本發(fā)明涉及一種復(fù)合材料貼合裝置，尤其是涉及一種具有激光裝置、滾輪軸向驅(qū)動(dòng)裝置及彈力調(diào)整裝置，可增加復(fù)合材料貼合度，消除復(fù)合材料貼合時(shí)產(chǎn)生的氣泡，增加復(fù)合材料強(qiáng)度與剛性的復(fù)合材料貼合裝置。

背景技術(shù)：

現(xiàn)今復(fù)合材料已被廣泛應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域，由于其優(yōu)越的機(jī)械性質(zhì)，如高剛性、高強(qiáng)度以及質(zhì)量輕外，更具有優(yōu)越的抗疲勞強(qiáng)度和良好的環(huán)境穩(wěn)定度，所以在汽車、航太及軍事工業(yè)上越來越多人使用復(fù)合材料來取代金屬材料。

復(fù)合材料是由兩種或兩種以上材料，在各種材料間彼此無化學(xué)反應(yīng)下所組合而成的另一種具有優(yōu)越性能的材料。復(fù)合材料通常分成基材(Matrix)與加強(qiáng)材(reinforcement)兩部份?；旧?，基材常會(huì)使用具有連續(xù)相的材料，例如金屬、陶瓷和高分子等材料，基材在復(fù)合材料中主要目的是固定加強(qiáng)材，并保護(hù)加強(qiáng)材料傳遞附載。而加強(qiáng)材的種類主要以纖維、薄片、顆粒為主，其中纖維狀的強(qiáng)化材料使用最為普遍，纖維強(qiáng)化中又以連續(xù)纖維可以得到最佳以及最具設(shè)計(jì)彈性的機(jī)械性質(zhì)，常用的纖維有碳纖維及玻璃纖維。而復(fù)合材料貼合需加熱將復(fù)合材料內(nèi)粘合劑熔化再進(jìn)行貼合，若加熱不均勻，貼合的復(fù)合材料會(huì)有內(nèi)應(yīng)力，且在貼合過程有氣泡產(chǎn)生，此均會(huì)影響貼合的復(fù)合材料強(qiáng)度與剛性。

綜上所述，如何克服現(xiàn)有復(fù)合材料貼合裝置的缺點(diǎn)為熟知此技術(shù)者所竭力苦思的重要課題，因此亟需一種“可增加復(fù)合材料貼合度，消除復(fù)合材料貼合時(shí)產(chǎn)生的氣泡，增加復(fù)合材料強(qiáng)度與剛性”的復(fù)合材料貼合裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)的缺失。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述問題，在一實(shí)施例中，本發(fā)明提出一種復(fù)合材料貼合裝置，適于對(duì)二片分離的復(fù)合材料進(jìn)行貼合，其包含：

激光裝置，用以提供一激光；

熱壓滾輪組，其包括一第一熱壓滾輪與一第二熱壓滾輪，用以提供二片分離的復(fù)合材料進(jìn)入以進(jìn)行熱壓貼合，在二片分離的復(fù)合材料進(jìn)入第一熱壓滾輪與第二熱壓滾輪間之前，由激光照射于二片分離的復(fù)合材料的接合面間；

冷壓滾輪組，其包括一第一冷壓滾輪與一第二冷壓滾輪，經(jīng)熱壓貼合的復(fù)合材料進(jìn)入第一冷壓滾輪與第二冷壓滾輪以進(jìn)行冷壓貼合；

滾輪軸向驅(qū)動(dòng)裝置，用以驅(qū)動(dòng)第一熱壓滾輪與第二熱壓滾輪之間，及第一冷壓滾輪與第二冷壓滾輪之間，平行于第一方向相對(duì)移動(dòng)；以及

彈力調(diào)整裝置，用以提供第一熱壓滾輪與第二熱壓滾輪之間，及第一冷壓滾輪與第二冷壓滾輪之間，具有彈性地分別貼靠于二復(fù)合材料表面。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的一實(shí)施例前視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1實(shí)施例的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為圖1實(shí)施例的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為現(xiàn)有復(fù)合材料貼合界面的顯微鏡觀察結(jié)果示意圖；

圖5為以本發(fā)明進(jìn)行復(fù)合材料貼合界面的顯微鏡觀察結(jié)果示意圖。

符號(hào)說明

10-激光裝置

11-激光源

12-光學(xué)鏡片

20-熱壓滾輪組

21-第一熱壓滾輪

22-第二熱壓滾輪

23-熱流體輸入單元

24-熱流體輸出單元

30-冷壓滾輪組

31-第一冷壓滾輪

32-第二冷壓滾輪

33-冷流體輸入單元

34-冷流體輸出單元

40-滾輪軸向驅(qū)動(dòng)裝置

41-第一驅(qū)動(dòng)組件

411-第一板體

412-第二板體

413-凸塊

414-凹槽

42-第二驅(qū)動(dòng)組件

421-第三板體

422-第四板體

423-凸塊

424-凹槽

50-彈力調(diào)整裝置

51-第一彈力組件

511-第一彈性件

512-第一抵制件

513-第一調(diào)整鈕

52-第二彈力組件

521-第二彈性件

522-第二抵制件

523-第二調(diào)整鈕

53-第一支撐板

54-第二支撐板

60A、60B-復(fù)合材料

F1-第一方向

L-激光

具體實(shí)施方式

請(qǐng)參閱圖1至圖3所示，本發(fā)明的復(fù)合材料貼合裝置，適于對(duì)二片分離的復(fù)合材料進(jìn)行貼合，其包含一激光裝置10、一熱壓滾輪組20、一冷壓滾輪組30、一滾輪軸向驅(qū)動(dòng)裝置40及一彈力調(diào)整裝置50。

激光裝置10包含一激光源11與一光學(xué)鏡片12。激光源11可采用二氧化碳激光、二極管激光或光纖激光其中之一，用以提供激光L；光學(xué)鏡片12提供激光L通過并使激光L偏轉(zhuǎn)至所需位置，在本實(shí)施例中，激光L通過光學(xué)鏡片12調(diào)整形成一離焦激光。此外，激光源供應(yīng)的激光L的波段可為300-1500nm。

熱壓滾輪組20包括一第一熱壓滾輪21與一第二熱壓滾輪22，熱壓滾輪組20采用電熱方式或熱流體(如油、風(fēng)、水等)加熱方式使第一熱壓滾輪21與第二熱壓滾輪22具有一第一溫度，如圖2所示，第一熱壓滾輪21的軸心連通一熱流體輸入單元23及一熱流體輸出單元24，當(dāng)使用一熱流體加熱第一熱壓滾輪21與第二熱壓滾輪22時(shí)，熱流體會(huì)由熱流體輸入單元23進(jìn)入至第一熱壓滾輪21或/與第二熱壓滾輪22的軸心，使包覆在軸心外圍的第一熱壓滾輪21或/與第二熱壓滾輪22受到熱流體的加熱而具有第一溫度，之后，熱流體再排出于第一熱壓滾輪21或/與第二熱壓滾輪22的軸心而至熱流體輸出單元24。由此，提供于二片分離的復(fù)合材料60A、60B進(jìn)入第一熱壓滾輪21與第二熱壓滾輪22之間時(shí)可進(jìn)行熱壓貼合。復(fù)合材料60A、60B的材質(zhì)不限，例如可為熱塑性或熱固性碳纖維復(fù)合材料。于二片分離的復(fù)合材料60A、60B進(jìn)入第一熱壓滾輪21與第二熱壓滾輪22間之前，經(jīng)光學(xué)鏡片12偏轉(zhuǎn)的激光L可照射于二片分離的復(fù)合材料60A、60B的接合面間。

冷壓滾輪組30包括一第一冷壓滾輪31與一第二冷壓滾輪32，冷壓滾輪組30采用流體冷卻或氣冷方式使第一冷壓滾輪31與第二冷壓滾輪32具有一第二溫度，如圖2所示，第一冷壓滾輪31的軸心連通一冷流體輸入單元33及一冷流體輸出單元34，當(dāng)使用一冷流體冷卻第一冷壓滾輪31與第二冷壓滾輪32時(shí)，冷流體會(huì)由冷流體輸入單元33進(jìn)入至第一冷壓滾輪31或/與第二冷壓滾輪32的軸心，使包覆在軸心外圍的第一冷壓滾輪31或/與第二冷壓滾輪32受到冷流體的冷卻而具有第二溫度，之后，冷流體再排出于第一冷壓滾輪31或/與第二冷壓滾輪32的軸心而至冷流體輸出單元34。第二溫度低于上述第一溫度，第一溫度與第二溫度的設(shè)定依欲貼合的復(fù)合材料的不同而設(shè)定。經(jīng)熱壓滾輪組20進(jìn)行熱壓貼合的復(fù)合材料60A、60B接著進(jìn)入第一冷壓滾輪31與第二冷壓滾輪32之間以進(jìn)行冷壓貼合。

上述第一熱壓滾輪21、第二熱壓滾輪22、第一冷壓滾輪31與第二冷壓滾輪32的軸向都平行于一第一方向F1，第一熱壓滾輪21與第二熱壓滾輪22經(jīng)驅(qū)動(dòng)可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，第一冷壓滾輪31與第二冷壓滾輪32經(jīng)驅(qū)動(dòng)可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。第一熱壓滾輪21、第二熱壓滾輪22、第一冷壓滾輪31與第二冷壓滾輪32的材質(zhì)不限，例如可采用可耐熱攝氏300度的硅膠。

滾輪軸向驅(qū)動(dòng)裝置40是用以驅(qū)動(dòng)第一熱壓滾輪21與第二熱壓滾輪22之間，及第一冷壓滾輪31與第二冷壓滾輪32之間，可平行于第一方向F1相對(duì)移動(dòng)。滾輪軸向驅(qū)動(dòng)裝置40包括對(duì)稱設(shè)置的一第一驅(qū)動(dòng)組件41與一第二驅(qū)動(dòng)組件42。第一驅(qū)動(dòng)組件41包含一第一板體411與一第二板體412。第一板體411用以承載第一熱壓滾輪21與第一冷壓滾輪31。第二板體412連接彈力調(diào)整裝置50，且第一板體411與第二板體412之間具有由凸塊413與凹槽414構(gòu)成的滑軌結(jié)構(gòu)，使第一板體411與第二板體412可平行于第一方向F1相對(duì)滑動(dòng)。第二驅(qū)動(dòng)組件42包含一第三板體421與一第四板體422，第三板體421用以承載第二熱壓滾輪22與第二冷壓滾輪32。第四板體422連接彈力調(diào)整裝置50，且第三板體421與第四板體422之間具有由凸塊423與凹槽424構(gòu)成的滑軌結(jié)構(gòu)，使第三板體421與第四板體422可平行于第一方向F1相對(duì)滑動(dòng)。

據(jù)此，第一熱壓滾輪21與第二熱壓滾輪22之間可作軸向往復(fù)式相對(duì)運(yùn)動(dòng)，且第二熱壓滾輪22與第二冷壓滾輪32也可作軸向往復(fù)式相對(duì)運(yùn)動(dòng)。要注意的是，由于第一熱壓滾輪21與第一冷壓滾輪31都固定于第一板體411上，因此當(dāng)?shù)谝话弩w411相對(duì)于第二板體412以平行于第一方向F1滑動(dòng)時(shí)，第一熱壓滾輪21與第一冷壓滾輪31會(huì)同步移動(dòng)(意即具有相同的位移量)，以避免在壓合過程中，第一熱壓滾輪21與第一冷壓滾輪31錯(cuò)位而造成貼合的復(fù)合材料60A、60B產(chǎn)生皺折。同樣地，由于第二熱壓滾輪22與第二冷壓滾輪32都固定于第三板體421上，因此當(dāng)?shù)谌弩w421相對(duì)于第四板體422以平行于第一方向F1滑動(dòng)時(shí)，第二熱壓滾輪22與第二冷壓滾輪32會(huì)同步移動(dòng)(意即具有相同的位移量)，以避免在壓合過程中，第二熱壓滾輪22與第二冷壓滾輪32錯(cuò)位而造成貼合的復(fù)合材料60A、60B產(chǎn)生皺折。

彈力調(diào)整裝置50包括對(duì)稱設(shè)置的多個(gè)第一彈力組件51與多個(gè)第二彈力組件52。

第一彈力組件51設(shè)置于一第一支撐板53且連接于第二板體412，每一第一彈力組件51包含一第一彈性件511、一第一抵制件512與一第一調(diào)整鈕513。第一彈性件511用以提供一第一彈力于第二板體412；第一抵制件512設(shè)置于第一支撐板53與第一彈性件511之間；第一調(diào)整鈕513設(shè)置于第一支撐板53，用以調(diào)整第一抵制件512與第二板體412間的距離，以改變第一彈性件511作用于第二板體412的彈力。

第二彈力組件52設(shè)置于一第二支撐板54且連接于第四板體422。每一第二彈力組件52包含一第二彈性件521、一第二抵制件522與一第二調(diào)整鈕523。第二彈性件521用以提供一第二彈力于第四板體422；第二抵制件522設(shè)置于第二支撐板54與第二彈性件521之間；第二調(diào)整鈕523設(shè)置于第二支撐板54，用以調(diào)整第二抵制件522與第四板體422間的距離，以改變第二彈性件521作用于第四板體422的彈力。

可通過第一彈力組件51同時(shí)提供第一彈力于第二板體412、第一板體411、第一熱壓滾輪21與第一冷壓滾輪31，以及，可通過第二彈力組件52同時(shí)提供第二彈力于第四板體422、第三板體421、第二熱壓滾輪22與第二冷壓滾輪32。因此可使第一熱壓滾輪21與第二熱壓滾輪22之間，及第一冷壓滾輪31與第二冷壓滾輪32之間，具有彈性地分別貼靠于二復(fù)合材料60A、60B表面。

請(qǐng)參閱圖1所示，說明本發(fā)明貼合復(fù)合材料的過程。將二片分離的復(fù)合材料60A、60B送入第一熱壓滾輪21與第二熱壓滾輪22中以進(jìn)行熱壓貼合，在復(fù)合材料60A、60B進(jìn)入第一熱壓滾輪21與第二熱壓滾輪22之前，由激光L照射于復(fù)合材料60A、60B的貼合面間，由于使用激光L加熱的熱影響區(qū)域小，因此能精確地將復(fù)合材料60A、60B內(nèi)的樹脂材料涂布面積進(jìn)行升溫并開始熱溶解，提升復(fù)合材料60A、60B貼合面的貼合度。通過光學(xué)鏡片12可控制激光L的照射范圍與照射角度，亦即加熱范圍與加熱角度，以提升貼合度。

在熱壓貼合過程中，除了第一熱壓滾輪21與第二熱壓滾輪22向二片復(fù)合材料60A、60B給予相互貼合的熱壓應(yīng)力外，第一熱壓滾輪21與第二熱壓滾輪22作軸向往復(fù)式相對(duì)運(yùn)動(dòng)(如圖3所示狀態(tài))，此目的在于消除二片復(fù)合材料60A、60B于貼合過程所產(chǎn)生的氣泡，氣泡邊界表面張力因第一熱壓滾輪21與第二熱壓滾輪22往復(fù)差排效應(yīng)而被消除。至于第一熱壓滾輪21與第二熱壓滾輪22的軸向移動(dòng)頻率及軸向移動(dòng)距離，可依實(shí)際貼合的復(fù)合材料不同而設(shè)定，例如軸向移動(dòng)頻率可為10～20Hz，及軸向移動(dòng)距離可為1～3mm。

其次，在冷壓貼合過程中，利用第一冷壓滾輪31與第二冷壓滾輪32冷卻經(jīng)熱壓貼合的復(fù)合材料60A、60B，可降低貼合制作工藝溫度，使二片復(fù)合材料60A、60B內(nèi)的樹脂材料迅速凝固而緊密貼合，提升復(fù)合材料60A、60B貼合效率與抗拉強(qiáng)度。

此外，由于設(shè)有彈力調(diào)整裝置50，因此可確保在熱壓貼合與冷壓貼合過程中，兩片復(fù)合材料60A、60B始終保持緊密貼合。

請(qǐng)參閱圖4所示，以現(xiàn)有復(fù)合材料貼合裝置進(jìn)行復(fù)合材料貼合的界面，由于有氣泡而導(dǎo)致接合處不完整。請(qǐng)參閱圖5所示，經(jīng)由本發(fā)明所提供的復(fù)合材料貼合裝置進(jìn)行復(fù)合材料貼合界面，其貼合效果完整，氣泡邊界表面張力則因滾輪往復(fù)差排效應(yīng)而消失。

綜上所述，本發(fā)明所提供的復(fù)合材料貼合裝置，由于利用激光裝置直接加熱貼合面，利用滾輪軸向驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)熱壓滾輪及冷壓滾輪水平軸向移動(dòng)，利用彈力調(diào)整裝置調(diào)整熱壓滾輪間及冷壓滾輪間具有彈性壓合力，由此增加復(fù)合材料貼合度，消除復(fù)合材料貼合時(shí)產(chǎn)生的氣泡，因此可增加復(fù)合材料強(qiáng)度與剛性。

以上所述的具體實(shí)施例，僅用于例釋本發(fā)明的特點(diǎn)及功效，而非用于限定本發(fā)明的可實(shí)施范疇，在未脫離本發(fā)明上揭的精神與技術(shù)范疇下，任何運(yùn)用本發(fā)明所揭示內(nèi)容而完成的等效改變及修飾，均仍應(yīng)為下述的權(quán)利要求所涵蓋。