CN102107549B - 用于软性基材的连续滚压式夹持装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开提供一种用于软性基材的连续滚压式夹持装置，包括：至少一基准位置感测装置、至少一软性基材对位装置、至少一夹持滚轮组及至少一夹持施力装置。基准位置感测装置用以感测软性基材的一设定位置，并利用软性基材对位装置对软性基材进行即时偏位导正。并在软性基材夹持或贴合过程中，利用夹持施力装置侦测软性基材滚压的受力大小以即时进行压力反馈，使软性基材在夹持或贴合过程能克服产品厚度不均问题、避免制作工艺元件受挤压破坏，且控制稳定的输送效果使贴合位置精确，用于有效解决软性电子产品在制作工艺精度上的需求。

Description

用于软性基材的连续滚压式夹持装置

技术领域

本发明涉及一种滚压式夹持装置，特别是涉及一种用于软性基材的连续滚压式夹持装置。

背景技术

随着科技的进步，消费型产品的发展也随着人类的需求不断在改变当中，软性电子以产品可弯曲的优势将带动新一波产业的发展。传统电子零件或系统是以固定型态的硅，或者玻璃为基材来建构出功能性的产品，软性电子(简称软电)则是跳脱基材固定型态的模式，而制作出具有弯曲特性的电子产品。要达到此目的，举凡塑胶、金属薄板、薄型化玻璃、布、纸等可挠性基材的应用，皆是此领域的研究范畴。软性电子由于具备质量轻、厚度薄、耐冲击、可挠曲、易携带穿戴、可曲面使用、造型变化的自由度大等特性，所以在可携式电子及新兴产品的应用领域特别占优势。

若从应用面来看，软性电子可以区分为：软性逻辑与存储元件(例如软性RFID、软性微处理器及软性存储器)、软性感测器(例如利用光、压力或气体的软性感测元件)、软性照明(例如OLED照明)、软性能源(例如软性薄膜太阳能板及软性电池)、软性显示器(例如利用电泳、胆固醇液晶材料或OLED等方式的显示器)等。

由于软性电子产品的形状比较不受拘束，因此在材料研发、制作工艺方法、设备发展以及科技生活的应用层面将产生全面性的影响，就制作工艺设备而言，最大的改变应在于卷绕传输(R2R，roll-to-roll)生产型态在这个领域的广泛应用。参考图1，其显示现有R2R设备的示意图。现有R2R设备10包括一放卷单元11、一制作工艺单元12、一收卷单元13及一控制器14。该放卷单元11包括一送料轮111及一送料驱动马达112。该制作工艺单元12包括多个循边器121、122。该收卷单元13包括一收料轮131及一收料驱动马达132。借着现有R2R设备10，软性基材以卷筒形式由放卷单元11送入制作工艺单元12中，经过一道或接续的多道制作工艺，再将已经完成制作工艺的软性基材，由收卷单元13收成卷筒的形式。

软性电子或软性显示器产品，其结构组成经常需要多层软性基材相互叠合以形成产品结构，因此对位贴合制作工艺已成为产线上重要的一环。例如：彩色化显示产品其R(红)、G(绿)、B(蓝)颜色所组成的子画素，在彼此间的叠合位置误差，或者显示层和驱动电路之间的叠合误差，如果未能有效控制，将直接影响到产品的显示品质。

再者，软性基材在输送过程常是处在极不稳定的状态，因为材料本身均质性问题、环境温湿度、基板表面的制作工艺元件、设备刚性、滚轮品质及组装平行度等问题，都会影响到软性基材输送的稳定性。另外，当软性基材于滚轮在进行夹压过程，由所量测到的力量分布状况可知滚轮在夹压时，受到软性基材厚度均匀性、多制作工艺产生的凹凸表面、滚压受张力波动的影响、滚轮圆筒度及均质性等多重因素的影响，将造成力量分布的不均匀。因此，对于软性电子这类型要求高精度的产品，需做即时性的控制，用于克服软性基材因为材料、制作工艺或设备公差对贴合制作工艺的影响，并确保最终产品的品质。

参考美国专利第7,112,114号，其揭示R2R技术整合涂布、微压印、充填封合、贴合与裁切制作工艺制作电泳显示器。其缺点在于：贴合制作工艺未整合对位技术，不适用于彩色化或具有高精度对位需求的产品。参考美国专利第7,324,264号，其揭示以滚压制作工艺制作微杯结构形状在1,000μm以内(200～600μm)的显示器的显示层，滚压过程未进行压力与导正控制，品质受限。

参考美国专利第7,432,009号，其揭示结合切割与至少三层贴合功能的装置，用以制作高分子电解液薄膜燃料电池。其缺点在于：未进行位置导正、滚压的压力无法立即反馈。参考中国台湾专利第431440号，其揭示料卷放在置料轴杆，由顶心限制其位置，并依斜槽紧靠在送料轮上做输送，其仅设滚轮调整杆，未进行滚压反馈控制，压力及位置精度低。

因此，有必要提供一种创新且具进步性的用于软性基材的连续滚压式夹持装置，以解决上述问题。

发明内容

本发明提供一种用于软性基材的连续滚压式夹持装置，包括：至少一基准位置感测装置、至少一软性基材对位装置、至少一夹持滚轮组及至少一夹持施力装置。至少一基准位置感测装置用以感测至少一软性基材的一设定位置，以产生至少一位置感测值。至少一软性基材对位装置包括至少一对位滚轮及至少一对位导正驱动装置，对位滚轮带动软性基材移动，依据该位置感测值，该对位导正驱动装置驱动对位滚轮移动，以导正软性基材的位置。至少一夹持滚轮组包括成对的夹持滚轮，对至少一软性基材进行夹持。至少一夹持施力装置包括至少一夹持力侦测装置及至少一均力夹持动力源，该夹持力侦测装置用以侦测夹持滚轮组的夹持力，依据该夹持力，控制该均力夹持动力源对夹持滚轮的施力，以控制软性基材的夹持力。

本发明用于软性基材的连续滚压式夹持装置在软性基材贴合前进行即时偏位导正，以排除材料与机构造成的输送偏差；并在软性基材贴合过程中，侦测软性基材滚压的受力大小以即时进行压力反馈，使软性基材在贴合过程能克服产品厚度不均问题、避免制作工艺元件受挤压破坏，且控制稳定的输送效果使贴合位置精确，用于有效解决软性电子产品在制作工艺精度上的需求。

附图说明

图1为现有R2R设备的示意图；

图2为本发明第一实施例用于软性基材的连续滚压式夹持装置的示意图；

图3为以对位导正驱动装置驱动对位滚轮的示意图；及

图4为本发明第二实施例用于软性基材的连续滚压式夹持装置的示意图。

主要元件符号说明

10  现有R2R设备

11  放卷单元

12  制作工艺单元

13  收卷单元

14  控制器

111 送料轮

112 送料驱动马达

121、122 循边器

131 收料轮

132 收料驱动马达

20 本发明第一实施例的连续滚压式夹持装置

21 基准位置感测装置

27、28 软性基材

29 贴合板

30 软性基材对位装置

31 对位滚轮

33 对位导正驱动装置

35 夹持滚轮组

40 夹持施力装置

41、43 夹持力侦测装置

42、44 均力夹持动力源

331 对位导正动力源

332 线性滑移承座

333 尾端滑座

351 主动侧夹持滚轮

352 被动侧夹持滚轮

353 夹持滚轮动力源

354 齿轮组

355 主动侧齿轮

356 被动侧齿轮

50 本发明第二实施例连续滚压式夹持装置

51 夹持滚轮组

52 夹持施力装置

60 软性基材

511 主动侧夹持滚轮

512 被动侧夹持滚轮

513 夹持滚轮动力源

521、523 夹持力侦测装置

522、524 均力夹持动力源

具体实施方式

参考图2，其显示本发明第一实施例用于软性基材的连续滚压式夹持装置的示意图。本发明第一实施例用于软性基材的连续滚压式夹持装置20包括：至少一基准位置感测装置21、至少一软性基材对位装置30、至少一夹持滚轮组35及至少一夹持施力装置40。至少一基准位置感测装置用以感测至少一软性基材的一设定位置，以产生至少一位置感测值。本实施例中，具有两基准位置感测装置21用以分别感测两软性基材27、28的一设定位置，以产生至少一位置感测值。该软性基材的设定位置为该软性基材的侧边或该软性基材的一表面的至少一参考记号。

该软性基材为塑胶薄膜、金属薄板、纸板或由上述至少一种混合组成的基板，或由该基板与其他材料结合的软性材料或可挠性基板。

至少一软性基材对位装置30包括至少一对位滚轮31及至少一对位导正驱动装置33，本实施例中，该软性基材对位装置30包括两对位滚轮31，两对位滚轮31带动软性基材27、28移动，依据该位置感测值，该对位导正驱动装置33驱动对位滚轮31移动，以导正软性基材27或28的位置。亦即当该位置感测值与一位置目标值具有差异时，表示软性基材27或28的位置产生偏差，必须导正软性基材27或28的位置。

本实施例中，对位滚轮31的表面与软性基材27、28接触，利用彼此间的摩擦力、负压吸附力、静电力或上述力量的组合，使对位滚轮31对于软性基材27、28具有拘束效果，使对位滚轮31带动软性基材27、28移动。若利用负压吸附力，对位滚轮31的表面具有多个孔洞，利用该多个孔洞吸附软性基材。

本实施例中，该对位导正驱动装置33驱动对位滚轮31沿其轴心方向移动，以导正软性基材27、28的位置。在其他的应用，该对位导正驱动装置可驱动对位滚轮左右移动，以导正软性基材的位置。

参考图3，其显示以对位导正驱动装置驱动对位滚轮的示意图。本实施例中，该对位导正驱动装置33包括一对位导正动力源331及一线性滑移承座332，线性滑移承座332连接至对位滚轮31的一端，依据该位置感测值，该对位导正动力源331驱动该线性滑移承座332移动，使得对位滚轮31沿其轴心方向移动，并利用上述对位滚轮对于软性基材的拘束效果，以带动软性基材27做侧向偏位，以达到位置修正的目的。该对位导正驱动装置33另包括一尾端滑座333，设置于对位滚轮31的另一端，以增加支撑的稳定性。

再参考图2，至少一夹持滚轮组35包括成对的夹持滚轮351、352，对至少一软性基材27、28进行夹持或贴合。在本实施例中，该夹持滚轮组35另包括一夹持滚轮动力源353，用以驱动至少一夹持滚轮转动。该夹持滚轮组35包括一主动侧夹持滚轮351及一被动侧夹持滚轮352，该夹持滚轮动力源353用以驱动该主动侧夹持滚轮351转动，并带动被动侧夹持滚轮352转动。在本实施例中，夹持滚轮动力源353可为伺服马达，也可通过电力、油压或空压直接驱动，或者借助齿轮、齿条、皮带、链条等元件连结，使主动侧夹持滚轮351旋转，并由转速控制软性基材在夹持或贴合过程的前进速度。

该夹持滚轮组35另包括一齿轮组354，成对设置于该主动侧夹持滚轮351及该被动侧夹持滚轮352的一端，使该主动侧夹持滚轮351带动该被动侧夹持滚轮352转动，并做逆向旋转，以分别夹持软性基材27、28进行贴合。在本实施例中，齿轮组354采用相同模数的正齿轮，搭配主动侧夹持滚轮351与被动侧夹持滚轮352的轮径比，做相对应的主动侧齿轮355及被动侧齿轮356的齿数比，使得两滚轮与软性基材接触位置的切线速度相同。两齿轮在夹持滚轮组35开启的状态时彼此分离，可做设备维护以及软性基材的放料作业；被动侧夹持滚轮352与主动侧夹持滚轮351结合时，两齿轮相互啮合以带动夹持滚轮组35的两滚轮做对向运转。

该夹持滚轮351、352的材质为硅胶、橡胶、高分子、金属或上述材料组合制成。该主动侧夹持滚轮351与该被动侧夹持滚轮可以使用同材质的滚轮，也可使用异材质滚轮做组合匹配，通过滚轮组的轮径、硬度及表面性质的差异性调节，以增进贴合的效果。该夹持滚轮组35另包括一加热装置，用以加热夹持滚轮351、352，以改善软性基材间的结合，其滚轮的加热源可以通过电热法或利用预热的循环流体流经夹持滚轮351、352，例如油、水或空气，进行加热。

至少一夹持施力装置40包括至少一夹持力侦测装置41及至少一均力夹持动力源42，该夹持力侦测装置41用以侦测夹持滚轮组35的夹持力，依据该夹持力，控制该均力夹持动力源42对夹持滚轮的施力，以控制软性基材的夹持力或贴合力。本实施例中，该夹持施力装置40包括两夹持力侦测装置41、43及两均力夹持动力源42、44。两夹持力侦测装置41、43设置于被动侧夹持滚轮352的两侧，以侦测夹持滚轮组的夹持力，再通过压力自动反馈至两均力夹持动力源42、44，以改变均力夹持动力源42、44对被动侧夹持滚轮352的施力，进而即时修正软性基材连续滚压过程的贴合力。本发明的连续滚压式夹持装置另包括一粘合材料，用以局部或全面批覆于至少两软性基材贴合面间，以增加软性基材的贴合力。

因此，本发明用于软性基材的连续滚压式夹持装置在软性基材夹持或贴合前进行即时偏位导正，以排除材料与机构造成的输送偏差；并在软性基材夹持或贴合过程中，侦测软性基材滚压的受力大小以即时进行压力反馈，使软性基材在夹持或贴合过程能克服产品厚度不均问题、避免制作工艺元件受挤压破坏，且控制稳定的输送效果使贴合位置精确，用于有效解决软性电子产品在制作工艺精度上的需求。

参考图4，其显示本发明第二实施例用于软性基材的连续滚压式夹持装置的示意图。本发明第二实施例用于软性基材的连续滚压式夹持装置50不具有第一实施例的基准位置感测器及软性基材对位装置。本发明第二实施例用于软性基材的连续滚压式夹持装置50包括：至少一夹持滚轮组51及至少一夹持施力装置52。

本发明第二实施例用于软性基材的连续滚压式夹持装置50可针对连续制作工艺的单一软性基材60或多个软性基材的结合，通过夹持滚轮组51夹持软性基材60，以进行夹持或贴合，或者单独夹持软性基材以进行其运动行为的拘束，例如制作工艺中间段的夹持输送辅助或导正行为，且利用其均力夹持效果，使软性基材或软性基材上的制作工艺元件在夹持输送过程中，不致受挤压破坏且获得稳定的输送效果。

在本实施例中，该夹持滚轮组51包括一主动侧夹持滚轮511、一被动侧夹持滚轮512及一夹持滚轮动力源513。夹持滚轮动力源513带动该主动侧夹持滚轮511做旋转运动，并与被动侧夹持滚轮512成对将软性基材60夹持在中间做输送。该夹持滚轮组51可另包括一齿轮组或一加热装置，如第一实施例所述。

夹持施力装置52包括至少一夹持力侦测装置521及至少一均力夹持动力源522，该夹持力侦测装置521用以侦测夹持滚轮组51的夹持力，依据该夹持力，控制该均力夹持动力源522对夹持滚轮的施力，以控制软性基材的夹持力。本实施例中，该夹持施力装置52包括两夹持力侦测装置521、523及两均力夹持动力源522、524。两夹持力侦测装置521、523设置于被动侧夹持滚轮512的两侧，以侦测夹持滚轮组51的夹持力，再通过压力自动反馈至两均力夹持动力源522、524，以改变均力夹持动力源522、524对被动侧夹持滚轮512的施力，用于控制两滚轮对软性基材的夹持力。

本发明用于软性基材的连续滚压式夹持装置，可应用于一片软性基材夹持、两片软性基材对贴或者多片软性基材贴合的制作工艺，利用夹持施力装置与夹持滚轮组相互搭配，有效控制软性基材进行滚压夹持或贴合的贴合力均匀性，克服软性基材在夹持或贴合的过程，因为材料均匀性或前制作工艺产生的表面几何结构不平整造成的夹持或贴合限制。

本发明用于软性基材的连续滚压式夹持装置可应用于对位贴合系统。本发明的一个实施例，以幅宽250mm、厚度127μm的PET软性基材进行连续输送的对位与贴合控制实验，其对位精度可控制在20μm以内，远低于产业间数百μm的对位精度，可以有效解决彩色化软性显示器、软性电子、或者高精度可挠性产品的对位需求。

另外，利用现有的连续滚压式夹持装置，软性基材由夹持滚轮以滚压方式将夹持力设定在6kgf做夹持输送时，其实际夹持力由滚轮两端(远端及近端)量测到的数值分别为5.36～8.59kgf、以及4.43～8.56kgf，依此滚轮两端量测最大压力值及最小压力值相减换算，得知其最大夹持力波动将达到4.13kgf。此夹持力的波动因为软性基材材质、制作工艺、机构、滚轮表面性质等因素，在滚轮接触软性基材表面旋转的过程，产生夹持力的不稳定。

利用本发明用于软性基材的连续滚压式夹持装置时，夹持力由挟持滚轮两端(远端及近端)量测到的数值分别为5.49～6.47kgf、以及5.58～6.65kgf，夹持力波动范围即依滚轮两端量测最大压力值及最小压力值相减换算，得知挟持力波动收敛到0.98kgf，因此可用于克服软电等高精度需求的可挠性产品，进行夹持或滚压贴合的夹持压力精密控制。

本发明用于软性基材的连续滚压式夹持装置可对软性基材进行夹持或贴合前线性导正，能即时排除材料与机构造成的输送偏差；再通过夹持施力装置与夹持滚轮组，使滚轮施压反馈反应快速灵敏，以便即时补偿软性基材张力造成扰动，并克服贴合软电产品厚度不均及滚轮公差的贴合品质问题。因此能够直接应用至软性基材输送领域，让软性基材输送的均力对位贴合效果获得显著的改善，并有效提升软性基材贴合品质。

上述实施例仅为说明本发明的原理及其功效，并非限制本发明。因此习于此技术的人士对上述实施例进行修改及变化仍不脱本发明的精神。本发明的权利范围应如上述的权利要求所列。

Claims (23)

1.一种用于软性基材的连续滚压式夹持装置，包括：

至少一基准位置感测装置，用以感测至少一软性基材的一设定位置，以产生至少一位置感测值；

至少一软性基材对位装置，包括至少一对位滚轮及至少一对位导正驱动装置，对位滚轮带动软性基材移动，依据该位置感测值，该对位导正驱动装置驱动对位滚轮移动，以导正软性基材的位置；

至少一夹持滚轮组，包括成对的夹持滚轮，对至少一软性基材进行夹持；及

至少一夹持施力装置，包括至少一夹持力侦测装置及至少一均力夹持动力源，该夹持力侦测装置用以侦测夹持滚轮组的夹持力，依据该夹持力，控制该均力夹持动力源对夹持滚轮的施力，以控制软性基材的夹持力。

2.如权利要求1的连续滚压式夹持装置，其中该软性基材的设定位置为该软性基材的侧边或该软性基材的一表面的至少一参考记号。

3.如权利要求1的连续滚压式夹持装置，其中该对位滚轮的表面与软性基材接触，利用彼此间的摩擦力、负压吸附力、静电力或上述力量的组合，使对位滚轮带动软性基材移动。

4.如权利要求3的连续滚压式夹持装置，其中该对位滚轮的表面具有多个孔洞，利用该多个孔洞吸附软性基材。

5.如权利要求1的连续滚压式夹持装置，其中该对位导正驱动装置驱动对位滚轮沿其轴心方向移动，以导正软性基材的位置。

6.如权利要求1的连续滚压式夹持装置，其中该对位导正驱动装置驱动对位滚轮左右移动，以导正软性基材的位置。

7.如权利要求1的连续滚压式夹持装置，其中该对位导正驱动装置包括对位导正动力源及线性滑移承座，线性滑移承座连接至对位滚轮的一端，依据该位置感测值，该对位导正动力源驱动该线性滑移承座移动，使得对位滚轮移动。

8.如权利要求7的连续滚压式夹持装置，该对位导正驱动装置另包括尾端滑座，设置于对位滚轮的另一端。

9.如权利要求1的连续滚压式夹持装置，其中该夹持滚轮组另包括夹持滚轮动力源，用以驱动至少一夹持滚轮转动。

10.如权利要求9的连续滚压式夹持装置，其中该夹持滚轮组包括主动侧夹持滚轮及被动侧夹持滚轮，该夹持滚轮动力源用以驱动该主动侧夹持滚轮转动，并带动被动侧夹持滚轮转动。

11.如权利要求10的连续滚压式夹持装置，其中该夹持滚轮组另包括齿轮组，成对设置于该主动侧夹持滚轮及该被动侧夹持滚轮的一端，使该主动侧夹持滚轮带动该被动侧夹持滚轮转动。

12.如权利要求1的连续滚压式夹持装置，其中该夹持滚轮的材质为高分子、金属或上述材料组合制成。

13.如权利要求1的连续滚压式夹持装置，其中该夹持滚轮组另包括加热装置，用以加热该夹持滚轮。

14.如权利要求1的连续滚压式夹持装置，其中该软性基材为由塑胶薄膜、金属薄板或纸板组成的基板，或由该基板与其他材料结合的软性材料或可挠性基板。

15.如权利要求1的连续滚压式夹持装置，另包括黏合材料，用以局部或全面批覆于至少两个软性基材贴合面间。

16.一种用于软性基材的连续滚压式夹持装置，包括：

至少一夹持滚轮组，包括成对的夹持滚轮，对至少一软性基材进行夹持；及

至少一夹持施力装置，包括至少一夹持力侦测装置及至少一均力夹持动力源，该夹持力侦测装置用以侦测夹持滚轮组的夹持力，依据该夹持力，控制该均力夹持动力源对夹持滚轮的施力，以控制软性基材的夹持力。

17.如权利要求16的连续滚压式夹持装置，其中该夹持滚轮组另包括夹持滚轮动力源，用以驱动至少一夹持滚轮转动。

18.如权利要求17的连续滚压式夹持装置，其中该夹持滚轮组包括主动侧夹持滚轮及被动侧夹持滚轮，该夹持滚轮动力源用以驱动该主动侧夹持滚轮转动，并带动被动侧夹持滚轮转动。

19.如权利要求18的连续滚压式夹持装置，其中该夹持滚轮组另包括齿轮组，成对设置于该主动侧夹持滚轮及该被动侧夹持滚轮的一端，使该主动侧夹持滚轮带动该被动侧夹持滚轮转动。

20.如权利要求16的连续滚压式夹持装置，其中该夹持滚轮的材质为高分子、金属或上述材料组合制成。

21.如权利要求16的连续滚压式夹持装置，其中该夹持滚轮组另包括加热装置，用以加热该夹持滚轮。

22.如权利要求16的连续滚压式夹持装置，其中该软性基材为由塑胶薄膜、金属薄板或纸板组成的基板，或由该基板与其他材料结合的软性材料或可挠性基板。

23.如权利要求16的连续滚压式夹持装置，另包括粘合材料，用以局部或全面批覆于至少两个软性基材贴合面间。

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