本发明专利技术提供一种微米级丝材分段自动涂敷打印装置及方法，所述装置包括：同轴涂敷打印机构，包括涂敷打印头组件(1)和第一驱动装置(2)，所述涂敷打印头组件包括打印头(12)，所述打印头内同轴设有走丝通道(121)和挤出流道(122)；同轴对位机构，包括丝材定位组件(3)和倒置视觉对位组件(4)；水平视觉检测机构，包括水平视觉相机组件(5)和第二驱动装置(6)。本发明专利技术基于同轴涂覆头进行环形挤出涂覆，采用同轴对位机构使得涂敷过程中丝材与走丝通道和挤出流道同轴对位，采用水平视觉检测机构检测丝材涂敷的起点位置、涂敷长度及涂敷尺寸，实现微米级丝材指定区域的指定厚度的精确涂敷。微米级丝材指定区域的指定厚度的精确涂敷。微米级丝材指定区域的指定厚度的精确涂敷。
【技术实现步骤摘要】
一种微米级丝材分段自动涂敷打印装置及方法
[0001]本专利技术涉及丝材涂覆设备
，特别是涉及一种微米级丝材分段自动涂敷打印装置及方法。
技术介绍
[0002]丝材涂覆工艺具体指将功能涂料均匀涂覆包裹在丝材上的工艺，随着生产制造技术及工艺的提升，要求丝材涂覆工艺具有更高的涂层质量及精度。此外，随着应用行业的多样化，丝材涂覆工艺在微米级丝材上的应用也逐步扩大，且要求涂层均匀一致，涂层厚度可控，涂层区域可控以及高粘度涂料需求。
[0003]目前丝材表面涂料涂覆方法主要包括：涂刷法，采用毛刷或毛棍等工具，蘸取涂料后在丝材表面进行往复刷涂，保证丝材各面都被涂料覆盖。然而，涂刷法无法完成指定厚度涂料涂覆要求，且涂层均匀一致性难以保证。
[0004]浸涂法，将待涂覆丝材浸润到涂料中，可通过多次烘干和浸润工艺，完成一定厚度的涂覆。其优点在于涂覆效率高，丝材浸润覆盖完整；其不足之处在于，丝材浸涂受表面张力影响较大，当丝材各处表面张力存在差异时，会造成丝材涂层差异，影响涂覆精度及一致性。此外，在进行指定厚度涂层涂覆时，需进行多次烘干和浸润，二次浸润易造成已烘干涂层被浸湿，无法满足特定行业的工艺需求。
[0005]喷涂法，喷涂法是用喷枪将涂料喷成雾状液，在被涂物面上分散沉积的一种涂覆法。其优点在于涂覆一致性较好，涂覆效率高，可对指定丝材区域进行涂覆；其不足之处在于丝材周向涂层厚度差异性较大，无法制备均匀一致的涂层，且当较小直径丝材涂覆时，由于表面张力问题，易造成喷涂后涂层团聚，无法均匀铺展。此外，采用喷涂工艺进行丝材涂覆，仅适用于低粘度的功能涂料，无法兼容高粘度的涂料。
[0006]综上所述，针对微米级丝材涂覆，现有丝材涂覆工艺存在以下几个方面的缺陷：(1)无法满足涂层均匀一致性，即涂层沿丝材周向厚度均匀一致性无法保证；根据现有研究表明，在细丝材上均匀涂覆特制的功能涂料，可充当柔性传感器使用。因此，涂层的均匀一致性尤为重要，其涂层均匀性直接影响产品相关性能指标。然而，现有丝材涂覆技术，仅能实现丝材表面涂料覆盖，无法实现涂层厚度的均匀一致，在特种行业(如微米级丝材表面涂覆在电子行业内的应用)无法适用。
[0007](2)无法满足指定厚度涂层的涂覆需求；在微米级丝材上进行功能涂料涂覆，其厚度参数会影响产品本身的性能指标。因此，需要根据工艺需求，进行指定厚度功能涂层的涂覆，且其厚度精度直接影响最终产品的功能指标。然而，现有丝材涂覆技术，在丝材涂覆厚度上无法实现精确控制，且无法满足指定厚度的一次成型。
[0008](3)无法满足丝材指定区域的涂覆需求；在微米级丝材上指定区域进行涂覆，其涂覆长度精度直接影响功能丝材的差异
性。然而，现有丝材涂覆技术，无法精确实现涂覆区域长度的控制。
[0009](4)无法满足高粘度涂料涂覆的需求。
[0010]在微米级丝材上进行功能涂料涂覆工艺中，涉及不同粘度的功能涂料需求。然后，现有丝材涂覆工艺在涂料粘度较高时，由于涂料本身流动性较差，无法实现丝材的均匀涂覆；如浸涂法，在涂料粘度较高时，无法实现丝材的完全浸润，存在漏涂风险；如喷涂法，在涂料粘度较高时，无法实现涂料的雾化，即无法实现丝材的均匀喷涂。
技术实现思路
[0011]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种涂层厚度可控、均匀一致，涂覆区域可控、兼容高粘度涂料的涂覆需求的微米级丝材分段自动涂敷打印装置及方法。
[0012]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种微米级丝材分段自动涂敷打印装置，包括：同轴涂敷打印机构，包括涂敷打印头组件和用于驱动涂敷打印头组件相对于微米级丝材向上移动的第一驱动装置，所述涂敷打印头组件包括打印头，所述打印头内同轴设有走丝通道和挤出流道；所述走丝通道的进丝口高于挤出流道的进料口，所述走丝通道的出丝口高于挤出流道的出料口；所述同轴涂敷打印机构用于对微米级丝材进行同轴分段涂敷；同轴对位机构，包括丝材定位组件和倒置视觉对位组件，所述倒置视觉对位组件用于将丝材定位组件与走丝通道和挤出流道进行同轴对位；所述丝材定位组件用于在涂敷过程中对微米级丝材的未涂敷段进行贴合限位；水平视觉检测机构，包括水平视觉相机组件和用于驱动水平视觉相机组件与驱动涂敷打印头组件保持同步移动的第二驱动装置，所述水平视觉相机组件用于检测丝材涂敷的起点位置、涂敷长度及涂敷尺寸。
[0013]本专利技术的微米级丝材分段自动涂敷打印装置基于同轴涂覆头进行环形挤出涂覆，实现对丝材周向均匀涂覆包裹；采用同轴对位机构使得涂敷过程中丝材与走丝通道和挤出流道同轴对位，保证丝材周向涂敷厚度均匀；采用水平视觉检测机构检测丝材涂敷的起点位置、涂敷长度及涂敷尺寸，实现指定区域的指定厚度的精确涂敷。通过第一驱动装置驱动涂敷打印头组件运动提供精确稳定的涂覆速度。
[0014]优选地，所述水平视觉相机组件包括设于同轴涂敷打印机构一侧的背光源和设于同轴涂敷打印机构另一侧的光源，光源固定筒和水平视觉相机，所述水平视觉相机设有水平视觉相机镜筒，所述光源通过光源固定筒与相机镜筒固定连接；所述相机镜筒靠近光源固定筒的位置套设有水平视觉相机镜筒抱箍，所述抱箍上设有用于对水平视觉相机对焦及位置调控的滑台。光源的作用是提供视觉定位补光，背光源的作用是在涂敷尺寸测量时为水平视觉相机提供水平视觉尺寸测量背光。
[0015]优选地，所述丝材定位组件包括定位块，安装块和调节滑台，所述定位块水平滑动贯穿插接于安装块内，所述定位块的端部设有丝材定位槽；所述调节滑台设有用于驱使安装块沿X向、Y向和Z向移动的X向调节旋钮，Y向调节旋钮和Z向调节旋钮。
[0016]优选地，所述定位块的一端形成有避让台阶，所述丝材定位槽开设于避让台阶面
上，所述丝材定位槽为V型槽；所述定位块的另一端设有拉杆；所述安装块上设有波珠螺丝，所述定位块位于安装块内的部分设有与波珠螺丝相适配的工作位限位球孔和非工作位限位球孔。
[0017]优选地，所述倒置视觉对位组件依次包括倒置视觉相机，倒置视觉相机镜筒和倒置视觉相机镜头；所述倒置视觉相机镜筒上设有倒置视觉相机镜筒抱箍；同轴对位过程中，所述丝材定位槽位于涂敷打印头组件的下方，倒置视觉相机镜头位于丝材定位槽的下方，所述倒置视觉相机用于实现涂敷打印头组件与丝材定位槽中心的同轴标定。倒置视觉对位组件主要功能在于进行同轴涂敷打印头圆心抓取定位，丝材定位槽中心位置标定，同轴涂敷打印头与丝材定位槽中心的同轴标定，满足丝材的同轴涂敷需求。具体对位过程为：倒置相机抓取同轴涂敷打印头的圆心并进行位置标定，显示标定十字；将定位块推至工作位后，通过调控XYZ向调节旋钮实现丝材定位槽中心与标定十字中心重合，丝材定位槽对丝材的未涂敷段进行贴合限位，即实现涂覆针头与丝材的同轴标定，可保证丝材垂直，保证丝材周向涂敷厚度均匀。
[0018]优选地，所述打印头包括供料座和与供料座相连通的供料料筒，所述供料料筒上设有供料压力控制器；所述供料压力控制器用于实现功能涂料的精确供给及涂覆启停控制，以此实现对微米级丝材本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种微米级丝材分段自动涂敷打印装置，其特征在于，包括：同轴涂敷打印机构，包括涂敷打印头组件(1)和用于驱动涂敷打印头组件相对于微米级丝材向上移动的第一驱动装置(2)，所述涂敷打印头组件包括打印头(12)，所述打印头内同轴设有走丝通道(121)和挤出流道(122)；所述走丝通道的进丝口高于挤出流道的进料口，所述走丝通道的出丝口高于挤出流道的出料口；所述同轴涂敷打印机构用于对微米级丝材进行同轴分段涂敷；同轴对位机构，包括丝材定位组件(3)和倒置视觉对位组件(4)，所述倒置视觉对位组件用于将丝材定位组件与走丝通道和挤出流道进行同轴对位；所述丝材定位组件用于在涂敷过程中对微米级丝材的未涂敷段进行贴合限位；水平视觉检测机构，包括水平视觉相机组件(5)和用于驱动水平视觉相机组件与驱动涂敷打印头组件保持同步移动的第二驱动装置(6)，所述水平视觉相机组件用于检测丝材涂敷的起点位置、涂敷长度及涂敷尺寸。2.根据权利要求1所述的微米级丝材分段自动涂敷打印装置，其特征在于：所述水平视觉相机组件包括设于同轴涂敷打印机构一侧的背光源(51)和设于同轴涂敷打印机构另一侧的光源(52)，光源固定筒(53)和水平视觉相机(54)，所述水平视觉相机设有水平视觉相机镜筒(55)，所述光源通过光源固定筒与相机镜筒固定连接；所述相机镜筒靠近光源固定筒的位置套设有水平视觉相机镜筒抱箍(56)，所述抱箍上设有用于对水平视觉相机对焦及位置调控的滑台(57)。3.根据权利要求1所述的微米级丝材分段自动涂敷打印装置，其特征在于：所述丝材定位组件包括定位块(31)，安装块(32)和调节滑台(33)，所述定位块水平滑动贯穿插接于安装块内，所述定位块的端部设有丝材定位槽(311)；所述调节滑台设有用于驱使安装块沿X向、Y向和Z向移动的X向调节旋钮(331)，Y向调节旋钮(332)和Z向调节旋钮(333)。4.根据权利要求3所述的微米级丝材分段自动涂敷打印装置，其特征在于：所述定位块的一端形成有避让台阶(312)，所述丝材定位槽开设于避让台阶面上，所述丝材定位槽为V型槽；所述定位块的另一端设有拉杆(34)；所述安装块上设有波珠螺丝(341)，所述定位块位于安装块内的部分设有与波珠螺丝相适配的工作位限位球孔(313)和非工作位限位球孔(314)；所述安装块上设有用于检测定位块位置的磁性接近传感器(321)。5.根据权利要求3或4所述的微米级丝材分段自动涂敷打印装置，其特征在于：所述倒置视觉对位组件依次包括倒置视觉相机(41)，倒置视觉相机镜筒(42)和倒置视觉相机镜头(43)；所述倒置视觉相机镜筒上设有倒置视觉相机镜筒抱箍(44)；同轴对位过程中，所述丝材定位槽位于涂敷打印头组件的下方，倒置视觉相机镜头位于丝材定位槽的下方，所述倒置视觉相机用于实现涂敷打印头组件与丝材定位槽中心的同轴标定。6.根据权利要求1所述的微米级丝材分段自动涂敷打印装置，其特征在于：所述打印头包括供料座(123)和与供料座相连通的供料料筒(14)，所述供料料筒上设有供料压力控制器(13...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘国栋，刘林，郭金萍，黄飞，
申请(专利权)人：芯体素杭州科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：
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