CN105242369B - 可控压力精密柔性板自动布纤设备及其自动布纤方法 - Google Patents

Abstract

一种可控压力精密柔性板自动布纤设备及自动布纤方法，包括：机床本体、负压工作台、切割机构、布纤机构、抽吸机构、胶黏剂喷涂固化机构、光纤夹取剪断机构、若干定位挡板和控制单元，其中：定位挡板设置于机床本体上，负压工作台设置在机床本体上，抽吸机构与负压工作台相连，光纤夹取剪断机构设置于负压工作台一侧并沿该侧移动，布纤机构与机床本体相连并相对设置于负压工作台上方，胶黏剂喷涂固化机构和切割机构对应设置于布纤机构上。本发明通过提高布纤精度、优化光纤夹取剪断、完善柔性板定位和紧固、改进切割修整和粘结固化操作实现柔性板光纤布排自动化并进一步提高了光纤柔性板的质量。

Description

可控压力精密柔性板自动布纤设备及其自动布纤方法

技术领域

本发明涉及的机械装备及自动化领域，具体是一种可控压力精密柔性板自动布纤设备及其自动布纤方法。

背景技术

柔性板自动布纤工艺的实现，因此需要解决如下问题：1)布纤精度：布纤精度依赖于运动进给机构的运动精度及可靠性，但更依赖于布纤机构在布纤过程中对张力、压力的检测控制，以及转向的定位控制，而现有的布纤机构，无法检测和控制布纤过程中的张力、压力，不能进行精确的转向定位；2)光纤夹取及剪断：布纤时通常需要在一定长度和位置处切断光纤，并需要固定好光纤自由端以便从新的位置继续布纤，现有的布纤机构难以准确地完成上述动作；3)柔性板定位与紧固：现有技术缺少有效的定位紧固措施，而柔性板容易变形对布纤造成影响，普通的压紧装置在固定柔性板时，为了避开光纤布排区域，仅在柔性板的周围施加压力，难以保证柔性板中间部位的有效固定；4)柔性切割：在光纤布排前或者布排后需要对其边缘轮廓做切割修整，手工修整难以保证修整的精度和效率；5)胶水喷涂：光纤在柔性板上布排粘黏后，其粘黏效果有限，为更可靠的保护光纤，需在布排好的光纤上喷涂黏性胶体，而现有技术中难以实现均匀喷涂。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出了一种可控压力精密柔性板自动布纤设备及其自动布纤方法，通过改进布纤精度、优化光纤夹取剪断、对柔性板进行定位并完善对柔性板的紧固实现自动化布纤并进一步提高了光纤柔性板的质量。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种可控压力精密柔性板自动布纤设备，包括：机床本体、负压工作台、切割机构、至少一个布纤机构、抽吸机构、胶黏剂喷涂固化机构、光纤夹取剪断机构、控制单元和若干定位挡板，其中：定位挡板设置于机床本体上，负压工作台设置机床本体上，抽吸机构与负压工作台相连，光纤夹取剪断机构设置于负压工作台一侧并沿该侧移动，布纤机构与机床本体相连并相对设置于负压工作台上方，胶黏剂喷涂固化机构和切割机构对应设置于布纤机构上。

所述的控制单元与机床本体相连并传输机床本体的三维位置坐标信息，控制机床本体在X、Y、Z三个方向上的移动；控制单元与切割机构相连并传输切割机构在Z方向上的位置坐标信息和切割速度信息，控制切割机构升降和切割速度；控制单元与布纤机构相连并传输布纤信息，控制布纤机构布纤；控制单元与抽吸机构相连并传输抽吸压力信息，控制抽吸机构的抽吸压力；控制单元与胶黏剂喷涂固化机构相连并传输胶黏剂喷涂固化机构在Z方向上的位置坐标信息和胶粘固化信息，控制胶黏剂喷涂和固化的速度；控制单元与光纤夹取剪断机构相连并传输光纤夹取剪断机构三维位置坐标信息、夹取信息和剪断信息，控制光纤夹取剪断机构夹取和剪断光纤；控制单元与定位挡板相连并传输定位挡板在X和Y方向上的位置信息，控制定位挡板前后移动。

所述的布纤信息包括：运纤张力信息、布纤压力信息、放纤速度信息、布纤速度信息、布纤长度信息和布纤转向角度信息。

所述的控制布纤机构布纤是指调整布纤机构的放纤速度、布纤速度、布纤长度和布纤转向角度，并使放纤速度和布纤速度相匹配。

所述的胶粘固化信息包括：喷涂压力信息、喷涂速度信息、紫外线照度信息、固化温度信息和固化剂储量信息。

所述的夹取和剪断信息包括：夹取光纤开度信息、夹取压力信息、剪断光纤开度信息和剪断压力信息。

所述的负压工作台设有若干与抽吸机构连通的抽吸孔。

所述的胶黏剂喷涂固化机构设有若干分布均匀的喷胶孔。

所述的光纤夹取剪断机构包括：光纤夹取器和光纤剪断器。

本发明涉及上述设备的自动布纤方法，包括以下步骤：

1)第一步，控制单元控制机床本体在Z方向运动以提供足够的布纤操作空间，并设置布纤操作原点；然后根据柔性板的尺寸，调整定位挡板的位置，将柔性板沿定位挡板确定的X方向和Y方向放置，初步定位完成后开启抽吸机构，通过负压工作台的抽吸孔吸取柔性板，将柔性板固定；

2)第二步，控制单元控制切割机构在Z方向向下运动到达加工工位，对柔性板进行切割修整，之后回到布纤操作原点；然后控制单元控制定位挡板对切割修整后的柔性板进行最终定位；

3)第三步，控制单元控制切割机构和胶黏剂喷涂固化机构收缩至不妨碍布纤机构运动的安全高度；然后控制光纤夹取剪断机构夹取光纤自由端，布纤机构开始布纤；

当布纤机构到达一个布纤工位需要剪断光纤时，控制单元控制光纤夹取剪断机构松开光纤并整体移动至需剪断的工位夹取和剪断光纤；然后控制单元同步控制光纤夹取剪断机构和布纤机构移动，返回至柔性板布纤范围内继续布纤，完成布纤操作后返回布纤操作原点；

4)第四步，控制单元控制胶黏剂喷涂固化机构在Z方向向下运动，到达加工工位后按预设的速度和路径对柔性板进行胶黏剂喷涂、固化，完成后返回布纤操作原点；

5)第五步，控制单元控制切割机构在Z方向向下运动，到达加工工位对柔性板进行最后的切割得到光纤柔性板成品，完成后返回布纤操作原点并关闭抽吸机构。

技术效果

与现有技术相比，本发明通过以下技术手段解决了柔性板布纤中存在的问题，实现了柔性板自动布纤并进一步提高了光纤柔性板的质量：1)通过对布纤过程中张力、压力的检测控制以及对转向定位的控制提高布纤精度；2)通过光纤夹取剪断装置的运动进给优化布纤中光纤的接续；3)通过负压抽吸和定位固定好柔性板，抽吸孔可有效减小柔性板及光纤承受的应力，避免光纤布排出现混乱的同时又能减少光纤在布排过程中出现损伤；4)通过胶黏剂均匀喷涂使布排光纤与柔性板紧密粘结；5)通过自动切割提高柔性板修整精度与加工效率。

附图说明

图1为本发明立体结构示意图；

图2为本发明立体结构示意图；

图3为本发明中布纤机构立体结构示意图；

图4为本发明中光纤夹取剪断机构立体结构示意图；

图5a～5c分别为本发明三视图；

图中：机床本体1、光纤2、柔性板3、切割机构4、布纤机构5、放纤机构51、压轮机构52、压力控制机构53、转向控制机构54、抽吸机构6、胶黏剂喷涂固化机构7、负压工作台8、光纤夹取剪断机构9、光纤夹取器91、光纤剪断器92、若干定位挡板10、控制单元11。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

如图1、图2及图5a～5c所示，本实施例包括：机床本体1、切割机构4、布纤机构5、抽吸机构6、胶黏剂喷涂固化机构7、负压工作台8、光纤夹取剪断机构9、若干定位挡板10和控制单元11，其中：机床本体1设有定位挡板10，负压工作台8设置在机床本体1上，抽吸机构6与负压工作台8相连，光纤夹取剪断机构9设置于负压工作台8一侧并沿该侧移动，布纤机构5与机床本体1相连并相对设置于负压工作台8上方，切割机构4和胶黏剂喷涂固化机构7对应设置于布纤机构5上；

所述的机床本体1、切割机构4、布纤机构5、抽吸机构6、胶黏剂喷涂固化机构7、光纤夹取剪断机构9和定位挡板10均设有与控制单元11相连的传感器；

所述的控制单元11与机床本体1的传感器相连并传输机床本体1的三维位置坐标信息，控制机床本体1在X、Y、Z三个方向上的移动；所述的控制单元11与切割机构4的传感器相连并传输切割机构4在Z方向上的位置坐标信息和切割速度信息，控制切割机构4升降和切割速度；所述的控制单元11与布纤机构5的传感器相连并传输运纤张力信息、布纤压力信息、放纤速度信息、布纤速度信息、布纤长度信息和布纤转向角度信息，控制布纤机构5的放纤速度、布纤速度、布纤长度和布纤转向角度，使放纤速度和布纤速度相匹配，减少光纤2在布排中损伤、断裂，提高光纤布排效率；所述的控制单元1与抽吸机构6的传感器相连并传输抽吸压力信息，控制抽吸机构6的抽吸压力；所述的控制单元11与胶黏剂喷涂固化机构7的传感器相连并传输胶黏剂喷涂固化机构7在Z方向上的位置坐标信息、喷涂压力信息、喷涂速度信息、紫外线照度信息、固化温度信息和固化剂储量信息，控制和匹配胶黏剂喷涂和固化的速度，使光纤2能够有效粘黏在柔性板3上；所述的控制单元11与光纤夹取剪断机构9的传感器相连并传输光纤夹取剪断机构9的三维位置坐标信息、夹取光纤开度信息、夹取压力信息、剪断光纤开度信息和剪断压力信息，控制光纤夹取剪断机构9夹取和剪断光纤；所述的控制单元11与定位挡板10的传感器相连并传输定位挡板10在X和Y方向上的位置信息，控制定位挡板10前后移动定位。

所述的负压工作台8上设有若干与抽吸机构连通的抽吸孔，便于抽吸机构6通过负压工作台8完成对柔性板3的抽吸、紧固，保证柔性板3的有效固定，同时减小光纤在布排过程中因过大的抽吸压力出现损伤。

所述的机床本体1优选为设有若干与定位挡板10配合的卡槽，便于定位挡板10移动并对柔性板3进行准确定位。

如图3所示，所述的布纤机构5包括：放纤机构51、压轮机构52、压力控制机构53和转向控制机构54，其中：转向控制机构54与压力控制机构53相连，压力控制机构53与压轮机构52相连，压轮机构52与放纤机构51对应设置；所述的放纤机构51包括：光纤储筒511和运纤导轮512，其中：运纤导轮512设有张力传感器；所述的压轮机构52设有压力传感器；所述的布纤机构5可根据布排工况实时检测调节光纤2的布排压力及所受的张紧力，使放纤速度和布纤速度匹配，通过精密转向控制机构53调节调整光纤2的布排方向，实现精密布纤。

如图4所示，所述的光纤夹取剪断机构9包括：并排设置的两个光纤夹取器91和一个光纤剪断器92，其中：光纤剪断器92设置在两个光纤夹取器91中间，便于光纤夹取剪断机构9在剪断光纤2后仍然能够夹持光纤2，布纤机构5可以从新的位置继续布纤。

所述的光纤夹取剪断机构9还包括Z方向升降器，使得光纤夹取剪断机构9能在Z方向实现垂直运动，由此实现光纤2在任意位置的夹取、剪断。

所述的机床本体1为至少具有X、Y、Z方向运动功能的机床，能够实现布纤机构5在X、Y、Z方向的运动进给。

所述的布纤机构5在机床本体1的Z轴上设有若干组，能够实现多股光纤2同时布排。

所述的布纤机构5相对设有切割机构4和胶黏剂喷涂固化机构7，所述的切割机构4和胶黏剂喷涂固化机构7相对布纤机构5可进行单独的升降。

所述的切割机构4包括：电主轴、刀具和Z方向升降器，在布纤机构5工作时切割机构4通过Z方向升降器收缩至不妨碍布纤机构5运动的安全高度，在需要切割柔性板3时由机床本体1和Z方向升降器移动至切割位置，并由电主轴带动刀具进行切割，保证修整的精度以及修整效率。

所述的胶黏剂喷涂固化机构7包括：储胶器、带有若干喷胶孔的喷胶器、固化器和Z方向升降器，在布纤机构工作时胶黏剂喷涂固化机构7通过Z方向升降器收缩至不妨碍布纤机构5运动的安全高度，在需要喷胶时由机床本体1和Z方向升降器移动至喷胶所需位置，进行喷胶、固化处理，使柔性板具有更好的粘黏效果。

所述的定位挡板10设有辅助定位驱动器，可通过气缸、油缸将圆周运动转化为直线运动实现定位挡板10的自动定位。

所述的光纤夹取剪断机构9可由丝杠加导轨或者齿轮-齿条等运动机构实现水平移动，夹取、剪断动作由气缸实现。

所述的Z方向升降器为通过气缸、油缸将圆周运动转化为直线运动的机构，可调整切割机构4和胶黏剂喷涂固化机构7相对于布纤机构5的高度、控制光纤夹取剪断机构9的上下升降。

本实施例涉及上述装置的自动布纤方法，包括以下步骤：

1)第一步，控制单元11控制机床本体1在Z方向运动以提供足够的布纤操作空间，并设置布纤操作原点；然后控制单元11根据柔性板3的尺寸，调整定位挡板10的位置，将柔性板3沿定位挡板10确定的X方向和Y方向放置，初步定位完成后开启抽吸机构6，通过负压工作台8的抽吸孔吸取柔性板3，将柔性板3固定；

2)第二步，控制单元11控制切割机构4在Z方向向下运动，到达加工工位对柔性板3进行切割修整，之后回到布纤操作原点；然后控制单元11控制定位挡板10对切割修整后的柔性板3进行最终定位；

3)第三步，控制单元11控制切割机构4和胶黏剂喷涂固化机构7收缩至不妨碍布纤机构5运动的安全高度；然后控制光纤夹取剪断机构9夹紧光纤2的自由端，布纤机构5开始布纤；

当布纤机构5到达一个布纤工位需要剪断光纤时，控制单元11控制光纤夹取剪断机构9松开光纤2并整体移动至需剪断的工位夹取和剪断光纤2；然后控制单元11同步控制光纤夹取剪断机构9和布纤机构5移动，返回至柔性板3的布纤范围内继续布纤，完成布纤操作后返回布纤操作原点；

4)第四步，控制单元11控制胶黏剂喷涂固化机构7在Z方向向下运动，到达加工工位后按预设的速度和路径对柔性板3进行胶黏剂喷涂、固化，完成后返回布纤操作原点；

5)第五步，控制单元11控制切割机构4在Z方向向下运动，到达加工工位对柔性板3进行最后的切割得到光纤柔性板成品，完成后返回布纤操作原点并关闭抽吸机构。

Claims (7)

1.一种可控压力精密柔性板自动布纤设备，其特征在于，包括：机床本体、负压工作台、切割机构、至少一个布纤机构、抽吸机构、胶黏剂喷涂固化机构、光纤夹取剪断机构、控制单元和若干定位挡板，其中：定位挡板设置于机床本体上，负压工作台设置在机床本体上，抽吸机构与负压工作台相连，光纤夹取剪断机构设置于负压工作台一侧并沿该侧移动，布纤机构与机床本体相连并相对设置于负压工作台上方，胶黏剂喷涂固化机构和切割机构对应设置于布纤机构上；

所述的控制单元与机床本体相连并传输机床本体的三维位置坐标信息，控制机床本体在X、Y、Z三个方向上的移动；控制单元与切割机构相连并传输切割机构在Z方向上的位置坐标信息和切割速度信息，控制切割机构升降和切割速度；控制单元与布纤机构相连并传输布纤信息，控制布纤机构布纤；控制单元与抽吸机构相连并传输抽吸压力信息，控制抽吸机构的抽吸压力；控制单元与胶黏剂喷涂固化机构相连并传输胶黏剂喷涂固化机构在Z方向上的位置坐标信息和胶粘固化信息，控制胶黏剂喷涂和固化的速度；控制单元与光纤夹取剪断机构相连并传输光纤夹取剪断机构三维位置坐标信息、夹取信息和剪断信息，控制光纤夹取剪断机构夹取和剪断光纤；控制单元与定位挡板相连并传输定位挡板在X和Y方向上的位置信息，控制定位挡板前后移动；

所述的布纤信息包括：运纤张力信息、布纤压力信息、放纤速度信息、布纤速度信息、布纤长度信息和布纤转向角度信息；

所述的胶粘固化信息包括：喷涂压力信息、喷涂速度信息、紫外线照度信息、固化温度信息和固化剂储量信息；

所述的夹取和剪断信息包括：夹取光纤开度信息、夹取压力信息、剪断光纤开度信息和剪断压力信息。

2.根据权利要求1所述的可控压力精密柔性板自动布纤设备，其特征是，所述的布纤机构包括：放纤机构、压轮机构、压力控制机构和转向控制机构，其中：转向控制机构与压力控制机构相连，压力控制机构与压轮机构相连，压轮机构与放纤机构相连；

所述的放纤机构包括光纤储筒和运纤导轮，其中：运纤导轮设有张力传感器；

所述的压轮机构设有压力传感器。

3.根据权利要求1所述的可控压力精密柔性板自动布纤设备，其特征是，所述的光纤夹取剪断机构包括：光纤夹取器和光纤剪断器。

4.根据权利要求1或3所述的可控压力精密柔性板自动布纤设备，其特征是，所述的光纤夹取剪断机构具体包括：两个光纤夹取器和一个光纤剪断器，其中：光纤剪断器设置于两个光纤夹取器之间。

5.根据权利要求1所述的可控压力精密柔性板自动布纤设备，其特征是，所述的光纤夹取剪断机构上设有Z方向升降器，所述的布纤机构对应设有带Z向升降器的切割机构和带Z向升降器胶黏剂喷涂固化机构。

6.根据权利要求1所述的可控压力精密柔性板自动布纤设备，其特征是，所述的控制布纤机构布纤是指：调整布纤机构的放纤速度、布纤速度、布纤长度和布纤转向角度，并使放纤速度和布纤速度相匹配。

7.一种基于上述任一权利要求所述可控压力精密柔性板自动布纤设备的自动布纤方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)第一步，控制单元控制机床本体在Z方向运动以提供足够的布纤操作空间，并设置布纤操作原点；然后控制单元根据柔性板的尺寸，调整定位挡板的位置，将柔性板沿定位挡板确定的X方向和Y方向放置，初步定位完成后开启抽吸机构，通过负压工作台的抽吸孔吸取柔性板，将柔性板固定；

2)第二步，控制单元控制切割机构在Z方向向下运动到达加工工位，对柔性板进行切割修整，然后回到布纤操作原点；控制单元控制定位挡板对切割修整后的柔性板进行最终定位；

3)第三步，控制单元控制切割机构和胶黏剂喷涂固化机构收缩至不妨碍布纤机构运动的安全高度，然后控制光纤夹取剪断机构夹取光纤自由端，布纤机构开始布纤；

当布纤机构到达一个布纤工位需要剪断光纤时，控制单元控制光纤剪断器松开，并控制光纤夹取剪断机构整体移动至需剪断的工位夹取和剪断光纤；然后控制单元同步控制光纤夹取剪断机构和布纤机构移动，返回至柔性板布纤范围内继续布纤，完成布纤操作后返回布纤操作原点；

4)第四步，控制单元控制胶黏剂喷涂固化机构在Z方向向下运动，到达加工工位后按预设的速度和路径对柔性板进行胶黏剂喷涂、固化，完成后返回布纤操作原点；

5)第五步，控制单元控制切割机构在Z方向向下运动，到达加工工位对柔性板进行最后的切割得到光纤柔性板成品，完成后返回布纤操作原点并关闭抽吸机构。