CN110641794B - 一种板类材料表面保护膜的自动化揭膜方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种板类材料表面保护膜的自动化揭膜方法，利用保护膜和板材的导热系数和膨胀系数的不同，通过对保护膜或板材进行加热的热脱膜方法或是进行降温的冷脱膜方法，造成局部保护膜收缩或膨胀，导致板材和保护膜之间产生初次分离，然后依据材料尺寸可以采用继续施加机械力扩大材料分离程度或是继续通过揭膜滚子连续揭膜，最终完成分离保护膜的任务。本发明采用分级揭膜的方式：通过脱膜装置使保护膜应力集中导致初次分离、通过机械力扩大保护膜分离程度达到第二次分离、滚子连续揭膜达到第三次分离，降低了揭膜难度，适合于多种板材的连续揭膜。本发明通过控制系统和机械系统实现分级揭膜，无需人工操作，效率提高50％以上。

Description

一种板类材料表面保护膜的自动化揭膜方法

技术领域

本发明属于自动化揭膜领域，特别涉及一种板类材料表面保护膜的自动化揭膜方法。

背景技术

在飞行器结构中，轻量化一直是设计师追求的目标。复合材料以其高强度和低重量的特点，在航空航天领域得到了越来越广泛的应用。现代飞行器的机翼和螺旋桨往往用复合材料预浸料作为蒙皮。制造复合材料机翼时，需要人工将复合材料预浸料一层层地铺叠在一起。铺叠复合材料预浸料时，第一步就是将复合材料预浸料的保护膜揭掉。由于保护膜很薄很软，边缘又很整齐，没有多余部分，揭膜时纤维增强复合材料预浸料和保护膜会一起动，很难将其分离开来。除此以外，复合材料的种类很多，从编织类型分为单向和编织两种，从材料属性分为玻璃纤维、碳纤维等，这些复合材料虽然都是板状结构的材料，但是尺寸却长短不一。复合材料目前的分离方法是，人工缓慢搜索缝隙，然后用指甲将缝隙挑开、然后撕开。但是由于工人在铺设时需要戴手套，揭膜时不得不将手套脱下，揭完膜后还要再将手套戴上，当铺设多层材料时，频繁的揭膜会直接降低生产效率。

现有的主要揭膜方法如下：

中国专利CN200810203238.9提供了一种通过真空滚筒组揭膜的方法和装置，该方法先利用真空吸住保护膜再配合滚筒的滚动将保护膜卷在滚筒上然后从板类材料上分离，但是该方法的必须保证两点：一是真空滚筒能够有效吸住保护膜；二是板类材料不会随着保护膜一起缠到滚子上。

中国专利CN200910246294.5提供了一种带有粘附作用的卷轴，利用卷轴的粘附作用撕掉保护膜，但是该方法对粘附剂有较高要求，必须保证粘附力足够大，能够有效粘住保护膜；同时该方法对车间环境洁净度要求高；

中国专利CN201210243531.4提供了一种揭膜方法，但是该方法需要提前在保护膜上设置起撕角，对材料的剪裁工艺要求高。

而生产实际中还存在以下问题：一是工作环境可能含有粉尘和颗粒，这些东西会堵住真空原件吸口或是污染粘附装置上，导致无法有效吸住保护膜，造成分离失败；二是对于长板类材料，由于其刚度差，受扰动可能会和保护膜一起缠在滚子上，也会导致揭膜失败；三是设置起撕角对材料剪裁工艺要求高，本身会增加工艺成本，特别的有些材料边缘整齐，不存在多余面积，不存在提前留在保护膜上的起撕角。因此，以上方法只适合于某一类材料的揭膜，当刚度不同、尺寸不同的多种材料需要批量揭膜时，上述方法就不适用了。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明要提供一种适用于多种板类材料的表面保护膜自动化揭膜方法。

本发明的基本思路是：利用保护膜和板材的导热系数和膨胀系数的不同，采用通过对保护膜或板材进行加热的热脱膜方法或进行降温的冷脱膜方法，造成局部应力集中，导致保护膜翘曲变形，使板材和保护膜之间产生微小分离，然后通过施加机械力扩大材料分离程度，最终通过揭膜滚子连续揭膜。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种板类材料表面保护膜的自动化揭膜方法，包括以下步骤：

A、将粘贴保护膜的原始板材端部位移至脱模装置处；

B、位置传感器向控制系统发出到位信号，控制系统控制脱模装置采用冷脱膜方法或热脱膜方法，对原始板材一侧的S区域保护膜持续作用，作用时间为T；S区域的保护膜收缩或膨胀，与板材产生初次分离；如果初次分离完成了板材与保护膜之间的完全脱离，则结束，否则转步骤C；

C、当初次分离不能完成揭膜时，在初次分离之后，夹持装置进入原始板材的S区域，夹持装置上的吸盘吸住S区域脱粘的保护膜，通过夹持装置相对原始板材的机械运动，将保护膜局部拉开分离；

D、为了防止吸盘开脱，进一步通过夹持装置上的夹钳机械动作，可靠地夹紧已脱开分离的保护膜边缘；

E、夹钳以速度V沿着保护膜与板材夹角α方向位移，完成保护膜与板材的第二次分离；如果二次分离完成了板材与保护膜之间的完全脱离，则结束，否则转步骤F；

F、当第二次分离还不能完成揭膜要求时，在第二次分离之后控制揭膜滚子移入由夹钳扯开的间隙；

G、进入间隙后，揭膜滚子继续移动直至碰到定滚子并夹紧保护膜，揭膜滚子以转速W与定滚子对滚，将板材上的保护膜连续揭掉，完成第三次分离，然后揭膜滚子将保护膜收卷、转移至旁边的废料收集桶。

进一步地，所述的冷脱膜方法包括以下步骤：

通过脱模装置对保护膜或板材喷射带有冷却作用的流体，以达到降低保护膜或板材温度的作用，所述的流体包括液体和气体。将流体提前装入合适的储存装置，使用时流体通过喷管喷出。

进一步地，所述的热脱膜方法包括以下两类：一类是通过脱模装置对保护膜或板材喷射带有加热作用的流体，以达到提升保护膜或板材温度的作用，所述的流体包括液体和气体；具体的脱膜步骤与冷脱膜方法相同；另一类是通过脱模装置对保护膜或板材照射红外线或喷射等离子体，以达到提升保护膜或板材温度的作用；当采用红外线加热时，红外线由红外线灯产生，调节红外线灯角度使红外线直接照射保护膜或板材；当采用等离子体加热时，等离子体由等离子发生器产生；红外线灯和等离子发生器受电源控制，使用时通电即产生红外线和等离子体，通过等离子专用喷管喷射到保护膜或板材上。

进一步地，所述的S区域包括连续区域或断续区域。

进一步地，所述的运输装置包括吸盘，当板材为含铁材料时，运输装置包括吸盘电磁铁。

进一步地，所述的夹持装置包括吸盘，当板材为含铁材料时，夹持装置包括吸盘电磁铁。

进一步地，在初次分离或第二次分离完成揭膜任务后，可以视需要控制揭膜滚子与定滚子以转速W对滚，将被揭掉的保护膜收卷、转移至旁边的废料收集桶。

与现有技术相比，本发明的效果和益处是：

1、本发明采用分级揭膜的方式：通过初次分离、第二次分离和第三次分离，组成一个灵活完整的自动化揭膜工艺，每一步都有明确作用和意义：初次分离是本发明的关键，利用热胀冷缩的物理规律，不涉及化学作用，通过脱膜装置使保护膜应力集中目的在于制造一个起膜位置；第二次分离，通过机械力拉开保护膜，目的在于扩大分离程度；第三次分离，利用滚子连续揭膜，目的在于分离整个材料的保护膜；整个流程逐渐降低揭膜难度，提高了可靠性。

2、本发明通过引入初级分离的方式，采用脱膜装置起膜，因而对工厂空间洁净度不敏感；本发明的初次分离利用的是材料本身的热膨胀系数的不同，因而适用范围广，不限制材料的种类和尺寸。

3、本发明的三级揭膜彻底避免了板类材料和保护膜粘在一起的情况，而且本发明方法不限制材料种类和尺寸，初次、第二次和第三次分离可以单独也可以组合使用，其效果是实现多种材料混合连续的揭膜。

4、本发明通过控制系统和机械系统实现分级揭膜，无需人工操作，效率提高50％以上。

5、本发明特别适应通过下料机剪裁出来的边缘整齐、且表面光滑不易粘结的带膜板材，也适用板材和保护膜的尺寸、面积完全相等，板材或保护膜上不存在多余的预留用于起膜的部分的带膜板材。

6、本发明的初级分离过程不需要薄刃、刮刀等装置，也不涉及切削作用；也不需要利用粘合装置或粘合剂将保护膜揭起。

附图说明

图1是本发明的揭膜装置结构示意图；

图2是本发明的送料动作示意图；

图3是本发明的释放介质的动作示意图；

图4是本发明法的介质作用效果示意图；

图5是本发明的夹持装置的抓取保护膜的动作示意图；

图6是本发明的夹钳夹紧保护膜的揭膜动作示意图；

图7是本发明的揭膜滚子右弹出动作示意图；

图8是本发明的揭膜滚子连续揭膜并收集废弃保护膜的动作示意图；

图9是本发明的介质作用原理示意图；

图10是本发明的保护膜的机械分离的原理示意图；

图11是本发明的揭膜滚子的连续揭膜原理示意图；

图12是本发明的分级揭膜方法流程图。

图中：1、喷管，2、定滚子，3、吸盘，4、夹钳，5、揭膜滚子，6、夹持装置，7、储存装置，8、板材，9、保护膜，10、运输装置，11、夹持装置内部伸缩缸，12、夹持装置支架伸缩缸，13、揭膜滚子伸缩缸，14、机架，15、控制系统，16、收集桶。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行进一步地说明。如图1-11所示，一种长尺寸板类材料表面保护膜的自动化揭膜方法，包括以下步骤：

A、运输装置10带着原始板材向脱模装置方向移动；所述的原始板材为粘贴保护膜9的板材8；

B、当原始板材移动到脱模装置处，位置传感器向控制系统15发出到位信号，控制系统15控制脱模装置采用冷脱膜方法或热脱膜方法，对原始板材一侧的S区域保护膜9持续作用，作用时间为T；使S区域的保护膜9与板材8产生初次分离；

C、运输装置10继续将原始板材的S区域运送至夹持装置6上的吸盘3的上方；然后控制吸盘3靠近板材8，并吸住S区域的保护膜9；吸盘3吸住保护膜9后，通过接触传感器向控制系统15发出信号，控制系统15控制吸盘3下降将保护膜9拉开；

D、通过控制系统15控制夹持装置6上的夹钳4夹紧保护膜9左侧边缘后，控制吸盘3松开保护膜9并回归原位；

E、夹钳4夹紧保护膜9以速度V向下分离保护膜9；并使保护膜9与板材8之间形成夹角α，至此保护膜9完成第二次分离；

F、控制揭膜滚子伸缩缸13向右移动揭膜滚子5并使揭膜滚子5进入保护膜9与板材8之间的间隙；

G、控制揭膜滚子5继续向右移动直至碰到定滚子2并夹紧保护膜9，揭膜滚子5以转速W匀速旋转，将板材8上的保护膜9连续揭掉，被揭掉的保护膜9被揭膜滚子收卷、转移至敞开的圆形废料收集桶16，完成保护膜9的第三次分离。

进一步地，所述的冷脱膜方法包括以下步骤：

通过脱模装置对保护膜9喷射带有冷却作用的流体，以达到降低保护膜9温度的作用，所述的流体包括液体和气体。当流体为气体时，气体提前装入高压气瓶，然后把高压气瓶的螺纹接口转接到减压阀上，然后再接到电磁阀上，所述的电磁阀与气体喷管1相连，当电磁阀打开时，高压气瓶内部压力促使气体从喷管1喷出；当流体为液体时，液体提前装入罐体，使用时由泵将液体抽出并送入喷管1。

进一步地，所述的流体为液氮时，流体存储在杜瓦瓶中，然后把杜瓦瓶的螺纹接口转接到电磁阀上，电磁阀与喷管1相连，当电磁阀打开时，杜瓦瓶自带的增压装置促使液氮从喷管1喷出。

进一步地，所述的热脱膜方法包括以下两类：一类是通过脱模装置对保护膜9喷射带有加热作用的流体，以达到提升保护膜9温度的作用，所述的流体包括液体和气体；具体的脱膜步骤与冷脱膜方法相同；另一类是通过脱模装置对保护膜9照射红外线或喷射等离子体，以达到提升保护膜9温度的作用；当采用红外线加热时，红外线由红外线灯产生，调节红外线灯角度使红外线直接照射保护膜9；当采用等离子体加热时，等离子体由等离子发生器产生；红外线灯和等离子发生器受电源控制，使用时通电即产生红外线和等离子体，通过等离子喷管1喷射到保护膜9上。

进一步地，所述的S区域包括连续区域或断续区域。

进一步地，所述的运输装置10包括吸盘，当板材8为含铁材料时，运输装置10还包括吸盘电磁铁。

进一步地，所述的吸盘3包括吸盘，当板材8为含铁材料时，吸盘3还包括吸盘电磁铁。

实施例：

图1-11所示是实现本发明方法的一种装置，包括喷管1、定滚子2、吸盘3、夹钳4、揭膜滚子5、夹持装置6、储存装置7、夹持装置内部伸缩缸12、夹持装置支架伸缩缸12、揭膜滚子伸缩缸13、机架14和控制系统15；

所述的喷管1通过电磁阀与储存装置7相连；所述的电磁阀通过数据线与控制系统15连接；所述的储存装置7储存冷却剂；所述的冷却剂用于使保护膜9产生冷缩作用，并与板材8之间产生分离；

所述的夹持装置6为整体框架结构，夹持装置6的上部安装夹钳4、下部安装夹持装置内部伸缩缸12，夹持装置6的下端与夹持装置支架伸缩缸12的推杆端连接；

所述的夹钳4为敞口“凹”型、由三段直边组成，左侧直边的始端为一个半圆、右侧直边的末段设置滑槽；夹钳4的右侧直边通过固定轴与夹持装置6连接，夹钳4绕固定轴旋转；所述的夹持装置内部伸缩缸12的推杆端通过圆柱销与夹钳4的滑槽滑动连接；夹持装置内部伸缩缸12伸缩时，带动推杆端的圆柱销在夹钳4的滑槽内滑动，并带着夹钳4绕固定轴转动；

所述的吸盘3与夹持装置内部伸缩缸12的推杆端固定连接，当夹持装置内部伸缩缸12伸出时吸盘3位于最高处，并且吸盘3端面高于夹钳4的始端半圆，超出高度为5-35mm，确保抓取时，吸盘3先于夹钳4与保护膜9接触；

所述的夹持装置内部伸缩缸12、吸盘3和夹钳4构成联动机构，当夹持装置内部伸缩缸12的推杆端收缩时，吸盘3向下移动然后夹钳4顺时针转动，将保护膜9压紧在夹持装置6的上表面；当夹持装置内部伸缩缸12的推杆端伸出时，夹钳4先逆时针转动松开隔膜，然后吸盘3上移，上移高度高于夹钳4，确保下一次揭膜时，吸盘3先接触保护膜9；所述的吸盘3通过电磁阀与真空泵连接；

所述的夹持装置支架伸缩缸12的固定端与机架14固定连接；

所述的定滚子2固定在机架14上；所述的定滚子2和揭膜滚子5均安装于机架14的上部，且定滚子2和揭膜滚子5的轴线在同一个水平面上；

所述的揭膜滚子伸缩缸13水平固定在机架14上，揭膜滚子伸缩缸13的推杆端和揭膜滚子5相连，当保护膜9被夹持装置扯下后，所述的揭膜滚子伸缩缸13的推杆端推动揭膜滚子5伸出，进入板材8和保护膜9之间，并将保护膜9顶在定滚子2上；

所述的揭膜滚子5与电机连接，当定滚子2和揭膜滚子5夹紧保护膜9后，电机带动揭膜滚子5转动，将保护膜9连续撕去；

所述的控制系统15固定在机架14上，控制系统15为带有通讯功能的PLC控制器，通过控制系统15的1、2、3通道分别与夹持装置内部伸缩缸12、夹持装置支架伸缩缸12和揭膜滚子伸缩缸13的接触式位置传感器连接，控制系统15的4通道与控制冷却剂喷射的电磁阀相连，控制系统15的5通道与控制吸盘3的气路通断的电磁阀相连，控制系统15的6通道与控制揭膜滚子5转动的电机相连；

所述的定滚子2的下方设置收集桶16，用于存放揭膜滚子5揭下的保护膜9。

本发明不局限于本实施例，任何在本发明披露的技术范围内的等同构思或者改变，均列为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种板类材料表面保护膜的自动化揭膜方法，其特征在于：包括以下步骤：

A、运输装置(10)带着原始板材向脱模装置方向移动；所述的原始板材为粘贴保护膜(9)的板材(8)；

B、当原始板材移动到脱模装置处，位置传感器向控制系统(15)发出到位信号，控制系统(15)控制脱模装置采用冷脱膜方法或热脱膜方法，对原始板材一侧的S区域保护膜(9)持续作用，作用时间为T；使S区域的保护膜(9)相对于板材(8)收缩或膨胀，产生初次分离，如果初次分离完成了板材与保护膜之间的完全脱离，则结束，否则转步骤C；

C、当初次分离不能完成揭膜时，在初次分离之后，运输装置(10)继续将原始板材的S区域运送至夹持装置(6)上的吸盘(3)处；然后控制吸盘(3)靠近板材(8)，并吸住S区域的保护膜(9)；吸盘(3)吸住保护膜(9)后，通过接触传感器向控制系统(15)发出信号，控制系统(15)控制通过夹持装置(6)相对原始板材的机械运动，将保护膜(9)局部拉开分离；

D、为了防止吸盘(3)开脱，进一步通过夹持装置(6)上的夹钳(4)机械动作，可靠地夹紧已脱开分离的保护膜(9)边缘；

E、夹钳(4)夹紧保护膜(9)以速度V向下分离保护膜(9)；并使保护膜(9)与板材(8)之间形成夹角α，至此保护膜(9)完成第二次分离；如果二次分离完成了板材与保护膜之间的完全脱离，则结束，否则转步骤F；

F、当第二次分离还不能完成揭膜时，在第二次分离之后控制揭膜滚子(5)移入由夹钳(4)扯开的间隙；

G、进入间隙后，揭膜滚子(5)继续移动直至碰到定滚子(2)并夹紧保护膜(9)，揭膜滚子(5)以转速W与定滚子(2)对滚，将板材(8)上的保护膜(9)连续揭掉，完成第三次分离，然后揭膜滚子将保护膜收卷、转移至旁边的废料收集桶(16)。

2.根据权利要求1所述的一种板类材料表面保护膜的自动化揭膜方法，其特征在于：所述的冷脱膜方法包括以下步骤：

通过脱模装置对保护膜(9)喷射带有冷却作用的流体，以达到降低保护膜(9)温度的作用，所述的流体包括液体和气体；流体提前装入存储装置(7)，使用时由喷管(1)喷出。

3.根据权利要求1所述的一种板类材料表面保护膜的自动化揭膜方法，其特征在于：所述的热脱膜方法包括以下两类：一类是通过脱模装置对保护膜(9)喷射带有加热作用的流体，以达到提升保护膜(9)温度的作用，所述的流体包括液体和气体，流体提前装入存储装置(7)，使用时由喷管(1)喷出；另一类是通过脱模装置对保护膜(9)照射红外线或喷射等离子体，以达到提升保护膜(9)温度的作用；当采用红外线加热时，红外线由红外线灯产生，调节红外线灯角度使红外线直接照射保护膜(9)；当采用等离子体加热时，等离子体由等离子发生器产生；红外线灯和等离子发生器受电源控制，使用时通电即产生红外线和等离子体，其中等离子体，通过喷管(1)喷射到保护膜(9)上。

4.根据权利要求1所述的一种板类材料表面保护膜的自动化揭膜方法，其特征在于：所述的S区域包括连续区域或断续区域。

5.根据权利要求1所述的一种板类材料表面保护膜的自动化揭膜方法，其特征在于：所述的运输装置(10)包括吸盘，当板材(8)为含铁材料时，运输装置(10)还包括吸盘电磁铁。

6.根据权利要求1所述的一种板类材料表面保护膜的自动化揭膜方法，其特征在于：所述的吸盘(3)包括吸盘，当板材(8)为含铁材料时，吸盘(3)还包括吸盘电磁铁。

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