CN111681831A - 一种变间距柔性扁平电缆的生产装置及生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种变间距柔性扁平电缆的生产装置,包括沿电缆线输送方向依次设置的:第一张力辊,用于支撑输入电缆线并为输入电缆线提供张力;输入传送辊,用于调节输入电缆线间距;行星传送辊组,用于调节输出电缆线间距;第二张力辊,用于支撑输出电缆线并为输出电缆线提供张力;层压辊,用于将输出电缆线与聚酯树脂绝缘膜层压合以形成变间距FFC(Flexible Flat Cable);与传统的光刻方法不同,本发明利用机械方法平滑地制作FFC,实现导线间距的变化,不需在FPC(Flexible Printed Circuit)上蚀刻化学物质,因此生产过程更为节能环保;另外,本发明公开的方法也能够避免传统FFC制造过程中由于摩擦产生的金属颗粒导致的电缆短路问题,以及由于电缆线的打滑引起的间距不可控制问题。
Description
技术领域
本发明属于印刷电路板组装技术领域,尤其涉及一种变间距柔性扁平电缆的生产装置及生产方法。
背景技术
柔性扁平电缆(FFC)用于电路板之间的飞线链接,如可拆卸部件与主板之间的链接。它通过将扁平铜丝线与聚酯树脂绝缘膜层压合来形成列阵线缆,具有柔顺、可弯曲折叠、厚度薄、体积小、连接简单、拆卸方便等优点,而且无电磁屏蔽(EMI)问题,特别适用于有重复性弯曲折叠运动的那些联接。
与也用于链接目的的柔性印刷电路(FPC)板不同,FFC在其生产过程中不需要进行化学蚀刻。因此,用FFC代替普通柔性电路板作为联接部分将减少大量的蚀刻化学品。两端变间距的FFC(PV-FFC)是一种特殊类型的FFC,可以链接不同尺寸的联接器端子。因此,它为下一代PCB组装--如小型电子设备的组装,提供了更多的灵活性。然而,PV-FFC的制造在工业上仍然没有很好地被解决,主要存在以下问题:
1)用于制造变间距FPC的方法需要使用蚀刻化学品的光刻技术来完成,这种方法不够环保;
2)目前变间距FFC的制造方法可能会在导线上产生金属颗粒,因为转送辊与金属丝线之间存在相对滑动,这些颗粒可能会导致FFC桥接短路;
3)变间距FFC的制造方法还经常遇到这样一个问题:丝线在间距调整传输期间,不能顺利进入正确的导线槽,导致丝线列阵的间距很难控制;
4)由于丝线和辊上导线槽之间有摩擦,目前变间距FFC的制造方法只能在有限的范围内改变电缆丝线之间的间距。否则,在变间距过程中,丝线的跳槽现象可能发生。
发明内容
本发明提供一种变间距柔性扁平电缆的生产装置及生产方法,旨在解决上述存在的问题。
本发明所涉及的变间距柔性扁平电缆的生产装置,包括沿电缆线输送方向依次设置的:
第一张力辊:用于支撑输入的金属丝线列阵并为其提供张力;
输入传送辊:用于调节输入的金属丝线列阵间距;
行星传送辊组:用于调节金属丝线列阵的输出间距;
第二张力辊:用于支撑输出的金属丝线列阵并为其提供张力;
层压辊:用于将输出的金属丝线列阵与聚酯树脂绝缘膜层压合,以形成变间距FFC。所述变间距FFC上具有最大间距D和最小间距d,且最大间距D和最小间距d平滑过渡。
上述输入传送辊上均布有多个连续平滑变间距的闭环变距导线槽,所述闭环变距导线槽组具有最大间距D和最小间距d,且最大间距位置与最小间距位置相位差为180度。
上述行星传送辊组包括行星架,以及依次均布在所述行星架圆周上的第一变距辊、第一等距辊、第二变距辊和第二等距辊,相互之间有90度相位差。所述第一变距辊和第二变距辊的半径相同且位于同一圆周上,所述第一等距辊和第二等距辊的半径也相同,且也位于同一圆周上。
上述第一变距辊和第二变距辊上分别均布有多个平滑变间距的开环变距导线槽,这些开环变距导线槽具有最大间距D和最小间距d,且最大间距位置与最小间距位置相位差大于180度;所述第一变距辊开环变距导线槽间距沿转动方向由最大间距D平滑过渡至最小间距d;所述第二变距辊开环变距导线槽间距沿转动方向由最小间距d平滑过渡至最大间距D。
上述第一等距辊和第二等距辊上分别均布有多个等间距的闭环等距导线槽,第一等距辊上的线槽间距为d,第二等距辊上的线槽间距为D。
另外,位于所述输入传送辊最外侧的闭环变距导线槽与所述输入传送辊的辊轴垂线的夹角小于7.5度;位于所述第一变距辊或第二变距辊最外侧的开环变距导线槽与所述第一变距辊或第二变距辊的辊轴之间的夹角小于7.5度。
此外,所述电缆丝线与输入传送辊、行星传送辊组不打滑,需同时满足以下A、B条件:
A:V=r2ω2+r3ω3,或V=r4ω4+r5ω3
B:V=R1ω1
其中,V为电缆线速度,R1和ω1为输入传送辊的半径和转速,r2和ω2为第一变距辊的半径和转速,ω3为行星架的转速,r3为行星架中心到第一变距辊中心的距离,r5为行星架中心到第一等距辊中心的距离,r4和ω4为第一等距辊的半径和转速。
进一步地说,所述输入传送辊、第一变距辊和第二变距辊相位同步,满足以下条件:ω1=ω2+ω3。
本发明还提供一种基于上述装置的变间距柔性扁平电缆生产方法,包括以下步骤:
S1:将电缆线的端部依次绕至第一张力辊、输入传送辊、行星传送辊组、第二张力辊、层压辊;
S2:电缆线以速度V输入,通过输入传送辊和行星传送辊组后,行星传送辊组输出变间距电缆线;
S3:变间距电缆线通过层压辊与聚酯树脂绝缘膜层压合,以形成变间距FFC。
进一步地,在步骤S2中,输入传送辊和行星传送辊组工作需同时满足以下条件:
A:V=r2ω2+r3ω3,或V=r4ω4+r5ω3;
B:V=R1ω1;
C:ω1=ω2+ω3。
与现有技术相比,本发明的优势是:
1)与传统的光刻方法不同,本发明利用机械方法平滑地制作FFC,实现导线间距的变化,不需在FPC上蚀刻化学物质,因此生产过程更为节能环保。
2)本发明公开的方法也能够避免传统FFC制造过程中由于摩擦产生的金属颗粒导致的电缆短路问题,以及由于金属丝线的打滑引起的间距不可控制问题。
3)本发明公开的装置是一个独立的滚子模块,可以很容易地集成到现有的FFC生产线,必要时装置上的导轮可轻松更换。
4)本发明提供了一种具有前景的适用于批量生产的变间距FFC自动化制造方法。
附图说明
图1为本发明中FFC的结构示意图;
图2为本发明中实施例图一;
图3为本发明中实施例图二;
图4为本发明中实施例图三;
图5为本发明中实施例图四;
图6为本发明中导线槽结构示意图;
图中:1-第一张力辊、2-输入传送辊、3-行星传送辊组、4-第二张力辊、5-层压辊、31-行星架、32-第一变距辊、33-第一等距辊、34-第二变距辊、35-第二等距辊。
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仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,在本发明的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
实施例1
请参阅图1-6,本发明提供一种技术方案:一种变间距柔性扁平电缆的生产设备,包括沿电缆线输送方向依次设置的:
第一张力辊1,用于支撑输入电缆线并为输入电缆线提供张力;
输入传送辊2,用于调节输入电缆线间距;
行星传送辊组3,用于调节输出电缆线间距;
第二张力辊4,用于支撑输出电缆线并为输出电缆线提供张力;
层压辊5,用于将输出电缆线与聚酯树脂绝缘膜层压合以形成变间距FFC,变间距FFC上具有最大间距D和最小间距d,且最大间距D和最小间距d平滑过渡。
本实施方式中,输入传送辊2上均布有多个连续平滑变间距的闭环变距导线槽,闭环变距导线槽具有最大间距D和最小间距d,且最大间距位置与最小间距位置相位差为180度,行星传送辊组3包括行星架31,以及依次均布在行星架31周向上的第一变距辊32、第一等距辊33、第二变距辊34和第二等距辊35,第一变距辊32和第二变距辊34的半径相同且位于同一圆周上,第一等距辊33和第二等距辊35的半径相同且位于同一圆周上。
具体地,第一变距辊32和第二变距辊34上分别均布有多个平滑变间距的开环变距导线槽,开环变距导线槽具有最大间距D和最小间距d,且最大间距位置与最小间距位置相位差大于180度;第一变距辊32沿转动方向,开环变距导线槽间距由最大间距D平滑过渡至最小间距d;第二变距辊34沿转动方向,开环变距导线槽间距由最小间距d平滑过渡至最大间距D。
其中,第一等距辊33和第二等距辊35上分别均布有多个等间距的闭环等距导线槽,第一等距辊33上的线槽间距为d,第二等距辊35上的线槽间距为D。
实施例2
本实施方式中,本发明提供的设备将电缆线间距从较小值转移到较大值的工作过程;
请参阅图2,输入传送辊与第二变距辊最小间距端的导线槽,同步与电缆线接触,电缆线通过输入传送辊调节间距,进入到第二变距辊的导线槽中;
请参阅图3,进入到第二变距辊的电缆线,此时,由行星架中的第二变距辊接管电缆线,通过导线槽,电缆线的间距逐渐增大,为系统输出从小至大平滑变距的电缆线;
请参阅图4,当电缆线间距运行到最大时,即第二变距辊的最大间距端与电缆线啮合,此时,输入传送辊同步转动至最大间距端与电缆线啮合;同时,行星架上的第二等距辊与电缆线接触,由于输入传送辊和第二变距辊同步为最大间距端,电缆线可以轻易进入到第二等距辊的导线槽中;
请参阅图5,进入到第二等距辊的电缆线,此时,由行星架中的第二等距辊接管电缆线,通过导线槽,电缆线的间距保持最大间距不变,为系统输出等距的电缆线。
实施例3
本实施方式中,本发明提供的设备将电缆线间距从较大值转移到较小值的工作过程;
输入传送辊与第一变距辊最大间距端的导线槽,同步与电缆线接触,电缆线通过输入传送辊调节间距,进入到第一变距辊的导线槽中;
进入到第一变距辊的电缆线,此时,由行星架中的第一变距辊接管电缆线,通过导线槽,电缆线的间距逐渐减小,为系统输出从大至小平滑变距的电缆线;
当电缆线间距运行到最小时,即第一变距辊的最小间距端与电缆线啮合,此时,输入传送辊同步转动至最小间距端与电缆线啮合;同时,行星架上的第一等距辊与电缆线接触,由于输入传送辊和第一变距辊同步为最小间距端,电缆线可以轻易进入到第一等距辊的导线槽中;
进入到第一等距辊的电缆线,此时,由行星架中的第一等距辊接管电缆线,通过导线槽,电缆线的间距保持最小间距不变,为系统输出等距的电缆线。
实施例4
本实施方式中,传送辊(输入传送辊、第一变距辊、第二变距辊)的作用是将导线和传送间距平滑到指定值。在设计时,传送辊上的导线槽如图6所示。因此,将当传送辊以不同角度旋转时,导线槽的间距逐渐变换。
容易想到的是,导线槽的倾角越大,电缆线打滑就越容易发生。因此,为避免电缆线与传送辊之间发生打滑,导线槽的最大倾角设置为小于7.5度。
对于输入传送辊,由于它需要保持连续旋转,其槽将为闭环。其最大和最小间距位置位于直径的两端,只是需要旋转180度,在最小间距和最大间距之间改变槽间距,输入传送辊直径相对较大。
由于环境空间的限制,第一变距辊和第二变距辊的直径相对较小,由于其只在于电缆线啮合时发生自转,槽曲率设计为开口部分螺旋形状,且最大槽斜角小于7.5度。因此,当间距值从最大(或最小)变为最小时(最大),辊筒可能需要旋转大于180度的角度(例如340度)。
实施例5
本实施方式中,为实现FFC与轧辊之间的相对运动使FFC顺利进入辊筒凹槽,FFC和辊筒之间的需要保持零相对运动,确保FFC和辊筒之间不会打滑,使其同时满足以下AB条件:
A:V=r2ω2+r3ω3,或V=r4ω4+r5ω3
B:V=R1ω1
其中,V为电缆线速度,R1和ω1为输入传送辊的半径和转速,r2和ω2为第一变距辊的半径和转速,ω3为行星架的转速,r3为行星架中心到第一变距辊中心的距离,r5为行星架中心到第一等距辊中心的距离,r4和ω4为第一等距辊的半径和转速。
实施例6
本实施方式中,为了确保FFC导线进入正确的凹槽,输入传送辊、第一变距辊和第二变距辊的相位必须同步。换句话说,当第二等距辊开始与FFC接合时,输入传送辊和第二变距辊必须提供线距较大的变桨距辊;而当第一等距辊开始与FFC接合时,输入传送辊和第一变距辊必须提供线距小的变距辊,需满足以下条件:ω1=ω2+ω3。
实施例7
本发明还提供一种基于上述设备的变间距柔性扁平电缆生产方法,包括以下步骤:
S1:将电缆线的端部依次绕至第一张力辊、输入传送辊、行星传送辊组、第二张力辊、层压辊;
S2:电缆线以速度V输入,通过输入传送辊和行星传送辊组后,行星传送辊组输出变间距电缆线;
S3:变间距电缆线通过层压辊与聚酯树脂绝缘膜层压合,以形成变间距FFC。
在步骤S2中,输入传送辊和行星传送辊组工作需同时满足以下条件:
A:V=r2ω2+r3ω3,或V=r4ω4+r5ω3;
B:V=R1ω1;
C:ω1=ω2+ω3。
与传统的光刻方法不同,本发明实现了导线间距的变化利用,避免了在FPC上蚀刻化学物质的机械方法平滑地制作FFC,因此生产过程更为节能环保;本发明公开了一种能够避免可能的变螺距FFC制造的过程中由与产生的颗粒导致的电缆短路的问题,以及由于金属丝引起的间距不可控制出现打滑的问题;本发明公开的装置是一个独立的滚子模块,可以很容易地集成到现有的FFC生产线,必要时装置上的导轮可轻松更换;本发明提供了一种具有前景的用于批量生产变桨距FFC的自动化制造方法。
以上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。
Claims (10)
1.一种变间距柔性扁平电缆的生产装置,其特征在于,包括沿电缆线输送方向依次设置的:
第一张力辊,用于支撑输入电缆线并为输入电缆线提供张力;
输入传送辊,用于调节输入电缆线间距;
行星传送辊组,用于调节输出电缆线间距;
第二张力辊,用于支撑输出电缆线并为输出电缆线提供张力;
层压辊,用于将输出电缆线与聚酯树脂绝缘膜层压合,以形成变间距FFC;所述变间距FFC上的电缆线之间具有最大间距D和最小间距d,且从最大间距D到最小间距d平滑过渡。
2.根据权利要求1所述的装置,其特征在于:所述输入传送辊上均布有多个连续平滑的闭环变间距导线槽,多个所述闭环变间距导线槽之间具有最大间距D和最小间距d,且最大间距位置与最小间距位置相位差为180度。
3.根据权利要求2所述的装置,其特征在于:所述行星传送辊组包括行星架,以及依次均布在所述行星架圆周上的第一变距辊、第一等距辊、第二变距辊和第二等距辊;所述第一变距辊和第二变距辊的半径相同且位于同一圆周上,所述第一等距辊和第二等距辊的半径相同且位于同一圆周上。
4.根据权利要求3所述的装置,其特征在于:所述第一变距辊和第二变距辊上分别均布有多个平滑变间距的开环变距导线槽,多个所述开环变距导线槽之间具有最大间距D和最小间距d,且最大间距位置与最小间距位置相位差大于180度;所述第一变距上的开环变距导线槽间距沿转动方向由最大间距D平滑过渡至最小间距d;所述第二变距辊上的开环变距导线槽间距沿转动方向由最小间距d平滑过渡至最大间距D。
5.根据权利要求4所述的装置,其特征在于:所述第一等距辊和第二等距辊上分别均布有多个等间距的闭环等距导线槽,第一等距辊上的线槽间距为d,第二等距辊上的线槽间距为D。
6.根据权利要求5所述的装置,其特征在于:位于所述输入传送辊最外侧的闭环变距导线槽与所述输入传送辊的辊轴中心线之间的夹角小于7.5度;位于所述第一变距辊或第二变距辊最外侧的开环变距导线槽与所述第一变距辊或第二变距辊的辊轴中心线之间的夹角小于7.5度。
7.根据权利要求6所述的装置,其特征在于,所述电缆线与输入传送辊、行星传送辊组不打滑,且同时满足以下A、B条件:
A:V=r2ω2+r3ω3,或V=r4ω4+r5ω3;
B:V=R1ω1;
其中,V为电缆线速度,R1和ω1为输入传送辊的半径和转速,r2和ω2为第一变距辊的半径和转速,ω3为行星架的转速,r3为行星架中心到第一变距辊中心的距离,r5为行星架中心到第一等距辊中心的距离,r4和ω4为第一等距辊的半径和转速。
8.根据权利要求7所述的装置,其特征在于:所述输入传送辊、第一变距辊和第二变距辊相位同步,且满足以下条件:ω1=ω2+ω3。
9.一种基于权利要求1-8任一所述装置的变间距柔性扁平电缆生产方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1:将电缆线的端部依次绕至第一张力辊、输入传送辊、行星传送辊组、第二张力辊、层压辊;
S2:电缆线以速度V输入,通过输入传送辊和行星传送辊组后,行星传送辊组输出变间距电缆线;
S3:变间距电缆线通过层压辊与聚酯树脂绝缘膜层压合,以形成变间距FFC。
10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,在步骤S2中,输入传送辊和行星传送辊组工作,且同时满足以下条件:
A:V=r2ω2+r3ω3,或V=r4ω4+r5ω3;
B:V=R1ω1;
C:ω1=ω2+ω3。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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