴设置在缓冲气缸51的下方，且该一对张力传感器55可以为同轴连接的穿轴式张力传感器，以提高测量精度。
53.导向机构可包括第一导向轮61和第二导向轮62，该第一导向轮61设置在缓冲轮54与一对张力传感器55之间，该第二导向轮62则相对第一导向轮61设置在一对张力传感器55的另一侧，该第二导向轮62可以改变放带方向使其朝向下层机架。
54.输送机构设置在一对下层固定板20之间，该输送机构可包括传送轴71、传送电机72、止动轮73、止动气缸74、气动切割刀75、压紧轮76，其中，传送轴71的两端分别垂直连接一对下层固定板20，传送电机72设置在一对下层固定板20的外侧，并与传送轴71连接，止动轮73与传送轴71对应平行设置，止动气缸74设置在止动轮73远离传送轴71的一侧，气动切割刀75则平行于止动气缸74设置在止动气缸74的下方，压紧轮76则设置在一对下层固定板20的底部，用于压紧料带。
55.激光加热机构可包括加热激光81以及激光固定架82，该激光固定架82的一端分别与一对下层固定板20活动连接，另一端则固定有加热激光81，并使得加热激光81对准压紧轮76的底部。
56.进一步的，激光加热机构还可以包括转动电机83，该转动电机83设置在一对下层固定板20的外侧，并与激光固定架82活动的一端连接，以调整激光固定架82的角度，将加热激光81对准压紧轮76底部的料带，进行激光加热成型。
57.进一步的，如图5所示，一对升降连接块33均可以包括升降固定座331、升降轴承332以及升降转轴333。其中，升降固定座331与一对下层固定板20的顶部外侧垂直固定连接，升降轴承332活动设置在升降固定座331中，且升降轴承332的中心连接有升降转轴333，升降转轴333垂直于一对下层固定板20并伸出升降固定座331。
58.进一步的，如图5所示一对升降气缸32的一端均可以设有气缸铰链321，另一端均可以设有u形连接块322，且一对升降气缸32的另一端为活塞杆，u形连接块322固定于活塞杆上。该一对升降气缸32通过气缸铰链321与一对上层固定板10连接，以及通过u形连接块322与一对升降连接块33的升降转轴333连接。
59.进一步的，放带机构还可以包括放带转盘43，该放带转盘43与放带电机42连接，放带卷41则与放带转盘43通过一对活动插销44可拆卸连接。
60.进一步的，如图6所示，缓冲滑块52可以包括滑块底座521以及一对滚轮固定块522。其中，滑块底座521的两端分别与一对缓冲导轨53连接，一对滚轮固定块522则设置在滑块底座521远离放带卷41的一侧，并且缓冲轮54活动设置在一对滚轮固定块522之间。
61.进一步的，如图7所示，输送机构还可以包括进带导向板77和末端导向槽78，该末端导向槽78竖直设置在气动切割刀75与压紧轮76之间，进带导向板77则封盖在末端导向槽78上，并且，进带导向板77伸出末端导向槽78靠近压紧轮76的一端，且进带导向板77的伸出端朝向压紧轮76方向弯曲设置，如图1所示。
62.进一步的，如图3所示，输送机构还可以包括压辊791和压辊连接杆792，该压辊连接杆792的一端与一对下层固定板20活动连接，且另一端连接有压辊791，该压辊791和压辊连接杆792设置在与进带导向板77相对的压紧轮76的另一侧，该压辊791可以用于辅助成型。
63.进一步的，上层机架还可以包括连接法兰13，该连接法兰13设置于顶部连接块11的上方，可用于连接机械臂。
64.进一步的，放带电机42、传送电机72以及转动电机83均可以设于同一侧。
65.进一步的，上层机架还可以包括中间连接块14，该中间连接块14设置在顶部连接块11和底部连接块12之间，用于连接固定一对上层固定板10。
66.进一步的，该使用激光加热的热塑性复合材料铺放头还可以包括：比例阀，通过比
例阀与缓冲气缸51连接，减少张力扰动。
67.进一步的，该使用激光加热的热塑性复合材料铺放头还可以包括：汇流板和若干个电磁阀，该若干个电磁阀设置在汇流板上，并为气缸供气。
68.本技术的一个实施例中，如图7所示，气动切割刀75可以包括：左固定板751a、右固定板751b、切割挡板751c、气缸固定板752、切割气缸753、切割刀头754、刀头连接块755、切割滑槽756以及切割滑槽盖757。其中，
69.左固定板751a和右固定板751b相互平行设置，且左固定板751a和右固定板751b的前端连接切割挡板751c、后端连接气缸固定板752、底部连接切割滑槽756、顶部连接切割滑槽盖757，并且，切割滑槽盖757与切割滑槽756之间具有滑动空间。
70.切割刀头754和刀头连接块755设置在滑动空间中，切割气缸753水平固定在气缸固定板752上，并且切割气缸753的活塞杆穿过气缸固定板752延伸至滑动空间中，刀头连接块755两端分别连接切割刀头754和切割气缸753的活塞杆，以使得切割气缸753能够通过刀头连接块755带动切割刀头754在滑动空间中移动。
71.进一步的，切割滑槽盖757和切割滑槽756设有相对的凹槽，在切割滑槽盖757的凹槽层叠至切割滑槽756的凹槽上时，形成滑动空间。
72.进一步的，切割滑槽盖757和切割滑槽756设置在左固定板751a和右固定板751b之间，并且，切割滑槽盖757的两端分别连接切割挡板751c和气缸固定板752，切割滑槽756的一端连接气缸固定板752。
73.进一步的，切割滑槽盖757还包括：切割挡块758；切割挡块758设置在切割滑槽盖757连接切割挡板751c的一侧，且切割挡块758对应切割滑槽盖757的凹槽设置，以封闭凹槽。
74.进一步的，切割挡板751c呈倒立翻转的l形，l形的顶部与切割滑槽盖757连接，并对应将切割滑槽盖757的切割挡块758设置在l形的内侧。
75.进一步的，切割滑槽盖757在连接切割挡板751c的一侧设有进带开口，且进带开口垂直于滑动空间设置。
76.进一步的，切割挡板751c对应切割挡板751c的进带开口在顶部设有锥形突起，锥形突起的底部与进带开口相邻。
77.进一步的，刀头连接块755的一端设有连接卡口，通过连接卡口与切割气缸753的活塞杆相连；切割气缸753的活塞杆则连接有卡块，用于与连接卡口相连。
78.进一步的，气动切割刀75还可以包括：止动气缸连接板759；止动气缸连接板759设置在切割滑槽盖757的顶部，并且两端与左固定板751a和右固定板751b相连接，止动气缸连接板759用于连接固定止动气缸74，并将止动气缸74与切割气缸753水平同向设置。
79.以上所述仅是本技术的示范性实施方式，而非用于限制本技术的保护范围，本技术的保护范围由所附的权利要求确定。