CN102673083A - 一种用于制造片材与柔性薄膜复合叠层的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于制造片材与柔性薄膜复合叠层的系统及其方法，所述系统沿着薄膜输送方向依次包括开卷装置、第一检测装置、上料装置、压合装置、第二检测装置、裁切装置、第三检测装置、下料装置以及收卷装置。其中开卷和收卷装置分别用于将薄膜展开和缠绕收卷，上料和压合装置分别用于真空吸附片材和将片材在薄膜上叠合，裁切装置用于对复合叠层执行断点切断，第一、第二和第三检测装置用于检测柔性薄膜的输送、叠合对位和裁切效果予以检测和反馈，下料装置用于对复合叠层执行下料及分类处理。通过本发明，能够保证薄膜的稳定输送及其与片材之间的精确定位，防止片材出现弯曲和脆裂现象，而且便于对复合叠层进行裁切和分类处理。

Description

一种用于制造片材与柔性薄膜复合叠层的系统及方法

技术领域

本发明属于复合膜制造领域，更具体地，涉及一种用于制造片材与柔性薄膜复合叠层的系统及相应制造方法。

背景技术

随着柔性薄膜材料广泛地应用于造纸、印刷、纺织以及柔性电子制造行业，柔性薄膜复合叠层获得大量关注。一般复合的膜层可能为纸质、聚合材料(如PFT)或金属(如铝箔)，外形上可能为成卷或成片。对于柔性薄膜复合叠层而言，既有柔性卷材之间的复合，也有卷材与片材之间的叠层，前者的复合通常通过辊压或者平压便可以实现，工序相对简单；后者可能涉及异质材料的叠层，不仅需要材料的转移、叠加、压合，通常还需要裁切、下料等过程，因此工序相对复杂。

柔性薄膜卷绕输送工况下与片材的叠层工序比较复杂，从原料到成品的生产过程面临较多难题。首先，叠层的片材可能具有易碎、疏松、不耐弯曲等特性；其次，柔性膜层本身经常是多层结构并存在截面变化，在输送张力波动作用下，易发生弹性变形，进而出现褶皱、跑偏等问题；再次，柔性薄膜与片材属于异质材料，在一定温度和压力环境下相互叠层时可能由于变形不均导致存在内应力；最后，叠层后的膜层通常需要裁切成一片片的成品，留存的薄膜框架废料给稳定输送造成一定困难。片材与柔性膜叠层工艺中存在片材快速转移、精确定位、片材等间距叠层在薄膜上等困难；如果需要两层片材上下同时与柔性膜叠层，还存在两片材之间相互对位的难题；类似的成品裁切过程也面临对准的问题；因此整个工艺实现起来难点较多。

目前，针对异性材料叠层的设备已有应用，但用于片材叠层的设备较少，特别是能够解决上述难题的片材与柔性薄膜复合叠层的设备更少。公开号为CN96116314.3的专利文献公开了一种高强度防火叠层板及其制造工艺方法和流水线设备，该发明主要针对粘合层和上下两个玻璃纤维层进行层压，通过原料搅拌溶和、辅料、滚压固化、脱模、裁边的工艺步骤完成，但其中间的基材并不是柔性的，不存在褶皱、跑偏等变形难题。此外，公开号为CN02813566.0的专利文献公开了一种燃料电池的隔板以及膜片和电极组件的层压方法和设备，然而其侧重点是利用真空吸附完成隔板翘曲的校正，同时采用较厚的隔板作为基板，也没有解决片材与柔性膜精确对位、热压下叠层等问题。

发明内容

针对现有技术的不足和技术需求，本发明的目的在于提供一种用于制造片材与柔性薄膜复合叠层的系统及相应制造方法，通过本发明，能够保证柔性薄膜的稳定输送及其与片材之间的精确定位，防止片材出现弯曲和脆裂现象，便于对复合叠层进行分类裁切和处理，并具备快速输送和处理柔性薄膜余料的优点。

按照本发明的一个方面，提供了一种用于制造片材与柔性薄膜复合叠层的系统，所述系统沿着柔性薄膜的输送方向依次包括开卷装置、第一检测装置、上料装置、压合装置、第二检测装置、裁切装置、第三检测装置、下料装置以及收卷装置，其中：

所述开卷装置用于将卷筒状的柔性薄膜展开，并通过输送装置朝着收卷装置沿着直线方向持续输送；

所述第一检测装置用于对开卷后柔性薄膜的输送状况进行检测，并根据检测结果相应执行调整；

所述上料装置设置在输送中的柔性薄膜一侧，通过真空吸附方式将片材传递给下游的压合装置；

所述压合装置设置在输送中的柔性薄膜一侧或两侧，通过加热加压使得片材在柔性薄膜一侧或上下两侧的指定位置上叠合为一体；

所述第二检测装置用于对复合叠层的叠合对位状况及柔性薄膜的输送状况进行检测，同时将检测结果发送至下游的裁切装置和下料装置；

所述裁切装置根据所接收的检测结果，对复合叠层执行断点切断，也即在裁切位置使用间隔的点或线段执行切断；

所述第三检测装置用于对复合叠层的裁切效果以及柔性薄膜的输送状况予以检测，同时将检测结果发送至下游的下料装置；

所述下料装置按照所接收的检测结果，对复合叠层执行下料和分类处理，由此使得成品和废品隔离存储；

所述收卷装置用于将下料后的柔性薄膜余料予以缠绕收卷。

作为进一步优选地，对于所述压合装置、裁切装置和下料装置相对于柔性薄膜的各个操作区间而言，其在垂直于柔性薄膜直线移动方向上的宽度基本相等，并与该直线移动方向的轴向相平行。

作为进一步优选地，所述检测装置通过图像识别方式进行检测。

作为进一步优选地，所述输送装置可以由四套独立的输送组件共同组成，这四套输送组件分别设置在所述开卷装置与上料装置之间、所述上料装置与裁切装置之间、所述裁切装置与下料装置之间，以及所述下料装置与收卷装置之间，并能够被同时控制以便实现对柔性薄膜的同步夹持输送。

作为进一步优选地，所述上料装置为五自由度机械手结构，并由用于实现X轴、Y轴和Z轴三个方向上直线移动的移动机构、安装在Z轴移动机构上的摆动与真空拾取机构，以及用于对摆动与真空拾取机构在Z轴方向上的角度进行调节的纠姿机构组成。

作为进一步优选地，所述摆动与真空拾取机构包括气缸安装座、设置在气缸安装座上的摆动气缸、与摆动气缸的输出轴相连的旋转轴、固定在所述旋转轴上的固定块、分别设置在所述固定块上下两端的气管接头和真空吸盘，以及固定连接在所述旋转轴上用于将所有真空吸盘设置在同一平面上的吸附连接板；所述纠姿机构用于对摆动与真空拾取机构执行Z轴方向上的角度调节，包括执行器安装板、分别安装在执行器安装板上的线性执行器和弹簧拉紧元件、用于固定所述弹簧拉紧元件另外一端的连接块，以及与所述连接块相连并固定在所述摆动气缸顶部的气缸连接板，所述线性执行器的另外一端与所述气缸连接板相抵触。

作为进一步优选地，所述纠姿机构的连接块具有两个孔，其中一个孔用于固定连接所述弹簧拉紧元件的另外一端，另外一个孔贯穿有调节螺钉由此将连接块与所述气缸连接板相连，并通过该调节螺钉来设定弹簧拉紧元件的回复力。

作为进一步优选地，在开卷装置之后上料装置之前，可以根据工况需要配置用于对柔性薄膜的保护膜层进行剥离的装置。

作为进一步优选地，在下料装置之后收卷装置之前，可以根据工况需要配置用于对柔性薄膜余料贴合保护膜的装置。

按照本发明的另一方面，还提供了相应的用于制造片材与柔性薄膜复合叠层的方法，该方法包括下列步骤：

将卷筒状的柔性薄膜展开，并经由输送装置朝着收卷装置沿着直线方向持续输送；

对开卷后柔性薄膜的输送状况进行检测，并根据检测结果相应执行调整；

使用设置在输送中的柔性薄膜一侧的上料装置，通过真空吸附方式将片材传递给下游的压合装置；

使用设置在输送中的柔性薄膜一侧或两侧的压合装置，通过加热加压使得片材在柔性薄膜的一侧或上下两侧的指定位置上叠合为一体；

对复合叠层的叠合对位状况以及柔性薄膜的输送状况进行检测，同时将检测结果发送至下游的裁切装置和下料装置；

对复合叠层执行断点切断，也即在裁切位置使用间隔的点或线段切断；

对复合叠层的裁切效果以及柔性薄膜的输送状况予以检测，同时将检测结果发送至下游的下料装置；

按照所接收的检测结果，对复合叠层执行下料和分类处理，由此使得成品和废品隔离存储；以及

将下料后的柔性薄膜余料予以缠绕收卷，由此完成片材与柔性薄膜复合叠层制造过程。

与现有技术相比，本发明的技术效果主要体现在以下方面：

1、由于利用真空吸附上料装置完成上下两层片材的上料，不会出现片材的弯曲与脆裂；此外，真空吸附上料装置采取多自由度快速转移部件，为柔性膜上下两面顺利、准确的放置片材提供了有效的解决途径；

2、由于采用热压层合装置完成柔性薄膜与片材两种异性材料的层合，能够有效保证叠层的牢固性；

3、由于采用裁切装置对叠层膜层执行断点裁切，没有完全裁断，还有局部位置没裁切，这样可以使裁切后的膜层容易输送，也便于半成品的收集；而且，利用下料装置对留点膜层进行冲压下料，便于执行成品和废品的分类收集；

4、由于采用多套输送组件并具有同步夹持进给功能，能够保证膜层输送的可靠性，不会出现基材褶皱、跑偏、撕裂以及片材脆裂等问题，同时便于对各个输送组件予以调整；

5、设置在整个工序过程中的多组检测装置能够为各个工序的对准定位、成品检测等提供了可靠的反馈与保证。

附图说明

图1是按照本发明的用于制造片材与柔性薄膜复合叠层的系统的整体示意图；

图2是按照本发明优选实施例的五自由度机械手结构上料装置的结构示意图；

图3是图2中所示上料装置的摆动与真空拾取机构和纠姿机构的结构分解示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1是按照本发明的用于制造片材与柔性薄膜复合叠层的系统的整体示意图。如图1中所示，本发明的系统在沿着柔性薄膜的输送方向上，依次包括开卷装置1、第一检测装置2、上料装置3、压合装置4、第二检测装置5、裁切装置6、第三检测装置7、下料装置8以及收卷装置9等结构。开卷装置1用于将卷筒状的柔性薄膜展开，并通过输送装置朝着收卷装置沿着直线方向持续输送。第一检测装置2用于对开卷后柔性薄膜的输送状况进行检测，并根据检测结果相应执行调整。上料装置3设置在输送中的柔性薄膜一侧，通过真空吸附方式将片材传递给下游的压合装置4，它可以独立为一个单元也可以与压合装置4固连在一起。压合装置4设置在输送中的柔性薄膜一侧或两侧，分成上压组件和下压组件，这两个组件均配置有发热元件，由此在驱动组件的作用下，提供适当的温度和压力，使单片片材或两片片材与柔性膜在指定位置上实现稳定叠层，并在检测装置的辅助下，保证上下两片材和柔性膜上拟定压合区域之间准确对位。第二检测装置5用于对复合叠层的叠合对位状况及柔性薄膜的输送状况进行检测，同时将检测结果发送至下游的裁切装置6和下料装置8。根据所接收的检测结果，对复合叠层执行断点切断，也即在裁切位置使用间隔的点或线段执行切断，由于没有完全裁断，还有局部位置没裁切，这样可以使裁切后的膜层容易输送，也便于半成品的收集。第三检测装置7用于对复合叠层的裁切效果以及柔性薄膜的输送状况予以检测，同时将检测结果发送至下游的下料装置。下料装置8按照所接收的检测结果，对复合叠层执行下料和分类处理，由此使得成品和废品隔离存储。具体而言，下料过程即按照断点的位置进行完全切断，由此将复合叠层与柔性薄膜分离；复合叠层根据检测信号分为合格产品和不合格产品，并分别存储在不同的产品筐中，柔性薄膜余料也即切除复合叠层后的边框件继续向前输送。最后，收卷装置9用于将下料后的柔性薄膜余料予以缠绕收卷。

在一个优选实施例中，对于压合装置4、裁切装置6和下料装置8相对于柔性薄膜的各个操作区间而言，其在垂直于柔性薄膜直线移动方向上的宽度基本相等，并与该直线移动方向的轴向相平行。

所述柔性薄膜在其侧边可以预先印制有检测标记，并可以通过图像识别方式进行检测。

在一个优选实施例中，用于执行柔性薄膜从开卷装置到收卷装置的整体输送过程的输送装置可以由四套独立的输送组件S共同组成，这四套输送组件S分别设置在开卷装置1与上料装置3之间、上料装置3与裁切装置6之间、裁切装置6与下料装置8之间，以及下料装置8与收卷装置9之间，并可以被同时控制以便实现对柔性薄膜的同步夹持输送。这样，能够保证膜层输送的可靠性，不会出现基材褶皱、跑偏、撕裂以及片材脆裂等问题

上料装置3的结构在本发明中可以进行优化设置。图2是按照本发明优选实施例的五自由度机械手结构上料装置的结构示意图，图3是图2中所示上料装置的摆动与真空拾取机构和纠姿机构的结构分解图。如图2和图3中所示，该上料装置可以为五自由度机械手结构，并由用于实现X轴、Y轴和Z轴三个方向上直线移动的移动机构、安装在Z轴移动机构上的摆动与真空拾取机构90，以及用于对摆动与真空拾取机构在Z轴方向上的角度进行调节的纠姿机构80组成。

具体来说，各个X轴、Y轴和Z轴移动机构分别包括X向底座30、Y向底座10和Z向底座50、安装在各个底座上的直线导轨40、20和60及相应的驱动动力元件，其中X轴移动机构的底座30通过Y向滑块安装在Y轴移动机构的直线导轨20上，Z轴移动机构的底座50通过X向滑块安装X轴移动机构的直线导轨40上，纠姿机构80的支座70通过Z向滑块安装在Z轴移动机构的直线导轨60上。在实际应用时，Y轴移动机构带动X向底座及连接其上的所有部件进行Y向直线运动，X轴移动机构带动Z向底座及连接其上的所有部件进行X向直线运动，Z轴移动机构带动纠姿支座及连接其上的所有部件进行Z向直线运动。

摆动与真空拾取机构90主要包括气缸安装座904、设置在气缸安装座904上的摆动气缸903、与摆动气缸903的输出轴相连的旋转轴908、固定在旋转轴908上的固定块906、分别设置在固定块906上下两端的气管接头905和真空吸盘907，以及固定连接在旋转轴908上用于将所有真空吸盘907设置在同一平面上的吸附连接板909。吸附连接板909可以譬如通过连接螺钉905、隔套901与旋转轴908固定相连。由此，当与气管接头与真空发生器相连并产生真空时，真空吸盘907进行吸附和拾取，并可以通过启动摆动气缸903来使得摆动与真空拾取机构90围绕图中所示的Y轴翻转。

纠姿机构80通过一个支座70设置在Z轴运动机构上并与摆动与真空拾取机构90相连。纠姿机构80主要包括与支座70固定相连的执行器安装板801、分别安装在执行器安装板801上的微型线性执行器802和弹簧拉紧元件807、用于固定弹簧拉紧元件807另外一端的连接块808，以及与所述连接块808相连并固定在所述摆动气缸903顶部的气缸连接板810。执行器安装板801上面固定微型线性执行器802与弹簧拉紧元件807的一端8071，弹簧拉紧元件807的另外一端8072与连接块相固定，而线性执行器802的另外一端与气缸连接板810相抵触。通过上述构造，相应能够执行摆动与真空拾取机构90在Z轴方向上的角度调节也即纠姿过程。此外，纠姿机构80的连接块808可以具有两个孔8081、8082，其中一个孔8082用于固定连接弹簧拉紧元件807的另外一端8072，另外一个孔8081贯穿有一个调节螺钉809由此将连接块808与气缸连接板810相连，并通过该调节螺钉809来设定弹簧拉紧元件的回复力。具体而言，连接块孔8081通过调节螺钉809与气缸连接板810连接，气缸连接板810固定在摆动气缸903顶部。支座804固定在纠姿支座7侧面，内套转向轴承座805，法兰轴803穿过轴承座805，轴端端部用锁紧螺母806锁紧，另一端固定在气缸安装座904上。相应地，由于可以通过对调节螺钉的调节来设定弹簧拉紧元件的回复力，便于执行线性执行器对摆动与真空拾取机构的调整力度，从而能够实现更精准的姿势校正。

考虑到不同的工况情况，在开卷装置之后上料装置之前，可以配置用于对柔性薄膜的保护膜层进行剥离的装置，并在下料装置之后收卷装置之前，配置用于对柔性薄膜余料贴合保护膜的装置。

下面将具体描述按照本发明的相应制造方法的工艺流程。首先，将卷筒状的柔性薄膜展开，并经由输送装置朝着收卷装置沿着直线方向持续输送；在输送过程中，可以对开卷后柔性薄膜的输送状况进行检测，并根据检测结果相应执行调整。

接着，使用设置在输送中的柔性薄膜一侧的上料装置，通过真空吸附方式将片材传递给下游的压合装置；然后使用设置在输送中的柔性薄膜一侧或两侧的压合装置，通过加热加压使得片材分别在柔性薄膜一侧或上下两侧的指定位置上叠合为一体。

在以上步骤之后，可以对复合叠层的叠合对位状况以及柔性薄膜的输送状况进行检测，同时将检测结果发送至下游的裁切装置和下料装置。

接着，对复合叠层执行断点切断，也即在裁切位置使用间隔的点或线段切断；然后对复合叠层的裁切效果以及柔性薄膜的输送状况予以检测，同时将检测结果发送至下游的下料装置。

接着，按照所接收的检测结果，对复合叠层执行下料和分类处理，由此使得成品和废品隔离存储。最后，将下料后的柔性薄膜余料予以缠绕收卷，由此完成片材与柔性薄膜复合叠层制造过程。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于制造片材与柔性薄膜复合叠层的系统，所述系统沿着柔性薄膜的输送方向依次包括开卷装置、第一检测装置、上料装置、压合装置、第二检测装置、裁切装置、第三检测装置、下料装置以及收卷装置，其中：

所述开卷装置用于将卷筒状的柔性薄膜展开，并通过输送装置朝着收卷装置沿着直线方向持续输送；

所述第一检测装置用于对开卷后柔性薄膜的输送状况进行检测，并根据检测结果相应执行调整；

所述上料装置设置在输送中的柔性薄膜一侧，通过真空吸附方式将片材传递给下游的压合装置；

所述压合装置设置在输送中的柔性薄膜一侧或两侧，通过加热加压使得片材在柔性薄膜一侧或上下两侧的指定位置上叠合为一体；

所述第二检测装置用于对复合叠层的叠合对位状况及柔性薄膜的输送状况进行检测，同时将检测结果发送至下游的裁切装置和下料装置；

所述裁切装置根据所接收的检测结果，对复合叠层执行断点切断，也即在裁切位置使用间隔的点或线段执行切断；

所述第三检测装置用于对复合叠层的裁切效果以及柔性薄膜的输送状况予以检测，同时将检测结果发送至下游的下料装置；

所述下料装置按照所接收的检测结果，对复合叠层执行下料和分类处理，由此使得成品和废品隔离存储；

所述收卷装置用于将下料后的柔性薄膜余料予以缠绕收卷。

2.如权利要求1所述的用于制造片材与柔性薄膜复合叠层的系统，其特征在于，对于所述压合装置、裁切装置和下料装置相对于柔性薄膜的各个操作区间而言，其在垂直于柔性薄膜直线移动方向上的宽度基本相等，并与该直线移动方向的轴向相平行。

3.如权利要求1或2所述的用于制造片材与柔性薄膜复合叠层的系统，其特征在于，所述检测装置通过图像识别方式进行检测。

4.如权利要求1-3任意一项所述的用于制造片材与柔性薄膜复合叠层的系统，其特征在于，所述输送装置可以由四套独立的输送组件共同组成，这四套输送组件分别设置在所述开卷装置与上料装置之间、所述上料装置与裁切装置之间、所述裁切装置与下料装置之间，以及所述下料装置与收卷装置之间，并能够被同时控制以便实现对柔性薄膜的同步夹持输送。

5.如权利要求3所述的用于制造片材与柔性薄膜复合叠层的系统，其特征在于，所述上料装置为五自由度机械手结构，并由用于实现X轴、Y轴和Z轴三个方向上直线移动的移动机构、安装在Z轴移动机构上的摆动与真空拾取机构，以及用于对摆动与真空拾取机构在Z轴方向上的角度进行调节的纠姿机构组成。

6.如权利要求5所述的用于制造片材与柔性薄膜复合叠层的系统，其特征在于，所述摆动与真空拾取机构包括气缸安装座、设置在气缸安装座上的摆动气缸、与摆动气缸的输出轴相连的旋转轴、固定在所述旋转轴上的固定块、分别设置在所述固定块上下两端的气管接头和真空吸盘，以及固定连接在所述旋转轴上用于将所有真空吸盘设置在同一平面上的吸附连接板；所述纠姿机构用于对摆动与真空拾取机构执行Z轴方向上的角度调节，包括执行器安装板、分别安装在执行器安装板上的线性执行器和弹簧拉紧元件、用于固定所述弹簧拉紧元件另外一端的连接块，以及与所述连接块相连并固定在所述摆动气缸顶部的气缸连接板，所述线性执行器的另外一端与所述气缸连接板相抵触。

7.如权利要求6所述的用于制造片材与柔性薄膜复合叠层的系统，其特征在于，所述纠姿机构的连接块具有两个孔，其中一个孔用于固定连接所述弹簧拉紧元件的另外一端，另外一个孔贯穿有调节螺钉由此将连接块与所述气缸连接板相连，并通过该调节螺钉来设定弹簧拉紧元件的回复力。

8.如权利要求1-7任意一项所述的用于制造片材与柔性薄膜复合叠层的系统，其特征在于，在开卷装置之后上料装置之前，配置有用于对柔性薄膜的保护膜层进行剥离的装置。

9.如权利要求1-7任意一项所述的用于制造片材与柔性薄膜复合叠层的系统，其特征在于，在下料装置之后收卷装置之前，配置有用于对柔性薄膜余料贴合保护膜的装置。

10.一种用于制造片材与柔性薄膜复合叠层的方法，该方法包括下列步骤：

将卷筒状的柔性薄膜展开，并经由输送装置朝着收卷装置沿着直线方向持续输送；

对开卷后柔性薄膜的输送状况进行检测，并根据检测结果相应执行调整；

使用设置在输送中的柔性薄膜一侧的上料装置，通过真空吸附方式将片材传递给下游的压合装置；

使用设置在输送中的柔性薄膜一侧或两侧的压合装置，通过加热加压使得片材在柔性薄膜的一侧或上下两侧的指定位置上叠合为一体；

对复合叠层的叠合对位状况以及柔性薄膜的输送状况进行检测，同时将检测结果发送至下游的裁切装置和下料装置；

对复合叠层执行断点切断，也即在裁切位置使用间隔的点或线段切断；

对复合叠层的裁切效果以及柔性薄膜的输送状况予以检测，同时将检测结果发送至下游的下料装置；

按照所接收的检测结果，对复合叠层执行下料和分类处理，由此使得成品和废品隔离存储；以及

将下料后的柔性薄膜余料予以缠绕收卷，由此完成片材与柔性薄膜复合叠层制造过程。

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