预浸带拼接复合设备

技术领域

本发明总地涉及连续纤维复合材料的技术领域，更具体地涉及一种预浸带拼接复合设备。

背景技术

连续纤维热塑性复合材料是以连续纤维作为增强体，热塑性树脂作为基体的一种高强度、高韧性、轻质化的新材料，在建筑装饰、车辆运输、输油输水及新能源领域均获得广泛应用，主要产品形式有连续纤维预浸带、实心板材、夹芯板材、模压异形件等。其中，连续纤维预浸带(以下简称预浸带)纤维取向及分散良好，拉伸强度、模量高，是连续纤维热塑性复合材料的初始形态，板材产品均为预浸带复合制成。

预浸带的复合制作板材主要通过特氟龙皮带或钢带复合机，铺层主要以正交铺层为主，分为纵向预浸带及横向预浸带。目前，预浸带幅宽受限于设备幅宽限制，常规生产规格为650mm，最宽可达1300mm，但随着设备幅宽的增加，预浸带厚度及表观质量稳定性有所降低。预浸带复合过程中，纵向预浸带由于窄幅带材本身的收卷平整度存在偏差，放卷过程中，加之张紧度及导向精度的问题，在预浸带复合之前常出现位置偏移；从而导致预浸带无法稳定精准的拼接，出现纵向带搭接、开缝等问题，导致板材产品厚度不均一、质量不满足设计要求。此外，涉及管道包绕等特殊领域的预浸带需求多样，对预浸带宽幅的可变性要求更高，但现有设备仅可进行预浸带分切，不具备预浸带单层复合的能力。

因此，需要提供一种预浸带拼接复合设备，以至少部分地解决上述问题。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

为至少部分地解决上述问题，本发明提供一种预浸带拼接复合设备，用于将窄幅预浸带拼接复合成宽幅预浸带，所述预浸带拼接复合设备包括：

放卷机构，所述放卷机构包括至少两组放卷单元，所述放卷单元包括：

放卷架，所述放卷架用于施放所述窄幅预浸带，至少两个所述放卷架沿第一方向错位设置，以使得至少两个所述窄幅预浸带沿所述第一方向并列；

移动组件，所述移动组件与所述放卷架连接，用于调整所述放卷架沿所述第一方向的位置；以及

纠偏组件，用于感测所述窄幅预浸带沿所述第一方向的位置；

复合机构，所述复合机构位于所述放卷机构的下游，所述复合机构用于将沿第二方向并列设置的至少两个所述窄幅预浸带复合成所述宽幅预浸带；

牵引机构，所述牵引机构位于所述复合机构的下游，用于提供牵引力；

收卷机构，所述收卷机构位于所述牵引机构的下游，所述收卷机构用于收卷成型后的所述宽幅预浸带；以及

控制装置，所述控制装置与所述纠偏组件和所述移动组件信号连接，所述控制装置配置为根据所述纠偏组件感测到的所述窄幅预浸带沿所述第一方向的位置，控制所述移动组件实时调节所述放卷架的位置。

可选地，所述移动组件包括：

导向部，所述导向部沿所述第一方向延伸；

移动部，所述移动部可移动地设置于所述导向部，其中所述放卷架设置于所述移动部；以及

第一驱动部，所述第一驱动部与所述移动部连接，用于驱动所述移动部沿所述导向部移动。

可选地，所述纠偏组件包括：

安装轴，所述安装轴沿所述第一方向延伸；以及

纠偏装置，设置于所述安装轴并构造为能够沿所述第一方向移动。

可选地，所述安装轴设置有螺纹结构，所述安装轴与所述纠偏装置形成丝杆配合结构，所述纠偏组件还包括第二驱动部，所述第二驱动部构造为能够通过驱动所述安装轴转动使得所述纠偏装置沿所述第一方向移动。

可选地，所述第二驱动部与所述控制装置信号连接，所述控制装置配置为根据所述窄幅预浸带的宽度，控制所述第二驱动部将所述纠偏装置移动至对应于所述窄幅预浸带边缘的区域。

可选地，所述纠偏装置构造成超声波纠偏传感器。

可选地，所述复合机构包括：

热复合单元，所述热复合单元设置于所述放卷机构的下游，用于对至少两个所述窄幅预浸带的接缝处进行热熔接合；以及

冷复合单元，所述冷复合单元设置于所述热复合单元的下游，用于对至少两个所述窄幅预浸带的热熔接合的接缝进行冷压定型。

可选地，所述冷复合单元包括至少两个冷却压辊，所述冷却压辊沿所述预浸带拼接复合设备高度方向间隔分布；

其中，所述冷却压辊构造成在所述冷却压辊的轴线方向，所述冷却压辊的径向外尺寸由中部至端部减小。

可选地，其特征在于，所述放卷架设置有磁粉制动器，以调节所述窄幅预浸带的施放张力。

可选地，所述放卷单元设置有导向辊组件，且不同的所述放卷单元上的所述导向辊组件的高度不同。

根据本发明的预浸带拼接复合设备，通过设置相互配合的纠偏组件和移动组件，可以实现窄幅预浸带接缝处的精准拼接；并且，复合机构包括热复合单元和冷复合单元，热复合单元能够将窄幅预浸带的接缝处进行热熔接合，之后利用冷复合单元将窄幅预浸带的热熔接合的接缝进行冷压定型，由此将窄幅预浸带拼接成一体的宽幅预浸带，而宽幅预浸带能够进行下一步的诸如多层复合等工序，有效改善传统预浸带复合工序中的纵向开缝、搭接等质量缺陷。此外，通过窄幅预浸带的精准拼接，可以将窄幅预浸带复合成为宽幅预浸带，提高预浸带产品的适配性。

附图说明

本发明实施方式的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施方式及其描述，用来解释本发明的原理。在附图中，

图1为根据本发明的一种优选实施方式的预浸带拼接复合设备的主视示意图；

图2为图1的俯视示意图；

图3为图2中放卷机构的结构示意图；

图4为图2中冷复合单元的结构示意图；以及

图5为根据本申请的预浸带拼接复合设备制备的宽幅预浸带与现有技术中窄幅预浸带拼接的对比示意图。

附图标记说明：

001 第一窄幅预浸带 002 第二窄幅预浸带

003 宽幅预浸带 004 热合熔融区域

100 预浸带拼接复合设备 110 放卷机构

120 复合机构 121 热复合单元

122 冷复合单元 130 牵引机构

131 牵引辊 140 收卷机构

141 第四底座 142 第三安装架

143 收卷辊 144 第五导向辊组件

201 第一冷却压辊 202 第二冷却压辊

210 第一放卷单元 211 第一底座

212 第一放卷辊 213 第一安装架

214 第一导向辊组件 215 第一放卷轴

216 第一放卷架 220 第一移动组件

221 第一移动部 222 第一导向部

230 第一纠偏组件 231 第一纠偏装置

232 第一安装轴 310 第二放卷单元

311 第二底座 312 第二放卷辊

313 第二安装架 314 第二导向辊组件

315 第二放卷轴 316 第二放卷架

320 第二移动组件 321 第二移动部

322 第二导向部 330 第二纠偏组件

331 第二纠偏装置 332 第二安装轴

411 第三底座 412 第三导向辊组件

413 第四导向辊组件 414 第五导向辊组件

D1第一方向 D2第二方向

D3高度方向

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明实施方式可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明实施方式发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

为了彻底了解本发明实施方式，将在下列的描述中提出详细的结构。显然，本发明实施方式的施行并不限定于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。

应当理解的是，在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施方式并且不作为本发明的限制，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。

本发明中所引用的诸如“第一”和“第二”的序数词仅仅是标识，而不具有任何其他含义，例如特定的顺序等。而且，例如，术语“第一部件”其本身不暗示“第二部件”的存在，术语“第二部件”本身不暗示“第一部件”的存在。需要说明书的是，本发明中所使用的术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“内”、“外”以及类似的表述只是为了说明的目的，并非限制。

以下，将参照附图对本发明的具体实施方式进行更详细地说明，这些附图示出了本发明的代表实施方式，并不是限定本发明。

本发明提供一种预浸带拼接复合设备。

请参阅图1，预浸带拼接复合设备100可以包括沿第二方向D2依次排列的放卷机构110、复合机构120、牵引机构130以及收卷机构140。可以理解的，第二方向D2为预浸带拼接复合设备100的运行方向。复合机构120位于放卷机构110沿第二方向D2的下游。相应地，牵引机构130位于复合机构120沿第二方向D2的下游，收卷机构140位于牵引机构130沿第二方向D2的下游。

其中，放卷机构110可以包括至少两组放卷单元。在一实施方式中，放卷单元可以包括底座，底座上安装有放卷架，放卷架与底座之间设置有移动组件，即放卷架可移动的连接至底座。放卷单元上可以设置有纠偏组件，纠偏组件用于感测窄幅预浸带沿第一方向D1的位置。例如，在图1中，放卷机构110包括两组放卷单元，即第一放卷单元210和第二放卷单元310，第一放卷单元210和第二放卷单元310至少沿第一方向D1错位分布，例如，请参阅图2和图3，第一放卷单元210和第二放卷单元310沿第一方向D1错位分布，沿第二方向D2间隔分布。可以理解的，第一方向D1与第二方向D2垂直。

示意性的，第一放卷单元210可以包括第一底座211，第一底座211上可以安装有第一放卷架216。第一放卷架216可以包括第一安装架213，第一安装架213上安装有第一放卷轴215，第一放卷轴215上装配有第一放卷辊212。可以理解的，第一放卷辊212上安装有第一窄幅预浸带001。其中，第一放卷架与第一底座211之间设置有第一移动组件220。第一移动组件220可以包括第一移动部221和第一导向部222，例如，第一底座211上设置有第一导向部222，可将第一导向部222构造为导轨，第一移动部221上设置有与导轨适配的滑槽，第一移动部221可移动的连接第一底座211。可以理解的，为了实现第一移动部221的移动，第一移动部221与第一底座211之间还应当设置有驱动部件。例如，第一移动部221与第一底座211之间连接有电缸，电缸能够驱使第一移动部221相对第一底座211滑动。

请参阅图1和图2，第一放卷单元210还设置有第一纠偏组件230。第一纠偏组件230可以包括第一纠偏装置231和第一安装轴232，第一安装轴232沿第一方向D1延伸。第一纠偏装置231连接至第一安装轴232且能够沿第一方向D1移动。例如，第一安装轴232构造为丝杆，第一安装轴232与第一纠偏装置231形成丝杆滑块配合结构。可以理解的，丝杆的一端连接有驱动构件，驱动构件能够驱使丝杆转动，从而使得丝杆驱使第一纠偏装置231沿第一方向D1移动。第一纠偏装置231的位置可调，从而能够适应不同宽度的窄幅预浸带的使用需求。

同理，第二放卷单元310可以包括第二底座311，第二底座311上可以安装有第二放卷架316。第二放卷架316可以包括第二安装架313，第二安装架313上安装有第二放卷轴315，第二放卷轴315上装配有第二放卷辊312。可以理解的，第二放卷辊312上安装有第二窄幅预浸带002。其中，第二放卷架与第二底座311之间设置有第二移动组件320。第二移动组件320可以包括第二移动部321和第二导向部322，例如，第二底座311上设置有第二导向部322，可将第二导向部322构造为导轨，第二移动部321上设置有与导轨适配的滑槽，第二移动部321可移动的连接第二底座311。可以理解的，为了实现第二移动部321的移动，第二移动部321与第二底座311之间还应当设置有驱动部件。例如，第二移动部321与第二底座311之间连接有电缸，电缸能够驱使第二移动部321相对第二底座311滑动。

请参阅图1和图2，第二放卷单元310还设置有第二纠偏组件330。第二纠偏组件330可以包括第二纠偏装置331和第二安装轴332，第二安装轴332沿第一方向D1延伸。第二纠偏装置331连接至第二安装轴332且能够沿第一方向D1移动。例如，第二安装轴332构造为丝杆，第二安装轴332与第二纠偏装置331形成丝杆滑块配合结构。可以理解的，丝杆的一端连接有驱动构件，驱动构件能够驱使丝杆转动，从而使得丝杆驱使第二纠偏装置331沿第一方向D1移动。第二纠偏装置331的位置可调，从而能够适应不同宽度的窄幅预浸带的使用需求。

可以理解的，预浸带拼接复合设备100还应当设置有控制装置。控制装置与纠偏组件和移动组件信号连接，控制装置配置为根据纠偏组件感测到的窄幅预浸带沿第一方向D1的位置，控制移动组件实时调节放卷架的位置。例如，在实际的使用过程中，第一纠偏组件230实时检测第一窄幅预浸带001沿第一方向D1的位置，并反馈检测信号至控制装置，具体地，第一纠偏组件230实时检测第一窄幅预浸带001沿第一方向D1的位置。控制装置处理第一纠偏组件230反馈的检测信号并转化为控制指令。第一移动组件220接收控制装置给出的控制指令并转化为相应的动作。具体地，与第一移动部221连接的驱动部件驱使第一移动部221移动指定距离，从而改变第一放卷辊212的位置。

同样的，第二放卷单元310上的第二纠偏组件330实时检测第二窄幅预浸带002沿第一方向D1的位置，并反馈检测信号至控制装置，控制装置处理第二纠偏组件330反馈的检测信号并转化为控制指令。第二移动组件320接收控制装置给出的控制指令并转化为相应的动作。具体地，与第二移动部321连接的驱动部件驱使第二移动部321移动指定距离，从而改变第二放卷辊312的位置，即，实现第一窄幅预浸带001与第二窄幅预浸带002精准拼接。示意性的，可将纠偏装置(第一纠偏装置231和第二纠偏装置331)构造为超声波纠偏传感器。

返回参阅图1，放卷单元上还可以设置有导向辊组件。例如，可在第一底座211上方安装有第一导向辊组件214，第一窄幅预浸带001连接至第一导向辊组件214，用以维持放卷的方向。第二底座311上方安装有第二导向辊组件314，第二窄幅预浸带002连接至第二导向辊组件314，用以维持放卷的方向。放卷单元上还设置有张紧组件，以维持放卷的张紧度，确保后续的成型质量。例如，可在第一放卷轴215(和第二放卷轴315)上设置有磁粉制动器，用以提升放卷的张力。另外，不同放卷单元上的导向辊组件的高度可设置为不同，方便在较小的空间内尽可能多的进行设备排布，优化设备的排列布局，从而尽可能缩小两个放卷单元沿第一方向D1的错位程度，减小两个窄幅预浸带之间的距离。

请参阅图1和图3，在一实施方式中，复合机构120可以包括热复合单元121和冷复合单元122。热复合单元121设置于放卷机构110的下游，用于对至少两个窄幅预浸带的接缝处进行热熔接合。例如，热复合单元121对第一窄幅预浸带001和第二窄幅预浸带002进行热熔，可采用热风加热或红外加热，使得第一窄幅预浸带001和第二窄幅预浸带002沿第一方向D1相邻边部树脂加热至熔融状态。当第一窄幅预浸带001和第二窄幅预浸带002熔融状态的相邻边运转至冷复合单元122处时，冷复合单元122将边部熔融状态的预浸带冷却压合在一起，从而形成宽幅预浸带003。具体地，冷复合单元122可安装于第三底座411上。冷复合单元122至少包括两个冷却压辊。请参阅图4，在一实施方式中，冷复合单元122包括第一冷却压辊201和第二冷却压辊202，第一冷却压辊201和第二冷却压辊202沿预浸带拼接复合设备100的高度方向D3间隔分布。为了熔融状态的相邻边更好的成型，可将第一冷却压辊201和第二冷却压辊202的工作面构造为中部凸起的弧形。即冷却压辊构造成在冷却压辊的轴线方向，冷却压辊的径向外尺寸由中部至端部减小。

此外，在一实施方式中，放卷机构110与复合机构120也可设置导向辊组件。例如，可以在第三底座411上设置有第三导向辊组件412和第四导向辊组件413，第三导向辊组件412用于引导第一窄幅预浸带001，第四导向辊组件413用于引导第二窄幅预浸带002。第三导向辊组件412和第四导向辊组件413可沿预浸带拼接复合设备100的高度方向D3间隔分布。相应的，在第三导向辊组件412和第四导向辊组件413的下游可设置有第五导向辊组件414，第一窄幅预浸带001与第二窄幅预浸带002于第五导向辊组件414处形成拼接，方便平整进入复合机构120进行复合。

进一步地，牵引机构130可以包括至少两个牵引辊131。在一实施方式中，牵引机构130包括两个牵引辊131，请参阅图1，两牵引辊131沿预浸带拼接复合设备100的高度方向D3间隔分布，宽幅预浸带003置于两牵引辊131的缝隙中，通过两牵引辊131的相对压合，两牵引辊131转动时，带动放卷机构110匀速放卷。

请继续参阅图1，收卷机构140可以包括第四底座141，第四底座141上装有第三安装架142，第三安装架142上安装有收卷辊143，收卷辊143用于对成型后的宽幅预浸带003进行收卷。进一步地，可在第四底座141上设置有第五导向辊组件144，方便收卷。

以下详述预浸带拼接复合设备100在一实施方式中的工作过程。

例如，在一实施方式中，第一窄幅预浸带001和第二窄幅预浸带002构造为两个幅宽为640mm窄幅预浸带。在设备操作界面将第一窄幅预浸带001和第二窄幅预浸带002的幅宽设置为640mm。启动控制装置控制安装轴转动，从而使得纠偏装置移动至指定位置。将第一窄幅预浸带001和第二窄幅预浸带002分别安装至第一放卷单元210和第二放卷单元310。然后按照安装顺序穿至牵引机构130处。调整两个牵引辊131的位置，使得两个牵引辊131对预浸带形成压合。之后在将预浸带安装至收卷机构140处。启动纠偏组件运转，纠偏组件感测窄幅预浸带的初始位置并向控制装置反馈检测信号。控制装置处理纠偏组件反馈的检测信号并转化为控制指令。移动组件接收控制装置给出的控制指令并转化为相应的动作。具体地，与移动部连接的驱动部件驱使移动部移动指定距离，从而改变放卷辊的位置，实现窄幅预浸带的精准拼接。例如，窄幅预浸带收卷偏移2mm，造成放卷位置变动，纠偏组件感应后将偏移数据反馈至控制装置，控制装置将放卷组件向反方向调整2mm，确保窄幅预浸带在进入热复合单元121前，两个窄幅预浸带沿第一方向D1相邻边部精准拼接。

启动牵引机构130运转，例如，在牵引机构130的动力牵引下，窄幅预浸带按照5m/min的速度行进，窄幅预浸带经过热复合单元121时，热复合单元121在两个窄幅预浸带沿第一方向D1相邻边部的10mm的范围内(图2中热合熔融区域004)熔融，例如，设定加热温度为240℃。之后，两窄幅预浸带进入冷复合单元122处，例如将冷复合单元122的成型压力设置为4MPa，冷却压辊中部弧度设计保证压合位置良好的粘结性，将两个窄幅预浸带熔接为一个宽幅预浸带003，经牵引后，宽幅预浸带003收卷至收卷辊143。

根据本发明的预浸带拼接复合设备100，通过实时检测并调整窄幅预浸带沿第一方向D1的位置，确保窄幅预浸带沿第一方向D1相邻边部始终精准拼接，有效改善传统预浸带复合工序中的纵向开缝、搭接等质量缺陷。

请参阅图5，图中展示了本申请制备的宽幅预浸带003与现有技术制备的宽幅预浸带003成型效果的对比。其中，图5中最左侧为利用本申请所提供的预浸带拼接复合设备100生产的窄幅预浸带单层复合后生产合片的拼缝状态，可以看出，拼缝处拼接良好，接近一体成型的效果，没有明显的拼接分缝现象。而图中另外两幅为利用现有技术制备的窄幅预浸带单层直接生产合片的拼缝状态，其中中间为窄幅预浸带搭接，存在较为明显的搭接痕迹。而最右侧为窄幅预浸带开缝，具有缺料不合格的技术缺陷，无法满足生产需求。因此，采用本申请提供的预浸带拼接复合设备100按照前述的方法，可以获得拼接效果较为理想的宽幅预浸带003。

除非另有定义，本文中所使用的技术和科学术语与本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中使用的术语只是为了描述具体的实施目的，不是旨在限制本发明。本文中出现的诸如“设置”等术语既可以表示一个部件直接附接至另一个部件，也可以表示一个部件通过中间件附接至另一个部件。本文中在一个实施方式中描述的特征可以单独地或与其它特征结合地应用于另一个实施方式，除非该特征在该另一个实施方式中不适用或是另有说明。

本发明已经通过上述实施方式进行了说明，但应当理解的是，上述实施方式只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施方式范围内。本领域技术人员可以理解的是，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。