CN113212907A - 一种超声波自动起膜撕膜机及其撕膜方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超声波自动起膜撕膜机及其撕膜方法，其特征在于采用超声波焊接器将待斯膜的边缘焊接在带状的纤维膜上，之后由机械夹手及其撕膜组件升降机构运动将工件材料保护膜撕下；所述撕膜机包括超声波焊接器和带状纤维膜及其供带盘和收带盘、导向轮、带状纤维膜夹手、撕膜组件升降机构，还包括数控十字滑台驱动的电热熔雕刻机，用于局部撕膜时对工件材料保护膜的局部切割分离；所述撕膜机还包括工件自动定位夹紧机构、工件自动输送机构和数控系统；本发明解决了起膜难的问题，特别是对于金属带膜加工之后的撕膜难问题；对于平面和曲面的材料保护膜都可以自动撕膜，效率高，性能可靠稳定，为工业生产大大节约人力成本。

Description

一种超声波自动起膜撕膜机及其撕膜方法

技术领域

本发明涉及自动化机械设备领域，特别是涉及一种采用超声波起膜的自动化撕膜机及其撕膜方法。

背景技术

在材料表面保护膜的自动化撕膜技术领域，起膜是关键环节，也是最核心难点，目前解决的方法有机械手夹持、胶粘、真空吸和压缩空气吹等，或者上述方法的组合应用。这些方法都存在局限性，夹持的需要有凸起部分供夹手夹持或者先翘起再夹持，因此结构复杂且起膜成功率难以保证，多数保护膜没有凸起边缘供夹持；胶粘起膜受胶带粘接力制约，有的粘不下来；真空吸起膜有的因吸不动而失败；压缩空气吹起膜有的无法直接吹起，要配合夹手实现起膜。特别是实际工业生产中带膜加工过的（比如拉伸变形的）金属板表面保护膜往往与产品之间粘得更牢固，因此很难起膜，撕膜成功概率也就大大降低。

目前大部分的金属加工表面撕膜环节都是在人工起膜和撕膜，特别是局部撕膜（例如需要打印商标的局部需要撕膜）更加困难，它不像整体整张撕膜都是在边缘起膜，局部撕膜需要提前割开待撕膜的区域，然后再进行局部边缘起膜和局部撕膜，因为起膜的部位不在撕膜对象产品（工件）的整体边缘，所以起膜难度更大，阻碍自动化撕膜的实现。

发明内容

本发明针对上述撕膜技术领域的起膜难问题，特别是针对金属带着保护膜加工后的撕膜难问题，公开了一种超声波自动起膜撕膜机及其撕膜方法。其主要技术特征在于采用超声波焊接器，将待斯膜的边缘焊接在带状的纤维膜上，所述带状纤维膜由供膜机构和收膜机构驱动，每前进一段则带状纤维膜由撕膜组件升降机构推动贴紧待撕膜工件及其保护膜，由超声波将两者焊接在一起，焊接器离开之后，撕膜组件升降机构再推动供膜和收膜机构一同离开待斯膜工件，此时工件是有夹具固定的，保护膜则被撕下；进一步地，已经提起的供膜和收膜机构再驱动带状纤维膜前进一段，将已焊在带状纤维膜上并被撕下的保护膜连同带状纤维膜一起卷在收带盘上；进一步地，下一个待斯膜产品自动上料运行到指定位置被定位夹紧之后，再次进行焊接，如此反复循环工作，便能高效可靠地连续起膜和撕膜；为了实现所述技术方案，本发明由如下机械结构组成了所述自动化割膜撕膜整套机械装置。

首先是工件自动上料、定位和夹紧机构，将待斯膜工件固定到指定位置；所述的工件上料机构，由双皮带及其数控电机驱动装置和整体升降装置构成；当工件进入通道入口时皮带处于升起状态启动运行，当工件运动到指定位置时数控自动停止，由整套自动定中心夹具定位夹紧，包括前后、左右、上下一次性定位夹紧。

进一步地，通过两轴十字滑台驱动的热熔雕刻器按照规定的路线割膜，将材料保护膜从整体中分割出来待撕的局部保护膜；所述十字滑台是由相互垂直安装的两个数控直线运动机构组成；所述热熔雕刻器是由带自动恒温装置的电热器紧密安装了尖端铜头，所述电热器由柔性机构平行固定在十字滑台上，所述尖端铜头用于雕刻保护膜，所述柔性装置可以确保雕刻动作不至于刮伤材料表面。

进一步地，所述十字滑台处在与工件平行的平面内，由独立的升降机构驱动，雕刻保护膜时驱使所述尖端铜头接触待斯膜材料及其保护膜，完成雕刻之后驱使所述铜头离开待斯膜工件表面一定距离，以腾出空间进行焊接。

进一步地，所述超声波焊接器安装在可上下升降的撕摸组件安装板上，有独立的气缸单独驱动上下运动；。

进一步地，所述撕膜组件安装板由横竖四块板组成，安装有导套，有专用导杆配合，有专用气缸驱动整个撕膜组件上下运动。所述专用导杆固定于上安装板上。

进一步地，撕膜组件还包括带状纤维膜供膜盘和收膜盘及对应的两个导向轮、收膜盘驱动电机以及配套的确保其顺利工作的必要结构。

进一步地，撕膜组件还包括带状纤维膜夹手及其气缸，用于夹持带状纤维膜与被焊接上的保护膜整体，随撕膜组件一起向上运动，完成撕膜工作。

本发明的有益效果为：

整套撕膜机械装置是由上下两大部分组成；工件从中间自动受控输送而过，工件的形状、厚度、材料属性等兼容性很好，只要是短时间的超声波焊接可以耐受的材料都可以用本发明技术方案完成撕膜，适应范围很宽。

通过对所述上下两部分结构间距和分布位置的调整，以及改变超声波焊接模具的形状、大小等技术参数，可以实现对于曲面的和异形的工件表面保护膜的撕膜操作。包括并不限于工件表面是凸起的和凹陷的内腔体。显然本发明适用面很广。

所述上部分又由雕刻部分和撕膜部分组成，该两部分都固定在上安装板上，彼此独立上下运动协调配合工作，当用于不需要雕刻割膜的整张撕膜工件时，雕刻部分可以靠边提起不工作，焊接撕膜部分可以单独工作；本发明明显适应于整体撕膜和局部撕膜兼容。

所述下部分是安装在下工作台上，工件定位和夹紧机构、工件输送机构都是安装在所述下工作台上；所述工件定位夹紧机构是按照三维直角坐标一次性居中定位夹紧工件，精准而高效。

所述工件输送机构还具有上下运动功能，其工件输送时处于升起状态，工件撕膜操作期间处于下降状态。升降机构由气缸驱动，工件输送皮带和带状纤维膜的运动以及雕刻十字滑台的运动由数控电机驱动。数控电机由PLC或者运动控制器控制驱动。整机自动化程度高，无需人工干预，起膜可靠，撕膜稳定。

附图说明

图1是本发明的立体结构示意图

图2是本发明的超声波焊接功能部件局部放大图

图3是本发明的主体结构正视图

图4是本发明的主体结构左视图

图5是本发明的主体结构背面立体示意图

图中：1上安装板、2撕膜组件升降气缸、3撕膜组件升降导轨、4带状纤维膜供膜盘和收膜盘、5超声波焊接器、6带状纤维膜导向轮、7带状纤维膜夹手气缸、8带状纤维膜夹手、9超声波焊接模具、10可升降的工件输送装置之皮带、11工件水平挡板、12下工作平台、13电热熔雕刻器、14带状纤维膜、15可上下运动的撕膜组件安装板、16待撕膜工件、17数控雕刻十字滑台、18十字滑台升降轨道、19十字滑台升降气缸安装板、20超声波焊接器升降气缸、21十字滑台升降气缸、22、十字滑台安装板、23工件上夹具、24上夹具升降气缸、25撕膜组件升降导套、26工件输送装置升降机构、27水平横向夹具、28水平纵向夹具、29水平夹具运动气缸、30带状纤维膜收膜盘驱动电机、221十字滑台升降导套、131电热熔雕刻器铜头、132电热熔雕刻器柔性装置、133电热熔雕刻器与十字滑台连接机构、511超声波焊接器安装板

具体实施方式

以上所述仅为本发明的优选较佳实施例，并非全部实施例，并不用以限制本发明；

本发明的描述，需要理解的术语：前、后、上、下、左、右、内、外等指示的方位或者位置关系，为基于附图所示的方位或位置关系，仅为了便于描述本发明或简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或机构、零件必须具有特定的方位、以特定的方位构造操作，因此不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在本发明的精神和原则之内所进行的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

下面结合附图，并结合具体实施方式进一步说明本发明的技术方案。

参见图1、图2，本发明公开了一种超声波自动起膜撕膜机及其撕膜方法，其核心技术特征在于采用超声波焊接器将带状纤维膜14焊接在工件16材料表面的保护膜上，再由撕膜组件运动撕下待斯膜。

所述超声波焊接器5由超声波发生器、换能器和超声波焊接模具9组成；安装在撕膜组件安装板上，有单独的超声波焊接器升降气缸20通过超声波焊接器安装板511和线轨滑块机构独立工作，焊接时推动超声波焊接器5下降，使超声波焊接模具9贴紧带状纤维膜14，焊接完成时提起超声波焊接器5，使其远离带状纤维膜。

本实施例中的带状纤维膜可以有多种选择，其特征在于：作为焊接载体，工件材料保护膜被焊上之后，被该带状保护膜牵引撕下；是可以通过超声波的压焊与工件材料保护膜能够焊接在一起的带状纤维材料，撕膜时不易被拉断和不虚焊；

所述撕膜组件包括：两条上端固定在上安装板1上的撕膜组件升降导轨，四个撕膜组件升降导套25（见图4）安装在撕膜组件安装板15上，其余撕膜组件也全部安装在撕膜组件安装板15上，包括：包括带状纤维膜供膜盘和收膜盘4，两个带状纤维膜导向轮6，带状纤维膜夹手气缸7和带状纤维膜夹手8，带状纤维膜收膜盘驱动电机30（见图4）。整体撕膜组件由专用气缸2驱动上下运动。

进一步地，参见图4、图5，本发明的另一个实施例是：由两条上端固定在上安装板1上的十字滑台升降轨道18、两个十字滑台升降导套221和十字滑台升降气缸安装板19、十字滑台升降气缸21、十字滑台安装板22等构成的十字滑台升降系统，驱动所述十字滑台17上下运动；热熔雕刻保护膜时工作在下位，使电热熔雕刻器铜头131接触工件表面，熔断割开保护膜待撕局部；割膜完成之后，启动提升该系统使超声波焊接器5离开焊接工作区；所述撕膜机用于整体保护膜撕膜时，该滑台雕刻系统可以提起靠边停机。运动由控制系统驱动自动完成。电热熔雕刻器柔性装置132、电热熔雕刻器与十字滑台连接机构133柔性地连接了十字滑台17和电热熔雕刻器13，确保雕刻的柔性，以保护工件表面不出现划痕。

进一步地，参见图4、图5，在工件自动输送系统的实施例中，由两组工件输送皮带10、工件输送装置升降机构26等组成的可升降的工件输送系统，是安装在下工作台12上面的；待斯膜工件自动进入所述皮带上面时，输送系统自动启动运行直至工件被送到指定位置，所述两组皮带停止运行并下降，此时开始夹具定位夹紧工件。

进一步地，在工件夹紧定位系统实施例中，水平面内是由工件夹紧，是由工件水平挡板11、水平纵向夹具28和水平横向夹具27由水平夹具运动气缸29一次性夹紧定位的；工件上夹具23、由上夹具升降气缸24下压夹紧工件，工件下面有支撑夹具。

本发明公开的这些实施例仅是为了准确描述技术方案优选的最佳实施例，但本发明的保护范围并不仅限于此；任何熟悉本领域技术的工程技术人员，在本发明公开的技术范围内可以轻易做到变化和替换都应属于本发明的权利要求书所述保护范围。

Claims (8)

1.一种超声波自动起膜撕膜机及其撕膜方法，其特征在于采用超声波焊接器将带状纤维膜焊接在待斯膜上，然后由撕膜组件运动撕下待斯膜，所述的撕膜机包括撕膜组件升降系统、超声波焊接器及其气动驱动装置构成了独立的超声波焊接机构，所述的超声波焊接机构安装在撕膜组件升降系统上；所述的撕膜机还包括十字滑台热熔雕刻机构、工件自动输送系统和定位夹具系统。

2.根据权利要求1所述的撕膜机及其撕膜方法，其特征在于超声波焊接器包括超声波发生器、换能器和超声波焊接模具等机构组成，所述超声波焊接模具改变制造外形和尺寸时，可以适用于不同形状的工件表面撕膜，可以撕平面和曲面保护膜。

3.根据权利要求1所述的撕膜机及其撕膜方法，其特征在于采用的带状纤维膜作为焊接载体，工件材料保护膜被焊上之后，由该带状保护膜牵引撕下；所述带状纤维膜是可以通过超声波的压焊与工件材料保护膜能够焊接在一起的带状纤维材料，撕膜时不易被拉断和不虚焊；所述带状纤维膜由供带盘和收带盘联合驱动，每完成一次对工件表面的撕膜就前进一步，等待对下一工件的撕膜。

4.根据权利要求1和权利要求3所述的撕膜机及其撕膜方法，其特征在于撕膜组件由供带盘、收带盘及其驱动电机、导向轮、超声波焊接器、带状纤维膜夹手和撕膜组件升降系统组成；所述升降系统在做超声波焊接时运动至带状纤维膜与工件保护膜贴在一起的位置，超声波焊接完成之后，由带状纤维膜夹手夹持住焊完的双层膜，再由该升降系统运动离开工件表面，完成撕下保护膜的动作。

5.根据权利要求1所述的撕膜机及其撕膜方法，其特征在于撕膜之前可以由十字滑台驱动电热熔雕刻装置，对待斯膜进行割膜操作，将待撕的局部保护膜与整体保护膜之间分割开；所述十字滑台在撕膜机做整体撕膜操作时，可以停止工作。

6.根据权利要求5所述的电热熔雕刻装置，其特征在于带有恒温装置的电热器前端朝下安装有铜头，所述铜头的尖端用以雕刻工件表面的保护膜；所述电热器通过柔性结构平行安装在所述十字滑台上，通过数控系统驱动可以雕刻出任意形状的局部待斯膜，所述十字滑台有升降系统驱动其上下运动。

7.根据权利要求1所述的撕膜机及其撕膜方法，其特征在于所述工件自动输送系统是可以处于升和降两个高度位置工作的，升起时可以输送工件到指定位置，降下时工件夹紧定位。

8.根据权利要求1和权利要求7所述的撕膜机及其撕膜方法，其特征在于所述工件自动定位夹紧系统是一次性对工件进行三维直角坐标自动定位的；定位夹紧的高度就是焊接和撕膜操作位置，所有夹具松开复位之后，工件自动输送系统升起的位置则是托起工件输送的位置。

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