一种基于卷对卷工艺的工艺设备

技术领域

本发明涉及卷对卷工艺技术领域，尤其涉及一种基于卷对卷工艺的工艺设备。

背景技术

卷对卷(roll to roll)工艺是一种高效能、连续性的生产工艺，专门处理可挠性质的膜材。卷对卷工艺是指膜材从圆筒状的料卷卷出后，在膜材上加入特定用途的功能，或在其表面进行加工，然后再卷成圆筒状的工艺。卷对卷(roll to roll)工艺在制造过程中，由于不使用真空无尘环境以及不进行庞大的废液处理，因此卷对卷(roll to roll)工艺可降低生产成本，广泛应用于LCD(Liquid Crystal Display，液晶显示器)、电子纸、薄膜太阳能电池或RFID(Radio Frequency Identification，射频识别)等器件的制造过程。

相关技术中，基于卷对卷工艺的工艺设备通常包括放卷辊、工艺装置以及收卷辊。基于卷对卷工艺的工艺设备可以实现精密压印、贴膜、镀膜等工艺。例如，放卷辊向工艺装置输送膜材，膜材依次经过工艺装置进行加工工艺后，输送至收卷辊进行收卷。

然而，相关技术中，由拉伸工艺形成的膜材的两侧边缘的厚度容易小于膜材中间区域的厚度。因此造成膜材的厚度不均匀，容易造成膜材的两侧边缘的张力小，故而容易产生凹凸不平的褶皱，从而容易影响膜材的加工质量以及收卷质量。因此相关技术中基于卷对卷工艺的工艺设备的工艺性能较差，良品率较低。

发明内容

本发明公开一种基于卷对卷工艺的工艺设备，以解决工艺设备的工艺性能较差，良品率较低的问题。

为了解决上述问题，本发明采用下述技术方案：

一种基于卷对卷工艺的工艺设备，包括机架、放卷辊、收卷辊、检测装置、控制器、驱动机构和支撑辊；

所述放卷辊和所述收卷辊均与所述机架转动连接，所述支撑辊与所述机架相连接，所述支撑辊和所述检测装置均位于所述放卷辊和所述收卷辊之间；所述检测装置检测膜材用于表征张力的数据，所述检测装置所检测的区域为所述膜材的两侧的边缘区域；

所述驱动机构与所述支撑辊相连接，所述检测装置与所述控制器电连接，所述控制器与所述驱动机构控制连接；

在所述检测装置所获取的数据超出预设数据范围的情况下，所述控制器可控制所述驱动机构驱动所述支撑辊运动，以调节所述支撑辊的相对位置，以对所述放卷辊与所述收卷辊之间传输的所述膜材的两侧边缘区域的张力进行矫正。

本发明采用的技术方案能够达到以下有益效果：

本发明公开的工艺设备中，检测装置用于检测膜材表征张力的数据，检测装置所检测的区域为膜材的两侧的边缘区域。在检测装置所获取的数据超出预设数据范围的情况下，控制器可控制驱动机构驱动支撑辊运动，以调节支撑辊的相对位置，以对放卷辊和收卷辊之间传输的膜材的两侧边缘区域的张力进行矫正。本申请公开的技术方案中，膜材在放卷辊和收据辊之间传输的过程中，对膜材的两侧边缘区域的张力进行实时检测，并在所检测的张力超出预设值的情况下，通过驱动机构进行实时调节，因此确保膜材的两侧边缘区域的张力保持在预设范围内，从而使得膜材的两侧边缘区域不容易出现凹凸不平的褶皱，因此使得膜材具有较好的加工质量以及收卷质量。故而使得工艺设备的工艺性能较好，良品率较高。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例公开的工艺设备的结构示意图；

图2至图5为本发明实施例公开的工艺设备的部分结构示意图。

附图标记说明：

100-机架、200-放卷辊、300-收卷辊、400-检测装置、410-第一检测件、420-第二检测件、500-控制器、600-支撑辊、610-第一端、620-第二端、700-编码器、800-驱动机构、810-第一驱动单元、811-第一驱动源、812-第一滑轨、813-第一滑动部、814-第一万向轴承、820-第二驱动单元、821-第二驱动源、822-第二滑轨、823-第二滑动部、824-第二万向轴承、900-膜材。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

相关技术中，采用拉伸工艺形成的膜材容易导致膜材的两侧边缘的厚度小于膜材中间区域的厚度。因此由于膜材的厚度不均匀，容易造成膜材的两侧边缘的张力小，故而容易产生凹凸不平的褶皱。当膜材经过工艺设备加工后，膜材的边缘的区域的良率较低，因此影响膜材整体的良率。另外，膜材两侧边缘凹凸不平的褶皱也会影响膜材收卷质量。因此相关技术中基于卷对卷工艺的工艺设备的工艺性能较差，良品率较低。

以下结合附图，详细说明本发明各个实施例公开的技术方案。

如图1至图5所示，本发明实施例公开一种基于卷对卷工艺的工艺设备，所公开的工艺设备包括机架100、放卷辊200、收卷辊300、检测装置400、控制器500、驱动机构800和支撑辊600。

机架100为工艺设备的其他组成部件提供安装基础。放卷辊200、收卷辊300、检测装置400以及支撑辊600均可以与机架100连接。放卷辊200用于为工艺设备提供膜材900，根据卷对卷工艺的工艺制程可知，卷对卷工艺用于处理可挠性质的膜材900，放卷辊200上卷绕有膜材900。放卷辊200上的膜材900需要进入工艺装置进行加工工艺。例如，工艺装置可以为精密压印装置，从而实现精密压印工艺。或者工艺设备可以为贴膜、镀膜等装置，从而实现贴膜以及镀膜工艺，当然工艺装置还可以实现其他加工工艺，本文不作限制。收卷辊300用于对加工完成的膜材900进行收卷。具体地，工艺装置加工完成后输送至收卷辊300，膜材900重新收卷至收卷辊300上。由于放卷辊200在展开传输膜材900以及收卷辊300收卷膜材900时都需要转动，因此放卷辊200和收卷辊300均与机架100转动连接。

支撑辊600位于放卷辊200和收卷辊300之间，支撑辊600用于对放卷辊200传输至收卷辊300的膜材900进行支撑。检测装置400用于检测膜材900表征张力的数据。检测装置400所检测的区域为膜材900的两侧的边缘区域。也就是说，检测装置400的检测范围与膜材900的两侧边缘区域相对应。这里所指的膜材900的两侧边缘区域是膜材900的宽度方向的边缘区域。可以理解的，膜材900的传输方向为膜材900的长度方向。膜材900的边缘区域可以以膜材900的边缘为起始边界，然后朝向膜材900的中间区域的方向定义出一段距离，该距离之间的区域即为边缘区域。

上文所述的用于表征张力的数据是指能够辨别张力变化的数据。膜材900的张力主要表现在膜材900的表面的平齐度。具体而言，膜材900在传输的过程中，当膜材900的局部张力较小时，膜材900的局部会产生凹凸不平的褶皱。因此本申请检测装置400所检测到的数据也可以理解为膜材900的表面的平齐度的数据。

驱动机构800与支撑辊600相连接。检测装置400与控制器500电连接。控制器500与驱动机构800控制连接。控制器500根据检测装置400所传输的数据控制驱动机构800工作。

具体的工作过程中，在检测装置400所获取的数据超出预设数据范围的情况下，控制器500可控制驱动机构800驱动支撑辊600运动，以调节支撑辊600的相对位置，以对放卷辊200与收卷辊300之间传输的膜材900的两侧边缘区域的张力进行矫正。这里的调节支撑辊600的相对位置可以理解为调节支撑辊600与收卷辊300和放卷辊200其中至少一者之间的相对位置，也可以为与收卷辊300和放卷辊200其中至少一者之间的相对距离。

本申请具体的工作原理为，驱动机构800驱动支撑辊600的位置发生变化，从而使得膜材900与支撑辊600之间的摩擦力增大，进而使得膜材900的两侧边缘被拉展，进而起到调节张力的作用。

本申请公开的实施例中，膜材900在放卷辊200和收卷辊300之间传输的过程中，对膜材900的两侧边缘区域的张力进行实时检测，并在所检测的张力超出预设值的情况下，通过驱动机构800进行实时调节，因此确保膜材900的两侧边缘区域的张力保持在预设范围内，从而使得膜材900的两侧边缘区域不容易出现凹凸不平的褶皱，因此使得膜材900具有较好的加工质量以及收卷质量。故而使得工艺设备的工艺性能较好，良品率较高。

在一种具体应用场景中，放卷辊200上收卷有采用拉伸工艺形成的膜材900，本申请中的检测装置400可以设置于工艺装置与放卷辊200之间。当检测装置400检测到膜材900的边缘产生凹凸不平的褶皱时，支撑辊600运动以对膜材900的边缘区域的张力进行矫正。因此进而工艺装置的膜材900的边缘区域相对平整，故而提高了膜材900的加工良率。

或者，在另一种应用场景中，膜材900经过工艺装置加工后，容易受到温度以及拉伸等因素的影响，容易造成膜材900的边缘区域的张力发生变化。为了避免膜材900收卷过程中膜材900的边缘出现褶皱。检测装置400可以设置于收卷辊300与支撑辊600之间。当检测装置400检测到膜材900的边缘产生凹凸不平的褶皱时，支撑辊600运动以对膜材900的边缘区域的张力进行矫正，以避免收卷辊300上所收卷的膜材900局部边缘褶皱，故而提高了膜材900的收卷质量。

本申请公开的工艺设备中，张力监控调节是一个实时动态的过程。也就说，在检测装置400获取的数据超出预设数据范围的情况下，控制器500控制驱动机构800驱动支撑辊600开始调节。当检测装置400获取的数据在预设数据范围的情况下，驱动机构800停止张力调节。待检测装置400再次报警的情况下，驱动机构800再次进行张力调节。因此在膜材900传输的整个过程中进行实时动态的调节。

本申请公开的工艺设备中的控制器500可以为计算机、上位机等终端结构，当然控制器500的具体工作原理和结构为公知技术，本文不作限制。

在一种具体的方案中，检测装置400可以包括光源和光学传感器，光学传感器用于接收光源被膜材900反射的光线。

具体的操作过程中，膜材900的两侧边缘区域在正常张力的情况下，光传感器所接收到的光强可以预设为第一光强范围。这里的第一光强范围即为上文中的预设数据范围。

当膜材900的边缘区域具有凸出褶皱时，光传感器接收到的光强预设为第二光强范围。由于褶皱凸出增大了光线的反射角，因此第二光强范围小于第一光强范围。当收卷辊300的局部具有凹陷褶皱时，光传感器接收到的光强预设为第三光强范围。由于凹陷减小了光线的反射角，具有一定的聚光性能，因此第三光强范围大于第一光强范围。因此，可以通过光传感器接收到的光强表征膜材900的张力。

在另一种情况下，由于膜材900边缘的褶皱通常为凹陷与凸起交替分布的波浪形结构，因此可以通过接收到的光强变化曲线来判断膜材900的边缘的平齐度。

为了更好的实现对膜材900的边缘区域的张力监测，在一种可选的实施例中，检测装置400可以包括第一检测件410和第二检测件420。支撑辊600具有第一端610和第二端620，第一检测件410可以位于第一端610所在的一侧。第一检测件410可以用于检测膜材900靠近第一端610的边缘区域的用于表征张力的数据。第二检测件420用于检测膜材900靠近第二端620的边缘区域的用于表征张力的数据。

具体地，膜材900靠近第一端610的边缘区域可以定义为第一边缘区域，第一检测件410可以用于检测第一边缘区域用于表征张力的数据。膜材900靠近第二端620的边缘区域可以定义为第二边缘区域，第二检测件420可以用于检测第二边缘区域用于表征张力的数据。

此方案中，膜材900两侧的边缘区域设置有对应的检测件，从而有利于提高膜材900的边缘区域的张力检测精度，进而更好的实现对膜材900的边缘区域的张力监测。

可选地，第一检测件410和第二检测件420均可以包括光源和光传感器。

在另一种可选的实施例中，第一检测件410和第二检测件420均可以为距离传感器，第一检测件410和所述第二检测件420与膜材900对应的边缘区域之间的距离用于表征张力。具体地，第一检测件410与第一边缘区域之间的距离可以用于表征第一边缘区域的张力。第二检测件420与第二边缘区域之间的距离可以用于表征第二边缘区域的张力。

在第一检测件410和第二检测件420中的一者所检测的距离大于或小于预设距离的情况下，控制器500可控制驱动机构800驱动支撑辊600运动，以调节支撑辊600的相对位置，以对放卷辊200与收卷辊300之间传输的膜材900的两侧边缘区域的张力进行矫正。

此方案中，距离传感器的结构简单，降低了工艺设备的制造成本。另外，距离传感器对于膜材900上的凸起和凹陷能够进行更加直观的测量，进而使得检测的可靠性更高。

上述实施例中，驱动机构800可以驱动支撑辊600整体平移，从而实现对膜材900两侧的边缘区域的张力进行校准。然而，此种调整方式对膜材900的整体张力影响较大。例如，当第一边缘区域发生褶皱时，驱动机构800可以驱动支撑辊600整体平移，此时在调节了第一边缘区域的张力的同时，第二边缘区域的张力也有较大的变化，因此容易导致第二边缘区域的张力过大，造成第二边缘区域出现断裂或卷曲的风险。

基于此，在另一种可选的实施例中，驱动机构800可以包括第一驱动单元810和第二驱动单元820，第一驱动单元810与支撑辊600的第一端610相连接。第二驱动单元820与支撑辊600的第二端620相连接。第一驱动单元810可以用于驱动支撑辊600的第一端610朝向远离或者靠近收卷辊300的方向移动。第二驱动单元820可以用于驱动支撑辊600的第二端620朝向远离或靠近收卷辊300的方向移动。

具体的操作过程中，如图3所示，当第一检测件410检测到第一边缘区域产生褶皱时，第一驱动单元810驱动支撑辊600的第一端610朝向与膜材900相反的方向移动，从而增大支撑辊600的第一端610与第一边缘区域的摩擦力，进而使得第一边缘区域被拉展。图3中的箭头A所示的方向为膜材900的传输方向，箭头B所示的方向为支撑辊600的第一端610的移动方向。

如图4所示，当第二检测件420检测到第二边缘区域产生褶皱时，第二驱动单元820驱动支撑辊600的第二端620朝向与膜材900相反的方向移动，从而增大支撑辊600的第二端620与第二边缘区域的摩擦力，进而使得第二边缘区域被拉展。图4中的箭头A所示的方向为膜材900的传输方向，箭头C所示的方向为支撑辊600的第二端620的移动方向。

此方案中，支撑辊600两端设置的第一驱动单元810和第二驱动单元820能够实现支撑辊600朝向不同的位置的摆动，故而在调整一侧边缘区域的张力时，对对侧的边缘区域的张力影响较小，进而避免了对侧的边缘区域开裂或卷曲的风险。

可选地，第一驱动单元810和第二驱动单元820可以为直线驱动电机或气缸。

在一种具体的方案中，第一驱动单元810可以为第一气缸，第二驱动单元820可以为第二气缸。第一气缸的驱动轴可以与支撑辊600的第一端610连接。第二气缸的驱动轴可以与支撑辊600的第二端620连接。

上述方案中，为了避免支撑辊600被别死，第一驱动单元810和第二驱动单元820在连接时需要预留一定的活动空间，从而为支撑辊600的单侧摆动预留摆动余量。然而，此种连接方式容易造成驱动精度较差的风险。

基于此，在另一种可选的实施例中，第一驱动单元810可以与支撑辊600的第一端610转动连接。第二驱动单元820可以与支撑辊600的第二端620转动连接。此方案中，支撑辊600的两端分别与第一驱动单元810和第二驱动单元820转动连接，因此能够在实现支撑辊600单侧摆动的同时，能够避免支撑辊600别死的风险。

此方案中，第一驱动单元810和第二驱动单元820与支撑辊600转动连接，因此转动的连接方式能够实现单侧摆动，因此无需要预留活动空间，从而使得支撑辊600单侧摆动无预留摆动余量。因此能够提高支撑辊600的驱动精度，进而避免出现张力拨动较大的风险。

在具体的方案中，第一气缸的驱动轴可以与支撑辊600的第一端610转动连接。第二气缸的驱动轴可以与支撑辊600的第二端620转动连接。可选地，第一气缸的驱动轴与支撑辊600的第一端610可以通过转轴、铰链等转动部件转动连接。同理，第二气缸的驱动轴与支撑辊600的第二端620也可以通过转轴、铰链等转动部件转动连接。

在另一种可选的实施例中，第一驱动单元810包括第一驱动源811、第一滑轨812和第一滑动部813，第一驱动源811和第一滑轨812均可以设置于机架100。第一滑动部813与第一滑轨812滑动配合，第一滑动部813与支撑辊600的第一端610连接。

第二驱动单元820可以包括第二驱动源821、第二滑轨822和第二滑动部823，第二驱动源和第二滑轨822均设置于机架100。第二滑动部823可以与第二滑轨822滑动配合，第二滑动部823可以与支撑辊600的第二端620转动连接。

此方案中，第一驱动单元810和第二驱动单元820均采用滑轨与滑块配合的方式对支撑辊600进行固定安装，因此能够提高支撑辊600的固定安装效果，进而使得工艺设备的可靠性较好。同时，也使得支撑辊600的移动更加的平稳。

上述的驱动源可以通过螺杆、蜗杆等结构与滑动部连接，当然还可以通过其他部件连接，本文不作限制。

进一步地，第一驱动单元810还可以包括第一万向轴承814，第一滑动部813可以与支撑辊600的第一端610通过第一万向轴承814相连接。第二驱动单元820还可以包括第二万向轴承824，第二滑动部823可以与支撑辊600的第二端620通过第二万向轴承824相连接。

此方案中，万向轴承能够实现支撑辊600相对于滑动部之间的摆动，进而避免了滑轨与滑动部发生卡死的风险，同时使得滑动部与滑轨之间的间隙较小，因此使得支撑辊600的移动精度较高。

进一步地，第一滑轨812与第二滑轨822相平行。此方案能够避免由于第一滑轨812和第二滑轨822存在相对角度而造成支撑辊600别死的风险。同时第一滑轨812与所述第二滑轨822相平行也避免了由于支撑辊600单侧倾斜的风险。

在另一种可选的实施例中，第一驱动源811和第二驱动源821均可以为伺服电机。此方案中，伺服电机具有位置精度准确，反应速度快等优点，因此能够进一步提高工艺设备的张力调节的反应速度和精度。

上述实施例中，工艺设备还可以包括编码器700，检测装置400可以通过编码器700与控制器500相连接。编码器700是将信号或数据进行编制、转换为可用以通讯、传输和存储的信号形式的设备。此时检测装置400所检测的数据经过编码器700转化手传输至控制器500。

在一种方案中，第一检测件410和第二检测件420可以分别位于支撑辊600的两侧。此时，第一检测件410和第二检测件420交错排布在膜材900的宽度方向上。此时由于第一检测件410和第二检测件420的距离相对较远，不便于同时对第一检测件410和第二检测件420进行安装和维护。

在另一种可选的实施例中，第一检测件410和第二检测件420可以位于支撑辊600的同一侧，第一检测件410和第二检测件420的排布方向与收卷辊300的轴线方向相平行，且第一检测件410和第二检测件420所处的高度相同。此方案中，第一检测件410和第二检测件420沿膜材900的宽度方向排布，且第一检测件410和第二检测件420的高度相同，因此第一检测件410和第二检测处于同一横向安装空间内，因此便于对第一检测件410和第二检测件420进行同时安装和维护，缩减了操作人员的劳动强度。

在另一种可选的实施例中，机架100可以设置有导向部，导向部的延伸方向可以与收卷辊300的轴线相平行。第一检测件410和第二检测件420均可以与导向部滑动配合。此方案中，每个检测件可以沿着收卷辊300的轴线方向相对于基架和收卷辊300移动，因此能够对检测件的检测位置进行调节，进而可以兼容更多尺寸不同的膜材900，因此提高了工艺设备的兼容性。

可选地，导向部可以为导向槽、导向杆、导轨等结构，当然导向部还可以为其他结构本文不作限制。另外，为了避免每个检测件在预设的位置发生移动，可以采用顶丝或者螺栓等结构对检测件进行锁紧固定。

本发明上文实施例中重点描述的是各个实施例之间的不同，各个实施例之间不同的优化特征只要不矛盾，均可以组合形成更优的实施例，考虑到行文简洁，在此则不再赘述。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。