CN102718088B - 一种用于薄膜间歇进给的夹持装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于柔性薄膜间歇进给的夹持装置，包括：支撑底座、驱动组件、固定安装在驱动组件上的固定夹持件和可移动地安装在驱动组件上的移动夹持件，其中两个夹持件的结构相类似，并包括基座、沿着竖直方向设置的单个驱动气缸、与驱动气缸的活塞固定相连的水平支撑板、通过一对竖直导向轴与支撑板相连并共同构成框架结构的上夹板、位于上夹板与支撑板之间的下夹板，以及分别用于容纳安装竖直导向轴并固定在下夹板两端的一对直线轴承。通过本发明，可以避免双气缸驱动所引发的卡死或压力不均现象，并通过直线轴承轴及相应结构来避免气缸等元件的损坏，提高进给精度和夹持稳定性，由此能保证对薄膜更为精确的夹持及输送操作。

Description

一种用于薄膜间歇进给的夹持装置

技术领域

本发明属于物料输送技术领域，更具体地，涉及一种可实现对譬如塑料薄膜、金属薄膜、纸之类的柔性薄膜执行间歇进给的夹持装置。

背景技术

柔性薄膜输送技术是印刷、包装、纺织、半导体封装及新兴的柔性电子等行业整套生产工艺的重要组成部分，是连接和支撑整条生产线其他工序正常工作的纽带。

柔性薄膜可能为纸张、塑料（如PET）、皮革或金属（如铝箔），结构可能为成卷的也可能是叠层的片状。后续工艺步骤主要在柔性薄膜上进行刻蚀、印刷、刺绣、粘贴等操作，需要将柔性薄膜展开输送或逐张输送至相应的装置或机构处。目前主流的柔性薄膜输送方式有两种，一种采用成对（组）出现的对压辊轴，一种采用夹持机构。这两种模式都是通过夹持部件向柔性薄膜施加压力使接触面产生一定的摩擦力，柔性薄膜在摩擦力的牵引下完成进给。相当多的柔性薄膜加工工序中，柔性薄膜表层已经间隔地涂覆了粘性胶水、粘贴了芯片或者其他附属物，这样表层的附属物有粘性或脆性而无法承受夹持压力。在这种情况下，对压辊轴的方式需要在柔性薄膜上施加连续全方位的压力，故而并不适用，通常针对这种工艺采用的均为夹持进给的方式。

为了保证产品的质量，柔性薄膜输送过程中必须保证薄膜输送的稳定和准确，而影响柔性薄膜输送稳定和准确的关键因素是柔性薄膜张力波动的稳定性。研究表明，夹持柔性薄膜压力的均匀性和夹持力的稳定性对于柔性薄膜的输送张力的稳定有直接影响，因此柔性薄膜夹持进给机构需要对柔性薄膜的压力均匀性和夹持力稳定性有较高的要求。针对不同的加工工艺，柔性薄膜的进给步长，进给速度及进给加速度能够随着工况的需要进行调节。此外，柔性薄膜输送装置还需要满足经常更换柔性薄膜的料卷的需要。例如，布料时需要夹持进给装置具备便捷快速开合压紧、释放柔性薄膜的功能。

现有技术中，对于柔性薄膜的夹持进给装置包括由一对夹持件共同组成的夹持机构，例如，本申请人于2011年2月25日提交了一份申请号为201110045728.2的专利申请，其中公开了一种包括固定夹持组件和移动夹持组件的夹持装置，该夹持装置的夹持组件包括上压板和下压板，并通过分别设置在上压板两端的两个气缸来驱动上压板靠近或远离下压板，由此实现对柔性薄膜的夹持或释放。然而，在较多的实践中我们发现，这种夹持装置存在以下方面的缺陷：（1）由于采用双气缸置于夹持板两端的方式，双气缸的驱动方式对于两个气缸控制的同步性要求较高，极容易出现卡死现象，此外，两个气缸的流量不同步也容易造成压力的不均匀现象；（2）气缸表现为成对附带自导向滑台的形式，这样在驱动上压板作上下往复运动的过程中，气缸的移动精度难以保证，而且气缸本身容易因为垂直于其驱动方向的力而受到损坏；（3）该夹持装置的夹持组件需要设置在左右的两个立板作为结构支撑同时承担双气缸的安装基础，这种情况下整体装置的结构较为复杂，且难以实现夹持件在竖直方向上的移动定位，而且对于左右立板之间的高度一致性存在较高要求；（4）由于气缸的驱动方式及行程直接影响到上下压板之间的间隙，在缺乏检测手段的情况下，难以实现上下压板之间的压力均匀性，同时机械安装调试相当麻烦；（5）在使用同步带作为驱动元件的情况，同步带的齿间存在间隙，回程误差较大，较难获得更为精密的进给动作控制；（6）与同步带配合使用的一对直线导轨很难调整到理想的平行状态，运行易出现阻力变化的情况，夹持力的稳定性难以保证。

发明内容

针对现有技术的缺陷和技术需求，本发明的目的在于提供一种用于柔性薄膜间歇进给的夹持装置，该装置能完成柔性薄膜的快速平稳均匀的夹持与释放，在夹持完成后能够在驱动组件牵引下实现柔性薄膜的设定步长的间歇进给。

按照本发明，提供了一种用于柔性薄膜间歇进给的夹持装置，该装置包括：

支撑底座，该支撑底座作为夹持装置其他元件的安装基础，并用于将整体夹持装置与薄膜加工工艺中的其他机构连接；

驱动组件，该驱动组件设置在支撑底座上，包括电机、由所述电机经由联轴器驱动旋转的丝杆、设置在丝杆的水平导轨上的滑台，以及用于将所述丝杆导轨与电机相连的法兰；

固定夹持件，该固定夹持件通过垫块固定安装在所述支撑底座上，包括：开口朝向薄膜输送方向的C形基座、沿着竖直方向设置在C形基座内侧壁上的单个驱动气缸、与所述驱动气缸的活塞固定相连以执行上下往复运动的水平支撑板、通过一对竖直导向轴与所述水平支撑板相连并共同构成框架结构的水平上夹板、固定设置在所述C形基座的顶面上并位于所述上夹板与水平支撑板之间的水平下夹板，以及分别用于容纳安装所述竖直导向轴并固定在所述水平下夹板两端的一对直线轴承，当驱动气缸驱动水平支撑板并带动水平上夹板和导向轴一同沿着所述直线轴承执行上下往复运动时，所述水平上夹板与所述水平下夹板分离或压紧；

移动夹持件，该移动夹持件设置在所述驱动组件的滑台由此可沿着所述丝杆作直线往复运动，其结构与所述固定夹持件相同，当其驱动气缸驱动水平支撑板并带动水平上夹板和导向轴一同沿着所述直线轴承执行上下往复运动时，所述水平上夹板与所述水平下夹板分离或压紧。

通过以上构造的用于柔性薄膜间歇进给的夹持装置，由于分别仅采用单个气缸并配备相应的结构来实现对固定夹持件和移动夹持件的开闭工作，与采用双气缸的方式相比，无需考虑同步性控制问题，并能避免卡死或压力不均匀的现象。尤其是，通过将夹持件的上下夹板设置在竖直导向轴上，并由上夹板和支撑板所共同组成的框架结构来沿着导向轴在直线轴承的范围内执行上下往复移动，这样一方面能够保证上下夹板在移动过程中的导向性，另一方面能够尽可能避免气缸受到垂直于驱动方向的力时造成损坏。此外，气缸的机械平行与垂直等调试工作难度较大，因而一个气缸的调试工作相比两个气缸的难度会减少许多。另外，由于固定夹持件和移动夹持件都通过导向轴来安装，导向轴的高度一致性比立板的高度一致性更容易保证，同时不必对其设置额外的立板而是呈半悬挂状态，加上将固定夹持件固定设置在垫块上并将移动夹持件设置在驱动组件的滑台上，相应地，整体结构更为紧凑和简单，便于固定夹持件的安装和移动夹持件在薄膜输送方向上的移动，丝杆驱动方式能够达到很高的定位精度和很小的回程误差，单滑台的移动使得移动组件的阻力几乎无变化，最终保证夹持力的稳定性和薄膜进给的精确性。

作为进一步优选地，所述固定夹持件的水平下夹板的两端分别设置有侧挡块，所述侧挡块可沿着水平下夹板相对移动，由此保持柔性薄膜在垂直于输送路径的方向上的定位。

通过在水平下夹板的两端设置侧挡块，这样当柔性薄膜处于夹持进给阶段时，首先固定夹持件分离上下夹板，柔性薄膜的两个侧边会由下夹板上的侧挡块予以阻挡，由此能够防止柔性薄膜在进给时跑偏，并进一步保证夹持精度。对于移动夹持件，由于存在一个不夹持薄膜的空回程且返回时会靠近固定夹持件，因此不宜设置侧挡块以免空回程时将柔性薄膜刮伤。

作为进一步优选地，所述固定夹持件和移动夹持件各自的驱动气缸分别配置两个检测传感器，所述检测传感器设置在所述驱动气缸表面中部的凹槽中，分别用于对气缸的伸出和缩回动作进行检测。

通过对驱动气缸配置动作检测传感器，当气缸分别达到上下极限位置时能够被实时检测，由此便于对夹持件的开闭动作获得更为精密的反馈及相应控制；此外，通过对两个检测器设置在气缸表面中部的凹槽中，这样能够方便地予以安装，同时避免气缸运动过程对检测效果的不利影响。

作为进一步优选地，所述固定夹持件和移动夹持件各自的上夹板下表面和下夹板上表面分别对称设置有弹性压条。

通过对执行夹持动作的上下夹板之间设置有弹性压条，能够尽可能地避免对弹性薄膜表面尤其是承印物的损坏，而且能够缓冲两者叠合时的冲击。

作为进一步优选地，所述弹性压条由丁晴橡胶或聚氨酯材料构成。

通过将弹性压条的材料具体限定为丁晴橡胶或聚氨酯材料，经过研究和实践表明，该材料适于与譬如PET的柔性薄膜直接接触而不会损坏其表面，或是粘附其表面的胶水或粘走其表面承印物如芯片等，而且弹性回复性能和抗磨损性良好，因而能够保证较长的使用寿命。

作为进一步优选地，所述驱动组件配备有三个检测元件，这些检测元件分别设置在所述滑台导轨的左右两端及中部位置，分别用于对滑台的左右极限位置进行控制以及用于确定滑台的初始零点位置。

通过对驱动组件配备以上构思的检测元件，能够避免滑台在沿着薄膜输送方向上与其他元件的碰撞，并对其水平来回直线移动提供高精度的参考，相应提高对薄膜夹持操作的精确性。

总体而言，本发明与现有技术相比，除了以上提及的之外，其主要优点在于：

1、与采用双气缸的方式相比，无需考虑双气缸同步性控制问题，并能避免卡死现象，使工作更加顺畅，效率更高，而且单气缸的驱动方式调试方便，节省时间和成本；

2、通过使用直线轴承，可以将垂直于气缸驱动方向的载荷传递到C形的基座上，避免了气缸等元件的损坏，从长远的角度看器件的寿命更长，节约了成本；

3、单基座代替双立板的支撑方式使得结构更加紧凑简单，空间利用率更高；

4、双导向轴的连接方式使上下夹板之间的间隙更加一致，压力的均匀性更容易得到保证，生产出的薄膜产品质量更高；

5、丝杆配合单滑台的驱动方式使得进给精度更高，夹持力的稳定性更好，最终薄膜输送的效果更佳。

附图说明

图1是按照本发明的用于柔性薄膜间歇进给的夹持装置的立体结构图；

图2是图1中所示的固定夹持件的立体结构分解图；

图3是图1中所示的移动夹持件的立体结构图；

图4是图1中所示的驱动组件的立体结构图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同零件或组件，其中：

10固定夹持件  20移动夹持件  30驱动组件  40支撑底座  101上夹板  102-103弹性压条  104下夹板  105直线轴承  106竖直导向轴107支撑板  108驱动气缸  109侧挡块  110基座  111垫块  301电机302联轴器  303法兰  304滑台  305丝杆

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柔性薄膜间歇进给的夹持装置的立体结构图。如图1中所示，按照本发明优选实施例的夹持装置主要包括固定夹持件10、移动夹持件20、驱动组件30和支撑底座40。支撑底座40大致呈平板状结构，其作用在于作为夹持装置的其他元件总的安装基础，由此将驱动组件30及安装于驱动组件上的固定夹持件10和移动夹持件20按需要固定连接在一起。此外，还与薄膜加工工艺中的其他机构相连。驱动组件30譬如与其水平相叠合的方式设置在支撑底座40上，主要作用在于将固定夹持件10保持其上，同时使移动夹持件20可以沿着薄膜的输送路径方向水平直线来回移动。固定夹持件10用于在柔性薄膜进行表层加工的停顿时刻负责薄膜的精确定位和张力保持，移动夹持件20通过驱动组件30的牵引，用于对被夹持柔性薄膜的间歇、设定步长的进给。

图4是图1中所示的驱动组件的立体结构图。如图4中所示，驱动组件30包括驱动电机301、联轴器302、法兰303、滑台304及丝杆305。驱动组件30譬如通过丝杆导轨底部的螺栓固连在支撑底座40上。驱动电机301通过法兰303与丝杆导轨固连，并通过联轴器302驱动丝杆305转动，从而推动滑台304沿着丝杆导轨做直线往复运动。滑台304带动移动夹持组件20夹持柔性薄膜做直线进给或空行程回位。电机301的规格型号及功率、丝杆305的导程取决与不同工况对进给速度等运动参数的要求。丝杆305及其相应的丝杆导轨长度取决与单次进给步长的要求。

请参阅图1和图2，本发明中的固定夹持件10包括上夹板101、下夹板104、分置于夹板件两端的一对直线轴承105、分别贯穿直线轴承105的一对导向轴106、处于下夹板底部的水平支撑板107、与支撑板107的底部固定相连的一个驱动气缸108、用于安装驱动气缸108的C形基座110，以及用于将基座110及整个固定夹持件与驱动组件30的滑台导轨固定相连的垫块111。直线轴承105譬如安装在下夹板104的两端，下夹板104固定在譬如为开口朝向薄膜输送方向的C形基座110上，整体通过垫块111固定在支撑底座40上。成对设置的导向轴106分别固定在上夹板101和支撑板107的两端，并与上夹板101和支撑板107一起组成譬如长方形的框架结构。导向轴106分别贯穿过固定在下夹板104两侧的直线轴承105，使长方形框架结构中的上夹板101置于下夹板104的上方，而支撑板107置于下夹板104的下方。整个长方形框架结构可以通过直线轴承105而自由地上下往复移动。支撑板107固结在驱动气缸108的动子即活塞上，并在活塞的驱动下推动整个长方形框架结构在直线轴承内做上下往复运动，处于最上端的上夹板在往复运动中与下夹板分离或压紧，从而实现了对柔性薄膜的夹持和释放。对于垫块111，在一个优选实施例中譬如可以选择外形大致呈开口向下的C形垫块，由此便于将整体固定夹持件10更为紧凑、便捷地安装到支撑底座40上。驱动气缸108的行程可调，内部通气的流量和压力可调，通过调整这些变量控制上下夹板之间的间隙，由此能够改变对柔性薄膜的夹持力。

在柔性薄膜输送过程中，柔性薄膜在Y向即垂直于输送路径的方向上的定位也是必备的实现的功能。本发明的一个优选实施例中，在下夹板104的两侧各放置一个柔性基板的侧挡块109，这样，在柔性薄膜进给过程中，该挡块可以有效地防止柔性薄膜在Y向上的跑偏，从而实现了柔性薄膜传输过程中的Y向定位。另外，可以通过调整两个侧挡块109之间的距离，来适应不同幅宽的柔性薄膜及其定位。

在一个优选实施例中，可以对固定夹持件10和移动夹持件20各自的驱动气缸分别配置两个检测传感器，这两个检测传感器设置在驱动气缸表面中部的凹槽中，分别用于对气缸的伸出和缩回动作进行检测。由此，当气缸分别达到上下极限位置时能够被实时检测，便于对夹持件的开闭动作获得更为精密的反馈及相应控制。

在另外一个优选实施例中，为了减少上下夹板在开闭操作中对柔性薄膜表层的损坏，可以对固定夹持件的上夹板101的下表面与下夹板104的上表面上，分别对应设置有弹性压条102和103。作为进一步优选地，弹性压条102和103譬如为薄片状的丁晴橡胶或者聚氨酯弹性材料，形状与上下夹板相似，对称粘贴在上夹板101的下表面和下夹板104的上表面。

请参阅图1和图3，本发明的移动夹持件20，在结构上与固定夹持组件10相似，只是由于移动夹持件要与驱动组件的滑台304固连，所以无需垫块111。另外，由于移动夹持组件20存在一个不夹持柔性薄膜的空回程，返回靠近固定夹持组件端，这样就不宜设置柔性基板侧挡块109，因为空回程会将柔性薄膜刮伤。

在一个优选实施例中，可以对驱动组件配备3个检测元件，如图4中所示，这些检测元件譬如可以分别设置在滑台的水平导轨的左右两端和中部位置，这样可以对滑台的左右极限位置进行控制，并确定滑台的初始零点位置。

下面将具体描述按照本发明的夹持装置的工作过程。

整个夹持装置在一个工作周期内包含夹持进给和夹持固定两个阶段。当处于夹持进给阶段时，首先固定夹持件10分离上下夹板使柔性薄膜在进给方向处于自由状态，垂直进给方向则由固定夹持件10上的侧挡块阻挡以防止进给时柔性薄膜跑偏；之后移动夹持件20夹合上下夹板，压紧柔性薄膜，驱动组件30驱动移动夹持件20从起点即固定夹持件10的近端向远端进给一个步长。当处于夹持固定时段时，移动夹持件20停止在固定夹持件10的远端，固定夹持件10夹合上下夹板压紧柔性薄膜，并与远端的移动夹持件20一起支撑起一段待加工的柔性薄膜。当夹持固定时段结束后，移动夹持件20首先分离上下夹板，回到固定夹持件10近端也即周期的起点。如此往复，两夹持件交替或同时夹持柔性薄膜，由此完成一个步长的柔性薄膜进给夹持任务。

通过按照本发明的夹持装置，能完成柔性薄膜的快速平稳均匀的周期性或非周期性夹持与释放，并保证等步距或变步距的可控张力的进给，因此在实践生产中具备较大的应用前景。

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 (5)

1.一种用于柔性薄膜间歇进给的夹持装置，其特征在于，该装置包括：

支撑底座(40)，该支撑底座(40)呈平板状结构作为夹持装置其他元件的安装基础，并用于将整体夹持装置与薄膜加工工艺中的其他机构连接；

驱动组件(30)，该驱动组件(30)以水平叠合的方式设置在支撑底座(40)上，并包括电机(301)、由所述电机(301)经由联轴器(302)驱动旋转的丝杆(305)、设置在所述丝杆(305)的水平导轨上的滑台(304)，以及用于将所述丝杆导轨与所述电机(301)相连的法兰(303)；

固定夹持件(10)，该固定夹持件(10)通过垫块(111)固定安装在所述支撑底座(40)上，包括：开口朝向薄膜输送方向的C形基座(110)、沿着竖直方向设置在该C形基座(110)内侧壁上的单个驱动气缸(108)、与所述单个驱动气缸(108)的活塞固定相连以执行上下往复运动的水平支撑板(107)、通过一对竖直导向轴(106)与所述水平支撑板(107)相连并共同构成框架结构的水平上夹板(101)、固定设置在所述C形基座(110)的顶面上并位于所述水平上夹板(101)与所述水平支撑板(107)之间的水平下夹板(104)，以及分别用于容纳安装所述竖直导向轴(106)并固定在所述水平下夹板(104)两端的一对直线轴承(105)；以此方式，当所述单个驱动气缸(108)驱动所述水平支撑板(107)时，所述框架结构整体沿着所述直线轴承(105)上下往复运动，并使得处于最上端的所述水平上夹板(101)在往复运动中与所述水平下夹板(104)分离或压紧，由此实现对柔性薄膜的释放或夹持；

移动夹持件(20)，该移动夹持件(20)设置在所述驱动组件(30)的所述滑台(304)上，由此可沿着所述丝杆(305)在薄膜的输送路径方向上水平作直线往复运动，其结构与所述固定夹持件(10)相同，以此方式，当其单个驱动气缸驱动水平支撑板时，它的框架结构整体沿着直线轴承上下往复运动，并使得处于最上端的水平上夹板在往复运动中与水平下夹板分离或压紧，由此实现对柔性薄膜的释放或夹持。

2.如权利要求1所述的夹持装置，其特征在于，所述固定夹持件(10)的水平下夹板(104)的两端分别设置有侧挡块(109)，所述侧挡块(109)可沿着水平下夹板相对移动，由此保持柔性薄膜在垂直于输送路径的方向上的定位。

3.如权利要求1或2所述的夹持装置，其特征在于，所述固定夹持件(10)和移动夹持件(20)各自的驱动气缸分别配置两个检测传感器，所述检测传感器设置在所述驱动气缸表面中部的凹槽中，分别用于对气缸的伸出和缩回动作进行检测。

4.如权利要求1或2所述的夹持装置，其特征在于，所述固定夹持件和移动夹持件各自的水平上夹板的下表面以及水平下夹板的上表面分别对称设置有弹性压条。

5.如权利要求4所述的夹持装置，其特征在于，所述弹性压条由丁腈橡胶或聚氨酯材料构成。