一种面向柔性薄膜转移的曲面变形机械手制造技术

本发明专利技术属于物料输送转移相关设备领域，并公开了一种面向柔性薄膜转移的曲面变形机械手，包括直线驱动组件、密封组件、气压组件和可调式滑动组件，其中直线驱动组件用于提供上下驱动位移，是形成自由曲面的主要驱动机构；密封组件包括上连接板、下连接板、密封膜和透气膜等组件，并与气压组件相配合形成了正压腔室和负压腔室，相应使得机械手依次实现对柔性薄膜进行吸附和贴放的功能；可调式滑动组件则用于对多个直线执行器彼此之间的相对位置进行调节。通过本发明专利技术，相应能够高效率实现柔性薄膜从平面基底转移到目标曲面的整体过程，同时具备结构紧凑、便于操控、高精度和对薄膜损害小等优点，并在形成自由曲面时具备更多的适应性和自由调节能力。

【技术实现步骤摘要】
一种面向柔性薄膜转移的曲面变形机械手
本专利技术属于物料输送转移相关设备领域，更具体地，涉及一种面向柔性薄膜转移的曲面变形机械手。
技术介绍
柔性曲面电子具有大面积、可变形、轻质和非平面等特点，具有平面硅基微电子/传感器无可比拟的优势，因而在航空航天、信息通信和健康医疗等领域已显示出巨大发展空间和应用前景。然而，在将譬如飞行器智能蒙皮之类的柔性曲面电子进行转移时，往往需要将在平面基底上已预先处理的电子薄膜吸附后转移固定到目标曲面上，该工序直接影响到最终产品的质量可靠性，因而属于关键的制造环节之一。目前的现有技术中，已经提出了一些用于面向芯片之类对象的拾取或贴放转移的方案，例如CN201420671749.4、CN200910272685.4等早期专利，然而这些方案并没有披露当贴放对象为曲面时应对如何进行针对性处置的解决方案；此外，现有技术中也提出了采用软性图章将薄膜吸附压印的方式，但实际测试表明，在转移过程中往往会导致过大的变形力，加剧柔性薄膜中电子器件的破裂，同时存在转移精度不足等问题。相应地，本领域亟需针对柔性薄膜从平面基底到目标曲面的转移过程提出更为妥善的解决方式，以满足目前日益提高的工艺要求。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种面向柔性薄膜转移的曲面变形机械手，其中通过对该曲面变形机械手的整体构造组成进行重新设计，并对其关键部件如直线驱动组件、密封组件、可调式滑动组件等的具体结构及其安装设置方式做出进一步的改进，相应能够高效率实现柔性薄膜从平面基底转移到目标曲面的整体过程，同时具备结构紧凑、便于操控、高精度和对薄膜损害小等优点，并且在形成自由曲面时具备更多的适应性和自由调节能力。为实现上述目的，按照本专利技术，提供了一种面向柔性薄膜转移的曲面变形机械手，该曲面变形机械手包括直线驱动组件、密封组件、气压组件和可调式滑动组件，其特征在于：所述直线驱动组件包括安装柱和直线执行器，其中所述直线执行器的数量为多组，它们沿着竖直方向排列安装在所述安装柱上，并用于提供上下位移的驱动力；所述密封组件整体设置在所述直线驱动组件的下部，并包括上连接板、下连接板、密封膜和透气膜，其中该上连接板与该下连接板呈上下联接安装的形式，并通过密封垫片执行两者之间的密封，所述直线执行器的末端则通过O型密封圈密封嵌合于该上连接板顶面的槽内部；此外，所述密封膜粘接在所述下连接板下端部的内侧环面，所述透气膜通过箍环固定在所述下连接板下端部的外侧环面，并使得所述上连接板、密封垫片、O型密封圈、下连接板以及密封膜共同围成第一腔室，同时使得所述密封膜与透气膜之间则形成第二腔室；所述气压组件用于执行将所述第一腔室内部形成正压、将所述第二腔室内部形成负压的功能；以此方式，所述第二腔室内的负压使得处于所述密封组件最下端的所述透气膜执行柔性薄膜的吸附，所述第一腔室内的正压则配合所述直线执行器上下驱动所述密封膜与透气膜变形，由此进一步推动此密封膜与此透气膜发生曲面变形，相应使得机械手依次完成将柔性薄膜吸附及转印至目标曲面上对应位置点的过程；所述可调式滑动组件用于对所述直线执行器彼此之间的相对位置进行调节。通过以上构思，本专利技术可充分利用机械手所形成转移曲面上的多个点点的相对上下高低位置来近似模拟目标曲面的机理，相应以更高精度和更高效率执行整个柔性薄膜至目标曲面的转移过程：更具体而言，所述直线执行器譬如可成组使用，它们各自输出不同的直线位移，其上下高度不同的推杆末端位置点形成了曲面变形的控制点，这样通过调节这些位置点的高度得以进一步调节下部曲面的变形；相应地，直线执行器各自伸出向下运动，戳动密封膜和透气膜变形，致使透气膜上吸附的柔性薄膜曲面变形；换而言之，当机械手转移柔性薄膜时，先将成组使用的直线执行器控制变形的相应点定位粘结到目标曲面对应位置点上，完成柔性薄膜初步的贴放；气压组件向第一腔室填充正压气体，导致密封膜受压膨胀，接触透气膜并进一步迫使透气膜连同柔性薄膜压印到目标曲面上，由此完成柔性薄膜最后的贴放；此外在此基础上，由于可调式滑动组件能够将多个直线执行器之间的位置按照需求进行灵活调整，相应使得直线驱动组件在形成自由曲面上可具备更多的适应性和调节能力，从而进一步确保顺利完成各类目标曲面的薄膜转移操作。进一步优选地，所述直线执行器优选成组使用，它们各自输出不同的直线位移，由此通过上下高度不同的推杆末端位置点形成了曲面变形的控制点，并通过调节这些位置点的高度以调节曲面变形的状态。更具体地，所述成组使用的直线执行器推杆各自伸出向下运动，戳动所述密封膜和所述透气膜变形，致使该透气膜上吸附的柔性薄膜曲面变形；此外，所述的直线执行器与所述密封膜相接触的推杆末端优选塞入具备一定弹性的半球形软塞头，相应使得机械手在戳动两层膜变形以及转移柔性薄膜到相应的目标曲面时有一定的缓冲能力。进一步优选地，所述的密封膜与透气膜均为高弹性薄膜，固定在下连接板下端部的内外侧环面，两层膜之间形成了负压腔室。气压组件在所述的负压腔室通负压，以此，下表面的透气膜真空吸附柔性薄膜。进一步优选地，机械手转移柔性薄膜时，先将成组使用的直线执行器控制变形的相应点定位粘结到目标曲面对应位置点上，完成柔性薄膜初步的贴放；气压组件向正压腔室填充气体，正压腔室下的密封膜受压膨胀，接触透气膜并进一步迫使透气膜连同柔性薄膜压印到目标曲面上，完成柔性薄膜最后的贴放。作为进一步优选地，可调式滑动组件是对所述成组使用的直线执行器适用性调整的装置，并用于将这些直线执行器位置进行调整，使得直线驱动组件在形成自由曲面时具有更多的适应性和调整能力；其中直线执行器优选布置处于所述可调式滑动组件的同一平面框架结构内且其数量为五个，这些直线执行器优选采用中心对称方案进行布置，并包括位于平面正中央的第一执行器，以及位于平面四角且相互保持对称的第二执行器、第三执行器、第四执行器和第五执行器。是以，可调式滑动组件可相应调节中央的第一执行器与四周的第二执行器、第三执行器、第四执行器和第五执行器相互之间的位置布局。作为进一步优选地，所述可调式滑动组件优选呈凸轮多滑块机构的形式，并包括平面框架结构、设置在该平面框架结构正中央的凸轮，以及分别位于该平面框架结构四角且相互保持对称的四个滑块，其中各个滑块各自安装在下方的直线导轨上，其朝向所述凸轮的前端安装有滚子以用于与该凸轮的高副相抵触连接，其背离所述凸轮的后段则设置有压缩弹簧以便执行与该凸轮之间的锁合；此外，上述凸轮、四个滑块分别用于对应嵌合安装五个所述直线执行器，由此使得这些直线执行器可根据需求进行各种位置布局的调整。作为进一步优选地，所述凸轮的轮廓曲线中曲线线段的组成根据直线执行器设计数量而定，当直线执行器中心对称分布时，轮廓曲线优选圆周均布的规律设计，若此时直线执行器数量为五，优选采用呈4×90°圆周均布的曲线分布规律设计。作为进一步优选地，所述透气膜上还优选集成有柔性传感器阵列，并用于检测所述透气膜对应于所测量位置的变形量。是以，当透气膜吸附柔性薄膜时，可以检测透气膜是否真空吸附好柔性薄膜；当直线执行器戳动密封膜连同透气膜变形时，可以监测透气膜是否达到相应的变形程度；当透气膜连同柔性薄膜压印到目标曲面上时，可以检测柔性薄膜最后的贴放情况。作为进一步优本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种面向柔性薄膜转移的曲面变形机械手，该曲面变形机械手包括直线驱动组件(10)、密封组件(20)、气压组件(30)和可调式滑动组件(40)，其特征在于：所述直线驱动组件(10)包括安装柱(11)和直线执行器(12)，其中所述直线执行器(12)的数量为多组，它们沿着竖直方向排列安装在所述安装柱(11)上，并用于提供上下位移的驱动力；所述密封组件(20)整体设置在所述直线驱动组件(10)的下部，并包括上连接板(21)、下连接板(23)、密封膜(24)和透气膜(25)，其中该上连接板(21)与该下连接板(23)呈上下联接安装的形式，并通过密封垫片(22)执行两者之间的密封，所述直线执行器的末端则通过O型密封圈(26)密封嵌合于该上连接板顶面的槽内部；此外，所述密封膜(24)粘接在所述下连接板(23)下端部的内侧环面，所述透气膜(25)通过箍环(28)固定在所述下连接板(23)下端部的外侧环面，并使得所述上连接板(21)、密封垫片(22)、O型密封圈(26)、下连接板(23)以及密封膜(24)共同围成第一腔室，同时使得所述密封膜(24)与透气膜(25)之间则形成第二腔室；所述气压组件(30)用于执行将所述第一腔室内部形成正压、将所述第二腔室内部形成负压的功能；以此方式，所述第二腔室内的负压使得处于所述密封组件(20)最下端的所述透气膜(25)执行柔性薄膜的吸附，所述第一腔室内的正压则配合所述直线执行器(12)上下驱动所述密封膜(24)与透气膜(25)变形，由此进一步推动此密封膜(24)与此透气膜(25)发生曲面变形，相应使得机械手依次完成将柔性薄膜吸附及转印至目标曲面上对应位置点的过程；所述可调式滑动组件(40)用于对所述直线执行器(12)彼此之间的相对位置进行调节。...

【技术特征摘要】
1.一种面向柔性薄膜转移的曲面变形机械手，该曲面变形机械手包括直线驱动组件(10)、密封组件(20)、气压组件(30)和可调式滑动组件(40)，其特征在于：所述直线驱动组件(10)包括安装柱(11)和直线执行器(12)，其中所述直线执行器(12)的数量为多组，它们沿着竖直方向排列安装在所述安装柱(11)上，并用于提供上下位移的驱动力；所述密封组件(20)整体设置在所述直线驱动组件(10)的下部，并包括上连接板(21)、下连接板(23)、密封膜(24)和透气膜(25)，其中该上连接板(21)与该下连接板(23)呈上下联接安装的形式，并通过密封垫片(22)执行两者之间的密封，所述直线执行器的末端则通过O型密封圈(26)密封嵌合于该上连接板顶面的槽内部；此外，所述密封膜(24)粘接在所述下连接板(23)下端部的内侧环面，所述透气膜(25)通过箍环(28)固定在所述下连接板(23)下端部的外侧环面，并使得所述上连接板(21)、密封垫片(22)、O型密封圈(26)、下连接板(23)以及密封膜(24)共同围成第一腔室，同时使得所述密封膜(24)与透气膜(25)之间则形成第二腔室；所述气压组件(30)用于执行将所述第一腔室内部形成正压、将所述第二腔室内部形成负压的功能；以此方式，所述第二腔室内的负压使得处于所述密封组件(20)最下端的所述透气膜(25)执行柔性薄膜的吸附，所述第一腔室内的正压则配合所述直线执行器(12)上下驱动所述密封膜(24)与透气膜(25)变形，由此进一步推动此密封膜(24)与此透气膜(25)发生曲面变形，相应使得机械手依次完成将柔性薄膜吸附及转印至目标曲面上对应位置点的过程；所述可调式滑动组件(40)用于对所述直线执行器(12)彼此之间的相对位置进行调节。2.如权利要求1所述的一种面向柔性薄膜转移的曲面变形机械手，其特征在于，所述直线执行器优选成组使用，它们各自输出不同的直线位移，由此通过上下高度不同的推杆末端位置点形成了曲面变形的控制点，并通过调节这些位置点的高度以调节曲面变形的状态。3.如权利要求2所述的一种面向柔性薄膜转移的曲面变形机械手，其特征在于，所述成组使用的直线执行器(12)推杆各自伸出向下运动，戳动所述密封膜(24)和所述透气膜(25)变形，致使该透气膜(25)上吸附的柔性薄膜曲面变形；此外，所述的直线执行器(12)与所述密封膜(24)相接触的推杆末端优选塞入具备一定弹性的半球形软塞头(13)，相应使得机械手在戳动两层膜变形以及转移柔性薄膜到相应的目标曲面时有一定的缓冲能力。4.如权利要求1-3所述的一种面向柔性薄膜转移的曲面变形机械手，其特征在于：机械手转移柔性薄膜时，先将成组使用的直线执行器(12)控制变形的相应点定位粘结到目标曲面对应位置点上，完成柔性薄膜初步的贴放；气压组件(30)向正压腔室填充气体，正压腔室下的密封膜(24)受压膨胀，接触透气膜(25)并进一步迫使透气膜(25)连同柔性薄膜压印到目标曲面上，完成柔性薄膜最后的贴放。5.如权利要求1所述的一种面向柔性薄膜转移的曲面变形机械手，其特征在于，可调式滑动组件(40)是对所述成组使用的直线执行器(12)适用性调整的装置，并用于将这些直线执行器(12)位置进行调整，使得直线驱动组件在形成自由曲面时具有更多的适应性和调整能力；其中直...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈建魁，杨思慧，黄永安，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42