CN102424162A - 一种自动曲面披覆设备 - Google Patents

Abstract

本发明属于曲目披覆技术领域，尤其涉及可以自动完成曲面披覆过程的自动化曲面披覆设备。一种自动曲面披覆设备，曲目披覆设备由安装在机架上的素材输送装置和膜纸输送装置组成，素材输送装置包括夹取素材的机械手和带动机械手运动的机械手运动机构组成，膜纸输送装置由固定膜纸的膜纸框和带动膜纸运动的膜纸水平运动机构组成，素材输送装置和膜纸输送装置运动轨迹上设置有固定在机架上的位置测量装置，膜纸输送装置设置在水槽中，上述的素材输送装置、膜纸输送装置及测量装置均与电脑控制装置连接，并接受电脑控制装置的控制，机架上还设置有活化剂喷淋装置。本发明可以提供一种可以自动生产方式进行素材曲面披覆的曲面披覆设备。

Description

一种自动曲面披覆设备

【技术领域】

本发明属于曲目披覆技术领域，尤其涉及可以自动完成曲面披覆过程的自动化曲面披覆设备。

【背景技术】

水转印技术是利用水压将带彩色图案的转印纸/塑料膜进行高分子水解的一种印刷。随着人们对产品包装与装饰的要求的提高，水转印的用途越来越广泛。其间接印刷的原理及完美的印刷效果解决了许多产品表面装饰的难题，主要用于各类塑胶、五金、陶瓷、玻璃等的转印。水转印技术有两类，一种是水标转印技术，另一种是水披覆转印技术。前者主要完成文字和写真图案的转印，后者则倾向于在整个产品表面进行完整转印。披覆转印技术(CubicTransfer)使用一种容易溶解于水中的水性薄膜来承载图文。由于水披覆薄膜张力极佳，很容易缠绕于产品表面形成图文层，，产品表面就像喷漆一样得到截然不同的外观。披覆在任何形状之工件上，为生产商解决立体产品印刷的问题。曲面披覆亦能在产品表面加上不同纹路，如皮纹.木纹.翡翠纹及云石纹等，同时亦可避免一般版面印花中常现的虚位。且在印刷流程中，由于产品表面不需与印刷膜接触，可避免损害产品表面及其完整性。但是现在水转印技术领域中，采用的设备只需几个水盆、气泵等设备即可进行生产，而其中的技术技术实施完全由手工进行，导致其具有很多不确定因素，例如：图案位置不准确，图案附着牢固程度不一等诸多质量问题。尤其重要的就是现在的水转印行业中，产品的质量完全依靠操作者的自身熟练程度，因此无论是图案印制的位置还是产品印制的质量，均存在较大的差异。而这种差异则完全依靠委托生产方和客户的容忍度来解决，因此也形成了现代大工业化产品中的一个畸形现象。而今年随着人工成本的上升和大量产品需要使用曲面披覆工艺进行美化，曲面披覆的生产成本高及生产效率低的问题也显得更加突出。上述的技术问题一直存在与行业中，但是至今没有一个非常有效的技术解决方案。

【发明内容】

本发明的目的是提供一种可以自动生产方式进行素材(即需要进行曲面披覆的产品或者部件)曲面披覆的曲面披覆设备。该设备工业化产品共同具有的一致性，同时也具有非常准确的图案印制位置和可靠的产品质量。

为了达到上述的技术目的，本发明采用的技术解决方案包括以下技术内容：一种自动曲面披覆设备，其特征在于：所述的曲目披覆设备由安装在机架上的素材输送装置和膜纸输送装置组成，所述的素材输送装置包括夹取素材的机械手和带动机械手运动的机械手运动机构组成，膜纸输送装置由固定膜纸的膜纸框和带动膜纸运动的膜纸水平运动机构组成，上述的素材输送装置和膜纸输送装置运动轨迹上设置有固定在机架上的位置测量装置，所述的膜纸输送装置设置在水槽中，上述的素材输送装置、膜纸输送装置及测量装置均与电脑控制装置连接，并接受电脑控制装置的控制，所述的机架上还设置有活化剂喷淋装置。

所述的机械手为气动、电动或者液压机械手，为与该机械手配合还需对应设置有气动、电动或者液压驱动装置。

所述的机械手运动装置为具有至少具有水平和垂直两个方向的运动装置，带动固定在该机械手运动装置上的机械手移动。

所述的机械手运动机构为导轨结构，且该导轨至少为两个滑轨，且上述的滑轨至少包括一个水平滑轨和垂直滑轨，以保证滑轨带动机械手做水平和垂直两个方形的运动。

所述的膜纸框为方形，其上固定有膜纸，膜纸框边缘设置有与膜纸水平运动装置相配合的活动卡合结构。

所述的膜纸水平运动机构为链条或者滑轨结构，其上设置有与膜纸框边缘配合的活动卡合结构。

所述的膜纸输送装置上方设置有膜纸自动添加架，其上设置有升降装置，通过该升降装置将膜纸框放置在膜纸水平运动机构上，并通过上述的活动卡合结构将膜纸框固定在膜纸水平运动机构上。

所述的膜纸水平运动机构即可以位于水槽中的水平面之上，也可以位于水槽中的水平面之下，但需要通过调整膜纸框的形状保证膜纸漂浮在水平面上。

所述的测量装置设置在膜纸水平运动装置和设置在机械手运动装置两侧，用于测量膜纸及膜纸框的位置，其设置数量需保证机械手运动装置和水平运动装置在做二维或者三维调整运动时，满足保证具有足够的测量精度。

所述的电脑控制装置通过有线或者无线方式与测量装置连接，并接收测量装置传输给电脑控制装置的信息，电脑控制装置还通过有线或者无线方式与膜纸水平运动装置和设置在机械手运动装置连接，并通对获取的测量信息结合预先设置的程序，控制膜纸水平运动装置的传输速度，以及机械手运动装置的运动速度及机械手的开合和角度调整，由此控制膜纸和素材之间的同步运动，完成曲面披覆加工。

通过采用上述的技术解决方案，本发明获得了以下优点和积极的技术效果：本发明通过采用在一个机架上设置素材输送装置和膜纸输送装置的结构，同时采用测量装置配合对膜纸和机械手夹持的素材位置进行准确测量，然后通过电脑控制装置的控制下，进行准确的曲面披覆加工。通过采用上述的这种结构设计，实现了对素材和膜纸相对位置的精确控制，彻底实现了全自动化的曲目披覆生产，这种生产方式，具有良好的一致性，由于其具有精确的披覆动作和准确的工作时间，其产品的质量也非常可靠，同时也大幅度的提高了产品的合格率；通过采用液压、气动或者电动方式来控制机械手及机械手运动机构的动作，主要是针对不同使用要求所设计的，如：气动驱动则动作迅速，液压则动作精确；而机械手运动机构采用至少有两个运动方向的运动装置，可以保证机械手具有足够的运动能力，当然如果进行的曲面披覆要求精度较高的时候，则需要采用具有三个运动方向的运动机构，达到进一步提高机械手的运动精度；本发明通过采用在膜纸输送装置上设置与膜纸框相配合的活动卡合结构，使膜纸输送装置与膜纸框可以灵活的自动固定及脱离，使膜纸的供应和膜纸框的脱离实现自动化，实现自动连续供应浸泡好的膜纸；通过采用在膜纸输送装置和机械手输送装置运动轨迹范围内，均设置有测量装置，通过这些测量装置可以有效的向电脑控制装置输送准确的膜纸和素材的精确位置信息，由于上述的电脑控制装置还同时连接膜纸水平运动装置和设置在机械手运动装置，电脑控制装置安装控制程序对收集到的测量信息进行分析后，对膜纸水平运动装置和机械手运动装置的速度和角度进行综合调整，实现膜纸和素材的同步，有效的保证了曲面披覆加工的精度和加工质量。

总之，本发明通过上述的一系列设计，提供了一种自动曲面披覆设备，使用该设备可以彻底改变现有曲面披覆全部手工操作的现状，显著提高曲面披覆的生产精度和产品质量，同时具有提高生产效率和降低生产成本的优点。

【附图说明】

图1为本发明的示意图；

图2为本发明机械手的移动示意图。

图3为本发明的夹具的移动示意图。

图4为本发明的素材上挂示意图；

图5为本发明的膜纸框的移动示意图。

图6为本发明的水循环、水温度自动控制示意图。

图7为本发明的膜纸框的移动示意图。

【具体实施方式】

下面结合附图对本发明进行进一步的说明：

如图1-7本发明涉及一种自动曲面披覆设备，主要是针对现有技术中进行曲面披覆生产的专用自动化设备，该设备可以改变现有曲面披覆生产中全部采用手工进行操作的现状。该设备主要有两部分组成，即安装在机架上的素材输送装置和膜纸输送装置，上述的这两部分分别负责素材1和膜纸的输送及控制。所述的素材输送装置包括夹取素材1的机械手3和带动机械手运动的机械手运动机构4组成，机械手3负责夹持抓取素材1，也就是需要进行曲面披覆的产品，机械手3安装在机械手运动机构4上，通过机械手运动机构4带动将素材1输送到指定位置，并由机械手3做出相应的动作，是素材1与溶解在水面的膜纸图案接触，完成曲面披覆加工。膜纸输送装置由固定膜纸的膜纸框2和带动膜纸运动的膜纸水平运动机构组成，膜纸输送装置5的主要功能就是将膜纸输送到指定的位置，与素材1接触后完成曲面披覆工作。为了了解和控制曲面披覆的操作过程，在上述的素材输送装置和膜纸输送装置运动轨迹上设置有固定在机架上的位置测量装置，该测量装置主要是为了确定和控制膜纸和素材1的位置，以便控制素材1与膜纸之间接触时候的角度和位置，从而保证曲面披覆的加工质量。由于曲面披覆需要在水中进行披覆操作，故所述的膜纸输送装置设置在水槽6中。由于曲面披覆操作过程中素材1入水的角度、入水的时间、素材1与膜纸上图案的相对位置等，均会影响到曲面披覆的质量，故上述的素材输送装置、膜纸输送装置及测量装置均与电脑控制装置连接，并接受电脑控制装置的控制。所述的机架上还设置有活化剂喷淋装置，这个喷淋装置位于进行曲面披覆的工位之前，及有喷淋装置向膜纸喷洒活化剂后，即可对素材1进行曲面披覆。

机械手3的主要作用就是夹持抓取素材1，所以机械手部分为可以采用通用的机械手3。机械手3的驱动方式为气动、电动或者液压机械手，为与该机械手3配合还需对应设置有气动、电动或者液压驱动装置。所述的机械手运动机构4为具有至少具有水平和垂直两个方向的运动装置，带动固定在该机械手运动机构4上的机械手移动。但需要说的一点就是机械手3不但要有夹持功能，同时要具备角度翻转调整功能，而这种翻转也是至少有两个方向，及旋转和翻转，这样通过机械手3的旋转和翻转可以将素材1调整到任意角度入水。机械手3安装在机械手运动机构4上，机械手运动机构4为导轨结构，且该导轨至少为两个滑轨，且上述的滑轨至少包括一个水平滑轨和垂直滑轨，以保证滑轨带动机械手做水平和垂直两个方形的运动。其中的水平导轨的长度较长，因为这个导轨要保证其形成可以经过素材夹持区域、素材曲面披覆区域已经加工后素材放置区域。

所述的膜纸框2为方形，其上固定有膜纸，膜纸上印制有需要进行曲面披覆的图案。膜纸框2边缘设置有与膜纸水平运动装置相配合的活动卡合结构。膜纸框2通过膜纸水平运动机构带动运动，所述的膜纸水平运动机构为链条或者滑轨结构，其上设置有与膜纸框2边缘配合的活动卡合结构。这样通过对膜纸水平运动结构运动速度的调整，就可以控制膜纸在水中的浸泡时间。为了进一步提高本发明的自动化程度，在所述的膜纸输送装置上方设置有膜纸自动添加架7，其上设置有升降装置并可以根据需要调整升降角度，通过该升降装置将膜纸框2放置在膜纸水平运动机构上，并通过上述的活动卡合结构将膜纸框2固定在膜纸水平运动机构上。这个结构类似于电梯结构，膜纸框2在膜纸输送装置的带动下，由上向下依次将一个个膜纸框2输送过来，并由膜纸水平输送装置一个个的带入水槽6中，使膜纸框4在水中浸泡溶解的同时向前移动。

所述的膜纸水平运动机构即可以位于水槽6中的水平面之上，也可以位于水槽6中的水平面之下，这里需要说明的一点就是膜纸水平运动机构未必一定要设置在水中，也可以设置在水槽6的上方。但是考虑膜纸框2和膜纸一定要在水中进行浸泡溶解，故当膜纸水平运动机构位于水面上方的时候，则需要改变膜纸框2的结构，例如：增加两个伸向上方的固定片，在固定片上方设置活动卡合结构与膜纸水平运动机构连接，这样通过固定片使膜纸框2位置向下延伸了一段距离，保证了膜纸框2和膜纸同样可以位于水中。采用这种结构的优点就是可以有效的避免膜纸水平运动机构受到水的腐蚀，延长其使用寿命。另外在上述的水槽下部还设置有过滤装置和循环泵、水温度自动控制器，该过滤装置和循环泵可以过滤清除膜纸进行曲面披覆之后的残留物，使水槽中的水保持清洁、温度一致，便于曲面披覆的持续工作。

由于曲面披覆对素材1与膜纸之间的位置要求非常高，所以需要在素材1和膜纸通过位置设置多个测量装置8，来随时反馈上述二者的准确位置。故所述的测量装置8设置在膜纸水平运动装置两侧，用于测量膜纸及膜纸框2的位置。所述的测量装置8设置在机械手3运动装置两侧，其设置数量需保证机械手3在做二维或者三维调整运动时，均可保证具有足够的测量精度。总之，根据曲面披覆生产的精度要求，需要素材1和膜纸经过的运动路径上设置测量装置8，当加工要求非常高的时候，甚至需要在每一个运动方向的路径上均设置测量装置8，一般控制电脑可以获得尽可能多的准确位置信息。

在上述的结构可知，本发明的曲面披覆设备在工作过程中，尤其是对膜纸和素材1之间位置控制要求精度非常高，故本发明通过电脑及控制程序来实现对设备的控制。所述的电脑控制装置通过有线或者无线方式与测量装置连接，并接收测量装置传输给电脑控制装置的信息，电脑控制装置还通过有线或者无线方式与膜纸水平运动装置和设置在机械手运动装置4连接，并通对获取的测量信息结合预先设置的程序，控制膜纸水平运动装置的传输速度，以及机械手运动装置4的运动速度及机械手3的开合和角度调整，由此控制膜纸和素材1之间的同步运动，完成曲面披覆加工。为了使上述的曲面披覆设备可以适应各种不同的素材1，上述的电脑控制装置中设置有参数修改功能，包括膜纸水平运动装置的传输速度、活化剂的喷洒时间和喷洒量，机械手3运动装置的运动距离、运动速度、机械手的开合时间、开合角度以及在不同位置上的的旋转角度等等参数设置，以保证上述的曲面披覆设备可以适应多种不同的素材1进行曲面披覆加工。

如图2-7所示，下面对本发明的曲目披覆设备的工作过程进行详细描述。描述按照曲目披覆设备的两个主要组成部分分别进行描述。首先是素材输送装置的运动过程。素材输送装置的起始位置位于夹具放置区域上方，该素材1放置区域为设置在输送装置起始位置的下方，并固定在机架上。这是机械手3开始打开并抓紧一个用于固定素材的夹具，抓紧夹具之后，机械手3在素材输送装置水平方向导轨的作用下继续向前移动，并到达素材放置区域的上方，素材放置区同样位于素材输送装置的下方，并固定在机架上的一个放置平台，水平方向的运动停止，这是机械手3在垂直方向的导轨作用下向下移动，利用夹具拾取素材1。使用夹具拾取素材1可以采用在夹具上设置双面胶的方式。另外也可以直接夹取素材1，实际使用时根据素材1的不同而选用不同方式，利用双面胶将素材1粘住后提起。在拾取素材1之后。在拾取素材1之后，机械手3在素材输送装置的水平方向导轨带动下运动到曲面披覆工位上方。这里需要说明的是这是的运动即可以向前运动，也可以向后运动，具体运动方向取决于素材放置平台、夹具放置平台和曲目披覆工位三者之间的相对位置。如图

所示，机械手3开始向后运动，并越过素材放置平台和夹具放置平台后到达曲面披覆工位，然后由机械手3开始调整素材1入水的角度，可以通过机械手3在水平和垂直方向两种运动进行素材1角度调整。之后素材输送装置的垂直导轨带动机械手3下降，使素材1进入水槽6中，将浸泡好并且喷淋活化剂的图案披覆到素材1上。在经过设定的浸泡时间之后，机械手3在垂直导轨带动下降素材1提出水面，在有水平导轨带动机械手到素材下挂区域，将素材1及夹具放下。需要说明的一点是，在拾取夹具、素材1及到达曲面披覆工位时，需要通过测量装置8对机械手的位置进行检测，并将该信息反馈至控制电脑，以保证位置的准确。而机械手3进行素材1入水角度调整时，则可以依靠控制电脑中设定的程序和参数来控制。

下面描述膜纸的输送加工过程。首先将膜纸固定在膜纸框2上，然后将膜纸框2依次放置到膜纸自动添加架7上，膜纸自动添加架7上的升降装置带动膜纸框2下降，并将膜纸框2放置到膜纸输送装置上，膜纸输送装置可以采用链条结构。并由膜纸框2边缘的活动卡合结构将其固定在输送装置的链条上。通常采用的膜纸输送装置位于水槽6的水面下方，所以此时膜纸已经浸泡到水中，在输送装置的链条带动下相曲面披覆工位移动。由于不同膜纸的浸泡时间决定曲面披覆的质量，故膜纸在水中的浸泡时间是由膜纸输送装置的运动速度决定的，故通过调整膜纸输送装置的运动速度，即可实现对膜纸浸泡时间的控制。在膜纸框2运动到接近曲面披覆工位的时候，由设置在这个位置上方的活化剂喷淋装置向膜纸喷淋活化剂，膜纸框2继续向前移动到曲面披覆工位的时候，膜纸输送设备停止运动，并等待上方机械手3进行曲面披覆。之后膜纸框2随着膜纸输送装置继续先前移动，直至到达水槽6边缘，这时活动卡合结构放开膜纸框2，由人工取出上述的膜纸框2。这里需要说明的一定就是，在膜纸框2固定到膜纸输送装置上、到达活化剂喷淋装置下方及到达曲面披覆工位的时候，均需要测量装置8对其进行位置检测，并将该信息反馈控制电脑。

通过上述的描述以基本了解了本发明的主要运动过程。而上述的膜纸输送装置和素材输送装置之间需要精确控制的关键，就是同时到达曲面披覆工位，并且将素材1和膜纸之间的准确位置反馈给控制电脑，再由控制电脑控制机械手3调整素材1的入水角度和位置。从而保证了素材1和膜纸之间具有精确的定位。因此通过上述曲面披覆设备生产的产品，具有良好的产品一致性，有效的保证了曲面披覆加工的质量。

上述优选实施例的描述使得本领域技术人员能够制造和利用本发明。本领域技术人员不需要付出创造性劳动就可以根据这里给出的一般原则实现对本实施例的各种修改。因此，本发明并不局限于本文所示的实施例，而是与在此所附的权利要求的最大保护范围一致。

Claims (10)

1.一种自动曲面披覆设备，其特征在于：所述的曲目披覆设备由安装在机架上的素材输送装置和膜纸输送装置组成，所述的素材输送装置包括夹取素材的机械手和带动机械手运动的机械手运动机构组成，膜纸输送装置由固定膜纸的膜纸框和带动膜纸运动的膜纸水平运动机构组成，上述的素材输送装置和膜纸输送装置运动轨迹上设置有固定在机架上的位置测量装置，所述的膜纸输送装置设置在水槽中，上述的素材输送装置、膜纸输送装置及测量装置均与电脑控制装置连接，并接受电脑控制装置的控制，所述的机架上还设置有活化剂喷淋装置。

2.根据权利要求1所述的一种自动曲面披覆设备，其特征在于：所述的机械手为气动、电动或者液压机械手，为与该机械手配合还需对应设置有气动、电动或者液压驱动装置。

3.根据权利要求1所述的一种自动曲面披覆设备，其特征在于：所述的机械手运动机构为具有至少具有水平和垂直两个方向的运动装置，带动固定在该机械手运动装置上的机械手移动。

4.根据权利要求3所述的一种自动曲面披覆设备，其特征在于：所述的机械手运动装置为导轨结构，且该导轨至少为两个滑轨，且上述的滑轨至少包括一个水平滑轨和垂直滑轨，以保证滑轨带动机械手做水平和垂直两个方形的运动。

5.根据权利要求1所述的一种自动曲面披覆设备，其特征在于：所述的膜纸框为方形，其上固定有膜纸，膜纸框边缘设置有与膜纸水平运动装置相配合的活动卡合结构。

6.根据权利要求1所述的一种自动曲面披覆设备，其特征在于：所述的膜纸水平运动机构为链条或者滑轨结构，其上设置有与膜纸框边缘配合的活动卡合结构。

7.根据权利要求1所述的一种自动曲面披覆设备，其特征在于：所述的膜纸输送装置上方设置有膜纸自动添加架，其上设置有升降装置，通过该升降装置将膜纸框放置在膜纸水平运动机构上，并通过上述的活动卡合结构将膜纸框固定在膜纸水平运动机构上。

8.根据权利要求1所述的一种自动曲面披覆设备，其特征在于：所述的膜纸水平运动机构即可以位于水槽中的水平面之上，也可以位于水槽中的水平面之下，但需要通过调整膜纸框的形状保证膜纸漂浮在水平面上。

9.根据权利要求1所述的一种自动曲面披覆设备，其特征在于：所述的测量装置设置在膜纸水平运动装置和设置在机械手运动装置两侧，用于测量膜纸及膜纸框的位置，其设置数量需保证机械手运动装置和水平运动装置在做二维或者三维调整运动时，满足保证具有足够的测量精度。

10.根据权利要求1所述的一种自动曲面披覆设备，其特征在于：所述的电脑控制装置通过有线或者无线方式与测量装置连接，并接收测量装置传输给电脑控制装置的信息，电脑控制装置还通过有线或者无线方式与膜纸水平运动装置和设置在机械手运动装置连接，并通对获取的测量信息结合预先设置的程序，控制膜纸水平运动装置的传输速度，以及机械手运动装置的运动速度及机械手的开合和角度调整，由此控制膜纸和素材之间的同步运动，完成曲面披覆加工。

Images