喷印薄膜基板的转移装置、电子印刷系统及电子印刷方法
技术领域
本发明属于印刷电子技术领域,具体涉及一种喷印薄膜基板的转移装置,和包含该转移装置的电子印刷系统,以及利用该电子印刷系统进行薄膜基板电子印刷的方法。
背景技术
印刷电子技术是一种在塑料薄膜或者玻璃基板上印刷电路的技术,是一种绿色制造技术,具有用材少、成本低、无污染、柔性化高等优点,大大简化电子产品的制造工艺,制备出各种类型的产品,例如超轻薄、可弯曲、体积可小可大或者重量轻的产品。通过借助在印刷行业已经成熟的丝网印刷或者滚筒印刷技术,利用合适的基板和可以导电的“墨水”,可以大批量地印刷出电路板来。
随着电子科学技术的不断发展,印刷电子技术的应用已经越来越广泛,其可大大降低制造业的成本,并且对环境十分友好,对制造行业的革新有着十分深远的影响。通常情况下,在印刷电子的生产过程中,薄膜基板的转移过程是必不可少的,而且,薄膜基板的转移定位精度往往直接影响着印刷电路板的成品质量。因此,实际生产时,对印刷电子生产过程中的转移定位精度往往有较高的要求。
目前,薄膜基板的转移定位大多采用人工转移的方式,即薄膜基板的取料和送料都是通过人工来完成;这种取、送料的方式,不仅效率低下,人工成本高,而且薄膜基板取、送料的准确性受人工操作的影响明显,极易出现基板放置不准确的情形,严重影响薄膜基板的印刷效率和印刷质量,使得印刷电子技术的应用存在一定的局限性。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求中的一种或者多种,本发明提供了一种喷印薄膜基板的转移装置,和包含该转移装置的电子印刷系统,以及利用该电子印刷系统进行薄膜基板电子印刷的方法,能准确、快速地实现薄膜基板在印刷电子过程中的定位和取送料,提升印刷电子的准确性和效率,降低印刷电子的成本。
为实现上述目的,本发明的一个方面,提供一种喷印薄膜基板的转移装置,包括基座,其特征在于,还包括升降组件、吸附组件和旋转组件;其中,
所述吸附组件的主体呈筒状结构,并在筒体的顶部水平设置有吸附板,且在筒体的底部水平设置有吸附腔底板;所述吸附板与所述吸附腔底板之间形成有中空的密封空腔,并对应设置有连通所述密封空腔的吸嘴,以在所述密封空腔中抽真空;同时,所述吸附板上间隔开设有多个贯穿该吸附板两端面的吸附孔;
所述旋转组件设置在所述吸附腔底板与所述基座的顶面之间,其包括固定在所述基座顶面上的电机底座和同轴设置在该电机底座上的旋转电机,所述旋转电机的顶面同轴连接所述吸附腔底板的底面,并可带动所述吸附组件在正负方向一定角度内进行旋转;
所述升降组件包括升降电机、顶针机构和支撑板;所述升降电机设置在所述底座的下方,其电机连接轴可沿竖向伸缩,且其顶部依次穿过所述旋转组件和所述吸附腔底板后伸入所述密封空腔中;所述顶针机构和所述支撑板设置在所述密封空腔内,该支撑板水平设置,其底面与所述电机连接轴的顶部以旋转脱离部件对应连接,所述旋转脱离部件可用于实现所述电机连接轴与所述支撑板底面的连接或脱离;所述顶针机构包括沿环向间隔设置的多个顶针,各所述顶针的底部连接在所述支撑板的顶面,且各所述顶针的顶部分别伸入对应的吸附孔中,并可在所述升降电机驱动下随所述支撑板竖向升降,以及使得所述顶针的顶部突出所述吸附板的顶面。
作为本发明的进一步改进,所述支撑板上对应各所述顶针分别设置有微型电机,所述微型电机的输出轴与所述顶针的底部通过压力传感器对应连接。
作为本发明的进一步改进,所述支撑板上设置有水平传感器,且对应该水平传感器在所述支撑板的底部间隔设置有多个电磁弹簧,以对应调整所述支撑板水平。
作为本发明的进一步改进,所述密封空腔被分隔为相互独立的多个吸附腔;对应所述吸附腔设置有真空传感器,并对应设置有连通所述吸附腔的所述吸嘴。
作为本发明的进一步改进,还包括真空发生器,各所述吸嘴分别与所述真空发生器以管路连通,且各所述管路上分别设置有调节阀和电磁阀。
作为本发明的进一步改进,还包括传感器检测组件,其包括固定连接在所述基座侧壁面上的传感器支架和设置在传感器支架上的检测传感器,用于对薄膜基板进行漏料检测。
作为本发明的进一步改进,所述旋转脱离部件包括多摩擦片和电磁铁,所述多摩擦片设置在所述支撑板的底面上或所述电机连接轴的顶部,其与所述电磁铁以电连接,可利用所述电磁铁的通断实现所述支撑板与所述电机连接轴的连接或脱离。
本发明的另一个方面,提供了一种喷印薄膜基板的电子印刷系统,其包含所述的喷印薄膜基板的转移装置,其特征在于,还包括基板上料装置、打印装置和退料装置;
所述基板上料装置与与所述打印装置之间对应设置有移动部件,所述转移装置的基座对应匹配所述移动部件,并可在所述移动部件上往复移动;所述基板上料装置可用于将薄膜基板上料到所述吸附板上,并由所述转移装置对所述薄膜基板进行吸附、定位和转移,使得所述薄膜基板可由所述打印装置准确印刷电子;所述退料装置设置在所述打印装置一侧,其可将完成印刷的所述薄膜基板从所述吸附板上对应取下。
作为本发明的进一步改进,还包括对应所述旋转组件设置的基板角度识别装置,其对应设置在所述移动部件的一侧,可用于所述吸附板上吸附的所述薄膜基板的角度识别。
本发明的另一个方面,还提供了一种喷印薄膜基板的电子印刷方法,其利用所述的喷印薄膜基板的电子印刷系统来进行,其步骤如下,
S1:控制所述基板上料装置将所述薄膜基板上料到所述转移装置上;
S2:所述转移装置对所述薄膜基板进行吸附、角度调整和转移;
S3:所述转移装置将所述薄膜基板转移到所述打印装置处,所述打印装置对所述薄膜基板进行电子印刷;
S4:所述退料装置将完成印刷的薄膜基板取下,得到完成加工的印刷电路板。
作为本发明的进一步改进,步骤S2中包括如下过程:
S21:在所述薄膜基板上料于所述吸附板之前,所述升降电机控制所述支撑板上升一定距离,使得所述顶针突出于所述吸附板的顶面;
S22:所述基板上料装置将所述薄膜基板上料到各所述顶针的顶部;
S23:控制所述升降电机使得所述支撑板下降,令薄膜基板紧贴所述吸附板的顶面;
S24:对应在所述密封空腔中抽真空,使得薄膜基板吸附在所述吸附板的顶面;
S25:解除所述支撑板与所述电机连接轴的连接,控制旋转电机调整所述薄膜基板的角度。
上述改进技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
总体而言,通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比,具有以下有益效果:
(1)本发明的喷印薄膜基板的转移装置,其在基座上对应设置有升降组件、吸附组件和旋转组件,包括升降电机、支撑板、顶针机构和旋转电机等部件,利用各部件的相互匹配工作,可有效实现薄膜基板在吸附板顶面上的稳定上料、吸附和角度调整,确保了薄膜基板在电子印刷过程中的放置精度,提升了薄膜基板电子印刷的效率和印刷电路板的成品质量,减少了印刷电路板成型过程中的加工误差,降低了废品率,节约了印刷电路板的制备成本和应用成本;
(2)本发明的喷印薄膜基板的转移装置,其通过对应各顶针设置压力传感器和微型电机,使得顶针承受的荷载可以被实时检测,继而通过微型电机的升降微调,可以有效保证薄膜基板上料、退料时始终保持水平,从而防止薄膜基板的滑移,进一步提升薄膜基板加工的准确性,提升印刷电路板制备的效率;
(3)本发明的喷印薄膜基板的转移装置,其通过将吸附组件的密封空腔分隔为多个独立的吸附腔,并对应各吸附腔分别设置吸嘴、电磁阀、调节阀等部件,使得各吸附腔可分别实现抽真空的控制,并能对应调节各吸附腔中的气压,从而使得吸附组件可对应吸附不同大小、尺寸的薄膜基板,大大提升转移装置的适用范围,增加控制的多样性,节约印刷电路板的制备时的设备成本;
(4)本发明的喷印薄膜基板的转移装置,其通过对应支撑板设置水平传感器和电磁弹簧,使得支撑板的工作状态可以实时被检测和控制,进一步提升了升降组件工作的准确性,避免了薄膜基板在顶针机构顶部的滑移,实现了薄膜基板电子印刷的高精度转移;
(5)本发明的喷印薄膜基板的电子印刷系统,其通过对应转移装置设置基板上料装置、打印装置和退料装置,由基板上料装置准确实现薄膜基板在转移装置上的上料,并利用转移装置有效实现了薄膜基板的转移和定位,提升了打印装置电子印刷的精度和准确性,减少了人工定位的工序,且退料装置的对应设置实现了印刷完成后基板的快速、准确下料,提升了印刷电路板制备的效率,减少了印刷电路板制备过程中的废品率,降低了印刷电路板的制备成本和应用成本;
(6)本发明的喷印薄膜基板的电子印刷方法,其步骤简单,控制简便,借助电子印刷系统的设置能快速实现薄膜基板的准确上料、吸附、定位、转移、打印和下料,在保证电子印刷精度的同时,实现了印刷电路板的批量化连续生产,能有效提升印刷电路板制备的精度和效率,降低印刷电路板制备的成本,具有较好的经济价值和实用价值。
附图说明
图1是本发明实施例中薄膜基板在转移装置上匹配时的立体结构示意图;
图2是本发明实施例中喷印薄膜基板转移装置的立体结构示意图;
图3是本发明实施例中喷印薄膜基板转移装置的侧视图;
图4是本发明实施例中喷印薄膜基板转移装置的吸附组件爆炸示意图;
图5是本发明实施例中喷印薄膜基板转移装置的升降组件与吸附组件匹配示意图;
图6是本发明实施例中喷印薄膜基板转移装置的旋转组件立体示意图;
图7是本发明实施例中喷印薄膜基板转移装置的传感器检测组件的立体示意图;
图8是本发明实施例中喷印薄膜基板转移装置的吸附组件连接示意图;
在所有附图中,同样的附图标记表示相同的技术特征,具体为:1.升降组件,101.升降电机,1011.电机连接轴;102.顶针机构,1021.顶针,1022.压力传感器,1023.微型电机;103.支撑板,1031.水平传感器,1032.电磁弹簧,1033.旋转脱离部件;2.吸附组件,201.吸附板,202.吸附腔,203.吸附腔底板,204.吸嘴,205.真空传感器,206.调节阀,207.电磁阀,208.真空发生器;3.旋转组件,301.旋转电机,302.电机底座;4.传感器检测组件,401.检测传感器,402.传感器支架;5.基座,6.薄膜基板。
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用以解释本发明,并不用于限定本发明。
此外,下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
本发明优选实施例中的喷印薄膜基板的转移装置如图1~7中所示。其中,包括基座5和对应设置在基座5上的吸附组件2、升降组件1和旋转组件3。
具体而言,优选实施例中的吸附组件2的主体呈上下开口且内部中空的筒状结构,如图4中所示,其顶部和底部分别水平设置有吸附板201和吸附腔底板203,并在两板之间形成有中空的密封空腔;进一步地,两板之间的密封空腔被分隔为多个相互独立的吸附腔202,例如优选实施例中的密封空腔被分隔为如图4中所示的两个吸附腔202。
进一步地,吸附板201上间隔开设有多个连通密封空腔的通孔,即吸附孔,如图2中所示,并在吸附组件2的侧壁面上对应各吸附腔202分别设置有吸嘴204,各吸嘴204上分别以图8所示的连接形式依次连接有调节阀206、电磁阀207,且各电磁阀207分别连通真空发生器208。进一步地,优选实施例中各吸附腔202共同一台真空发生器208;当然,也可对应各吸附腔202分别单独设置真空发生器208。进一步地,对应各吸附腔202分别设置有真空传感器205,以其可对应检测各吸附腔202中的气压或者真空度。
通过上述吸附组件2的设置,可由真空发生器208在各吸附腔202中形成真空或低压环境,以将水平放置在吸附板201顶面上的薄膜基板可靠吸附住。同时,通过调节阀206的控制,可以有效控制对应吸附腔202中的气压,且通过电磁阀207的通断,可以准确实现各吸附腔202气路的通断控制,实现对应吸附腔202中真空或低压环境的准确控制,以使得吸附板201上方可对应吸附不同尺寸的薄膜基板,扩大转移装置的适用范围。
进一步地,优选实施例中的升降组件1对应吸附组件2设置,其包括设置在吸附腔底板203下方的升降电机101和设置在密封空腔内的顶针机构102和支撑板103。其中,升降电机101固定在基座5上,其电机连接轴1011沿竖向设置,并对应该电机连接轴1011在吸附腔底板203上开设有连通密封空腔的通孔,用于电机连接轴1011的一端伸入密封空腔中。进一步地,支撑板103水平设置,其板体上设置有水平传感器1031,可准确反应出支撑板103是否水平;同时,如图3中所示,对应水平传感器1031在支撑板103的底部设置有若干电磁弹簧1032,其可在水平传感器1031显示支撑板103为非水平状态时将其调整水平。
进一步地,电机连接轴1011的顶部对应穿过吸附腔底板203上的通孔后对应伸入密封空腔中,并与支撑板103的底部对应连接。具体而言,电机连接轴1011的顶部与支撑板103以旋转脱离部件1033对应连接,该旋转脱离部件1033优选由多摩擦片和电磁铁组成,多摩擦片设置在支撑板103的底部或者电机连接轴1011的顶部,其与电磁铁以电连接,可在电磁铁作用下产生电磁吸力,以实现电机连接轴1011顶部与支撑板103底部的连接或者脱离。当支撑板103与电机连接轴1011对应连接时,可通过电机连接轴1011的升降运动带动支撑板103竖向升降。
进一步地,支撑板103的顶部设置有顶针机构102,其包括多个间隔设置的顶针1021,顶针1021的设置数量少于吸附孔的开设数量,方便吸附板201顶面与密封空腔内部的连通;同时,各顶针1021分别沿竖向设置,且其顶部对应伸入吸附板201上的吸附孔中,并可在吸附孔中沿竖向伸缩;进一步地,各顶针1021的底部固定在支撑板103上,通过支撑板103的竖向升降从而可实现各顶针1021的竖向升降。进一步优选地,在支撑板103上对应各顶针分别固定设置有微型电机1023,其输出轴沿竖向设置,且在微型电机1023的输出轴与顶针1021的底部之间设置有压力传感器1022,其可对应检测来自顶针1021顶部传递下来的压力荷载。进一步地,通过各压力传感器1022对顶针1021承受的压力荷载进行检测,可控制对应的微型电机1023工作,继而带动对应的顶针1021进行伸缩微调,以确保顶针1021顶部顶取的薄膜基板6始终保持水平而不发生滑移。
进一步地,在基座5顶部与吸附腔底板203之间还设置有如图6中所示的旋转组件3,通过旋转组件3可对应带动吸附组件2在水平面内旋转,以对应调整吸附板201上方吸附后薄膜基板6的送料位置。具体来说,优选实施例中的旋转组件3包括竖向同轴设置的旋转电机301和电机底座302,其中,电机底座302可对应固定在基座5的顶面上,且旋转电机301的顶部固定连接在吸附腔底板203的底面上,通过旋转电机301的绕轴运动,可对应带动吸附腔底板203及吸附组件2绕竖向轴线旋转一定角度。在优选实施例中,旋转电机301可在正负60°的范围内旋转,以调整薄膜基板6打印时的角度,确保薄膜基板6打印的准确性。显然,旋转电机301和电机底座302的中部同轴开设有用于电机连接轴1011通过的通孔,如图6中所示。
进一步优选地,在基座5的一侧还设置有传感器检测组件4,如图1、2、7中所示,其包括固定连接在基座5侧壁面上的传感器支架402,以及固定设置在该传感器支架402背离基座5一侧的检测传感器401,利用检测传感器401可在薄膜基板6上料至吸附板201之前检测其是否存在漏料,以确保薄膜基板6后续加工的准确性,减少了残次品、废品的产生,节约了印刷电子的加工成本。
此外,为保证各组件之间连接的准确性,各部件用于连接的端面均进行了精加工,例如传感器支架402用于连接基座5和检测传感器401的两侧面;基座5用于连接传感器402的侧壁面以及用于连电机底座302的顶面;以及吸附板201的顶面和吸附腔底板203的底面。通过各部件连接部位处的精加工,可进一步提升转移装置组装匹配的准确性,提升薄膜基板6移动定位的准确性。
基于上述转移装置的设置,可对应装配成喷印薄膜基板的电子印刷系统,其包括基板上料装置、转移装置、打印装置和退料装置,其中,基板上料装置设置在转移装置的工序上游,用于将薄膜基板6连续上料到转移装置上,并通过转移装置对应实现薄膜基板6的漏料检测、定位和移动,使得吸附固定在吸附板201上的薄膜基板可准确运动到打印装置下方,并由打印装置对应实现薄膜基板6上的电子印刷,得到对应的印刷电路板,继而由退料装置将转移装置上完成印刷的薄膜基板取出、下料,从而实现印刷电路板的准确、连续制备。
为实现转移装置的准确移动,优选实施例中在基座5的底部设置有移动部件,其优选为滑轨,基座5的底部对应匹配在滑轨上,且基板上料装置和打印装置分别设置在滑轨的两端,以及退料装置设置在打印装置一侧,通过转移装置在滑轨上的往复移动,可实现薄膜基板的连续上料、定位、转移、打印和退料,实现印刷电路板的批量生产,大大提升印刷电路板的生产效率和制备准确性,降低印刷电路板的生产成本和应用成本。
通过上述电子印刷系统的设置,优选实施例中喷印薄膜基板的电子印刷方法优选包括如下步骤:
S1:由基板上料装置将待印刷的薄膜基板6从基板的料仓中取料,优选实施例中的薄膜基板6优选以层叠的形式放置在料仓中;
当然,薄膜基板6的存放形式也不局限于层叠对方,也可以为别的存放形式,且料仓与基板上料装置之间也可以设置有输送部件,依次将薄膜基板6送往基板上料装置处,并由该基板上料装置将薄膜基板吸取、上料到转移装置上。
S2:基板上料装置将薄膜基板6上料到吸附板201上前,先将薄膜基板6转移到传感器检测组件4的上方,由检测传感器401对应检查薄膜基板6是否漏料;若漏料,则基板上料装置将此薄膜基板6转移到废板工位;若薄膜基板6不漏料,继续将其往转移装置上上料。
S3:在薄膜基板6往转移装置上上料的同时,升降电机101控制支撑板103竖向上升一定高度,使得各顶针1021的顶部分别伸出吸附板201的顶面;
此时,由水平传感器1031对应检测支撑板103是否水平;若其不水平,则控制电磁弹簧1032对应调整支撑板103水平。
S4:基板上料装置将薄膜基板6对应上料到各顶针1021上,各压力传感器1022对应检测各顶针1021承受的荷载,并通过微型电机1023调整对应顶针1021进行竖向升降微调,保证薄膜基板6在顶针上始终水平,防止薄膜基板6的滑移。
S5:由升降电机101对应控制支撑板103缓缓下降,直至各顶针1021的顶部下降到低于吸附板201顶面的位置,即薄膜基板6跟随顶针1021缓缓下降至吸附板201的顶面。
S6:根据薄膜基板6的尺寸和大小控制对应吸附腔202的吸附气路工作,打开各吸附气路上的电磁阀207,并调节好调节阀206,由真空发生器208在对应吸附腔202中抽真空,从而使得薄膜基板6稳定吸附在吸附板201上。
S7:控制旋转组件3对应调整薄膜基板6的角度,相应地,还设置有基板角度识别装置,如优选实施例中的图像识别装置,其可对应识别薄膜基板6被吸附后的角度,并根据识别的角度控制旋转组件3中的旋转电机301转动一定的角度;
在旋转电机301转动前,先控制旋转脱离部件1033解除电机连接轴1011与支撑板103底面的连接,使得电机连接轴1011不跟随吸附组件2同步转动;待旋转电机301转动到位后,旋转电机301停止,将吸附组件2锁定在准确的位置,同时,旋转脱离部件1033再次实现电机连接轴1011与支撑板103的连接。
优选地,上述薄膜基板6角度的调整过程可以在薄膜基板6被转移到与打印装置对应后进行,也可在薄膜基板6的转移过程中同步进行,或者在薄膜基板6由吸附板201吸附后便进行。
S8:由打印装置向薄膜基板6上进行对应电路的印刷,完成薄膜基板6上的电子印刷,得到印刷电路板;
S9:控制对应的吸附腔202解除对薄膜基板6的吸附,并控制升降电机101的电机连接轴1011竖向上升,继而带动支撑板103和顶针机构102竖向上升,从而将完成印刷的薄膜基板6从吸附板201的顶面上顶起,使得薄膜基板6远离吸附板201的顶面;
在薄膜基板6被顶起的同时,各顶针1021底部的压力传感器1022实时检测各顶针承受的荷载,并根据检测的结果控制微型电机1023工作,实现对应顶针1021的升降微调,以确保完成印刷的薄膜基板6始终处于水平状态。
S10:由退料装置将顶针上方的印刷电路板取下,从而完成薄膜基板的电子印刷。
S11:升降电机101带动顶针机构102缩回,转移装置退回基板上料装置一侧,按照步骤S1~S10进行下一块薄膜基板6的上料、检测、吸附、定位、移动、印刷和下料等工序,实现印刷电路板的连续、批量生产。
本发明中的喷印薄膜基板的转移装置,其结构简单,控制简便,控制准确性高,能快速、准确地实现薄膜基板的吸附和定位,实现薄膜基板的准确转移,能有效提升薄膜基板电子印刷的效率和准确性,减少薄膜基板电子印刷的废品率和加工误差,降低印刷电路板的加工成本,具有较好的经济价值和应用价值。
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。