[发明专利]一种用于热塑复合材料的多线圈感应焊接装置及方法

权利要求书

1.一种用于热塑复合材料的多线圈感应焊接装置，其特征在于：包括控制中心，监测与反馈系统，感应焊接系统，线圈位置调节系统，线圈姿态调节系统；

所述一种用于热塑复合材料的多线圈感应焊接装置，其整体结构特征为中心控制器连接三个水平方向夹角120°的水平伸缩杆，同时中心控制器底部连接有垂直伸缩杆，每个水平伸缩杆另一端部连接弧形框架，每个弧形框架内部有弧状导轨和沿导轨滑动的滑动式副控制器，弧形框架顶部存在弧形通孔，用于主固定螺栓对滑动式副控制器进行固定，每个滑动式副控制器下部连接一垂直伸缩杆，每个垂直伸缩杆固定段外侧附有线圈姿态调整器；每个线圈姿态调整器又连接有两个斜伸缩杆，一个垂直伸缩杆和两个斜伸缩杆通过球笼型连接器连接感应线圈架，通过调整斜伸缩杆长度来实现感应线圈架倾转角度的变化，感应线圈架内部中心有盘式感应线圈，盘式感应线圈通过五个副固定螺栓进行固定，感应线圈架为扁圆柱形，感应线圈架底部外侧附有温度测量仪，实现对多个区域温度的实时监测，侧部有通孔用于取出和放置盘式感应线圈，通过加入或取出盘式感应线圈，实现改变交变磁场的耦合数量；

所述控制中心根据输入温度阈值、感应焊接参数、焊接面形状尺寸及温度场分布类型，结合实时温度测量仪测得温度分布特征，对感应焊机、中心控制器、滑动式副控制器和线圈姿态调节器进行控制；所述监测与反馈系统将温度测量仪测得的多个区域的温度分布数据传输给控制中心；所述感应焊接系统包括盘式感应线圈、接电器和感应焊机，盘式感应线圈通过接电器和感应焊机相连；所述线圈位置调节系统包括中心控制器，水平伸缩杆、弧形框架、主固定螺栓、滑动式副控制器和垂直伸缩杆，中心控制器根据控制中心命令调节水平伸缩杆伸缩长度，滑动式副控制器根据控制中心命令调节垂直伸缩杆长度，最终实现三个呈一定水平夹角的盘式感应线圈和中心处的盘式感应线圈在空间位置上自适应实时调节；所述线圈姿态调节系统包括线圈姿态调整器、斜伸缩杆、主球笼型连接器、副球笼型连接器和副固定螺栓，线圈姿态调整器根据控制中心命令调节两根斜伸缩杆伸缩长度，盘式感应线圈通过副固定螺栓固定在感应线圈架内部，最终实现多个盘式感应线圈姿态的自适应实时调节。

2.根据权利要求1所述的一种用于热塑复合材料的多线圈感应焊接装置，其特征在于，基于通过输入温度阈值、感应焊接参数、焊接面形状尺寸及温度场分布类型，结合实际测得温度分布数据，控制中心调控中心控制器、滑动式副控制器、感应焊机和线圈姿态调整器，从而动态调节感应焊接电机、水平伸缩杆、垂直伸缩杆以及斜伸缩杆的伸缩长度，不仅使得感应焊接工艺参数发生动态变化，同时也使得多个盘式感应线圈在空间位置和自身姿态上的完成自适应改变，温度场分布类型通过改变盘式感应线圈的数量和位置来进行调节，包括近似等边三角形，等腰三角形，近似直角三角形和近似圆环形。

3.根据权利要求1所述的一种用于热塑复合材料的多线圈感应焊接装置，其特征在于，主固定螺栓、感应线圈架、副固定螺栓、主球笼型连接器、副球笼型连接器都由在交变磁场中难以产生感应生热的材料制成，所述材料包括云母片、环氧树脂，以避免高频交变磁场对这些构件产生影响。

4.一种使用权利要求1所述的热塑复合材料的多线圈感应焊接装置的方法，包括以下步骤：

步骤一：预先将设定好的感应焊接参数，温度阈值、构件的形状尺寸、目标磁场分布及目标温度分布特征输入控制中心；

步骤二：对热塑复合材料件进行装夹，依据预先设定的交变耦合磁场形态，采用主固定螺栓将滑动式副控制器固定在弧形框架内的设定位置，同时依据目标设定温度场分布形态，使用副固定螺栓将特定数量的盘式线圈固定在感应线圈架内部；

步骤三：开展感应焊接，控制中心根据预先输入参数及温度测量仪测得实时温度分布，协同调整中心控制器、滑动式副控制器以及线圈姿态调节器，实现多个盘式感应线圈在空间上和自身姿态上的自适应动态调节；

步骤四：完成感应焊接过程，拆卸装置。