一種面向柔性薄膜轉移的曲面變形機械手制造技術

本發明專利技術屬于物料輸送轉移相關設備領域，并公開了一種面向柔性薄膜轉移的曲面變形機械手，包括直線驅動組件、密封組件、氣壓組件和可調式滑動組件，其中直線驅動組件用于提供上下驅動位移，是形成自由曲面的主要驅動機構；密封組件包括上連接板、下連接板、密封膜和透氣膜等組件，并與氣壓組件相配合形成了正壓腔室和負壓腔室，相應使得機械手依次實現對柔性薄膜進行吸附和貼放的功能；可調式滑動組件則用于對多個直線執行器彼此之間的相對位置進行調節。通過本發明專利技術，相應能夠高效率實現柔性薄膜從平面基底轉移到目標曲面的整體過程，同時具備結構緊湊、便于操控、高精度和對薄膜損害小等優點，并在形成自由曲面時具備更多的適應性和自由調節能力。

【技術實現步驟摘要】
一種面向柔性薄膜轉移的曲面變形機械手
本專利技術屬于物料輸送轉移相關設備領域，更具體地，涉及一種面向柔性薄膜轉移的曲面變形機械手。
技術介紹
柔性曲面電子具有大面積、可變形、輕質和非平面等特點，具有平面硅基微電子/傳感器無可比擬的優勢，因而在航空航天、信息通信和健康醫療等領域已顯示出巨大發展空間和應用前景。然而，在將譬如飛行器智能蒙皮之類的柔性曲面電子進行轉移時，往往需要將在平面基底上已預先處理的電子薄膜吸附后轉移固定到目標曲面上，該工序直接影響到最終產品的質量可靠性，因而屬于關鍵的制造環節之一。目前的現有技術中，已經提出了一些用于面向芯片之類對象的拾取或貼放轉移的方案，例如CN201420671749.4、CN200910272685.4等早期專利，然而這些方案并沒有披露當貼放對象為曲面時應對如何進行針對性處置的解決方案；此外，現有技術中也提出了采用軟性圖章將薄膜吸附壓印的方式，但實際測試表明，在轉移過程中往往會導致過大的變形力，加劇柔性薄膜中電子器件的破裂，同時存在轉移精度不足等問題。相應地，本領域亟需針對柔性薄膜從平面基底到目標曲面的轉移過程提出更為妥善的解決方式，以滿足目前日益提高的工藝要求。
技術實現思路
針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本專利技術提供了一種面向柔性薄膜轉移的曲面變形機械手，其中通過對該曲面變形機械手的整體構造組成進行重新設計，并對其關鍵部件如直線驅動組件、密封組件、可調式滑動組件等的具體結構及其安裝設置方式做出進一步的改進，相應能夠高效率實現柔性薄膜從平面基底轉移到目標曲面的整體過程，同時具備結構緊湊、便于操控、高精度和對薄膜損害小等優點，并且在形成自由曲面時具備更多的適應性和自由調節能力。為實現上述目的，按照本專利技術，提供了一種面向柔性薄膜轉移的曲面變形機械手，該曲面變形機械手包括直線驅動組件、密封組件、氣壓組件和可調式滑動組件，其特征在于：所述直線驅動組件包括安裝柱和直線執行器，其中所述直線執行器的數量為多組，它們沿著豎直方向排列安裝在所述安裝柱上，并用于提供上下位移的驅動力；所述密封組件整體設置在所述直線驅動組件的下部，并包括上連接板、下連接板、密封膜和透氣膜，其中該上連接板與該下連接板呈上下聯接安裝的形式，并通過密封墊片執行兩者之間的密封，所述直線執行器的末端則通過O型密封圈密封嵌合于該上連接板頂面的槽內部；此外，所述密封膜粘接在所述下連接板下端部的內側環面，所述透氣膜通過箍環固定在所述下連接板下端部的外側環面，并使得所述上連接板、密封墊片、O型密封圈、下連接板以及密封膜共同圍成第一腔室，同時使得所述密封膜與透氣膜之間則形成第二腔室；所述氣壓組件用于執行將所述第一腔室內部形成正壓、將所述第二腔室內部形成負壓的功能；以此方式，所述第二腔室內的負壓使得處于所述密封組件最下端的所述透氣膜執行柔性薄膜的吸附，所述第一腔室內的正壓則配合所述直線執行器上下驅動所述密封膜與透氣膜變形，由此進一步推動此密封膜與此透氣膜發生曲面變形，相應使得機械手依次完成將柔性薄膜吸附及轉印至目標曲面上對應位置點的過程；所述可調式滑動組件用于對所述直線執行器彼此之間的相對位置進行調節。通過以上構思，本專利技術可充分利用機械手所形成轉移曲面上的多個點點的相對上下高低位置來近似模擬目標曲面的機理，相應以更高精度和更高效率執行整個柔性薄膜至目標曲面的轉移過程：更具體而言，所述直線執行器譬如可成組使用，它們各自輸出不同的直線位移，其上下高度不同的推桿末端位置點形成了曲面變形的控制點，這樣通過調節這些位置點的高度得以進一步調節下部曲面的變形；相應地，直線執行器各自伸出向下運動，戳動密封膜和透氣膜變形，致使透氣膜上吸附的柔性薄膜曲面變形；換而言之，當機械手轉移柔性薄膜時，先將成組使用的直線執行器控制變形的相應點定位粘結到目標曲面對應位置點上，完成柔性薄膜初步的貼放；氣壓組件向第一腔室填充正壓氣體，導致密封膜受壓膨脹，接觸透氣膜并進一步迫使透氣膜連同柔性薄膜壓印到目標曲面上，由此完成柔性薄膜最后的貼放；此外在此基礎上，由于可調式滑動組件能夠將多個直線執行器之間的位置按照需求進行靈活調整，相應使得直線驅動組件在形成自由曲面上可具備更多的適應性和調節能力，從而進一步確保順利完成各類目標曲面的薄膜轉移操作。進一步優選地，所述直線執行器優選成組使用，它們各自輸出不同的直線位移，由此通過上下高度不同的推桿末端位置點形成了曲面變形的控制點，并通過調節這些位置點的高度以調節曲面變形的狀態。更具體地，所述成組使用的直線執行器推桿各自伸出向下運動，戳動所述密封膜和所述透氣膜變形，致使該透氣膜上吸附的柔性薄膜曲面變形；此外，所述的直線執行器與所述密封膜相接觸的推桿末端優選塞入具備一定彈性的半球形軟塞頭，相應使得機械手在戳動兩層膜變形以及轉移柔性薄膜到相應的目標曲面時有一定的緩沖能力。進一步優選地，所述的密封膜與透氣膜均為高彈性薄膜，固定在下連接板下端部的內外側環面，兩層膜之間形成了負壓腔室。氣壓組件在所述的負壓腔室通負壓，以此，下表面的透氣膜真空吸附柔性薄膜。進一步優選地，機械手轉移柔性薄膜時，先將成組使用的直線執行器控制變形的相應點定位粘結到目標曲面對應位置點上，完成柔性薄膜初步的貼放；氣壓組件向正壓腔室填充氣體，正壓腔室下的密封膜受壓膨脹，接觸透氣膜并進一步迫使透氣膜連同柔性薄膜壓印到目標曲面上，完成柔性薄膜最后的貼放。作為進一步優選地，可調式滑動組件是對所述成組使用的直線執行器適用性調整的裝置，并用于將這些直線執行器位置進行調整，使得直線驅動組件在形成自由曲面時具有更多的適應性和調整能力；其中直線執行器優選布置處于所述可調式滑動組件的同一平面框架結構內且其數量為五個，這些直線執行器優選采用中心對稱方案進行布置，并包括位于平面正中央的第一執行器，以及位于平面四角且相互保持對稱的第二執行器、第三執行器、第四執行器和第五執行器。是以，可調式滑動組件可相應調節中央的第一執行器與四周的第二執行器、第三執行器、第四執行器和第五執行器相互之間的位置布局。作為進一步優選地，所述可調式滑動組件優選呈凸輪多滑塊機構的形式，并包括平面框架結構、設置在該平面框架結構正中央的凸輪，以及分別位于該平面框架結構四角且相互保持對稱的四個滑塊，其中各個滑塊各自安裝在下方的直線導軌上，其朝向所述凸輪的前端安裝有滾子以用于與該凸輪的高副相抵觸連接，其背離所述凸輪的后段則設置有壓縮彈簧以便執行與該凸輪之間的鎖合；此外，上述凸輪、四個滑塊分別用于對應嵌合安裝五個所述直線執行器，由此使得這些直線執行器可根據需求進行各種位置布局的調整。作為進一步優選地，所述凸輪的輪廓曲線中曲線線段的組成根據直線執行器設計數量而定，當直線執行器中心對稱分布時，輪廓曲線優選圓周均布的規律設計，若此時直線執行器數量為五，優選采用呈4×90°圓周均布的曲線分布規律設計。作為進一步優選地，所述透氣膜上還優選集成有柔性傳感器陣列，并用于檢測所述透氣膜對應于所測量位置的變形量。是以，當透氣膜吸附柔性薄膜時，可以檢測透氣膜是否真空吸附好柔性薄膜；當直線執行器戳動密封膜連同透氣膜變形時，可以監測透氣膜是否達到相應的變形程度；當透氣膜連同柔性薄膜壓印到目標曲面上時，可以檢測柔性薄膜最后的貼放情況。作為進一步優本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種面向柔性薄膜轉移的曲面變形機械手，該曲面變形機械手包括直線驅動組件(10)、密封組件(20)、氣壓組件(30)和可調式滑動組件(40)，其特征在于：所述直線驅動組件(10)包括安裝柱(11)和直線執行器(12)，其中所述直線執行器(12)的數量為多組，它們沿著豎直方向排列安裝在所述安裝柱(11)上，并用于提供上下位移的驅動力；所述密封組件(20)整體設置在所述直線驅動組件(10)的下部，并包括上連接板(21)、下連接板(23)、密封膜(24)和透氣膜(25)，其中該上連接板(21)與該下連接板(23)呈上下聯接安裝的形式，并通過密封墊片(22)執行兩者之間的密封，所述直線執行器的末端則通過O型密封圈(26)密封嵌合于該上連接板頂面的槽內部；此外，所述密封膜(24)粘接在所述下連接板(23)下端部的內側環面，所述透氣膜(25)通過箍環(28)固定在所述下連接板(23)下端部的外側環面，并使得所述上連接板(21)、密封墊片(22)、O型密封圈(26)、下連接板(23)以及密封膜(24)共同圍成第一腔室，同時使得所述密封膜(24)與透氣膜(25)之間則形成第二腔室；所述氣壓組件(30)用于執行將所述第一腔室內部形成正壓、將所述第二腔室內部形成負壓的功能；以此方式，所述第二腔室內的負壓使得處于所述密封組件(20)最下端的所述透氣膜(25)執行柔性薄膜的吸附，所述第一腔室內的正壓則配合所述直線執行器(12)上下驅動所述密封膜(24)與透氣膜(25)變形，由此進一步推動此密封膜(24)與此透氣膜(25)發生曲面變形，相應使得機械手依次完成將柔性薄膜吸附及轉印至目標曲面上對應位置點的過程；所述可調式滑動組件(40)用于對所述直線執行器(12)彼此之間的相對位置進行調節。...

【技術特征摘要】
1.一種面向柔性薄膜轉移的曲面變形機械手，該曲面變形機械手包括直線驅動組件(10)、密封組件(20)、氣壓組件(30)和可調式滑動組件(40)，其特征在于：所述直線驅動組件(10)包括安裝柱(11)和直線執行器(12)，其中所述直線執行器(12)的數量為多組，它們沿著豎直方向排列安裝在所述安裝柱(11)上，并用于提供上下位移的驅動力；所述密封組件(20)整體設置在所述直線驅動組件(10)的下部，并包括上連接板(21)、下連接板(23)、密封膜(24)和透氣膜(25)，其中該上連接板(21)與該下連接板(23)呈上下聯接安裝的形式，并通過密封墊片(22)執行兩者之間的密封，所述直線執行器的末端則通過O型密封圈(26)密封嵌合于該上連接板頂面的槽內部；此外，所述密封膜(24)粘接在所述下連接板(23)下端部的內側環面，所述透氣膜(25)通過箍環(28)固定在所述下連接板(23)下端部的外側環面，并使得所述上連接板(21)、密封墊片(22)、O型密封圈(26)、下連接板(23)以及密封膜(24)共同圍成第一腔室，同時使得所述密封膜(24)與透氣膜(25)之間則形成第二腔室；所述氣壓組件(30)用于執行將所述第一腔室內部形成正壓、將所述第二腔室內部形成負壓的功能；以此方式，所述第二腔室內的負壓使得處于所述密封組件(20)最下端的所述透氣膜(25)執行柔性薄膜的吸附，所述第一腔室內的正壓則配合所述直線執行器(12)上下驅動所述密封膜(24)與透氣膜(25)變形，由此進一步推動此密封膜(24)與此透氣膜(25)發生曲面變形，相應使得機械手依次完成將柔性薄膜吸附及轉印至目標曲面上對應位置點的過程；所述可調式滑動組件(40)用于對所述直線執行器(12)彼此之間的相對位置進行調節。2.如權利要求1所述的一種面向柔性薄膜轉移的曲面變形機械手，其特征在于，所述直線執行器優選成組使用，它們各自輸出不同的直線位移，由此通過上下高度不同的推桿末端位置點形成了曲面變形的控制點，并通過調節這些位置點的高度以調節曲面變形的狀態。3.如權利要求2所述的一種面向柔性薄膜轉移的曲面變形機械手，其特征在于，所述成組使用的直線執行器(12)推桿各自伸出向下運動，戳動所述密封膜(24)和所述透氣膜(25)變形，致使該透氣膜(25)上吸附的柔性薄膜曲面變形；此外，所述的直線執行器(12)與所述密封膜(24)相接觸的推桿末端優選塞入具備一定彈性的半球形軟塞頭(13)，相應使得機械手在戳動兩層膜變形以及轉移柔性薄膜到相應的目標曲面時有一定的緩沖能力。4.如權利要求1-3所述的一種面向柔性薄膜轉移的曲面變形機械手，其特征在于：機械手轉移柔性薄膜時，先將成組使用的直線執行器(12)控制變形的相應點定位粘結到目標曲面對應位置點上，完成柔性薄膜初步的貼放；氣壓組件(30)向正壓腔室填充氣體，正壓腔室下的密封膜(24)受壓膨脹，接觸透氣膜(25)并進一步迫使透氣膜(25)連同柔性薄膜壓印到目標曲面上，完成柔性薄膜最后的貼放。5.如權利要求1所述的一種面向柔性薄膜轉移的曲面變形機械手，其特征在于，可調式滑動組件(40)是對所述成組使用的直線執行器(12)適用性調整的裝置，并用于將這些直線執行器(12)位置進行調整，使得直線驅動組件在形成自由曲面時具有更多的適應性和調整能力；其中直...

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳建魁，楊思慧，黃永安，
申請(專利權)人：華中科技大學，
類型：發明
國別省市：湖北,42