CN111284017A - 一种柔性材料对齐装置及其控制方法 - Google Patents

一种柔性材料对齐装置及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种柔性材料对齐装置及其控制方法，包括夹具，夹具内设有用于容纳第一柔性材料的第一凹槽和用于容纳第二柔性材料的第二凹槽，第一凹槽与第二凹槽均沿水平方向延伸，第一凹槽与第二凹槽相背且两者上下布置，第一凹槽与第二凹槽部分重叠或两者的末端对齐；滚轮，用于通过转动摩擦，将第一柔性材料的边缘与第一凹槽的末端对齐，以及将第二柔性材料的边缘与第二凹槽的末端对齐。由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明可以实现柔性材料的精准对齐，并通过增加传感器进一步增加了对齐操作的精准性。另一方面，还进一步通过控制器来实现了对齐、焊接、输送这一整套操作的自动化，进而提高工作效率。

Description

一种柔性材料对齐装置及其控制方法
技术领域
本发明涉及机械设备领域，具体涉及一种柔性材料对齐装置及其控制方法。
背景技术
浮空器是一种主要依靠浮升气体实现升空、驻空飞行的柔性飞行器。浮空器的囊体生产制造过程，是将增强复合面料或塑料薄膜面料，按设计形状裁剪成囊瓣，并进行两两对齐的搭接或拼接或封口对接或其他的结构连接、热压粘合而成型，这个热压粘合成型的过程即为囊体的囊瓣焊接(焊接工艺包括热熔焊接，高频焊接，热风焊接，辊带式连续焊接等工艺)。在进入焊机前，需要先将长达数十米的囊瓣两两地在边缘进行对齐。当前，这个囊瓣对齐进料的普遍现状是由两人及以上的“人工手动配合”来完成，因而暴露出很多不足。首先，在囊瓣对齐的精度上无法保证，如30mm的焊接宽度人工操作的偏差高达5mm以上。其次，由于依靠多人的眼、手高强度配合，稍加时长便会出现严重的视力疲劳而导致囊体焊接的缺陷率增加。第三，这种手工对齐的作业方式效率低下，常常影响着整个囊体加工的速度。
发明内容
为解决背景技术中现有囊体焊接作业无法保证对齐精度的问题，本发明提供了一种柔性材料对齐装置，相对于现有技术中“肉眼判定对齐与否”的进料控制模式，本发明在对齐夹具、对齐方式上进行了改进，并新引入“红外光电探测技术”，通过将柔性材料的对齐判定标准转换成红外探测的电路和信号而进行自动化的判断和控制，连续、自动、高效地确保柔性材料的对齐精度(最高可达±0.1mm)和对齐操作的效率。本发明的具体技术方案如下。
一种柔性材料对齐装置，其包括：
夹具，所述夹具内设有用于容纳第一柔性材料的第一凹槽和用于容纳第二柔性材料的第二凹槽，所述第一凹槽与所述第二凹槽均沿水平方向延伸，所述第一凹槽与所述第二凹槽相背且两者上下布置，所述第一凹槽与第二凹槽部分重叠或两者的末端对齐；
滚轮，用于通过转动摩擦，将所述第一柔性材料的边缘与所述第一凹槽的末端对齐，以及将所述第二柔性材料的边缘与所述第二凹槽的末端对齐。
将需要对齐的柔性材料分别放入第一凹槽和第二凹槽，再通过滚轮的转动摩擦将柔性材料向凹槽(第一凹槽或第二凹槽)深处推入，直至其边缘与凹槽的末端对应，即可实现两块柔性材料的精准对齐。所述第一凹槽与第二凹槽部分重叠时，柔性材料为搭接对齐，重叠宽度即为柔性材料的搭接宽度(焊接宽度)；所述第一凹槽的末端与第二凹槽的末端对齐时，柔性材料为拼接对齐。
优选地，所述第一凹槽位于所述第二凹槽的上方；所述第一凹槽的末端竖直向上开设有与其连通的第一探测孔；所述第二凹槽的末端竖直向下开设有与其连通的第二探测孔；所述第一探测孔的正上方设有第一传感器，用于检测所述第一柔性材料的边缘是否与所述第一凹槽的末端对齐；所述第二探测孔的正下方设有第二传感器，用于检测所述第二柔性材料的边缘是否与所述第二凹槽的末端对齐。
所述第一传感器和所述第二传感器可以是红外探测器，也可以是依靠“激光测反射信号”的孔式探测对齐方案、依靠“光干涉测厚”的孔式探测对齐方案、依靠光学相机探头的测距对齐方案。
通过在凹槽末端开设探测孔，并利用传感器通过该探测孔来检测柔性材料的边缘是否与凹槽的末端对齐，使得对齐操作更为精确。传感器可以通过自身的信号输出装置，也可以通过外接一些简单的信号输出装置，例如指示灯、警报器等来识别是否对齐，本发明中不做限定。红外探测器通过连续发射探测光束并穿过探测孔到达凹槽底部，并不断采集反馈的红外光电信号，通过红外光电信号值的变化即可判定柔性材料的边缘是否与凹槽的末端对齐。
优选地，还包括控制器，所述控制器分别与所述滚轮及所述第一传感器、第二传感器通信；
当所述第一传感器检测到所述第一柔性材料的边缘未与所述第一凹槽的末端对齐，或所述第二传感器检测到所述第二柔性材料的边缘未与所述第二凹槽的末端对齐时，所述控制器控制所述滚轮转动；
当所述第一传感器检测到所述第一柔性材料的边缘与所述第一凹槽的末端对齐，且所述第二传感器检测到所述第二柔性材料的边缘与所述第二凹槽的末端对齐时，所述控制器控制所述滚轮停止转动。
通过上述方案，当柔性材料没有完成对齐操作时，控制器控制所述滚轮转动直至完成对齐操作，由此即可实现对齐操作的自动化。
具体地，所述滚轮包括位于所述夹具左侧的第一滚轮、位于所述夹具右侧的第二滚轮，以及用于驱动所述滚轮的电机；所述第一滚轮位于所述第一柔性材料的上方且紧压所述第一柔性材料，所述第二滚轮位于所述第二柔性材料的上方且紧压所述第二柔性材料；所述第一滚轮逆时针旋转，所述第二滚轮顺时针旋转。
优选地，还包括控制器，所述控制器分别与所述第一滚轮、所述第二滚轮、所述第一传感器和所述第二传感器通信；
当所述第一传感器检测到所述第一柔性材料的边缘未与所述第一凹槽的末端对齐时，所述控制器控制所述第一滚轮转动；
当所述第二传感器检测到所述第二柔性材料的边缘未与所述第二凹槽的末端对齐时，所述控制器控制所述第二滚轮转动；
当所述第一传感器检测到所述第一柔性材料的边缘与所述第一凹槽的末端对齐时，所述控制器控制所述第一滚轮停止转动；
当所述第二传感器检测到所述第二柔性材料的边缘与所述第二凹槽的末端对齐时，所述控制器控制所述第二滚轮停止转动。
上述结构可实现第一滚轮和第二滚轮的分别控制。相对于同步控制(第一滚轮和第二滚轮同步转动)，该结构可以根据实际情况分别针对第一柔性材料和第二柔性材料进行对齐操作，避免其中一个对齐，另一个被过量推入凹槽内部的情况发生。
优选地，还包括焊接机构和用于输送所述第一柔性材料和第二柔性材料的输送机构；所述焊接机构位于所述输送机构输送方向的下游，用于对所述第一柔性材料和第二柔性材料的边缘进行焊接；
所述输送机构和所述焊接机构均与所述控制器通信；当所述第一传感器检测到所述第一柔性材料的边缘未与所述第一凹槽的末端对齐，或所述第二传感器检测到所述第二柔性材料的边缘未与所述第二凹槽的末端对齐时，所述控制器控制所述输送机构以及所述焊接机构停止工作；
当所述第一传感器检测到所述第一柔性材料的边缘与所述第一凹槽的末端对齐，且所述第二传感器检测到所述第二柔性材料的边缘与所述第二凹槽的末端对齐时，所述控制器控制所述输送机构以及所述焊接机构工作。
所述输送结构可以是手动输送或机械传动输送(如皮带输送机)；所述焊接机构可以是热熔焊机、高频焊机、热风焊机、薄膜热合机、辊带式连续焊机、快速封边机等等；所述焊接包括热熔焊接，高频焊接，热风焊接，辊带式连续焊接等工艺。通过上述结构，当柔性材料没有完成对齐操作时，控制器控制所述输送机构以及所述焊接机构停止工作，直到对齐操作完成时，再继续对柔性材料进行焊接和输送，由此即可实现对齐、焊接、输送这一整套操作的自动化。
优选地，所述第一柔性材料和所述第二柔性材料均为囊瓣。
本发明除了可以用于囊体材料囊瓣的对齐作业，也可以用在其他行业的面料、材料的对齐上，例如塑料大棚制作中的面料对齐，帐篷生产中的面料对齐等。
具体地，还包括工作台，所述夹具安装在所述工作台上。
具体地，还包括安装支架，所述滚轮、所述第一传感器和所述第二传感器均安装在所述安装支架上。
优选地，所述第一凹槽和所述第二凹槽的重叠宽带为5～60mm。
优选地，所述第一探测孔和所述第二探测孔的孔径为0.1～5mm。
优选地，所述滚轮的直径为8～30mm。
优选地，所述滚轮为橡胶材质或外包有橡胶层的金属材质。
优选地，还包括报警灯，所述报警灯于所述控制器通信，当所述第一柔性材料的边缘未与所述第一凹槽的末端对齐，或所述第二柔性材料的边缘未与所述第二凹槽的末端对齐时，所述报警灯亮。
基于相同的发明构思，本发明还提供一种柔性材料对齐装置的控制方法，其包括上述柔性材料对齐装置，还包括如下步骤：
当所述第一柔性材料的边缘未与所述第一凹槽的末端对齐，或所述第二柔性材料的边缘未与所述第二凹槽的末端对齐时，控制所述滚轮转动；
当所述第一柔性材料的边缘与所述第一凹槽的末端对齐，且所述第二柔性材料的边缘与所述第二凹槽的末端对齐时，控制所述滚轮停止转动。
通过上述方法，当柔性材料没有完成对齐操作时，器控制所述滚轮转动直至完成对齐操作，由此即可实现对齐操作的自动化。
基于相同的发明构思，本发明还提供一种柔性材料对齐装置的控制方法，其包括上述柔性材料对齐装置，还包括如下步骤：
当所述第一柔性材料的边缘未与所述第一凹槽的末端对齐时，控制所述第一滚轮转动；
当所述第二柔性材料的边缘未与所述第二凹槽的末端对齐时，控制所述第二滚轮转动；
当所述第一柔性材料的边缘与所述第一凹槽的末端对齐时，控制所述第一滚轮停止转动；
当所述第二柔性材料的边缘与所述第二凹槽的末端对齐时，控制所述第二滚轮停止转动。
上述方法可实现第一滚轮和第二滚轮的分别控制。相对于同步控制(第一滚轮和第二滚轮同步转动)，该方法可以根据实际情况分别针对第一柔性材料和第二柔性材料进行对齐操作，避免其中一个对齐，另一个被过量推入凹槽内部的情况发生。
基于相同的发明构思，本发明还提供一种柔性材料对齐装置的控制方法，其包括上述柔性材料对齐装置，还包括如下步骤：
当所述第一柔性材料的边缘未与所述第一凹槽的末端对齐，或所述第二柔性材料的边缘未与所述第二凹槽的末端对齐时，控制所述输送机构以及所述焊接机构停止工作；
当所述第一柔性材料的边缘与所述第一凹槽的末端对齐，且所述第二柔性材料的边缘与所述第二凹槽的末端对齐时，控制所述输送机构以及所述焊接机构工作。
通过上述方法，当柔性材料没有完成对齐操作时，控制所述输送机构以及所述焊接机构停止工作，直到对齐操作完成时，再继续对柔性材料进行焊接和输送，由此即可实现对齐、焊接、输送这一整套操作的自动化。
由于采用了以上技术方案，与现有技术相比较，本发明可以实现柔性材料的精准对齐，并通过增加传感器进一步增加了对齐操作的精准性。另一方面，还进一步通过控制器来实现了对齐、焊接、输送这一整套操作的自动化，进而提高工作效率。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1的左视图；
图3为图1的俯视图
图4为图3的A-A剖视图；
图5为本发明各部件的电路连接示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
实施例1
如图1所示，一种柔性材料对齐装置，包括夹具1、滚轮、输送机构3、焊接机构4、安装支架5、工作台6、控制器7和报警灯9。所述夹具1安装在所述工作台6上，所述滚轮包括通过所述安装支架5安装在所述夹具1左侧的第一滚轮21、安装在所述夹具1右侧的第二滚轮22，以及分别用于驱动所述第一滚轮21和所述第二滚轮22的第一电机和第二电机(图中未示出)。所述第一滚轮21的旋转方向为逆时针方向，所述第二滚轮22的旋转方向为顺时针方向，两个滚轮分别将第一柔性材料81和第二柔性材料82压于工作台6上，通过滚轮的转动摩擦，即可将第一柔性材料81和第二柔性材料82往中间推送。可替代的，也可由一个电机驱动，通过增加一个传送结构来实现两个滚轮的同步旋转。
如图1-图4所示，所述夹具1内设有用于容纳第一柔性材料81的第一凹槽11和用于容纳第二柔性材料82的第二凹槽12，所述第一凹槽11与所述第二凹槽12均沿水平方向延伸，所述第一凹槽11与所述第二凹槽12相背且两者上下布置，所述第一凹槽11位于所述第二凹槽12的上方；所述第一凹槽11与第二凹槽12部分重叠，这种部分重叠的设置用于柔性材料的搭接对齐，重叠宽度即为柔性材料的搭接宽度(焊接宽度)。可替代的，也可以根据对齐方式将第一凹槽11与第二凹槽12设置成末端对齐，即可用于柔性材料的拼接对齐。
所述第一凹槽11的末端竖直向上开设有与其连通的第一探测孔13；所述第二凹槽12的末端竖直向下开设有与其连通的第二探测孔14；所述第一探测孔13的正上方设有第一传感器15，用于检测所述第一柔性材料81的边缘是否与所述第一凹槽11的末端对齐；所述第二探测孔14的正下方设有第二传感器16，用于检测所述第二柔性材料82的边缘是否与所述第二凹槽12的末端对齐。所述第一传感器15和所述第二传感器16也安装在所述安装支架5上。
如图1所示，所述输送机构3位于所述工作台6的后方，用于输送对齐后的第一柔性材料81和第二柔性材料82；所述焊接机构4位于所述输送机构3输送方向的下游，用于对对齐后的第一柔性材料81和第二柔性材料82的边缘进行焊接。
所述控制器7和所述报警灯均9安装在所述安装支架5上.如图5所示，所述控制器7分别与所述第一电机、第二电机、第一传感器15、第二传感器16、输送机构3、所述焊接机构4以及所述报警灯9通信。
本实施例中，所述第一柔性材料81和所述第二柔性材料82为两片需要对齐焊接的浮空器囊瓣，所述第一滚轮和所述第二滚轮均为橡胶材质或外包有橡胶层的金属材质，所述第一电机和所述第二电机均为伺服电机，所述第一传感器15和所述第二传感器16均为红外探测器，所述输送机构3为皮带输送机，所述焊接机构为热风焊机，所述控制器为7微处理器或单片机；所述第一凹槽11和所述第二凹槽12的重叠宽带为30mm，所述第一探测孔13和所述第二探测孔14的孔径为2mm，所述第一滚轮和所述第二滚轮的直径均为20mm。
工作时，首先分别将第一柔性材料81放入第一凹槽11内，将第二柔性材料82放入第二凹槽12内，然后本柔性材料对齐装置，第一传感器15和第二传感器16分别通过第一探测孔13和第二探测孔14，检测到所述第一柔性材料的边缘未与所述第一凹槽的末端对齐，第二柔性材料的边缘未与所述第二凹槽的末端对齐(此时第一传感器15或第二传感器16的红外光电信号为异常值或触发值N)，此时输送机构和焊接机构均不工作，控制器控制第一滚轮21逆时针旋转，第二滚轮22旋转，将第一柔性材料81和第二柔性材料82往中间推送，直到第一柔性材料的边缘与所述第一凹槽的末端对齐，第二柔性材料的边缘与所述第二凹槽的末端对齐(此时第一传感器15和第二传感器16的红外光电信号为正常值Y)。此时第一传感器15和第二传感器16分别通过第一探测孔13和第二探测孔14，检测到对齐操作已完成，控制器控制第一滚轮21和第二滚轮22停止旋转，并同时控制输送机构和焊接机构开始工作，输送机构将对齐好的柔性材料往焊接机构的方向输送，焊接机构则对对齐好的柔性材料进行焊接，实现了对齐、焊接、输送这一整套操作的自动化，进而提高工作效率。
实施例2
一种上述柔性材料对齐装置的控制方法，包括如下步骤：
当所述第一传感器检测到所述第一柔性材料的边缘未与所述第一凹槽的末端对齐时，所述控制器控制所述第一滚轮转动；
当所述第二传感器检测到所述第二柔性材料的边缘未与所述第二凹槽的末端对齐时，所述控制器控制所述第二滚轮转动；
当所述第一传感器检测到所述第一柔性材料的边缘与所述第一凹槽的末端对齐时，所述控制器控制所述第一滚轮停止转动；
当所述第二传感器检测到所述第二柔性材料的边缘与所述第二凹槽的末端对齐时，所述控制器控制所述第二滚轮停止转动。
进一步地，所述控制方法还包括如下步骤：
当所述第一传感器检测到所述第一柔性材料的边缘未与所述第一凹槽的末端对齐，或所述第二传感器检测到所述第二柔性材料的边缘未与所述第二凹槽的末端对齐时，所述控制器控制所述输送机构以及所述焊接机构停止工作；
当所述第一传感器检测到所述第一柔性材料的边缘与所述第一凹槽的末端对齐，且所述第二传感器检测到所述第二柔性材料的边缘与所述第二凹槽的末端对齐时，所述控制器控制所述输送机构以及所述焊接机构工作。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种柔性材料对齐装置，其特征在于，包括：
夹具，所述夹具内设有用于容纳第一柔性材料的第一凹槽和用于容纳第二柔性材料的第二凹槽，所述第一凹槽与所述第二凹槽均沿水平方向延伸，所述第一凹槽与所述第二凹槽相背且两者上下布置，所述第一凹槽与第二凹槽部分重叠或两者的末端对齐；
滚轮，用于通过转动摩擦，将所述第一柔性材料的边缘与所述第一凹槽的末端对齐，以及将所述第二柔性材料的边缘与所述第二凹槽的末端对齐。
2.根据权利要求1所述的柔性材料对齐装置，其特征在于：所述第一凹槽位于所述第二凹槽的上方；所述第一凹槽的末端竖直向上开设有与其连通的第一探测孔；所述第二凹槽的末端竖直向下开设有与其连通的第二探测孔；所述第一探测孔的正上方设有第一传感器，用于检测所述第一柔性材料的边缘是否与所述第一凹槽的末端对齐；所述第二探测孔的正下方设有第二传感器，用于检测所述第二柔性材料的边缘是否与所述第二凹槽的末端对齐。
3.根据权利要求2所述的柔性材料对齐装置，其特征在于：还包括控制器，所述控制器分别与所述滚轮及所述第一传感器、第二传感器通信；
当所述第一传感器检测到所述第一柔性材料的边缘未与所述第一凹槽的末端对齐，或所述第二传感器检测到所述第二柔性材料的边缘未与所述第二凹槽的末端对齐时，所述控制器控制所述滚轮转动；
当所述第一传感器检测到所述第一柔性材料的边缘与所述第一凹槽的末端对齐，且所述第二传感器检测到所述第二柔性材料的边缘与所述第二凹槽的末端对齐时，所述控制器控制所述滚轮停止转动。
4.根据权利要求2所述的柔性材料对齐装置，其特征在于：所述滚轮包括位于所述夹具左侧的第一滚轮、位于所述夹具右侧的第二滚轮，以及用于驱动所述滚轮的电机；所述第一滚轮位于所述第一柔性材料的上方且紧压所述第一柔性材料，所述第二滚轮位于所述第二柔性材料的上方且紧压所述第二柔性材料；所述第一滚轮逆时针旋转，所述第二滚轮顺时针旋转。
5.根据权利要求4所述的柔性材料对齐装置，其特征在于：还包括控制器，所述控制器分别与所述第一滚轮、所述第二滚轮、所述第一传感器和所述第二传感器通信；
当所述第一传感器检测到所述第一柔性材料的边缘未与所述第一凹槽的末端对齐时，所述控制器控制所述第一滚轮转动；
当所述第二传感器检测到所述第二柔性材料的边缘未与所述第二凹槽的末端对齐时，所述控制器控制所述第二滚轮转动；
当所述第一传感器检测到所述第一柔性材料的边缘与所述第一凹槽的末端对齐时，所述控制器控制所述第一滚轮停止转动；
当所述第二传感器检测到所述第二柔性材料的边缘与所述第二凹槽的末端对齐时，所述控制器控制所述第二滚轮停止转动。
6.根据权利要求3或5所述的柔性材料对齐装置，其特征在于：还包括焊接机构和用于输送所述第一柔性材料和第二柔性材料的输送机构；所述焊接机构位于所述输送机构输送方向的下游，用于对所述第一柔性材料和第二柔性材料的边缘进行焊接；
所述输送机构和所述焊接机构均与所述控制器通信；当所述第一传感器检测到所述第一柔性材料的边缘未与所述第一凹槽的末端对齐，或所述第二传感器检测到所述第二柔性材料的边缘未与所述第二凹槽的末端对齐时，所述控制器控制所述输送机构以及所述焊接机构停止工作；
当所述第一传感器检测到所述第一柔性材料的边缘与所述第一凹槽的末端对齐，且所述第二传感器检测到所述第二柔性材料的边缘与所述第二凹槽的末端对齐时，所述控制器控制所述输送机构以及所述焊接机构工作。
7.根据权利要求2所述的柔性材料对齐装置，其特征在于：所述第一柔性材料和所述第二柔性材料均为囊瓣。
8.一种柔性材料对齐装置的控制方法，其特征在于：包括如权利要求3所述的柔性材料对齐装置，其包括如下步骤：
当所述第一柔性材料的边缘未与所述第一凹槽的末端对齐，或所述第二柔性材料的边缘未与所述第二凹槽的末端对齐时，控制所述滚轮转动；
当所述第一柔性材料的边缘与所述第一凹槽的末端对齐，且所述第二柔性材料的边缘与所述第二凹槽的末端对齐时，控制所述滚轮停止转动。
9.一种柔性材料对齐装置的控制方法，其特征在于：包括如权利要求5任一项所述的柔性材料对齐装置，其包括如下步骤：
当所述第一柔性材料的边缘未与所述第一凹槽的末端对齐时，控制所述第一滚轮转动；
当所述第二柔性材料的边缘未与所述第二凹槽的末端对齐时，控制所述第二滚轮转动；
当所述第一柔性材料的边缘与所述第一凹槽的末端对齐时，控制所述第一滚轮停止转动；
当所述第二柔性材料的边缘与所述第二凹槽的末端对齐时，控制所述第二滚轮停止转动。
10.一种柔性材料对齐装置的控制方法，其特征在于：包括如权利要求6所述的柔性材料对齐装置，其包括如下步骤：
当所述第一柔性材料的边缘未与所述第一凹槽的末端对齐，或所述第二柔性材料的边缘未与所述第二凹槽的末端对齐时，控制所述输送机构以及所述焊接机构停止工作；
当所述第一柔性材料的边缘与所述第一凹槽的末端对齐，且所述第二柔性材料的边缘与所述第二凹槽的末端对齐时，控制所述输送机构以及所述焊接机构工作。
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