CN104589646B - 一种用于悬膜中空玻璃的绷膜焊接设备 - Google Patents

Abstract

一种用于悬膜中空玻璃的绷膜焊接设备，包括：定位机架、张膜机构、双边焊机构、滚边机构、裁膜机架、焊边机架以及精密定位交替移动的工作台。特别是张膜机构、双边焊机构、滚边机构与工作台安装的三套线性模组驱动的三套真空抓手机构共同构成张力控制系统，由测量膜卷送出量的编码器装置输出的信号进行同步控制，尤其是通过双边焊机构将薄膜固定在前后两块玻璃相邻两条边框上的焊接点做牵引端，使薄膜在送膜、焊膜、裁边以及玻璃在定位、交替移动等过程中始终保持绷膜预张力的均匀及连续。本发明使焊接绷膜实现了自动化连续操作，具有均匀可控的预张力。

Description

一种用于悬膜中空玻璃的绷膜焊接设备

技术领域

本发明涉及绿色节能建筑领域，具体为一种悬膜中空玻璃的绷膜焊接工艺及设备。

背景技术

节能建筑对中空玻璃的光学及热工性能要求越来越高，增加隔热中空层、填充惰性气体、低辐射涂层等技术越来越得到广泛的应用。中间悬有塑料薄膜组成的两个或三个中空层的隔热玻璃，具有很好的U值，如果再利用低辐射光学涂层和中空层内充入惰性气体，U值可以低于0.56W/㎡.K。

瑞士技术人员发明用弹簧作为绷膜元件，通过超声波焊接技术将薄膜固定在玻璃四周的边框上的内悬膜技术(美国专利号5237787)，本申请人发明采用新的弹性元件和绷膜结构的内悬膜中空玻璃（专利号ZL201320644191.6和ZL201320644286.8）技术，都需要对弹性元件进行逐点焊接绷膜。

在上述发明的技术中，通常采用水平铺膜和焊接的工艺方法。在玻璃传送、升降定位、铺膜定位、焊接定位及移动等操作过程中，为了避免互相干涉，只能分步单独进行操作，每个操作步骤耗费时间过长。铺膜时，膜卷的一端先用夹板固定住薄膜，通过线性模组驱动膜卷移动将薄膜盖住整块玻璃，膜卷的整体质量在几百公斤左右，要求支撑结构强度高，而且线性模组移动惯性大，结构框架跨度也较大，不便于应急操作和维护。焊接时，需要将玻璃定位找正，就需要从水平传送切换到垂直升降。两侧逐点焊接时，薄膜处于膜卷与夹板的横向拉伸下，且薄膜拉应力很难控制均匀。完成焊接绷膜后，需对玻璃周围的薄膜进行初步裁切。当绷膜后的玻璃移出工作台时，需要再次由垂直升降动作切换为水平传送，各个机构需要重新复位，开始下一轮操作。因此，张膜和焊接一直是生产工艺中的瓶颈，制约生产节拍，而且绷膜质量不易控制。

发明内容

本发明的目的是解决现有绷膜焊接工艺和设备存在的上述不足，提供一种送膜、张膜、裁膜以及玻璃移动、定位均在张力控制下进行悬膜中空玻璃绷膜焊接的连续化操作工艺及设备。

本发明提供的用于悬膜中空玻璃的绷膜焊接设备，包括定位机架、张膜机构、双边焊机构、滚边机构、裁膜机架、焊边机架以及精密定位交替移动的工作台，工作台的框架内设置有用于抓取和移动玻璃的抓手机构；该设备使两块相邻玻璃在双边焊机架的工作区域内形成固定宽度的接缝，对接缝区上的薄膜两侧的边部进行压紧使其在垂直于玻璃行进方向上呈张紧状态，在玻璃行进方向上，通过由双边焊机构焊接固定薄膜的各个焊点形成对薄膜的牵引，与张膜机构共同作用形成均匀的张力，薄膜两边的边缘区域通过滚边机构保持与焊接区域具有相同张力，通过双边焊机构上的一对一体化超声波焊枪将固定宽度接缝区上的薄膜同时焊接固定在相邻两块玻璃上的两条绷膜框内弹性卡件上，薄膜焊接固定后，由抓手机构抓住接缝区的相邻两块玻璃并保持接缝宽度不变地向前移动，直至即将进入双边焊机构工作区的下一块玻璃与刚完成一边焊接固定薄膜的玻璃再次形成同样宽度的接缝区；

所述的张膜机构包括：送膜装置、编码器装置和张紧装置；

其中，所述的送膜装置包括：跨装在工作台上的膜架，安装在膜架两侧立柱顶端转动轴上的膜卷和送膜伺服电机，转动轴的两端各安装有一个摆动架，两个摆动架的另一端之间安装有张力辊，膜架两侧立柱的中部通过支撑托板安装有定位辊；送膜伺服电机通过联轴器驱动膜卷转动，送出的薄膜绕过张力辊的外缘折返后进入定位辊的下缘，然后进入双边焊机构；

所述的编码器装置包括：由拉伸弹簧拉紧的V字型夹紧架，V字型夹紧架通过升降托架和调节丝杆进行高度调节，与调节丝杆配合的丝母通过固定托架固定安装在膜架一侧的立柱上，V字型夹紧架顶端各同轴安装有两套测量轮，两套测量轮同轴安装有一只编码器，通过拉伸弹簧的作用与升降托架的升降调节使V字型夹紧架顶端安装的两组测量轮夹紧膜卷，即测量轮与膜卷边缘的表面贴紧，测量轮随膜卷的转动而转动并通过联轴器使同轴安装的编码器同步转动；

所述的张紧装置成对设置并安装在膜架两侧立柱中部的支撑托板上，各张紧装置包括：安装在支撑托板上的光轴导轨，光轴导轨上安装有铰链滑块，斜拉杆的一端与铰链滑块铰接，斜拉杆的另一端通过铰链套筒与送膜装置中的张力辊连接，光轴导轨的相对铰链滑块移动的一端与铰链滑块之间的光轴导轨上安装有压缩弹簧和压力传感器，压力传感器用于测量张力辊水平下压分力的大小，以控制绷膜的预张力；所述张紧装置中的光轴导轨的安装有压缩弹簧的一端与压缩弹簧之间还安装有调节顶丝和调节滑块；

所述的双边焊机构包括：跨装在工作台上的龙门架，龙门架横梁上方安装有由伺服电机驱动的线性模组以及随焊枪机座移动的拖链及固定拖链的拖链架，焊枪机座安装在线性模组的滑块上，两套一体化超声波焊枪分别固定于焊枪机座两侧的相对位置，两个焊头的间距等于相邻两块玻璃边部绷膜框内弹性卡件顶端的中心间距，两个焊头的移动轨迹与相对应的两条绷膜框内的弹性卡件的顶端中心线吻合，由伺服机构驱动焊枪机座按程序等距间隔移动，对两条绷膜框上的薄膜逐点焊接固定；所述的双边焊机构的龙门架两侧各设有一套压紧模块，该压紧模块包括上模块、下模块和导杆气缸，上模块安装在龙门架横梁底部的直线导轨上，下模块安装在龙门架两侧立柱上固定的支撑托板上，上模块的下表面设有两条橡胶条，靠膜边外侧的橡胶条为扁平且较细小的扁平胶条，靠近内侧的橡胶条为管状胶条，下模块的上表面与管状胶条对应位置设有一凹槽；两套压紧模块之间的距离根据薄膜的宽度调节，使薄膜两侧边部分别进入两套压紧模块的上模块和下模块之间。

所述的滚边机架包括：跨装在工作台上的机架，机架两侧立柱的上部安装有两个同步轴，两个同步轴之间由同步带连接并由伺服电机驱动，机架前方同步轴的两端各安装有一套卷膜滚轮组，负责薄膜两侧边部的滚压前行，机架后方同步轴的两端各安装有一套外旋滚轮组，负责将裁切的边部多余薄膜剥离出工作台。所述的滚边机架的横梁下方安装有直线导轨，直线导轨两端的滑块下各设置有一套裁刀架，两个裁刀架之间的距离根据玻璃尺寸调节，并使两个裁刀沿玻璃的两条横向边缘进行裁切。

本发明提供的绷膜焊接设备还包括裁膜机架，所述的裁膜机架包括：机架，该机架通过两侧下端的滑块底座安装在工作台两侧的光轴导轨上，机架上方的横梁中间安装有由微型电机驱动的同步带，同步带连接固定刀架座，通过固定杆连接下端裁刀架，裁刀架的两端各安装有一套刀具，裁刀架下端同时设有真空吸杯，微型电机通过同步带驱动裁刀架，对接缝区间的薄膜进行裁切，两套刀具间的距离固定并等于两条焊点连线外沿的间距；裁切时，接缝处两条焊点连线区间内的薄膜由真空吸杯抓取，随裁刀架从薄膜一侧的边部开始裁切，移动到另一侧，并将裁切掉的薄膜条带移出工作台外。

该绷膜焊接设备还包括焊边机架，所述的焊边机架包括：通过滑块底座安装在工作台两侧光轴导轨上的结构框架，结构框架的上方安装有两条光轴导轨和一条由伺服电机驱动的定位驱动轴，两条光轴导轨上通过滑块吊耳吊装有一个固定挡板和一个移动挡板，在固定挡板和移动挡板的背板上各安装两套承重靠背轮并在结构框架的两侧横撑上移动，固定板和移动板上各安装有一套由伺服电机驱动的线性模组以及随焊枪移动的拖链及固定拖链的拖链架，各线性模组的滑块上分别对应安装有一套超声波焊枪，固定挡板和移动挡板的下端各安装有一组与玻璃边缘紧密接触的定位导轮，移动挡板由结构框架上的定位驱动轴驱动，使移动挡板底部安装的一组定位导轮与玻璃边缘紧密接触，并使焊枪的焊头与弹性卡件对正，固定挡板底部的一组定位导轮作为水平基准同样与玻璃另一侧的边缘紧密接触，确保焊枪焊头与弹性卡件对正并沿着弹性卡件顶端的中心线进行逐点焊膜固定。

该绷膜焊接设备还包括一个定位机架，所述的定位机架包括：通过滑块安装在工作台两侧光轴导轨上的结构框架，结构框架内安装有支撑和移动功能的两条光轴导轨和一条由伺服电机驱动的驱动轴，在两条光轴导轨上安装固定靠山板和移动靠山板，移动靠山板由驱动轴驱动在光轴导轨上移动，移动靠山板和固定靠山板上各安装有一组靠山导轮，结构框架的一端通过与玻璃移动方向垂直的转动轴安装有旋转定位架，该旋转定位架由结构框架两侧安装的90°摆动气缸驱动，旋转定位架的一边安装有定位板；该定位机架与第一套抓手机构配合，通过两次定位确定玻璃水平前行及垂直平行的双边焊工作基准线；玻璃进入工作台，第一套抓手机构抓取固定住玻璃前行一段预设距离，该距离根据玻璃尺寸的比例作为伺服电机行进的第一段移动设定距离，保证玻璃的前沿停在超过旋转定位架上的定位板垂直位置，确保玻璃前端全部进入定位机架的打开的两排靠山导轮之间，第一套抓手机构松开玻璃，移动靠山板向固定靠山板方向移动进行一次定位，使玻璃的边缘紧贴在固定靠山板的一排导轮上，完成行进水平基准线的定位；然后，摆动气缸驱动旋转定位架旋转，旋转定位架上的定位板会沿切线方向至垂直位置过盈处触碰玻璃前沿向后退至垂直位置，此位置到双边焊工作区的前基准线为一固定距离，作为伺服电机行进的第二段移动设定距离推移玻璃，完成第二次与前边一块玻璃保持平行的基准线定位，保证玻璃移至双边焊工作位置时，与前边一块玻璃平行形成固定宽度的接缝区，使两块玻璃相邻两条绷膜框与各自对应的焊枪移动轨迹相吻合，不论玻璃尺寸大小，该接缝区为固定双边焊工作区。

所述的抓取和移动玻璃的抓手机构安装在工作台框架内的一对光轴导轨上，所述的抓手机构共三套，所述的工作台框架内同时安装有三套由伺服电机驱动并与各抓手机构分别对应的不同行程的线性模组，各抓手机构分别与对应的线性模组上的滑块固定连接；第一套抓手机构与定位机架配合，通过两次定位对即将进入双边焊工作区的玻璃进行水平行进和垂直平行的基准定位；第二套抓手机构与双边焊机构配合，抓取两块玻璃接缝处的两侧边部，使接缝区保持平行固定间距不变，进行定位和移动；第三套抓手机构与焊膜机架配合定位并与第二套抓手机构交替抓取玻璃，使两条平行焊点连线上的各个焊点保持对从焊点到膜卷之间的薄膜的拉伸，并与焊膜机架配合完成其余两侧对边上的绷膜框的焊膜。

所述的抓手机构包括：固定框架和升降框架，固定框架通过两侧底框上的滑块安装在工作台框架内的两个光轴导轨上，该固定框架同时与工作台框架内对应的线性模组上的滑块连接，线性模组负责固定框架的移动和定位，固定框架内同时安装有一个升降气缸；升降框架通过底框四周安装的相互垂直的靠背轮嵌装在固定框架内，升降框架的上部平行排列两组真空吸杯，各真空吸杯与固定框架内的升降气缸连通。

本发明提供的绷膜焊接设备具有如下特点：

第一、定位机架与抓手机构配合，通过两次定位确定工作基准线，包括行进水平基准线以及与前边玻璃保持平行的基准线，保证玻璃移至双边焊工作位置时，与前边玻璃平行且形成固定宽窄的接缝区，使两块玻璃相邻边部上的两条绷膜框与各自对应的焊枪移动轨迹相吻合，不论玻璃尺寸大小，该接缝区为固定双边焊工作区；

第二、双边焊机构的两侧安装有压紧模块，通过其夹压双边焊工作区上薄膜的两侧边部，保证焊膜时，该区域内的薄膜处于双向拉伸状态；

第三、双边焊机构上的两条焊枪对应的绷膜框分属于前后相邻的两块玻璃的前后沿，完成焊膜后，相邻两块玻璃前后沿上的两条绷膜框内的弹性卡件将薄膜焊接固定，每条绷膜框内的焊点呈一条直线，两条平行的焊点连线上的各个焊点对经定位辊、张力辊到膜卷之间的薄膜产生横向拉伸，保持均匀张紧；

第四、无论玻璃尺寸大小，两条焊枪焊膜形成的两条焊点连线的宽度固定且相互平行，两条焊点连线的间距在进行焊膜、裁边、裁膜时均保持不变。

本发明的优点和积极效果：

1、通过编码器测量膜卷送膜量同步控制送膜、张膜和焊膜，并同步控制玻璃的移动和定位，使绷膜焊接实现连续化操作，显著地提高了绷膜效率，减少了各个操作环节和机构的相互干涉。

2、通过将相邻玻璃接缝处作为固定绷膜焊接工作区，缩小了绷膜的有效工作面，使薄膜的预张力在横向和纵向上得到均匀控制，提高了绷膜质量的稳定性。

3、通过线性模组和伺服机构的应用，提高了各工艺环节的加工精度，并相应提升了自动化操作的水平，使操作更加简单。

附图说明

图1是绷膜焊接工艺原理示意图，图中，1a、1b、1c、1d、1e为玻璃位置；201、膜卷；202、张力辊；203、定位辊；301 a/b 、一体化超声波焊枪；310a/b、压紧模块；401 a/b、卷膜滚轮组；402 a/b、外旋滚轮组；403 a/b、侧边裁刀；502a/b、接缝裁刀；605a/b 、一体化超声波焊枪。

图2是绷膜焊接机的侧视示意图。

图3是绷膜焊接机组装后的示意图。

图4是张膜机架、双边焊机架和裁边机架组装示意图。

图2、3、4中，100、定位机架；200、张膜机构；210、编码器装置；300、双边焊机构；400滚边机构；500、裁膜机架；600、焊边机架；700、工作台；800a、抓手机构；800b、抓手机构；800c、抓手机构。

图5是张膜机架示意图，200、张膜机构，201、膜卷；202、张力辊；203、定位辊；204、摆动架；205、伺服电机；206、立柱；207、托板；210、编码器装置；220、张紧装置。

图6是编码器装置示意图，211、a/b、编码器；212 a/b、测量轮；213、拉伸弹簧；214、夹紧架；215、升降托架；216、调节丝杆。

图7是张紧装置装示意图，221、光轴导轨；222、铰链滑块；223、压力传感器；224、压缩弹簧；225、调节顶丝；226、斜拉杆；227、铰链套筒；228、调节滑块。

图8是双边焊机构示意图，301 a/b 、一体化超声波焊枪；302焊枪机座、；303、线性模组；304、伺服电机；305、拖链架；306、拖链；307、立柱；308、横梁；310ab、压紧模块：311、上模块；312、下模块；313、导杆气缸；314、管状胶条；315、扁平胶条。

图9是两块玻璃接缝区的双边焊膜局部示意图，1b、1c、为玻璃位置；2、膜；3、弹性卡件；4、绷膜框；4.1、绷膜沿；5、焊点；6、焊枪；7.1、前焊点连线；7.2、后焊点连线；8.1、玻璃前沿；8.2、玻璃后沿。

图10 是滚边机构示意图，401 a/b、卷膜滚轮组；402 a/b、外旋滚轮组；403 a/b、侧边裁刀；404 a/b、同步轴；405、同步带；406、伺服电机；407、直线导轨；408、立柱。

图11是定位机架示意图。

图12是定位机架俯视图。

图11、12中，101a、固定靠山板；101b、移动靠山板；102、导轮；103、驱动轴；104 a/b、光轴导轨；105、旋转定位架；106、摆动气缸；107、定位板；108、转动轴；109、伺服电机。

图13是裁膜机架示意图，501、刀架座；502、裁刀架；503、真空吸杯；504、同步带；505、微型电机；506、机架；507、滑块底座。

图14是焊边机架示意图。

图15 是焊边机架俯视图。

图14、15中，601a、固定挡板；601b、移动挡板；602 a/b、线性模组；603 a/b、伺服电机；604 a/b、拖链支架；605 a/b、一体化超声波焊枪；606、定位导轮；607、伺服电机；608 a/b、光轴导轨；609、驱动轴；610、滑块吊耳；611、承重靠背轮。

图16 是单块玻璃两条横向对边焊膜局部示意图，1d、玻璃位置；2、膜；3、弹性卡件； 6、焊枪；605 a/b、一体化超声波焊枪。

图17是工作台示意图。

图18是工作台底座三套线性模组布局示意图。

图19是工作台三套抓手机构安装示意图。

图17、18、19中，701、定位线性模组；702、双边焊线性模组703、焊边线性模组；704a/b/c、伺服电机；705 a/b、底座光轴导轨；706 a/b/c、精密直线导轨；707 a/b/c、线性滑块。708底座滑块；709 a/b、支撑光轴导轨710、硬塑面板；711、桌架；800 a/b/c、抓手机构。

图20是抓手机构固定框示意图。

图21是抓手机构升降框示意图。

图20、21中，801、固定框；，802、升降框；803、升降气缸；804、真空吸杯；805、正交导轮组；806、底板。

具体实施方式

实施例1：

如图2、3、4所示为本发明提供的悬膜中空玻璃的绷膜焊接设备，其中所述的悬膜中空玻璃、以及所述的绷膜框4和弹性卡件3的结构详见ZL201320644191.6号和ZL201320644286.8号专利。

该绷膜焊接设备包括：确定工作基准线的定位机架100、送出薄膜并将其张紧和水平铺在绷膜框绷膜沿上的张膜机构200、将平行于膜轴的相邻两块玻璃接缝处上的绷膜框同时焊膜并将此区间上的薄膜进行双向张紧（指玻璃移动方向和垂直于玻璃移动方向）的双边焊机构300、对薄膜两侧边部进行卷膜并沿玻璃横向（指垂直于玻璃移动方向）边缘裁切掉两侧边部多余薄膜的滚边机构400、对两块绷膜后的玻璃接缝处上的薄膜进行分割的裁膜机架500、对其余两条横向对边的绷膜框进行焊接固定的焊边机架600以及用于精密定位交替移动的工作台700和抓手机构800。下面对本发明绷膜焊接设备中涉及的各机构详述如下：

一、用于精密定位交替移动的工作台700

如图17、18、19所示，所述的工作台包括：桌架711及硬塑面板710、两条支撑光轴导轨（709a、709b）、三套真空抓手机构（800a、800b、800c）、三套不同行程的线性模组分别为与定位机架配合的线性模组（701）、与双边焊和滚边机架配合的线性模组（702）和与焊边机架配合的线性模组（703）。

硬塑面板710安装在桌架711的表面，硬塑面板710的几条空隙为抓手机构的真空吸杯的工作及移动空间，两条支撑光轴导轨（709a、709b）纵向（指玻璃移动方向）安装在桌架711两侧桌腿上，桌架711内安装有两条底座光轴导轨（705a、705b），对其上三个底座滑块（708a、708b、708c）固定的三套抓手机构（800a、800b、800c）起承重和移动，同时，桌架711内的底座上安装的三套不同行程的线性模组分别为定位线性模组（701）、双边焊线性模组（702）和焊边线性模组（703），三套线性模组包括三个精密直线导轨（706a、706b、706c），每套直线精密导轨上的滑块（707a、707b、707c）分别与各自对应的真空抓手机构固定，第一套抓手机构800a与定位机架100配合，通过两次定位对即将进入双边焊工作区的玻璃1b（参见图1、2）进行纵向行进和垂直平行的基准定位，确保进入双边焊工作区的玻璃1b前沿停在双边焊工作区的前基准线上8.1（参见图9），与已经完成单边焊膜的前边一块玻璃1c的后沿形成平行固定的间距，第二套抓手机构800b与双边焊机构300配合，抓取两块玻璃1b、1c接缝处的边部使其牢固定位，并在双边焊完成后抓紧两块玻璃1b、1c并保持固定的接缝间距向前移动，直至后边玻璃1b的后沿停在双边焊工作区的后基准线8.2上，第三套抓手机构800c与焊边机架600配合定位并与第二套抓手机构800b交替抓取玻璃1d，第三套抓手机构800c抓取固定好两条对边绷好膜的玻璃1d后，第二套抓手机构800b才可以松开，只有当第二套抓手机构800b移至双边焊工作区并抓取固定好后边相邻两块玻璃1b/1c的接缝边部，裁膜机架500才可以裁膜，使两条对边绷好膜的玻璃1d与单边绷膜的玻璃1c分割开，第三套抓手机构800c与焊边机架600定位进行其余两条横向绷膜框4的焊膜。

二、抓手机构800

如图20、21所示，抓手机构800包括固定框架801和升降框架802，固定框架801安装在直线精密导轨（706a、706b、706c）的滑块（707a、707b、707c）上（参见图18和图19），固定框架两侧的底框安装在两个底座光轴导轨（705a、705b）的滑块（707a、707b、707c）上，线性模组（703a、703b、703c）的直线精密导轨（706a、706b、706c）负责移动和定位，光轴导轨（705a、705b）负责承重，固定框架801内同时安装有一个升降气缸803；升降框架802通过底框四周安装的相互垂直的正交导轮组805嵌装在固定框架801内，上部框架平行排列两组真空吸杯804，中间桁架通过升降气缸803与固定框底板806连接，确保升降操作引起的位移导致玻璃定位的误差在允许范围内。

三、定位机架100

如图11、12所示，定位机架100包括：固定靠山板101a、移动靠山板101b、旋转定位架105、定位板107、驱动轴103、两条光轴导轨（104a、104b）与固定靠山板和移动靠山板上的两组导轮102，以及通过转动轴108驱动摆动定位板旋转的90°摆动气缸（106a、106b）和驱动转动轴103转动的伺服电机109。定位机架100固定在工作台两侧支撑光轴导轨(709a、709b)的滑块上（参见图2和图17），可根据玻璃尺寸调节位置。定位机架100与第一套抓手机构800a配合，通过两次定位确定玻璃水平前行及双边焊的工作基准线。玻璃进入工作台，抓手机构800a抓取固定住玻璃1b前行一定距离（参见图1），该距离根据玻璃尺寸的比例作为伺服电机704a（参见图9）行进的第一段移动设定距离，保证玻璃1b的前沿停在旋转定位架105上的超过定位板垂直位置（如10毫米处），确保玻璃1b前端全部进入定位机架100的打开的两排靠山导轮102之间，抓手机构800a松开玻璃1b，移动靠山板101b向固定靠山板101a方向移动进行一次定位，使玻璃1b的边缘紧贴在固定靠山板101a下端的一排导轮102上，完成行进水平基准线的定位。然后，摆动气缸（106a、106b）驱动旋转定位架105旋转，其上的定位板107会沿其切线方向旋转至垂直位置，过盈10毫米的玻璃1b前沿向后退至垂直位置，此位置到双边焊工作区的前基准线8.1为一固定距离，作为伺服电机704a行进的第二段移动设定距离推移玻璃1b，完成第二次与前边玻璃1c保持平行的基准线定位，保证玻璃1b移至双边焊工作位置时，与前边玻璃1c平行，并形成固定宽度的接缝区，使两块玻璃的相邻两条绷膜框4与各自对应的焊枪（301a、301b）（参见图9）移动轨迹相吻合，不论玻璃尺寸大小，该接缝区为固定双边焊工作区。

四、张膜机构200

如图5所示，所述的张膜机构200包括：膜卷201、膜架206、送膜伺服电机205、摆动架204及其上安装的张力辊202、支撑托板207及其上的定位辊203、编码器装置210、张紧装置220。膜卷201安装在膜架两侧立柱顶端的转动轴上，伺服电机通过联轴器驱动膜卷转动，送出的薄膜绕过张力辊的外缘折返后进入定位辊的下缘，并进入双边焊机构的压紧模块中。

如图6所示，编码器装置210包括：两只编码器（211a、211b）、V字型夹紧架214、拉伸弹簧213、两套测量轮（212a、212b）、调节丝杆216、升降托架215。V字型夹紧架通过升降托架215和调节丝杆216安装在膜架一侧的立柱上，两套测量轮分别安装在V字型夹紧架顶端，两套测量轮同轴安装有一只编码器。编码器装置210通过夹紧膜卷的测量轮（212a、212b）将膜卷201沿周长送出的线速度信号转换成角速度信号，而薄膜2从膜卷201送出的长度等于每块玻璃1的行进方向上的边长与双边焊工作区的间距长度之和。夹紧架214通过拉伸弹簧213的作用与调节托架215和调节丝杆216的升降调节使夹紧架顶端安装的两组测量轮（212a、212b）夹紧膜卷201，测量轮（212a、212b）与膜卷201边缘的表面贴紧，测量轮（212a、212b）随膜卷201的转动而转动并通过联轴器使编码器（211a、211b）同步转动。通过对送膜伺服电机205、抓手机构的伺服电机704b、卷膜滚轮组（401a、401b）的伺服电机的同步控制，使薄膜张力保持均匀一致。

如图7所示，张紧装置220包括：压力传感器223、压缩弹簧224、光轴导轨221、调节顶丝225、调节滑块228、铰链滑块222、斜拉杆226、铰链套筒227。张紧装置220分别安装于两侧立柱中间的支撑托板207上，调节顶丝225和调节滑块228安装在光轴导轨221的一端，铰链滑块222套装在光轴导轨221上，压力传感器223和压缩弹簧224套装在调节滑块和铰链滑块之间，斜拉杆226一端通过铰链套筒227与张力辊202连接，另一端铰接在铰链滑块222上。铰链滑块222可在光轴导轨221上水平移动，张力辊202随薄膜2张力变化而摆动，通过斜拉杆226传递到铰链滑块222上，垂直方向上支撑摆动架204的重力及薄膜张力的垂直下压分力，由压缩弹簧224平衡薄膜张力的水平方向上的下压分力。在压缩弹簧224与铰链滑块222间装有压力传感器223，测量此水平下压分力的大小，以控制绷膜的预张力。

五、双边焊机构300

如图8所示，双边焊机构300包括：由立柱307和横梁308构成的龙门架，两套一体化超声波焊枪（301a、301b）、两套压紧模块（310a、310b）、线性模组303、焊枪机座302、伺服电机304、拖链架305和拖链306。焊枪机座302安装在线性模组303的滑块上，两条焊枪（301a、301b）分别固定于焊枪机座302两侧的相对的位置，两个焊头的间距等于相邻两块玻璃1b、1c边部绷膜框4内弹性卡件3顶端的中心间距，其移动轨迹与相对应的两条绷膜框4内的弹性卡件3的顶端中心线7.1、7.2吻合（参见图9）。由伺服机构305驱动焊枪机座302按程序等距间隔移动对两条绷膜框上的薄膜逐点焊接固定。两条焊枪（301a、301b）对应的绷膜框4分属于前后相邻的两块玻璃1b、1c。完成双边焊后，前边玻璃1c已由两条对边绷膜框4将薄膜2在行进方向的横向上张紧固定，后边玻璃1b相邻的绷膜框4也将薄膜2焊接固定，并通过张力辊202使其与膜卷201之间保持均匀张力。压紧模块（310a、310b）包括上模块311、下模块312和导杆气缸313，上模块311的下表面设有两条橡胶条，靠膜边外侧的胶条为扁平较细小的扁平胶条315，靠近内侧的胶条为管状胶条314，下模块的上表面与管状胶条314对应的位置有一凹槽。压紧模块（310a、310b）的长度固定，等于两条绷膜框4内沿间距。压紧模块（310a、310b）的上模块311安装在龙门架307横梁308底部的直线导轨上，下模块312安装在与双边焊机构共用的支撑托板207上（参见图5），根据薄膜2的宽度调节两套压紧模块的位置，使薄膜两侧边部进入上下模块之间。焊接时，压紧模块（310a、310b）合拢，扁平胶条315压住薄膜边部，管状胶条314则下压薄膜进入凹槽，形成对双边焊工作区上的薄膜进行横向（垂直于玻璃行进方向）拉伸，而纵向（玻璃行进方向）拉伸并保持一定预张力由张膜机构控制，完成焊膜固定后，绷膜框4内等间距分布的弹性卡件3之间保持拉伸产生的横向预张力。

六、裁边机架400

如图10所示，滚边机构400包括：机架408、两套卷膜滚轮组（401a、401b）、两套外旋滚轮组（402a、402b）、同步带405、同步轴（404a、404b）、伺服电机406、两套裁刀架（403a、403b）和直线导轨407。两套卷膜滚轮组（401a、401b）通过同步轴（404a、404b）和同步带405由伺服机构406驱动，并在张力控制系统的控制下与膜卷201的送出、玻璃1的移动保持同步，卷膜滚轮组（401a、401b）置于机架408的前端负责薄膜两侧边部的滚压前行，外旋滚轮组（402a、402b）置于机架408的后端负责将裁切的边部多余薄膜剥离出工作台，两个裁刀架（403a、403b）安装在直线导轨407的滑块下，可根据玻璃尺寸调节距离，并使两个裁刀沿玻璃1c的两条横向边缘进行裁切（参见图1）。

七、裁膜机架500

如图13所示，裁膜机架500包括：机架506、刀架座501、裁刀架502、真空吸杯503、同步带504、微型电机505和滑块底座507。刀架座501下端通过固定杆连接裁刀架502，裁刀架下端同时设有真空吸杯503。机架506两侧的滑块底座507固定在工作台700两侧的支撑光轴导轨（709a、709b）上，可根据玻璃尺寸调节位置。微型电机505通过同步带504驱动裁刀架502，沿两块玻璃1c、1d接缝区上的两条焊点5连线外侧边缘（参见图1），对其间的薄膜进行裁切，裁刀架502的两把刀具间的距离固定并等于两条焊点连线外沿的间距。裁切时，接缝处两条焊点连线区间内的薄膜由真空吸杯503抓取，随裁刀架502从薄膜一侧的边部开始裁切，移动到另一侧，并将裁切掉的薄膜条带移出工作台外。

八、焊边机架600

如图14、15所示，焊边机架600包括：固定挡板601a、移动挡板601b、定位驱动轴609、两条光轴导轨（608a、608b）、滑块吊耳610、两套承重靠背轮（611a、611b）、两套线性模组（602a、602b）、两套一体化超声波焊枪（605a、605b）、两套拖链支架（604a、604b）、两组定位导轮606，以及定位驱动伺服电机607和两套逐点焊接的伺服电机（603a、603b）。固定挡板601a和移动挡板601b上各自安装相应的一套线性模组（602a、602b）和一套超声波焊枪（605a、605b），由伺服电机（603a、603b）驱动线性模组（602a、602b）滑块上安装的焊枪（605a、605b），沿着与之对应的玻璃1d两侧的横向绷膜框4（参见图16），将薄膜2与绷膜框4内的弹性卡件3逐点焊接固定，移动挡板601b由结构框架上的定位驱动轴609通过伺服电机607驱动，使移动挡板601b底部安装的一组定位导轮606与玻璃1d边缘紧密接触，并使焊枪的焊头6与弹性卡件3对正，固定挡板601a底部的一组定位导轮606作为水平基准同样与玻璃1d另一侧的边缘紧密接触，确保焊枪焊头6与弹性卡件3对正并沿着弹性卡件3顶端的中心线进行逐点焊膜固定。

本发明提供的绷膜焊接设备的焊接工艺如下：

如图1所示， 安装固定有绷膜框的玻璃1，尺寸为1200mmx1500mm，将玻璃较长一侧与膜的幅宽进行匹配，绷膜2为75um厚度、2000mm幅宽的阻断UV的透明PET绷膜，将玻璃1500mm的一侧按垂直行进方向放置。依序进入工作台，玻璃1a为固定好绷膜框4后等待进入，玻璃1b已由定位机架100与抓手机构800a配合，送至双边焊工作区，并与玻璃1c定位形成固定宽度的接缝，玻璃1d为两条纵向绷膜框4绷膜后的玻璃，玻璃1d与玻璃1c上接缝处的薄膜2由裁膜机架500将区间连接的薄膜裁切掉，玻璃1e完成四条绷膜框4绷膜焊接并移出工作台，等待合片。薄膜2经张膜机构200上安装的膜卷201送出，送出长度由编码器装置210的测量轮通过夹紧膜卷201的边部膜卷表面，沿膜卷201周长的线速度转换成角速度信号输出以控制送膜伺服电机205的转速，同时，控制驱动双边焊抓手机构800b的伺服电机704b以及卷膜滚轮组（401a、401b）的伺服电机406的转速达到同步。薄膜2经张力辊202、定位辊203、压紧模块（301a、301b）、卷膜滚轮组（401a、401b）直至裁膜机架500的位置，其张力是均匀一致的。当抓手机构800b抓取双边焊工作区的两块玻璃由1b、1c移至1c、1d位置时，接缝处的两条绷膜框4上的焊点与滚边机构400的卷膜滚轮组（401a、401b）对薄膜产生横向拉伸牵引，同时，张膜机构200在编码器装置210信号控制下送出薄膜的速度与玻璃移动速度同步。与此同时，通过上一个工作台的输送装置（如滚轮或辊筒，也可是如同本发明的工作台700的抓手机构）与抓手机构800a配合，将玻璃由1a移至1b位置，移动过程中经定位机架100的两次工作基准线定位操作，而抓手机构800c通过与下一个工作台的输送装置的配合，将1d位置的玻璃移至1e处后回复原位并抓取1d处的玻璃。当薄膜与玻璃定位于1c、1d时，接缝处两边的绷膜框4形成的两条焊点连线上的多个焊点5在抓手机构800b和800c的牵引固定下产生对薄膜的拉伸。当抓手机构800b松开回复到原位准备抓取1b、1c处的两块玻璃时，抓手机构800c抓取固定1d位置的玻璃以保持玻璃1d两条纵向绷膜框4上的焊点5对薄膜的拉伸。当抓手机构800b抓取固定好1b、1c处的两块玻璃时，双边焊机构300上的压紧模块（301a、301b）将1b、1c接缝处的薄膜两侧的边部压紧张平，并对接缝区上的薄膜产生纵向拉伸，此时，裁膜机架500开始将1c、1d接缝处连接的薄膜裁切掉，抓手机构800c将玻璃1d与焊边机架600配合进行焊膜定位,玻璃1c上已经焊膜的绷膜框4上的焊点5保持对薄膜的横向拉伸。因此，在玻璃从1a精确移至1b位置后，经送膜、张膜、双边焊膜、裁边、裁膜以及横向焊膜等玻璃从1b移至1e的过程中，薄膜始终保持均匀一致的张力，反应在绷膜焊接后的每块玻璃上的悬膜，其张力是一致稳定的，过程是连续的。

Claims (8)

1.一种用于悬膜中空玻璃的绷膜焊接设备，其特征在于该设备包括定位机架、张膜机构、双边焊机构、滚边机构、裁膜机架、焊边机架以及精密定位交替移动的工作台，工作台的框架内设置有用于抓取和移动玻璃的抓手机构，该设备使两块相邻玻璃在双边焊机构的工作区域内形成固定宽度的接缝，对接缝区上的薄膜两侧的边部进行压紧使其在垂直于玻璃行进方向上呈张紧状态，在玻璃行进方向上，通过由双边焊机构焊接固定薄膜的各个焊点形成对薄膜的牵引，与张膜机构共同作用形成均匀的张力，薄膜两边的边缘区域通过滚边机构保持与焊接区域具有相同张力，通过双边焊机构上的一对一体化超声波焊枪将固定宽度接缝区上的薄膜同时焊接固定在相邻两块玻璃上的两条绷膜框内弹性卡件上，薄膜焊接固定后，由抓手机构抓住接缝区的相邻两块玻璃并保持接缝宽度不变地向前移动，直至即将进入双边焊机构工作区的下一块玻璃与刚完成一边焊接固定薄膜的玻璃再次形成同样宽度的接缝区；

所述的张膜机构包括：送膜装置、编码器装置和张紧装置；

其中，所述的送膜装置包括：跨装在工作台上的膜架，安装在膜架两侧立柱顶端转动轴上的膜卷和送膜伺服电机，转动轴的两端各安装有一个摆动架，两个摆动架的另一端之间安装有张力辊，膜架两侧立柱的中部通过支撑托板安装有定位辊；送膜伺服电机通过联轴器驱动膜卷转动，送出的薄膜绕过张力辊的外缘折返后进入定位辊的下缘，然后进入双边焊机构；

所述的编码器装置包括：由拉伸弹簧拉紧的V字型夹紧架，V字型夹紧架通过升降托架和调节丝杆进行高度调节，与调节丝杆配合的丝母通过固定托架固定安装在膜架一侧的立柱上，V字型夹紧架顶端各同轴安装有两套测量轮，两套测量轮同轴安装有一只编码器，通过拉伸弹簧的作用与升降托架的升降调节使V字型夹紧架顶端安装的两组测量轮夹紧膜卷，即测量轮与膜卷边缘的表面贴紧，测量轮随膜卷的转动而转动并通过联轴器使同轴安装的编码器同步转动；

所述的张紧装置成对设置并安装在膜架两侧立柱中部的支撑托板上，各张紧装置包括：安装在支撑托板上的光轴导轨，光轴导轨上安装有铰链滑块，斜拉杆的一端与铰链滑块铰接，斜拉杆的另一端通过铰链套筒与送膜装置中的张力辊连接，光轴导轨的相对铰链滑块移动的一端与铰链滑块之间的光轴导轨上安装有压缩弹簧和压力传感器，压力传感器用于测量张力辊水平下压分力的大小，以控制绷膜的预张力；

所述的双边焊机构包括：跨装在工作台上的龙门架，龙门架横梁上方安装有由伺服电机驱动的线性模组以及随焊枪机座移动的拖链及固定拖链的拖链架，焊枪机座安装在线性模组的滑块上，两套一体化超声波焊枪分别固定于焊枪机座两侧的相对位置，两个焊头的间距等于相邻两块玻璃边部绷膜框内弹性卡件顶端的中心间距，两个焊头的移动轨迹与相对应的两条绷膜框内的弹性卡件的顶端中心线吻合，由伺服机构驱动焊枪机座按程序等距间隔移动，对两条绷膜框上的薄膜逐点焊接固定；

所述的滚边机构包括：跨装在工作台上的机架，机架两侧立柱的上部安装有两个同步轴，两个同步轴之间由同步带连接并由伺服电机驱动，机架前方同步轴的两端各安装有一套卷膜滚轮组，负责薄膜两侧边部的滚压前行，机架后方同步轴的两端各安装有一套外旋滚轮组，负责将裁切的边部多余薄膜剥离出工作台。

2.根据权利要求1所述的绷膜焊接设备，其特征在于所述的双边焊机构的龙门架两侧各设有一套压紧模块，该压紧模块包括上模块、下模块和导杆气缸，上模块安装在龙门架横梁底部的直线导轨上，下模块安装在龙门架两侧立柱上固定的支撑托板上，上模块的下表面设有两条橡胶条，靠膜边外侧的橡胶条为扁平且较细小的扁平胶条，靠近内侧的橡胶条为管状胶条，下模块的上表面与管状胶条对应位置设有一凹槽；两套压紧模块之间的距离根据薄膜的宽度调节，使薄膜两侧边部分别进入两套压紧模块的上模块和下模块之间。

3.根据权利要求1或2所述的绷膜焊接设备，其特征在于所述的滚边机构的横梁下方安装有直线导轨，直线导轨两端的滑块下各设置有一套裁刀架，两个裁刀架之间的距离根据玻璃尺寸调节，并使两个裁刀沿玻璃的两条横向边缘进行裁切。

4.根据权利要求3所述的绷膜焊接设备，其特征在于所述的裁膜机架包括：机架，该机架通过两侧下端的滑块底座安装在工作台两侧的光轴导轨上，机架上方的横梁中间安装有由微型电机驱动的同步带，同步带连接固定刀架座，通过固定杆连接下端裁刀架，裁刀架的两端各安装有一套刀具，裁刀架下端同时设有真空吸杯，微型电机通过同步带驱动裁刀架，对接缝区间的薄膜进行裁切，两套刀具间的距离固定并等于两条焊点连线外沿的间距；裁切时，接缝处两条焊点连线区间内的薄膜由真空吸杯抓取，随裁刀架从薄膜一侧的边部开始裁切，裁刀架由薄膜一侧移动到薄膜另一侧，并将裁切掉的薄膜条带移出工作台外。

5.根据权利要求4所述的绷膜焊接设备，其特征在于该绷膜焊接设备还包括焊边机架，所述的焊边机架包括：通过滑块底座安装在工作台两侧光轴导轨上的结构框架，结构框架的上方安装有两条光轴导轨和一条由伺服电机驱动的定位驱动轴，两条光轴导轨上通过滑块吊耳吊装有一个固定挡板和一个移动挡板，在固定挡板和移动挡板的背板上各安装两套承重靠背轮并在结构框架的两侧横撑上移动，固定挡板和移动挡板上各安装有一套由伺服电机驱动的线性模组以及随焊枪移动的拖链及固定拖链的拖链架，各线性模组的滑块上分别对应安装有一套超声波焊枪，固定挡板和移动挡板的下端各安装有一组与玻璃边缘紧密接触的定位导轮，移动挡板由结构框架上的定位驱动轴驱动，使移动挡板底部安装的一组定位导轮与玻璃边缘紧密接触，并使焊枪的焊头与弹性卡件对正，固定挡板底部的一组定位导轮作为水平基准同样与玻璃另一侧的边缘紧密接触，确保焊枪焊头与弹性卡件对正并沿着弹性卡件顶端的中心线进行逐点焊膜固定。

6.根据权利要求5所述的绷膜焊接设备，其特征在于该绷膜焊接设备还包括一个定位机架，所述的定位机架包括：通过滑块安装在工作台两侧光轴导轨上的结构框架，结构框架内安装有支撑和移动功能的两条光轴导轨和一条由伺服电机驱动的驱动轴，在两条光轴导轨上安装固定靠山板和移动靠山板，移动靠山板由驱动轴驱动在光轴导轨上移动，移动靠山板和固定靠山板上各安装有一组靠山导轮，结构框架的一端通过与玻璃移动方向垂直的转动轴安装有旋转定位架，该旋转定位架由结构框架两侧安装的90°摆动气缸驱动，旋转定位架的一边安装有定位板，在90°摆动气缸驱动下能够将定位板由水平位置旋转到垂直位置；该定位机架与第一套抓手机构配合，通过两次定位确定玻璃水平前行及垂直平行的双边焊工作基准线；玻璃进入工作台，第一套抓手机构抓取固定住玻璃前行一段预设距离，该距离根据玻璃尺寸的比例作为伺服电机行进的第一段移动设定距离，保证玻璃的前沿停在超过旋转定位架上的定位板垂直位置，确保玻璃前端全部进入定位机架的打开的两排靠山导轮之间，第一套抓手机构松开玻璃，移动靠山板向固定靠山板方向移动进行一次定位，使玻璃的边缘紧贴在固定靠山板的一排导轮上，完成行进水平基准线的定位；然后，摆动气缸驱动旋转定位架旋转，旋转定位架上的定位板会沿切线方向至垂直位置过盈处触碰玻璃前沿向后退至垂直位置，此位置到双边焊工作区的前基准线为一固定距离，作为伺服电机行进的第二段移动设定距离推移玻璃，完成第二次与前边一块玻璃保持平行的基准线定位，保证玻璃移至双边焊工作位置时，与前边一块玻璃平行形成固定宽度的接缝区，使两块玻璃相邻两条绷膜框与各自对应的焊枪移动轨迹相吻合，不论玻璃尺寸大小，该接缝区为固定双边焊工作区。

7.根据权利要求6所述的绷膜焊接设备，其特征在于所述的抓取和移动玻璃的抓手机构安装在工作台框架内的一对光轴导轨上，所述的抓手机构共三套，所述的工作台框架内同时安装有三套由伺服电机驱动并与各抓手机构分别对应的不同行程的线性模组，各抓手机构分别与对应的线性模组上的滑块固定连接；第一套抓手机构与定位机架配合，通过两次定位对即将进入双边焊工作区的玻璃进行水平行进和垂直平行的基准定位；第二套抓手机构与双边焊机构配合，抓取两块玻璃接缝处的两侧边部，使接缝区保持平行固定间距不变，进行定位和移动；第三套抓手机构与焊边机架配合定位并与第二套抓手机构交替抓取玻璃，使两条平行焊点连线上的各个焊点保持对从焊点到膜卷之间的薄膜的拉伸，并与焊边机架配合完成其余两侧对边上的绷膜框的焊膜。

8.根据权利要求7所述的绷膜焊接设备，其特征在于所述的抓手机构包括：固定框架和升降框架，固定框架通过两侧底框上的滑块安装在工作台框架内的两个光轴导轨上，该固定框架同时与工作台框架内对应的线性模组上的滑块连接，线性模组负责固定框架的移动和定位，固定框架内同时安装有一个升降气缸；升降框架通过底框四周安装的相互垂直的靠背轮嵌装在固定框架内，升降框架的上部平行排列两组真空吸杯，各真空吸杯与固定框架内的升降气缸连通。