TWI408055B - Pressure feedback scraper module - Google Patents

Description

壓力回饋式刮刀模組

一種刮刀模組，特別是有關於一種感應刮印刀接觸軟性基材的壓力，以調整對刮印刀所施加壓力的壓力回饋式刮刀模組。

先前技術的刮刀模組設置於印刷機中，可對於軟式電路板、捲帶、膠片等硬性或軟性基材進行印刷作業或刮除作業。例如在軟式電路板上印製電路或者印製錫膏、塗佈膠劑等不同材料，即可以刮刀模組將錫膏、膠劑刮印於電路板上。亦或，在印刷機利用印刷頭將具導電性質的導電墨印刷於軟式電路板、捲帶、膠片等軟性基材後，由刮刀模組將多餘的油墨從上述軟性基材中刮除。

而在目前的印刷作業中，對於大面積的網版印刷，常因其平面度的微量落差，及刮印刀頭不具深度檢測及補償設計，而在刮刀模組進行印刷作業時，造成錫膏或膠劑的刮印厚度不均，造成局部區域的錫膏或膠劑厚度不符設計規格，而可能造成電路板上所印製的電路與電子元件間之接觸不良，其由於設備及組裝上的公差，使得整個印刷平面產生多達20μm以上的誤差。亦或，刮刀模組將多餘的油墨從上述軟性基材上刮除時，於刮除期間施力不均，而造成局部區域的油墨的塗佈厚度不均，導致所印製的線條紋路不符合實際所需。

因此，如何有效的提供一種可有效控制刮印刀接觸物件的壓力，以使刮印的錫膏或膠劑時，或刷除油墨後，其線條紋路符合使用者之需求，乃為廠商應思考的問題。

本發明的目的在於提供一種可感應刮印刀與基材間的接觸壓力，以調整對刮印刀的施壓方向與力道的刮刀模組。

本發明係揭露一種壓力回饋式刮刀模組，其包含一刮刀座、一加壓部、至少二感壓模組與一壓力控制模組。

刮刀座底端配置有一刮印刀，藉由刮印刀接觸於一軟性基材上。加壓部連接於刮刀座的頂端中心或頂部的兩側，用以對刮刀座施加壓力。感壓模組各別配置於刮刀座的兩側，每一感壓模組用以感應刮印刀接觸軟性基材所傳遞回來的壓力值，並將對應壓力值的訊號輸出至壓力控制模組。壓力控制模組在取得各感壓模組輸出對應壓力值的訊號後，根據各訊號以控制加壓部，令加壓部調整對刮刀座的施壓力道，以使刮刀座可以均衡的力道接觸於軟性基材上，而使各壓力值趨向實質上相等。

本發明所揭露之壓力回饋式刮刀模組，其壓力控制模組可藉由相異感壓模組感應出刮印刀抵於軟性基材表面之相異的壓力值，再根據各壓力值推算出最適當調整加壓部的方式，以調整加壓部對刮刀座施壓力道，而能對不同面積的待印物件表面印製出趨於一致之薄膜厚度，減少誤差，達到更好的印製品質之實用功效。同時，可避免刮印刀過於接近軟性基材，而刮損軟性基材的表面。

為使對本發明之目的、構造特徵及其功能有進一步之了解，茲配合相關實施例及圖式詳細說明如下：

請同時參照圖1、圖2、圖3與圖4，圖1為本發明實施例之刮刀模組第一種架構示意圖，圖2為本發明實施例之壓力控制模組5架構之一例，圖3為本發明實施例為圖1由第一剖線C1剖開的側示圖，圖4為本發明實施例為圖1由第二剖線C2剖開的側示圖。本實施例中，整個刮刀模組包含有滑動架1、加壓部2、感壓模組3、壓力控制模組5與刮刀座4。

刮刀座4的底部配置有一刮印刀41，此刮印刀41用以接觸一軟性基材6。此刮印刀41由透過一結合組件42以連接於刮刀座4之固定架43，本實施例中，係透過栓鎖方式將刮印刀41鎖固於固定架43上，固定架43的兩側配置有刮印刀角度調整器44，以調整刮印刀41對應水平軸向的夾角。

刮刀座4頂部兩端靠近該等刮印刀角度調整器44處，對稱配置有兩直線軸承45，以連接最頂端之一支撐橫桿46，且兩直線軸承45上各自配置有一預壓彈簧47，用以實質上消除支撐橫桿46與感壓模組3之間的背隙。支撐橫桿46兩端各自配置有一橋接模組48，本實施例中，各橋接模組48透過鉸鏈481或栓鎖以連接支撐橫桿46。每一橋接模組48的中心穿設有一垂直螺孔482，配置於鉸鏈481的相對邊，與網印設備用以滑移刮刀模組的滑動架1之間配置結構相對應的一升降滑動結構49。

本實施例中，加壓部2以二伺服傳動模組作為說明。第一伺服傳動模組包含一第一伺服馬達(servo motor)21及一第一螺桿211，而第二伺服傳動模組包含一第二伺服馬達22及一第二螺桿221，此等螺桿各別由該等伺服馬達的軸心延伸出並受其控制以轉動，且第一螺桿211與第二螺桿221各別螺合於位置相對應的垂直螺孔482中。第一伺服傳動模組與第二伺服傳動模組各別更包含一支撐結構23，以使第一伺服馬達21與第二伺服馬達22可固定於網印設備的滑動架1上。在此說明，每一滑動架1包含有一刮印刀滑移機構11，此刮印刀滑移機構11係由一滑塊111與一滑軌112所組成，以決定刮刀座4進行刮印時的滑移方向。而兩伺服馬達係控制第一螺桿211與第二螺桿221以帶動支撐橫桿46的移動，以使刮刀座4受支撐橫桿46的帶動，以水平軸向進行旋轉(角位移)與垂直軸向進行刮刀座4升降行為。

本實施例中，感壓模組3係以二荷重元(Load Cell)進行說明。此第一荷重元31與第二荷重元32介於支撐橫桿46與固定架43之間，靠近直線軸承45而配置於固定架43(或支撐橫桿46)的兩端，每一荷重元皆連接至壓力控制模組5。當刮印刀41接觸軟性基材6時，刮印刀41所承受的壓力會反饋至固定架43，也就是說，當刮印刀41與軟性基材6接觸時的反作用力會傳遞至固定架43，使其朝向支撐橫桿46擠壓。第一荷重元31與第二荷重元32係根據固定架43與支撐橫桿46的擠壓力量，以各別偵測出刮印刀41的兩端接觸於軟性基材6所承受的壓力，以產生一第一壓力值P1與一第二壓力值P2，並將對應第一壓力值P1與第二壓力值P2之訊號輸出至壓力控制模組5。在此說明，感壓模組3並不限於荷重元，也可為電容式壓力感應器或電阻式壓力感應器。

壓力控制模組5包含有一中央處理器51(Central Processing Unit，CPU)、一資料儲存單元52與一資料收集模組53(data receiver)。資料儲存單元52記錄有壓力計算程式521、軟性基材參數523(如軟性基材6尺寸、承受壓力與張力、軟性基材6與電路板之間的距離)、及刮印刀41刮印於不同軟性基材6的預設壓力值P。資料收集模組53會取得第一荷重元31與第二荷重元32傳輸的對應於第一壓力值P1與第二壓力值P2之訊號，中央處理器51係讀取上述的軟性基材參數523與預設壓力值P，協同取得之對應於該二壓力值(P1，P2)之訊號，利用壓力計算程式521計算出一第一調整值與一第二調整值。此壓力控制模組5會將第一調整值傳輸至第一伺服馬達21，將第二調整值傳輸至第二伺服馬達22，以令第一伺服馬達21與第二伺服馬達22根據第一調整值與第二調整值，控制該等螺桿211、221以帶動支撐橫桿46進行垂直軸向的移動(線性位移)和/或水平軸向的旋轉(角位移)，以改變刮印刀41施加於軟性基材6的力道與施壓的方向。

請同時參照圖1、圖3、圖4、圖5與圖6，圖5係本發明實施例之兩壓力值之變化曲線圖，圖6係本發明實施例之兩壓力值之變化曲線修正圖，圖7係本發明實施例之兩壓力值之變化曲線完成圖。

如圖3與圖4，當刮刀座4受驅動進行刮印而滑動至第一位置L1時，第一荷重元31係感應第一壓力值P1，第二荷重元32係感應第二壓力值P2，由圖5得知，刮刀座4位於第一位置L1時第一壓力值P1與第二壓力值P2皆不符合預設壓力值P。因此，壓力控制模組5係分別輸出第一調整值與第二調整值至第一伺服馬達21與第二伺服馬達22，令其根據第一調整值與第二調整值調整對刮刀座4的施壓力道與施壓方向。

就圖5而言，刮刀座4在第一位置L1時，第一伺服馬達21對刮刀座4的施壓過輕，因此壓力控制模組5會令第一伺服馬達21轉動其第一螺桿211以帶動第一伺服馬達21連接的橋接模組48向下位移，以提升對支撐橫桿46的垂直施壓；另一方面，第二伺服馬達22對刮刀座4的施壓過重，因此壓力控制模組5會令第二伺服馬達22轉動其第二螺桿221以帶動第二伺服馬達22連接的橋接模組48向上位移，以降低對支撐橫桿46的垂直施壓。藉此方式以控制刮刀座4進行水平軸向旋轉與垂直軸向的升降行為，同時使刮印刀41可均衡的接觸於軟性基材6上，曲線修正後即如圖6所示，當刮刀座4從第一位置L1移動至第二位置L2期間，壓力控制模組5會不斷的調整第一伺服馬達21與第二伺服馬達22對刮刀座4的施壓，二荷重元所感應到的，第一壓力值P1與第二壓力值P2會向預設壓力值P進行修正，以實質上等同於預設壓力值P。

就圖7而言，刮刀座4開始從第二位置L2移動至第三位置L3時，第一伺服馬達21對刮刀座4的施壓過重，因此壓力控制模組5會令第一伺服馬達21轉動其第一螺桿211以帶動第一伺服馬達21連接的橋接模組48向上位移，以降低對支撐橫桿46的垂直施壓；另一方面，第二伺服馬達22對刮刀座4的施壓過輕，因此壓力控制模組5會令第二伺服馬達22轉動其第二螺桿221以帶動第二伺服馬達22連接的橋接模組48向下位移，以提升對支撐橫桿46的垂直施壓。

曲線修正後亦如圖7所示，刮刀座4在到達第三位置L3前，壓力控制模組5會不斷的調整第一伺服馬達21與第二伺服馬達22對刮刀座4的施壓，二荷重元所感應到的第一壓力值P1與第二壓力值P2會向預設壓力值P進行修正，以實質上等同於預設壓力值P。

請參照圖8，圖8係本發明實施例之刮刀模組第二種架構示意圖，與圖1所示的第一種架構不同處在於，由兩氣壓缸24取代第一伺服馬達21與第二伺服馬達22，每一氣壓缸24具有一連接器241以連接對應的橋接模組48。

第一荷重元31與第二荷重元32感應到的第一壓力值P1與第二壓力值P2，其對應訊號會被傳輸至壓力控制模組5，由壓力控制模組5計算出對應於兩氣壓缸24的兩調整值並各別傳輸至兩氣壓缸24。每一氣壓缸24會根據所接收到的調整值而帶動所連接的橋接模組48，令其進行升降位移，以控制刮刀座4進行水平軸向旋轉與垂直軸向的升降行為，同時使刮印刀41可均衡的接觸於軟性基材6上。

然而，除伺服馬達與氣壓缸24外，施壓器更可以電動缸或油壓缸進行配置與設計，且不以此等設備為限，只要是具有閥控制能力、可帶動支撐橫桿46進行升降行為的設備皆可。

請參照圖9，圖9係本發明實施例之刮刀模組第三種架構示意圖，與圖1與圖2所示的第一、二種架構不同處在於，在整個刮刀模組的頂部位置更與網印設備所配置的垂直施壓器相連接。本實施例中，垂直施壓器係包含一垂直施壓氣缸251與一垂直恆壓氣缸252，垂直施壓氣缸251用以控制刮刀座4的升降行為，垂直恆壓氣缸252用以將垂直施壓氣缸251提供的壓力保持為一定值，以保持刮刀座4的高度位置。而且，支撐橫桿46的兩端各別連接有一水平施壓器，本實施例中，水平施壓器係以水平恆壓氣缸進行說明。

當第一荷重元31與第二荷重元32會將感應到的第一壓力值P1與第二壓力值P2，其對應的訊號傳輸至壓力控制模組5，由壓力控制模組5計算出對應於兩水平恆壓氣缸26的兩調整值，以各別傳輸至兩水平恆壓氣缸26，以及計算出對應於垂直施壓氣缸251的垂直調整值，並將其傳輸至垂直施壓氣缸251。

每一水平恆壓氣缸26會根據所接收到的調整值而帶動連接支撐橫桿46的部位，令支撐橫桿46進行升降位移以沿水平軸向旋轉，藉此帶動刮刀座4進行水平軸向旋轉。垂直施壓氣缸251係根據垂直調整值以控制支撐橫桿沿垂直軸向移動，藉此帶動整個刮刀模組，令其進行垂直軸向的升降行為，並藉由垂直恆壓氣缸252持續垂直施壓氣缸251最後的施加壓力，以保持刮刀座4在某一特定的高度位置。藉此方式，以控制刮刀座4進行水平軸向旋轉與垂直軸向的升降行為，同時使刮印刀41可均衡的接觸於軟性基材6上。

在此說明，垂直施壓器與水平施壓器除可選用氣壓缸24外，更可選用電動缸、油壓缸或伺服馬達等之任一者所設計而成。

請參照圖10，圖10係本發明實施例之刮刀模組第四種架構示意圖，與先前的實施例不同處在於，支撐橫桿46的兩端並未配置任何的施壓設備。

加壓部2則由一垂直施壓器與一旋轉平衡馬達28所組成，本實施例中，垂直施壓器係以垂直電動缸27進行說明，但不以此為限，垂直施壓器也可為氣壓缸、油壓缸或伺服馬達所設計而成。

本實施例中，垂直電動缸27係延伸出一力臂271，此力臂271的一端配置上述的旋轉平衡馬達28，此旋轉平衡馬達28更連接於支撐橫桿46的中心部位。

第一荷重元31與第二荷重元32會將感應到的第一壓力值P1與第二壓力值P2，其對應的訊號傳輸至壓力控制模組5，由壓力控制模組5計算出對應於旋轉平衡馬達28的水平旋轉值，以傳輸至旋轉平衡馬達28，以及計算出對應於垂直電動缸27的垂直調整值，並將其傳輸至垂直電動缸27。

旋轉平衡馬達28會根據所接收到的水平旋轉調整值而帶動所連接支撐橫桿46的部位，令支撐橫桿46進行水平軸向轉動，進而帶動刮刀座4進行水平軸向旋轉。垂直電動缸27係根據垂直調整值以帶動整個刮刀模組，令其進行垂直軸向的升降行為，協同旋轉平衡馬達58調整支撐橫桿46的角度，並保持刮刀座4在某一特定的高度位置。藉此方式，以控制刮刀座4進行水平軸向旋轉與垂直軸向的升降行為，同時使刮印刀41可均衡的接觸於軟性基材6上。

雖然本發明以前述之較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習相像技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，所作更動與潤飾之等效替換，仍為本發明之專利保護範圍內。

1．．．滑動架

11．．．刮印刀滑移機構

111．．．滑塊

112．．．滑軌

2．．．加壓部

21．．．第一伺服馬達

211．．．第一螺桿

22．．．第二伺服馬達

221．．．第二螺桿

23．．．支撐結構

24．．．氣壓缸

241．．．連接器

251．．．垂直施壓氣缸

252．．．垂直恆壓氣缸

26．．．水平恆壓氣缸

27．．．垂直電動缸

271．．．力臂

28．．．旋轉平衡馬達

3．．．感壓模組

31．．．第一荷重元

32．．．第二荷重元

4．．．刮刀座

41．．．刮印刀

42．．．結合組件

43．．．固定架

44．．．刮印刀角度調整器

45．．．直線軸承

46．．．支撐橫桿

47．．．預壓彈簧

48．．．橋接模組

481．．．鉸鏈

482．．．垂直螺孔

49．．．升降滑動結構

5．．．壓力控制模組

51．．．中央處理器

52．．．資料儲存單元

521．．．壓力計算程式

523．．．軟性基材參數

53．．．資料收集模組

6．．．軟性基材

P．．．預設壓力值

P1．．．第一壓力值

P2．．．第二壓力值

L1．．．第一位置

L2．．．第二位置

L3．．．第三位置

C1．．．第一剖線

C2．．．第二剖線

圖1係本發明實施例之刮刀模組第一種架構示意圖；

圖2係本發明實施例之壓力控制模組5架構之一例；

圖3係本發明實施例為圖1由第一剖線C1剖開的側示圖；

圖4係本發明實施例為圖1由第二剖線C2剖開的側示圖；

圖5係本發明實施例之兩壓力值之變化曲線圖；

圖6係本發明實施例之兩壓力值之變化曲線修正圖；

圖7係本發明實施例之兩壓力值之變化曲線完成圖；

圖8係本發明實施例之刮刀模組第二種架構示意圖；

圖9係本發明實施例之刮刀模組第三種架構示意圖；以及

圖10係本發明實施例之刮刀模組第四種架構示意圖。

1．．．滑動架

11．．．刮印刀滑移機構

111．．．滑塊

112．．．滑軌

2．．．加壓部

21．．．第一伺服馬達

211．．．第一螺桿

22．．．第二伺服馬達

221．．．第二螺桿

23．．．支撐結構

31．．．第一荷重元

32．．．第二荷重元

4．．．刮刀座

41．．．刮印刀

42．．．結合組件

43．．．固定架

44．．．刮印刀角度調整器

45．．．直線軸承

46．．．支撐橫桿

47．．．預壓彈簧

48．．．橋接模組

481．．．鉸鏈

482．．．垂直螺孔

49．．．升降滑動結構

Claims (9)

1. 一種壓力回饋式刮刀模組，係應用於網印設備刮印一軟性基材，其包含：一刮刀座，該刮刀座包含一支撐橫桿，該刮刀座底端配置有一刮印刀，該刮印刀用以接觸該軟性基材；一加壓部，係連接該刮刀座，該加壓部用以對該刮刀座施加壓力，其中該加壓部包含一垂直施壓器與一旋轉平衡馬達，該垂直施壓器係延伸出一力臂，該旋轉平衡馬達配置於該力臂之一端以連接於該支撐橫桿；至少二感壓模組，係配置於該刮刀座兩側，用以感應該刮印刀接觸該軟性基材所傳遞之至少二壓力值並輸出對應該等壓力值之訊號；以及一壓力控制模組，係取得該至少二感壓模組輸出之對應該等壓力值之訊號，並根據該等訊號輸出少二調整值以控制該加壓部對該刮刀座進行垂直軸向的移動和/或水平軸向的旋轉，其中該壓力控制模組係各別控制該垂直施壓器對該支撐橫桿施加之垂直壓力，與控制該旋轉平衡馬達調整該支撐橫桿之角度。
2. 如申請專利範圍第1項所述之壓力回饋式刮刀模組，其中該等感壓模組為電容式壓力感應器、電阻式壓力感應器或荷重元。
3. 如申請專利範圍第1項所述之壓力回饋式刮刀模組，其中該壓力控制模組更儲存有至少一預設壓力值，並各別 將該等壓力值與該預設壓力值比對。
4. 如申請專利範圍第1項所述之壓力回饋式刮刀模組，其中該垂直施壓器係為電動缸、氣壓缸、油壓缸或伺服馬達。
5. 一種壓力回饋式刮刀模組，係應用於網印設備刮印一軟性基材，其包含：一刮刀座，該刮刀座包含一支撐橫桿，該刮刀座底端配置有一刮印刀，該刮印刀用以接觸該軟性基材；一加壓部，係連接該刮刀座，該加壓部用以對該刮刀座施加壓力，其中該加壓部包含二水平施壓器與一垂直施壓器，該等水平施壓器係各別連結於該支撐橫桿兩端，該垂直施壓器係連接於該支撐橫桿並位於該等水平施壓器之間；至少二感壓模組，係配置於該刮刀座兩側，用以感應該刮印刀接觸該軟性基材所傳遞之至少二壓力值並輸出對應該等壓力值之訊號；以及一壓力控制模組，係取得該至少二感壓模組輸出之對應該等壓力值之訊號，並根據該等輸出至少二調整值以控制該加壓部對該刮刀座進行垂直軸向的移動和/或水平軸向的旋轉，其中該壓力控制模組係各別控制該等水平施壓器與該垂直施壓器，以使該支撐橫桿沿水平軸向旋轉與沿垂直軸向移動。
6. 如申請專利範圍第5項所述之壓力回饋式刮刀模組，其 中該水平施壓器係為電動缸、氣壓缸、油壓缸或伺服馬達。
7. 如申請專利範圍第5項所述之壓力回饋式刮刀模組，其中該垂直施壓器係為電動缸、氣壓缸、油壓缸或伺服馬達。
8. 如申請專利範圍第5項所述之壓力回饋式刮刀模組，其中該等感壓模組為電容式壓力感應器、電阻式壓力感應器或荷重元。
9. 如申請專利範圍第5項所述之壓力回饋式刮刀模組，其中該壓力控制模組更儲存有至少一預設壓力值，並各別將該等壓力值與該預設壓力值比對。