一种薄膜拉伸成型装置及成型方法

技术领域

本发明属于光学薄膜加工设备技术领域，尤其涉及一种薄膜拉伸成型装置及成型方法。

背景技术

拉伸是薄膜的生产过程中重要的一个步骤，通过拉伸可以得到薄膜实际的物理特性及参数，从而对其进行适应性修改，更好的调节产品的性能。

现有拉伸装置将方形的薄膜基片放入拉伸装置内，启动夹持机构将薄膜基片的四个边进行多点位夹持，然后启动拉伸装置向四周进行同步拉伸，以得到预定参数的薄膜，之后再将拉伸好的薄膜取出并转移至暂存框内进行收集，待暂存框内收集满后或拉伸工艺段操作完成后，再将收集的薄膜转移至切割工艺段进行薄膜边缘余料切除。

在切割工艺段为了提高切割精度，通常是逐一对拉伸后的薄膜进行余料切除，此过程中需要对拉伸后的薄膜再次展开，并对薄膜的周边进行固定，再进行切割，固定过程中，薄膜周边的预拉力将薄膜拉伸展开，此过程中，预拉力与拉伸时的拉伸力难免存在误差，从而降低薄膜的切割位置的精度，且操作的工艺流程繁琐，成本高。

发明内容

为解决上述现有技术不足，本发明提供一种薄膜拉伸成型装置及成型方法，将拉伸成型后的薄膜先进行余料切除，再将薄膜取出拉伸成型装置进行收集，避免薄膜切割时进行二次拉伸，提高薄膜成型后的精度，同时缩短工艺流程，降低成本。

为了实现本发明的目的，拟采用以下方案：

一种薄膜拉伸成型装置，包括：

驱动部，包括安装座，安装座中部设有T型座，T型座的横部用于放置薄膜基片，T型座的竖部与安装座的中心垂直连接，安装座上设有驱动机构；

拉伸部，设有多个，并呈圆周阵列地安装于安装座上，拉伸部包括移动机构，移动机构的一端连接驱动机构，另一端设有等变距机构，等变距机构的一端阵列设有夹爪，夹爪用于夹持薄膜基片的边缘，移动机构用于驱动等变距机构移动，并向移动机构的两侧展开或收拢；

切料部，对应设于安装座中心的上方，切料部移动设于一机架上，切料部包括吸盘，吸盘呈方形，吸盘外周移动设有切刀组件，切刀组件包括切刀和探测器。

进一步的，安装座顶面阵列设有多个C型座，C型座的数量与拉伸部的数量对应，移动机构包括齿条，齿条的一侧滑动设于C型座的开口内，齿条的一端连接移动板的一面，另一端连接驱动机构的输出端。

进一步的，齿条的另一侧设有凸齿，凸齿与齿轮啮合，安装座的顶面设有空腔部，T型座设于空腔部的中心，空腔部的底部周侧向外凹陷设有环形槽，驱动机构包括电机，电机的输出端穿过安装座连接主动齿轮，主动齿轮转动设于空腔部内，主动齿轮与齿圈啮合，齿圈外周设有凸台，凸台与环形槽转动配合，齿轮的下部与齿圈啮合，齿轮的上部与齿条啮合。

进一步的，等变距机构的两端分别设有移动座，移动板一侧设有导轨，移动座与导轨滑动连接，移动板两端分别设有支座，两支座之间设有固定座，固定座的两侧分别设有弹簧，弹簧的另一端连接移动座，两支座间穿设有导向杆，移动座与导向杆滑动配合，弹簧套设于导向杆上，移动板的运动轨迹上设有推撑组件，推撑组件用于推动移动座向移动板的两侧移动。

进一步的，推撑组件包括多个连接杆，连接杆的一端设有安装板，安装板上开设有避让孔，避让孔用于切料部通过，安装板上设有多组导向条，每组导向条对称设置，且一组导向条对应于一个拉伸部，导向条沿移动机构的移动方向设置，导向条朝向避让孔的一端向避让孔侧边的中线方向倾斜，移动座的顶部与导向条的外侧滑动配合。

进一步的，移动座的一侧设有支杆，等变距机构的两端分别与支杆铰接，移动座的另一侧顶部设有凸块，凸块滑动设于导向杆上，凸块顶部设有梯形座，两移动座上的梯形座的斜边相对设置，沿梯形座的斜边向内凹陷设有矩形槽，矩形槽内设有多个滚子，滚子与导向条的外侧滚动配合。

进一步的，空腔部内呈圆周阵列分布有导向槽，导向槽的数量与拉伸部的数量对应，导向槽的横截面呈倒T型，移动板的下端设有呈倒T型结构的凸台，凸台与导向槽滑动配合。

进一步的，吸盘的侧面设有导轨，各导轨首尾相连，切刀组件移动设于导轨上。

进一步的，切刀组件还包括环形驱动机构，环形驱动机构安装于导轨上，环形驱动机构上设有切刀座，切刀座上设有直线机构，直线机构的输出端设有安装块，安装块的顶部设有气缸，气缸的输出端穿过安装块连接切刀，探测器设于安装块的底部，并位于切刀的前端。

一种薄膜成型方法，使用薄膜拉伸成型装置进行薄膜的成型，包括如下步骤：

S01、将薄膜基片放入T型座上；

S02、启动电机，电机驱动主动齿轮转动，主动齿轮带动齿圈转动，齿圈驱动齿轮转动，从而使齿条向T型座的中心方向移动；

S03、启动等变距机构上的夹爪，使夹爪夹持薄膜基片的边缘；

S04、启动电机，使移动机构进入回程，并带动等变距机构向T型座中心的反方向移动，同时夹爪沿移动机构两侧展开，以对薄膜基片的拉伸；

S05、启动切料部，使吸盘吸附拉伸后的薄膜，再启动切刀组件，探测器探测出拉伸后的薄膜余料的预定切割位置，启动气缸，通过切刀对薄膜进行气割，以得到成型的薄膜；

S06、吸盘将成型后的薄膜吸住并转移至预定位置进行存放；

S07、启动电机，移动机构向T型座中心移动预定距离，等变距机构将薄膜余料推送至T型座上，利用机械手夹持薄膜余料，松开夹爪，机械手将余料转移至收集处，进行收集。

本发明的有益效果在于：

1、在拉伸部上端设置切料部，将拉伸成型后的薄膜边缘余料切除后，再进行收集，避免拉伸后的薄膜受到二次拉力，影响薄膜精度，同时缩短加工工序，节约成本；

2、利用电机驱动主动齿轮转动，主动齿轮啮合齿圈，从而使齿圈转动，再利用齿圈带动齿轮转动，使齿轮带动齿条往复移动，以使各拉伸部同步移动，不仅使方形薄膜基片各边拉伸力度相同，同时节约动力源，降低成本；

3、在安装板底部设置导向条，固定座的两侧设置弹簧，弹簧的另一端连接移动座，使移动座在导向条的作用下向移动板的两侧展开，以实现方形薄膜基片的多轴向拉伸，且各等变距机构上的夹爪处对方形薄膜基片的拉力相同，提高薄膜的拉伸精度。

附图说明

本文描述的附图只是为了说明所选实施例，而不是所有可能的实施方案，更不是意图限制本发明的范围。

图1示出了本申请的应用场景图。

图2示出了本申请的设置安装板后的应用场景图。

图3示出了本申请的图2的A处放大视图。

图4示出了本申请的拉伸部结构示意图。

图5示出了本申请的图4的B处放大视图。

图6示出了本申请的安装座结构示意图。

图7示出了本申请的齿圈结构示意图。

图8示出了本申请的导向条的结构示意图。

图中标记：驱动部-100、安装座-110、环形槽-111、C型座-112、导向槽-113、T型座-120、驱动机构-130、电机-131、主动齿轮-132、齿圈-133、凸台-134、安装板-140、避让孔-141、导向条-142、拉伸部-200、等变距机构-210、夹爪-211、移动座-212、弹簧-213、导向杆-214、移动机构-220、齿条-221、齿轮-222、移动板-223、支座-224、固定座-225、梯形座-226、滚子-227、切料部-300、吸盘-310、切刀组件-320、切刀-321、探测器-322、切刀座-323、安装块-324、气缸-325。

实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明的实施方式进行详细说明，但本发明所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

如图1-图8所示，本实施例提供一种薄膜拉伸成型装置，包括：驱动部100、沿驱动部100圆周阵列设置的多个拉伸部200、切料部300，本实施例将拉伸成型后的薄膜边缘余料切除后，再进行收集，避免拉伸后的薄膜受到二次拉力，影响薄膜精度，同时缩短加工工序，节约成本。

具体的，如图1-图2、图6所示，驱动部100包括安装座110，安装座110中部设有T型座120，T型座120的横部呈方形结构，用于放置方形的薄膜基片，T型座120的竖部垂直于横部向下延伸并与安装座110的中心垂直连接，安装座110上设有驱动机构130，驱动机构130为拉伸部200提供动力。

具体的，如图1、图4所示，拉伸部200安装于安装座110上，本实施例中拉伸部200以四个为例，以对应于方形薄膜的四条边。安装座110呈圆盘型，拉伸部200包括移动机构220，移动机构220的一端连接驱动机构130，驱动机构130用于驱动移动机构220沿安装座110的径向移动，移动机构220的另一端设有等变距机构210，等变距机构210的前端阵列设有夹爪211，使多个夹爪211对方形薄膜基片的边进行多点位夹持。移动机构220沿安装座110径向的移动用于驱动等变距机构210沿安装座110的径向移动，并同时向移动机构220的两侧展开或收拢，以实现对方形薄膜基片的拉伸。

具体的，如图1-图2、图3所示，切料部300设于安装座110中心的上方，并与T型座120对应，切料部300的上端移动设于一机架上，切料部300包括吸盘310，吸盘310呈方形，吸盘310侧边设有切刀组件320，切刀组件320包括切刀321和探测器322。

使用时，将方形薄膜基片放入T型座120的中心，启动驱动机构130，驱动机构130驱动移动机构220沿安装座110的径向移动，从而使等变距机构210向移动机构220的中线移动并进行收拢至T型座120的侧边，在等变距机构210移向T型座120的侧边时，使夹爪211处于张开状态。利用等变距机构210前端的多个夹爪211与放于T型座120上的方形薄膜基片的各侧边缘轻触，以实现对方形薄膜基片的校偏，避免放置时各方形薄膜基片的放置歪斜，提高夹持位置的准确性和薄膜拉伸时的成型精度，再将夹爪211闭合，以对方形薄膜基片侧边的多点位夹持固定。

启动驱动机构130反向运动，驱动移动机构220反向移动，移动机构220带动等变距机构210向安装座110的外部方向移动，并同时向移动机构220的两侧展开以实现对方形薄膜基片的拉伸，以得到成型的薄膜。

启动切料部300，使切料部300沿机架移动至T型座120的正上方，并使切料部300垂直于T型座120的顶面向下移动，使吸盘310与T型座120的顶面平行，并与成型后的薄膜上表面贴合，使吸盘310将成型后的薄膜吸住，启动切刀组件320，使切刀组件沿垂直于吸盘310的侧边向夹爪211的方向移动，当探测器322探测到预定的切割位置时，使切刀321伸向薄膜并沿吸盘310的侧边对薄膜进行余料切除操作，完成切割后，收回切刀组件320，使吸盘310将成型后的薄膜取出。从而避免了余料切除时，对成型后的薄膜进行二次拉伸，提高薄膜精度，缩减工序段，节约成本。

具体的，如图1所示，安装座110顶面阵列设有四个C型座112，C型座112的数量与拉伸部200的数量对应，移动机构220包括齿条221，齿条221的一侧设有滑槽，C型座112的开口内设有凸条，滑槽与凸条滑动配合，使齿条221的一侧滑动设于C型座112的开口内。齿条221的一端连接移动板223的一面，另一面连接驱动机构130。

使用时，启动驱动机构130，驱动机构130驱动齿条22在沿C型座112的宽度方向移动，从而推动移动板223沿安装座110的径向移动，以驱动等变距机构210。

具体的，如图4所示，齿条221的一侧阵列有多个凸齿，凸齿与齿轮222的下部啮合。安装座110的顶面向下凹陷设有空腔部，T型座120设于空腔部的中心，空腔部的底部周侧向外凹陷设有环形槽111，驱动机构130包括电机131，电机131设于安装座110底部的外壁，电机131的输出端穿过安装座110的底部伸入空腔部内，并与主动齿轮132连接，主动齿轮132转动设于空腔部内，主动齿轮132的一侧与齿圈133啮合配合，齿圈133外周设有凸台134，凸台134与环形槽111转动配合，齿轮222与齿圈133啮合。

其中，安装座110的底部设有多个安装孔，安装孔内设置有销轴，齿轮222通过轴承安装于销轴外周，使齿轮222与销轴实现转动配合，为了防止齿轮222转动过程中，发生轴向移动，在销轴的顶部设有限位块。

使用时，只需要启动电机131便可为拉伸部200提供动力源，节约动力源数量，从而节约成本。同时，电机131驱动主动齿轮132转动，主动齿轮132带动齿圈133转动，从而使齿圈133驱动各移动机构220的齿轮222转动，从而使各移动机构220的齿条221同步运动，以驱动各等变距机构210同步运动，从而提高薄膜的拉伸精度。

具体的，如图4-图5所示，变距机构210的两端分别设有移动座212，在移动板223朝向T型座120的一面顶部设有导轨，移动座212与导轨滑动连接，移动板223顶部的两端分别设有支座224，两支座224之间设有固定座225，固定座225的左右两侧分别设有弹簧213，弹簧213的一端接移动座212，两支座224之间设有导向杆214，导向杆214穿过固定座225，移动座212的一侧穿设于导向杆214上，移动板223的运动轨迹上设有推撑组件，推撑组件用于推动移动座212向移动板223的两侧移动，从而使等变距机构210上的夹爪在沿安装座110径向移动的同时向移动板223的两侧进行同步展开，以实现对方形薄膜基片的拉伸。

具体的，推撑组件包括多个连杆，连杆的一端连接安装板140顶面，并与C型座112依次间隔设置，连杆的顶部设有安装板140，安装板140的中心设有避让孔141，避让孔141与T型座120对应，用于切料部300通过，安装板140上设有多组导向条142，每组导向条142对称设置，且一组导向条142对应于一个拉伸部200，导向条142的长度方向沿移动机构220的运动轨迹方向布置，且导向条142朝向避让孔141的一端向避让孔141侧边的中线方向倾斜，另一端向远离中线方向倾斜，移动座212的顶部与导向条142的外侧滑动配合。

使用时，当夹爪211已完成对方形薄膜基片侧边的夹持后，电机131进入拉伸阶段，电机131驱动主动齿轮132转动，主动齿轮132带动齿圈133转动，从而使齿圈133驱动各移动机构220对应的齿轮222转动，从而带动齿条221移动，以使齿条221拉动移动板223向C型座112所在方向移动，移动的同时，等变距机构210两侧的移动座212在导向条142的导向作用下向移动板223的两侧移动，从而使夹爪211等变距的向移动板223的两侧展开，从而实现了薄膜的多方位拉伸，以获得预定参数的薄膜。

具体的，如图4、图5、图8所示，移动座212朝向T型座120的一侧设有支杆，等变距机构210的左右两端分别与支杆的前端铰接，移动座212的另一侧顶部设有凸块，凸块高于移动板223的顶部，凸块滑动设于导向杆214上，凸块顶部设有梯形座226，两移动座212上的梯形座226的斜边相对设置，且梯形座226斜边的倾斜方向与导向条142的倾斜方向一致，沿梯形座226的斜边向内凹陷设有矩形槽，矩形槽内设有多个滚子227，滚子227与导向条142的外侧滚动配合，以使移动座212与导向条142之间的摩擦力变为滚动摩擦，减小移动座212与导向条142之间的磨损，提高使用寿命。

具体的，如图6所示，空腔部内呈圆周阵列分布有导向槽113，导向槽113的数量与拉伸部200的数量对应，导向槽113的横截面呈倒T型，移动板223的下端设有呈倒T型结构的凸台，凸台与导向槽113滑动配合，以提高移动板223移动的稳定性。

具体的，如图2-图3所示，吸盘310的侧面设有导轨，各导轨首尾相连，切刀组件320移动设于导轨上，以避免切刀组件320裁切时，裁切不彻底，而导致吸盘310在裁切后进行成型后的薄膜取料时，成型薄膜与余料边发生拉扯，损伤薄膜。

具体的，如图3所示，切刀组件320还包括环形驱动机构，环形驱动机构安装于导轨上，环形驱动机构上设有切刀座323，环形驱动机构用于驱动切刀座323沿吸盘310的导轨移动，环形驱动机构可采用电机带动传动带的形式，也可采用电机驱动链轮链条的形式。切刀座323上设于直线机构，直线机构的输出端设有安装块324，直线机构用于驱动安装块324沿垂直于导轨方向伸缩，以满足不同尺寸的薄膜余料切除，安装块324的顶部设有气缸325，气缸325的输出端垂直于安装块324，并穿过安装块324连接切刀321，切刀321与薄膜表面所在方向垂直设置，探测器322设于安装块324的底部，并位于切刀321的前端，以探测成型后的薄膜的裁切位置，从而控制切刀321的下刀位置，以将拉伸成型后的薄膜切下。同时为了提高自动化程度，在本实施例的一侧可设置机械手，当成型后的薄膜被切下后，正向启动电机131，使移动板223向T型座120的方向移动，从而使夹爪211带动薄膜余料移动至T型座120的上方，利用机械手伸入避让孔141内将薄膜余料进行取料，并收集转移。

如图1-图8所示，本申请实施例的另一个方面提供一种薄膜成型方法，应用如上述的薄膜拉伸成型装置进行薄膜的拉伸，包括如下步骤：

S01、将方向薄膜基片放入T型座120的横部，可采用手动放入，也可采用机械手自动放入，为了提高自动化程度，本实施例中利用吸盘310将方形薄膜基片吸取放入T型座120上；

S02、启动电机131，电机131驱动主动齿轮132转动，主动齿轮132带动齿圈133转动，齿圈133驱动齿轮222转动，从而使齿轮222驱动齿条221向T型座120的中心方向移动，同时启动等变距机构210上的夹爪211，使夹爪211处于张开状态；

S03、夹爪211与方形薄膜基片的侧边轻触，以实现对方形薄膜基片的位置校偏，启动等变距机构210上的夹爪，使夹爪夹持薄膜基片的侧边；

S04、反向启动电机131，使移动机构220进入回程，并带动等变距机构210向T型座120中心的反方向移动，同时等变距机构210两端的移动座212在导向条142的作用下，使等变距机构210沿移动板223的两侧展开，从而使等变距机构210上的各夹爪211等间距的向移动板223的两侧移动，进而实现对薄膜基片的拉伸；

S05、拉伸至预定参数后，启动切料部300，使吸盘310吸附拉伸后的薄膜，再启动切刀组件320，探测器322探测出拉伸后的薄膜余料的预定切割位置，启动气缸325，切刀321切下薄膜，以得到成型薄膜；

S06、吸盘310将成型后的薄膜吸住并转移至预定位置进行存放；

S07、正向启动电机131，移动机构220向T型座120中心移动预定距离，等变距机构210将薄膜余料推送至T型座120上，利用机械手夹持薄膜余料，松开夹爪，机械手将余料转移至收集处，进行收集。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不表示是唯一的或是限制本发明。本领域技术人员应理解，在不脱离本发明的范围情况下，对本发明进行的各种改变或同等替换，均属于本发明保护的范围。