CN111498558A - 一种基于模切的卷对卷图案化设备 - Google Patents

Abstract

本发明属于延性电路制作相关技术领域，其公开了一种基于模切的卷对卷图案化设备，设备包括放卷辊、柔性带、模切机构、张力检测机构、剥离机构及收卷机构，放卷机、模切机构、张力检测机构、剥离机构及收卷机构依次间隔设置，柔性带的一端收纳于放卷辊，另一端依次穿过模切机构、张力检测机构、剥离机构后连接于收卷机构；模切机构用于对柔性带进行图案化，张力检测机构用于对柔性带进行张力检测，并将检测结果反馈给收卷机构；剥离机构用于对图案化后的柔性带进行剥离；收卷机构用于对剥离后的成品卷及废品卷进行收集，且根据检测结果对柔性带进行调整，以使得柔性带的张力在预定的范围内。本发明提高了生产效率，成本低。

Description

一种基于模切的卷对卷图案化设备

技术领域

本发明属于延性电路制作相关技术领域，更具体地，涉及一种基于模切的卷对卷图案化设备。

背景技术

近年来柔性器件迅速发展，如表皮传感器、柔性屏等已经发展较为成熟，柔性器件往往具有很强的延展性与顺应性，易于贴附在人体表面并随人体运动自由顺形，同时通过各种作用机理实现诸如体征监测、运动测量、辅助感知、信号发生等众多功能。此外，其重量往往相当轻盈，使用和存放都相当便利，由于其存在着巨大的应用前景，近年来持续成为科研界的热点问题之一。

柔性器件往往由内部功能层与表层封装基底组成，功能层主要包括柔性电路与各电子元器件，要求整体具有较高的可拉伸性，目前，柔性电路的制作方式主要包括采用液态金属制成直线形电路以及采用铜箔铝箔等固体导电材料制成“S”形电路，前者随结构简单，但受限于液态金属高昂的价格，目前市面可见的大部分柔性电路依然采用价格更加低廉的固体导电材料“S”形电路。为了实现柔性电路的大批量自动化生产，能自动快速加工出复杂“S”形柔性电路的图案化设备变得不可或缺。

目前常用的图案化方法主要包括激光切割、化学刻蚀等，这些方法在小批量生产时较为适宜，但随着产品发展的成熟，对柔性器件的需求量逐渐增加，这些加工方式加工速度较慢，操作复杂，成本高的弊病也逐渐显现，其中化学刻蚀与印刷法也一定程度的应用到大批量生产当中，但仍存在一定弊病限制其发展，如化学刻蚀法使用腐蚀性材料，易造成污染；而印刷法主要针对液态金属材料，其材料成本往往较为昂贵，而模切方案也有部分应用，但仍因排废等问题没能大规模推广。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于模切的卷对卷图案化设备，其为一种实现延性电路加工的自动化、低成本、高效率新型加工方案，所述设备通过有效的模切机构简易的实现柔性带的图案化，通过简易可调的剥离机构有效的实现成品与肥料的收集，自动快速地实现了柔性电路的图案化并完成图案化结构的分选收集，生产效率高，成本低，尤其可以应用于延性电路的生产制造。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于模切的卷对卷图案化设备，所述设备包括放卷辊、柔性带、模切机构、张力检测机构、剥离机构及收卷机构，所述放卷机、所述模切机构、所述张力检测机构、所述剥离机构及所述收卷机构依次间隔设置，所述柔性带的一端收纳于所述放卷辊，另一端依次穿过所述模切机构、所述张力检测机构、所述剥离机构后连接于所述收卷机构；

所述模切机构用于对所述柔性带进行图案化，所述张力检测机构用于对所述柔性带进行张力检测，并将检测结果反馈给所述收卷机构；所述剥离机构用于对图案化后的所述柔性带进行剥离；所述收卷机构用于对剥离后的成品卷及废品卷进行收集，且根据接收到的来自所述张力检测机构的检测结果对所述柔性带进行调整，以使得所述柔性带的张力在预定的范围内。

进一步地，所述模切机构为平面模切机构，所述平面模切机构包括两个模切调节固定架、底座、模切刀固定架及四个导杆；两个所述模切调节固定架分别垂直固定在所述底座相背的两端，且所述模切调节固定架远离所述底座的一端开设有凹槽，四个所述导杆两两一组，两组所述导杆分别垂直固定在所述底座上；所述导杆的一端穿过所述模切刀固定架。

进一步地，所述平面模切机构包括四个压力弹簧、平面模切刀及两个压紧块；所述压力弹簧套设在所述导杆上；所述平面模切刀设置在所述模切刀固定架的中部，两个所述压紧块也设置在所述模切刀固定架上，且分别位于所述平面模切刀相背的两侧。

进一步地，所述平面模切机构包括两个模切调节支撑板、两个调节丝杠、两个连接螺栓、两个压紧凸轮、压紧凸轮轴、两个模切调节模块、两个模切调节隔板、两个压紧螺栓及两个平面推力轴承；两个模切调节支撑板分别设置在两个所述模切调节固定架上，且分别覆盖所述凹槽的一端；所述模切调节模块通过连接螺栓连接于所述模切调节隔板；所述调节丝杠的一端穿过所述模切调节支撑板后连接于所述平面推力轴承，所述平面推力轴承设置在所述模切调节模块上，所述压紧螺栓连接于所述平面推力轴承；所述压紧凸轮轴的两端分别连接于两个所述模切调节模块；两个所述压紧凸轮间隔设置在所述压紧凸轮轴上。

进一步地，所述模切机构为滚动模切机构，所述滚动模切机构包括模切辊、曲面模切刀及承压辊，多个所述曲面模切刀间隔设置在所述模切辊上，所述承压辊与所述模切辊相对设置，两者通过相互挤压以实现周期性模切。

进一步地，所述剥离机构为第一剥离机构或者第二剥离机构，所述第一剥离机构包括施压辊、压板及受压辊，所述施压辊与所述受压辊相对设置；所述压板可拆卸地设置在所述施压辊上。

进一步地，所述压板的图案与待剥离的所述柔性带的图案相对应。

进一步地，所述第二剥离机构包括剥离放卷辊、上压紧轮、剥离带及下压紧轮，所述上压紧轮与所述下压紧轮相对设置，所述剥离放卷辊位于所述上压紧轮的左上方；所述剥离带的一端收纳于所述剥离放卷辊上，所述剥离带在所述第二剥离机构的作用下向前运动。

进一步地，所述张力检测机构包括两个传动辊及张力检测辊，两个所述传动辊及所述张力检测辊呈三角形布置，所述张力检测辊位于两个所述传动辊的上方。

进一步地，所述收卷机构包括成品辊、同步带轮及废料辊，所述成品辊与所述废料辊相对设置，所述成品辊通过所述同步带轮带动所述废料辊转动；所述成品辊用于对成品卷进行收卷，所述废料辊用于对所述废料卷进行收卷以便于回收。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，本发明提供的基于模切的卷对卷图案化设备主要具有以下有益效果：

1.所述卷对卷图案化设备实现了延性电路加工的自动化，降低了成本，提高了效率，适用性较强。

2.所述收卷机构用于对剥离的成品卷及废品卷进行收集，且根据接收到的来自所述张力检测机构的检测结果对所述柔性带进行调整，以使得所述柔性带的张力在预定的范围内，保证运行的连续性及可靠性。

3.本申请针对于较为低廉的柔性带材料、铝胶卷、铜胶卷，通过可调有效的模切机构简易地实现柔性带的图案化，通过简易可调的剥离机构有效的实现成品与废料的收集。

4.本申请生产效率高，成本低，并且简易可调，尤其可应用于延性电路的生产制造。

附图说明

图1是本发明实施例1提供的基于模切的卷对卷图案化设备的结构示意图；

图2是本发明实施例2提供的基于模切的卷对卷图案化设备的结构示意图；

图3是平面模切机构的示意图；

图4是滚动模切机构的示意图；

图5是第一剥离机构的结构示意图；

图6是第二剥离机构的结构示意图；

图7是张力检测机构的示意图；

图8是本发明实施例1的收卷机构的示意图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1-放卷辊，2-柔性带，3-平面模切机构，4-滚动模切机构，5-张力检测机构，6-第一剥离机构，7-第二剥离机构，8-收卷机构，201-废料卷，202-成品卷，301-模切调节支撑板，302-调节丝杠，303-锁紧螺母，304-连接螺栓，305-压紧凸轮，306-压紧凸轮轴，307-模切调节模块，308-模切调节隔板，309-压紧螺栓，310-平面推力轴承，311-压力弹簧，312-导杆，313-压紧块，314-模切刀固定架，315-平面模切刀，316-底座，317-模切调节固定架，401-模切辊，402-曲面模切刀，403-承压辊，501-传动辊，502-张力检测辊，601-施压辊，602-压板，603-受压辊，701-剥离放卷辊，702-上压紧轮，703-剥离带，704-下压紧轮，801-成品辊，802-同步带轮，803-废料辊。

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。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

实施例1

请参阅图1、图3、图5、图7及图8，本发明实施例1提供的基于模切的卷对卷图案化设备，所述设备包括放卷辊1、柔性带2、平面模切机构3、张力检测机构5、第一剥离机构6及收卷机构8，所述放卷辊1、所述平面模切机构3、所述张力检测机构5、所述第一剥离机构6及所述收卷机构8依次间隔设置，所述柔性带2的一端收纳于所述放卷辊1，另一端依次穿过所述平面模切机构3、所述张力检测机构5、所述第一剥离机构6后连接于所述收卷机构8。所述平面模切机构3用于对所述柔性带2进行图案化，所述张力检测机构5用于对所述柔性带2进行张力检测，并将检测结果反馈给所述收卷机构8。所述第一剥离机构6用于对图案化后的所述柔性带2进行剥离；所述收卷机构8用于对剥离的成品卷201及废品卷202进行收集，且根据接收到的来自所述张力检测机构5的检测结果对所述柔性带2进行适应性调整，以使得所述柔性带2的张力在预定的范围内。

其中，所述放卷辊1用于固定并缠绕所述柔性带2，且可在所述柔性带2的拖动下绕定轴旋转；所述放卷辊1固定所述柔性带2的方式为采用气涨轴涨紧卷材。所述柔性带2由至少三层材料构成，底层为承载基材，所述承载基材上为粘结层，其余层为功能层；所述功能层为固体导电材料，如铝、石墨；粘结层为液体胶及固体胶形成；底层的材料为聚对苯二甲酸类塑料。所述柔性带2的一端绕在所述放卷辊1上，另一端依次经过所述平面模切机构3、所述张力检测机构5及所述第一剥离机构6并最终被主动旋转的所述收卷机构8卷起。

所述平面模切机构3包括两个模切调节支撑板301、两个调节丝杠302、两个锁紧螺母303、两个连接螺栓304、两个压紧凸轮305、压紧凸轮轴306、两个模切调节模块307、两个模切调节隔板308、两个压紧螺栓309、两个平面推力轴承310、四个压力弹簧311、四个导杆312、两个压紧块313、模切固定架314、平面模切刀315、底座316及两个模切调节固定架317。

两个所述模切调节固定架317分别垂直固定在所述底座316相背的两端，且所述模切调节固定架317远离所述底座316的一端开设有凹槽，所述凹槽用于收容所述模切调节模块307、所述模切调节隔板308、所述压紧螺栓309及所述平面推力轴承310。四个所述导杆312两两一组，两组所述导杆312分别垂直固定在所述底座316上，且分别邻近两个所述模切调节固定架317设置。本实施方式中，所述导杆312设置在两个所述模切调节固定架317之间。所述导杆312的一端穿过所述模切固定架314，且四个所述导杆312的中心轴分别通过同一个矩型的四个顶点；所述导杆312用于为所述模切固定架314的移动提供导向。

所述压力弹簧311套设在所述导杆312上，且位于所述底座316与所述模切刀固定架314之间。所述平面模切刀315设置在所述模切刀固定架314的中部，两个所述压紧块313也设置在所述模切刀固定架314上，且分别位于所述平面模切刀315相背的两侧。

两个模切调节支撑板301分别设置在两个所述模切调节固定架317上，且分别覆盖所述凹槽的一端。所述模切调节模块307通过所述连接螺栓304连接于所述模切调节隔板308。所述调节丝杠302的一端穿过所述模切调节支撑板301后连接于所述平面推力轴承310，所述平面推力轴承310设置在所述模切调节模块307上，所述压紧螺栓309连接于所述平面推力轴承310。所述锁紧螺母303连接于所述调节丝杠302，所述压紧凸轮轴306的两端分别连接于两个所述模切调节模块307。两个所述压紧凸轮305间隔设置在所述压紧凸轮轴306上。

所述平面模切刀315用于将通过平面模切机构3的所述柔性带2切割出指定形状；所述压紧块313是由橡胶制成的，其用于压紧通过所述平面模切机构3的所述柔性带2。所述模切到固定架314采用所述压力弹簧311的弹性恢复力进行复位。所述压紧凸轮305用于通过周期性的定轴转动来实现所述模切刀固定架314的周期性往复升降，从而实现指定间隔的自动模切。所述压紧凸轮305随所述模切调节模块307的升降而升降以实现压紧程度的调节，并进而通过外部的伺服电机驱动旋转。所述模切调节滑块307通过滑轨分别与所述模切调节固定架317的凹槽相对的两个槽壁配合。两侧的模切调节隔板308均通过连接螺栓304与模切调节滑块307固连，可在与其固连的调节丝杠302带动下实现竖直升降运动。模切调节支撑板301中部开有螺纹孔，调节丝杠302可通过旋转相对于模切调节支撑板301升降，并与压紧螺栓309通过平面推力轴承310压紧所述模切调节隔板308以确保调节丝杆302能相对模切调节隔板308转动，并通过锁紧螺母303进行锁紧。

所述张力检测机构5包括两个传动辊501及张力检测辊502，两个所述传动辊501及所述张力检测辊502呈三角形布置，所述张力检测辊502位于两个所述传动辊501的上方。所述张力检测辊502用于实时检测所述柔性带2的张力大小并发送张力检测信号，张力检测信号可通过可编程逻辑控制器读取，在张力过大时，控制所述收卷机构8的离合器断开，对所述柔性带2进行应力释放，从而维持系统稳定。为了保证检测精确，所述张力检测辊502两侧的柔性带2保持平行。

所述第一剥离机构6包括施压辊601、压板602及受压辊603，所述施压辊601与所述受压辊603相对设置。所述压板602可拆卸地设置在所述施压辊601上。所述施压辊601通过电机驱动，所述压板602是通过胶水、胶带或者螺钉连接贴附在所施压辊601的外表面上，可以根据需求进行更换。所述压板602的图案与需要剥离的所述柔性带2的图案相对应，在成品卷202与废料卷201分离的时候压住所述成品卷202上的图案，防止成品卷202上的图案变形，使得成品卷202与废料卷201顺利分离。

所述收卷机构8包括成品辊801、同步带轮802及废料辊803，所述成品辊801与所述废料辊803相对设置，所述成品辊801通过所述同步带轮802带动所述废料辊803转动。所述成品辊801用于对成品卷202进行收卷，所述废料辊803用于对所述废料卷201进行收卷以便于回收。所述成品辊801通过伺服电机连接离合器进行驱动，离合器通过可编程逻辑控制器反馈张力信号控制通断。

实施例2

请参阅图2、图4及图6，本发明实施例2提供的基于模切的卷对卷图案化设备与本发明实施例1提供的基于模切的卷对卷图案化设备基本相同，不同点在于：本发明实施例2提供的基于模切的卷对卷图案化设备采用的模切机构及剥离机构分别为滚动模切机构4及第二剥离机构7。

所述滚动模切机构4包括模切调节支撑板301、调节丝杠302、锁紧螺母303、连接螺栓304、模切调节模块307、模切调节隔板308、压紧螺栓309、底座316、模切调节固定架317、模切辊401、曲面模切刀402及承压辊403。

两个所述模切调节固定架317分别垂直固定在所述底座316相背的两端，且所述模切调节固定架317远离所述底座316的一端开设有凹槽。所述凹槽用于收容所述模切调节模块307、所述模切调节隔板308、压紧螺栓309及平面推力轴承310。两个模切调节支撑板301分别设置在两个所述模切调节固定架317上，且分别覆盖所述凹槽的一端。所述模切调节模块307通过连接螺栓304连接于所述模切调节隔板308。所述调节丝杠302的一端穿过所述模切调节支撑板301后连接于所述平面推力轴承310，所述平面推力轴承310设置在所述模切调节模块307上，所述压紧螺栓309连接于所述平面推力轴承310。所述锁紧螺母303连接于所述调节丝杠302。

所述模切辊401的两端分别转动地连接于两个所述模切调节滑块307，所述承压辊403相背的两端分别转动地连接于两个所述模切调节固定架317。多个所述曲面模切刀402间隔设置在所述模切辊401上。其中，所述曲面模切刀402是由平面模切刀315弯曲至一定曲率制成的，并与所述模切辊401固连，所述模切辊401的中部较粗，用于连接的两端相对较细，分别与位于两侧的模切调节滑块307上对应的通孔通过滚动轴承配合，并可在外部伺服电机带动下旋转，所述承压辊403与模切辊401的形式相同，通过滚动轴承安装在模切调节固定架317上，两者相互挤压以实现周期性模切。两侧的模切调节滑块307通过滑轨分别与模切调节固定架317配合，两侧的模切调节隔板308均通过连接螺栓304与模切调节滑块307固连，可以在与其固连的调节丝杠302的带动下实现竖直升降运动。

模切调节支撑板301中部开有螺纹孔，调节丝杠302可通过旋转相对于模切调节支撑板301升降，并与压紧螺栓309通过平面推力轴承310压紧模切调节隔板308以确保调节丝杆302能相对模切调节隔板308转动，并通过锁紧螺母303进行锁紧。

所述第二剥离机构7包括剥离放卷辊701、上压紧轮702、剥离带703及下压紧轮704，所述上压紧轮702与所述下压紧轮704相对设置，所述剥离放卷辊701位于所述上压紧轮702的左上方。所述剥离带703的一端收纳于所述剥离放卷辊701上，所述剥离带703在所述第二剥离机构7的作用下向前运动。所述剥离带703为表面具有粘性的薄膜并且可以根据需要调整粘度。所述剥离带703与所述柔性带2在所述上压紧轮702和所述下压紧轮704的作用下相互挤压，由于图案化成品宽度较小，能量释放较小，从而通过粘力将成品粘附至剥离带703上形成成品卷202。

本领域的技术人员容易理解，以上所述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)

1.一种基于模切的卷对卷图案化设备，其特征在于：

所述设备包括放卷辊、柔性带、模切机构、张力检测机构、剥离机构及收卷机构，所述放卷机、所述模切机构、所述张力检测机构、所述剥离机构及所述收卷机构依次间隔设置，所述柔性带的一端收纳于所述放卷辊，另一端依次穿过所述模切机构、所述张力检测机构、所述剥离机构后连接于所述收卷机构；

所述模切机构用于对所述柔性带进行图案化，所述张力检测机构用于对所述柔性带进行张力检测，并将检测结果反馈给所述收卷机构；所述剥离机构用于对图案化后的所述柔性带进行剥离；所述收卷机构用于对剥离后的成品卷及废品卷进行收集，且根据接收到的来自所述张力检测机构的检测结果对所述柔性带进行调整，以使得所述柔性带的张力在预定的范围内。

2.如权利要求1所述的基于模切的卷对卷图案化设备，其特征在于：所述模切机构为平面模切机构，所述平面模切机构包括两个模切调节固定架、底座、模切刀固定架及四个导杆；两个所述模切调节固定架分别垂直固定在所述底座相背的两端，且所述模切调节固定架远离所述底座的一端开设有凹槽，四个所述导杆两两一组，两组所述导杆分别垂直固定在所述底座上；所述导杆的一端穿过所述模切刀固定架。

3.如权利要求2所述的基于模切的卷对卷图案化设备，其特征在于：所述平面模切机构包括四个压力弹簧、平面模切刀及两个压紧块；所述压力弹簧套设在所述导杆上；所述平面模切刀设置在所述模切刀固定架的中部，两个所述压紧块也设置在所述模切刀固定架上，且分别位于所述平面模切刀相背的两侧。

4.如权利要求3所述的基于模切的卷对卷图案化设备，其特征在于：所述平面模切机构包括两个模切调节支撑板、两个调节丝杠、两个连接螺栓、两个压紧凸轮、压紧凸轮轴、两个模切调节模块、两个模切调节隔板、两个压紧螺栓及两个平面推力轴承；两个模切调节支撑板分别设置在两个所述模切调节固定架上，且分别覆盖所述凹槽的一端；所述模切调节模块通过连接螺栓连接于所述模切调节隔板；所述调节丝杠的一端穿过所述模切调节支撑板后连接于所述平面推力轴承，所述平面推力轴承设置在所述模切调节模块上，所述压紧螺栓连接于所述平面推力轴承；所述压紧凸轮轴的两端分别连接于两个所述模切调节模块；两个所述压紧凸轮间隔设置在所述压紧凸轮轴上。

5.如权利要求1所述的基于模切的卷对卷图案化设备，其特征在于：所述模切机构为滚动模切机构，所述滚动模切机构包括模切辊、曲面模切刀及承压辊，多个所述曲面模切刀间隔设置在所述模切辊上，所述承压辊与所述模切辊相对设置，两者通过相互挤压以实现周期性模切。

6.如权利要求1-5任一项所述的基于模切的卷对卷图案化设备，其特征在于：所述剥离机构为第一剥离机构或者第二剥离机构，所述第一剥离机构包括施压辊、压板及受压辊，所述施压辊与所述受压辊相对设置；所述压板可拆卸地设置在所述施压辊上。

7.如权利要求6所述的基于模切的卷对卷图案化设备，其特征在于：所述压板的图案与待剥离的所述柔性带的图案相对应。

8.如权利要求6所述的基于模切的卷对卷图案化设备，其特征在于：所述第二剥离机构包括剥离放卷辊、上压紧轮、剥离带及下压紧轮，所述上压紧轮与所述下压紧轮相对设置，所述剥离放卷辊位于所述上压紧轮的左上方；所述剥离带的一端收纳于所述剥离放卷辊上，所述剥离带在所述第二剥离机构的作用下向前运动。

9.如权利要求1-5任一项所述的基于模切的卷对卷图案化设备，其特征在于：所述张力检测机构包括两个传动辊及张力检测辊，两个所述传动辊及所述张力检测辊呈三角形布置，所述张力检测辊位于两个所述传动辊的上方。

10.如权利要求1-5任一项所述的基于模切的卷对卷图案化设备，其特征在于：所述收卷机构包括成品辊、同步带轮及废料辊，所述成品辊与所述废料辊相对设置，所述成品辊通过所述同步带轮带动所述废料辊转动；所述成品辊用于对成品卷进行收卷，所述废料辊用于对所述废料卷进行收卷以便于回收。

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