本發(fā)明涉及一種纖維復(fù)合材料加工設(shè)備，尤其涉及一種熱塑性FRP筋彎折裝置。

背景技術(shù)：

纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(Fiber Reinforced Polymer，簡稱FRP)，是將連續(xù)纖維材料與基體樹脂復(fù)合所形成的高性能材料，F(xiàn)RP筋是其產(chǎn)品形式的一種。在混凝土結(jié)構(gòu)中用FRP筋替代鋼筋可以發(fā)揮其輕質(zhì)高強(qiáng)、耐腐蝕、抗疲勞、無磁性等優(yōu)點(diǎn)，尤其是在酸、堿鹽、潮濕等惡劣環(huán)境下，可避免鋼筋銹蝕對(duì)結(jié)構(gòu)所帶來的損害，減少結(jié)構(gòu)維護(hù)費(fèi)用，延長結(jié)構(gòu)使用壽命。

目前，在土木工程中用來加固或增強(qiáng)所采用的FRP筋普遍采用連續(xù)纖維增強(qiáng)熱固性樹脂復(fù)合材料，但是熱固性FRP筋不具有二次成型的特點(diǎn)，多為預(yù)制構(gòu)件，在施工現(xiàn)場無法進(jìn)行二次加工，而實(shí)際工程中的筋(比如箍筋)通常需要將FRP筋彎折45度或90度。另外，研究和實(shí)驗(yàn)表明，熱固性FRP筋彎折處的抗拉強(qiáng)度會(huì)顯著降低。因此，為了讓FRP筋在混凝土工程中應(yīng)用范圍更廣，需要解決FRP筋的彎折問題。

相對(duì)于熱固性的FRP材料，熱塑性FRP材料是基于熱塑性樹脂生產(chǎn)的另一類復(fù)合材料，除了輕質(zhì)高強(qiáng)、耐久性好外，還具備加熱后進(jìn)行二次成型的優(yōu)點(diǎn)。使用熱塑性FRP拉擠成型技術(shù)可以生產(chǎn)連續(xù)的拉擠桿，對(duì)其加熱后可以進(jìn)行局部的彎曲，可進(jìn)行多次加工。熱塑性材料機(jī)械性能好、加工速度快，可以在工廠預(yù)制，也可以在現(xiàn)場加工滿足有特殊要求形式的筋(比如混凝土中的箍筋)，在彎折過程中如果能實(shí)現(xiàn)機(jī)械化控制，產(chǎn)品的質(zhì)量、精度會(huì)更高，可靠性會(huì)更好。因此，本發(fā)明旨在發(fā)明一種可以彎折熱塑性FRP筋的設(shè)備裝置和工藝方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了提供一種熱塑性FRP筋彎折裝置，通過本發(fā)明的裝置實(shí)現(xiàn)在FRP筋加工段加熱到熔點(diǎn)附近，彎折后冷卻加工成型。通過機(jī)械裝置、驅(qū)動(dòng)設(shè)備和數(shù)控技術(shù)實(shí)現(xiàn)FRP筋的彎折。具有操作簡單、加工質(zhì)量好、便于現(xiàn)場施工、成本低的特點(diǎn)。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：在工作臺(tái)上設(shè)置兩對(duì)導(dǎo)軌固定基座，兩對(duì)導(dǎo)軌固定基座之間的工作臺(tái)上分別設(shè)置有加熱器和冷卻器，且加熱器位于工作臺(tái)端部、冷卻器位于工作臺(tái)中間位置，兩對(duì)導(dǎo)軌固定基座之間分別設(shè)置兩根一號(hào)導(dǎo)軌和兩根二號(hào)導(dǎo)軌，兩根一號(hào)導(dǎo)軌上設(shè)置有固定機(jī)構(gòu)、兩根二號(hào)導(dǎo)軌上設(shè)置有轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，工作臺(tái)上還設(shè)置有步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)的輸出端連接有絲杠，絲杠位于兩根二號(hào)導(dǎo)軌之間且由對(duì)應(yīng)的導(dǎo)軌固定基座支撐，滑塊上設(shè)置有與二號(hào)導(dǎo)軌配合的導(dǎo)軌孔，絲杠上設(shè)置有滑塊，滑塊上端面設(shè)置有導(dǎo)向桿，所述轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)通過下端面設(shè)置有導(dǎo)向槽且轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)通過與導(dǎo)向槽與導(dǎo)向桿的配合實(shí)現(xiàn)與滑塊的連接，轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)側(cè)面設(shè)置有連接孔、上端設(shè)置有彎折擋板，所述固定機(jī)構(gòu)側(cè)面設(shè)置有連接桿且固定機(jī)構(gòu)通過連接桿與連接孔的配合實(shí)現(xiàn)與轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的連接，固定結(jié)構(gòu)上端設(shè)置有FRP筋固定槽，在一號(hào)導(dǎo)軌之間的工作臺(tái)上設(shè)置有限制固定機(jī)構(gòu)位移的固定機(jī)構(gòu)限位器，所述工作臺(tái)上還設(shè)置有限制滑塊位移的加熱端限位器和冷卻端限位器，加熱端限位器和冷卻端限位器均位于轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的側(cè)方，在固定機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)之間還設(shè)置有發(fā)條彈簧。

本發(fā)明還包括這樣一些結(jié)構(gòu)特征：

1.所述固定機(jī)構(gòu)的端面上還均勻設(shè)置有螺栓孔，每個(gè)螺栓孔中設(shè)置有調(diào)節(jié)FRP筋固定槽寬度的固定螺栓。

2.加熱器是C型的管道結(jié)構(gòu)，管道結(jié)構(gòu)由絕熱材料制成，管道結(jié)構(gòu)內(nèi)部裝有風(fēng)機(jī)、電熱絲、溫度計(jì)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：1、本發(fā)明在固定機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)之間設(shè)置了發(fā)條彈簧，使FRP筋在加熱器和冷卻器之間平動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)不會(huì)發(fā)生旋轉(zhuǎn)，從而能保證彎折前FRP筋的直線狀態(tài)，保證FRP筋彎折質(zhì)量。2、通過轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和固定機(jī)構(gòu)的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)來對(duì)FRP筋進(jìn)行彎折，機(jī)械彎折精度高，可以避免傳統(tǒng)人工彎折產(chǎn)生的誤差，。3、本發(fā)明使用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的絲桿控制滑塊的移動(dòng)進(jìn)而牽引轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)發(fā)生平動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)，整個(gè)加工過程FRP筋受力均勻，彎折速度和彎折角度可控。4、通過在加熱器和冷卻器之間平動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)FRP筋的快速加熱和冷卻，同時(shí)C型的加熱器可以保持溫度恒定，節(jié)省電力，提高加熱效率。5、本發(fā)明裝置自動(dòng)化程度高、操作簡單、對(duì)施工人員、場地要求低，可以在施工現(xiàn)場制作，滿足施工現(xiàn)場對(duì)特殊形式FRP筋的彎折要求。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的FRP筋彎折裝置軸測圖；

圖2為本發(fā)明的FRP筋加熱狀態(tài)示意圖；

圖3為本發(fā)明的FRP筋開始彎折示意圖；

圖4為本發(fā)明的FRP筋45度彎折示意圖；

圖5為本發(fā)明的FRP筋90度彎折示意圖；

圖6為本發(fā)明的固定機(jī)構(gòu)詳圖；

圖7為本發(fā)明的轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)詳圖；

圖8為本發(fā)明的滑塊詳圖；

圖9為本發(fā)明的加熱器詳圖；

圖中：1為固定機(jī)構(gòu)；2為轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)；3為發(fā)條彈簧；4為滑塊；5為導(dǎo)軌；6為絲桿；7為步進(jìn)電機(jī)；8為固定機(jī)構(gòu)限位器；9為加熱器；10為冷卻器；11為固定螺栓；12為導(dǎo)軌固定基座；13為工作臺(tái)；14為控制箱；15為未彎折的FRP筋；16為45度彎折的FRP筋；17為90度彎折的FRP筋；18為導(dǎo)軌孔；19為螺栓孔；20為連接桿；21為FRP筋固定槽；22為連接孔；23為彎折擋板；24為導(dǎo)向槽；25為絲桿孔；26為導(dǎo)向桿；27為加熱端限位器；28為冷卻端限位器。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

結(jié)合圖1至圖9，本發(fā)明的一種熱塑性FRP筋彎折裝置，包括固定機(jī)構(gòu)1、轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)2、滑塊4、加熱器9和冷卻器10。固定機(jī)構(gòu)1和轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)2之間設(shè)置有發(fā)條彈簧3，導(dǎo)軌5穿過固定機(jī)構(gòu)1和滑塊4，導(dǎo)軌5兩端用基座12固定于工作平臺(tái)13上，步進(jìn)電機(jī)7通過絲桿6驅(qū)動(dòng)控制滑塊4，在滑塊4的作用下轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)2和固定機(jī)構(gòu)1可發(fā)生平動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)，通過平動(dòng)使FRP筋在加熱器9和冷卻器10之間移動(dòng)，通過轉(zhuǎn)動(dòng)使FRP筋發(fā)生彎折。

所述固定機(jī)構(gòu)1沿導(dǎo)軌5做直線運(yùn)動(dòng)；在固定機(jī)構(gòu)1側(cè)面開有螺栓孔19，用來安裝固定螺栓11；通過調(diào)節(jié)固定螺栓11可以控制FRP筋固定槽21的寬度；固定機(jī)構(gòu)1設(shè)置連接桿20與轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)2連接，在固定機(jī)構(gòu)下部開有兩個(gè)導(dǎo)軌孔，導(dǎo)軌從中穿過，固定機(jī)構(gòu)沿導(dǎo)軌做直線運(yùn)動(dòng)。

所述轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)2上有連接孔22，連接孔22和連接桿20連接，轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)2可繞連接桿20發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，在轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)2上設(shè)置彎折擋板23；轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)2通過導(dǎo)向槽24與滑塊4連接。

所述發(fā)條彈簧設(shè)置在連接桿上，且所述發(fā)條彈簧3連接固定機(jī)構(gòu)1和轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)2，可以在轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)2發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)后提供力矩，促使其具有返回初始位置的趨勢(shì)并保證在FRP筋彎折前固定機(jī)構(gòu)1和轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)2的相對(duì)位置不變。

所述滑塊4沿導(dǎo)軌5做直線運(yùn)動(dòng)，和絲桿6相連，并在步進(jìn)電機(jī)7的驅(qū)動(dòng)下運(yùn)動(dòng)；滑塊4上有導(dǎo)向桿26，導(dǎo)向桿26插入轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)2的導(dǎo)向槽24中牽引轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)2進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。

所述固定機(jī)構(gòu)1和轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)2均設(shè)有限位器，固定機(jī)構(gòu)限位器8可以限制固定機(jī)構(gòu)1的位移，滑塊加熱端限位器27和滑塊冷卻端限位器28可以限制滑塊4的位移，所有限位器均裝有微控開關(guān)。

所述加熱器9為一C型的管道結(jié)構(gòu)，管道由絕熱材料制成，內(nèi)部裝有風(fēng)機(jī)、電熱絲、溫度計(jì)。

在風(fēng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，空氣在內(nèi)部循環(huán)，這樣可以有效避免熱量損失，保持溫度恒定；將FRP筋放置在加熱器的開口處即可進(jìn)行加熱。

本發(fā)明的控制箱14設(shè)置有電源開關(guān)、按鍵、顯示屏，可以對(duì)裝置的加熱時(shí)間、加熱溫度、冷卻時(shí)間、工作狀態(tài)進(jìn)行控制，并可顯示當(dāng)前加熱器溫度?？刂葡渖涎b有緊急停車按鈕，當(dāng)發(fā)生意外情況時(shí)可立即切斷電源。

如圖1所示為FRP筋制備裝置軸測圖，所有的裝置構(gòu)件都是固定在工作臺(tái)13上面的。FRP筋45度彎折的具體制作過程包括以下步驟：

(1)打開機(jī)器電源，設(shè)置好加熱溫度、加熱時(shí)間、冷卻時(shí)間三個(gè)基本參數(shù)，調(diào)整固定螺栓11至合適位置，待加熱器9的溫度達(dá)到要求的溫度即可開始工作。本實(shí)例中加熱溫度控制在120℃-150℃之間，加熱時(shí)間10-20秒，冷卻時(shí)間10-20秒，具體加熱溫度和時(shí)間根據(jù)FRP筋的直徑和基體類型確定。

(2)將未彎折的FRP筋放入如圖6所示的固定機(jī)構(gòu)1的FRP筋固定槽21中，調(diào)整好FRP筋的位置，F(xiàn)RP筋應(yīng)該緊貼固定機(jī)構(gòu)1和如圖7所示的轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)2。

(3)按下啟動(dòng)鍵后機(jī)器開始運(yùn)轉(zhuǎn)，步進(jìn)電機(jī)7正向轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)絲桿6，絲桿6驅(qū)動(dòng)如圖8所示的滑塊4向上運(yùn)動(dòng)，滑塊4帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)裝置2，轉(zhuǎn)動(dòng)裝置2帶動(dòng)固定裝置1，從而帶動(dòng)FRP筋開始移動(dòng)。

(4)如圖2所示，滑塊4向上運(yùn)動(dòng)并和滑塊加熱端限位器27接觸，此時(shí)步進(jìn)電機(jī)7停止運(yùn)轉(zhuǎn)，在如圖9所示的加熱器9開始對(duì)FRP筋進(jìn)行加熱。

(5)當(dāng)達(dá)到設(shè)定好的加熱時(shí)間后，步進(jìn)電機(jī)7開始反向轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)滑塊4向下移動(dòng)。在發(fā)條彈簧3的作用下轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)2相對(duì)固定機(jī)構(gòu)1角度不變。

(6)如圖3所示，固定機(jī)構(gòu)1和固定機(jī)構(gòu)限位器8接觸，固定機(jī)構(gòu)1停止移動(dòng)，但滑塊4仍然向下移動(dòng)，滑塊4開始帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)2發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。

(7)如圖4所示，當(dāng)滑塊4運(yùn)動(dòng)到某一位置時(shí)FRP筋發(fā)生了45度彎折，通過調(diào)整滑塊冷卻端限位器28的位置可以控制彎折角度。

(8)當(dāng)滑塊4和冷卻端限位器28相接觸時(shí)，步進(jìn)電機(jī)7停止轉(zhuǎn)動(dòng)，F(xiàn)RP筋達(dá)到45度彎折，此時(shí)冷卻器10開始工作，吹出冷風(fēng)對(duì)FRP筋進(jìn)行冷卻。

(9)當(dāng)達(dá)到設(shè)定的冷卻時(shí)間后，步進(jìn)電機(jī)7開始正向轉(zhuǎn)動(dòng)，滑塊4向上運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)2在發(fā)條彈簧3的驅(qū)動(dòng)下轉(zhuǎn)回初始位置。

(10)當(dāng)固定機(jī)構(gòu)1和固定機(jī)構(gòu)限位器8分離后，機(jī)器停止運(yùn)轉(zhuǎn)，F(xiàn)RP筋的彎折工作完成，取下彎折后的FRP筋準(zhǔn)備開始下一次彎折。

FRP筋90度彎折裝置，如圖1至圖3、圖5至圖9所示，與具體實(shí)施方式1中FRP筋45度彎折裝置的區(qū)別在于冷卻端限位器28的位置發(fā)生變化，如圖5所示，當(dāng)滑塊4和冷卻端限位器28相接觸時(shí)，步進(jìn)電機(jī)7停止轉(zhuǎn)動(dòng)，F(xiàn)RP筋達(dá)到90度彎折，此時(shí)冷卻器10開始工作，吹出冷風(fēng)對(duì)FRP筋進(jìn)行冷卻。具體實(shí)施順序同45°的彎折。

綜上，本發(fā)明提供一種熱塑性FRP筋彎折裝置，包括固定機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、滑塊、加熱器和冷卻器。所述固定機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)之間設(shè)置有發(fā)條彈簧，導(dǎo)軌穿過固定機(jī)構(gòu)和滑塊，導(dǎo)軌兩端用基座固定于工作平臺(tái)上，步進(jìn)電機(jī)通過絲桿驅(qū)動(dòng)控制滑塊，在滑塊的作用下轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和固定機(jī)構(gòu)可發(fā)生平動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)，通過平動(dòng)使FRP筋在加熱器和冷卻器之間移動(dòng)，通過轉(zhuǎn)動(dòng)使FRP筋發(fā)生彎折，彎折角度為0度至90度。本發(fā)明具有自動(dòng)化程度高，加工精度高、操作簡單、對(duì)施工人員、場地要求低等優(yōu)點(diǎn)。