CN107795558A - Esl精确切边覆膜设备及工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了ESL精确切边覆膜设备及工艺，设备包括整机控制器、上部工装和下部工装，整机控制器分别与上部工装和下部工装连接；上部工装包括工件固定机构和工件升降机构，工件固定机构上设有远红外加热***；下部工装包括模具、围绕模具周边设置的多个置料机；置料机包括机架和设于机架上的工作台；工作台上设有水平滑动机构，水平滑动机构上设有竖直滑动机构，竖直滑动机构上连接有第一工作臂；竖直滑动机构上连接伸缩机构，伸缩机构连接第二工作臂，第一工作臂和第二工作臂配合。采用该设备进行覆膜和包边时，能够对工件进行精确的加热，并在工件压下时移动皮料，避免皮料过度张紧；覆膜完成后自动进行包边，实现了覆膜和包边的自动化。
Description
技术领域
本发明涉及汽车内饰加工技术领域,具体涉及ESL精确切边覆膜设备及工艺。
背景技术
在汽车内饰加工领域，皮料的消耗是生产成本的主要因素之一，传统覆膜技术只能使用方形皮料进行覆膜，切割后的废料很多，生产成本相对非常高，而且覆膜和包边流程基本是由不同设备完成的两道以上工序。工件和皮料涂胶工序也是单独由手工或机器至少一个工位完成。所以完成一个产品的覆膜流程至少是3个工位。人力成本随着国内生活水平和收入水平的提供越来越成为生产成本的负担。由于覆膜和包边两道工序无法集成，无法满足高自动化和智能化生产的要求，传统工艺的工作效率低，且无法发保证良好的产品质量。
使用各种不同的皮料进行覆膜和对不同形状的工件进行精确覆膜并非易事，复杂的工件外形在覆膜的过程中对皮料的包覆需求量、拉伸力以及温度的需求都不一样。在传统覆膜工艺里无法解决局部皮料由于工件形状复杂造成皮料过度拉伸，皮料反弹严重进而影响覆膜质量的情况。
发明内容
本发明公开了通过精确切边覆膜技术(Exact Shape Lamination)来解决上述问题的设备和工艺，以下简称为“ESL”。ESL精确切边覆膜设备及工艺，旨在通过多角度、全方位的智能工作单元完成高效率的覆膜，采用精确局部温控技术实现皮料在覆膜过程中的温度控制，并将覆膜和包边两道工序集成在一台设备上进行，提高覆膜和包边的效率，节省人力成本，提高产品质量。
本发明采用的技术方案是：
ESL精确切边覆膜设备，包括整机控制器、上部工装和下部工装，整机控制器分别与上部工装和下部工装连接，整机控制器控制上部工装和下部工装的协同运作，便于覆膜和包边工艺的精确配合。
具体地说，所述的上部工装包括工件固定机构和工件升降机构。
所述的工件升降机构包括伸缩杆，伸缩杆的上端为固定端，伸缩杆的下端为活动端。
伸缩杆的活动端与工件固定机构连接，所述的工件固定机构包括吸附机构和/或夹持机构。针对不同材质、形状的工件，可采用不同的固定方法进行固定。
进一步的，工件固定机构上设有远红外加热***。
所述的远红外加热***包括加热处理器、第一主板和红外加热管，红外加热管连接到第一主板，加热处理器集成到第一主板并连接到红外加热管的控制电路。红外加热管在工件固定机构上对工件的进行加热，使工件达到最佳的覆膜温度，提高覆膜的效果。采用红外加热的方式可以根据工件部位精确定位，并可数字化控制皮料的局部温度，相比传统工艺的陶瓷加热方式节省了能源，而且加热方式更加快捷，不需要预热。
进一步的，下部工装包括模具、围绕模具周边设置的多个置料机。
这样设置的意义在于，通过多个置料机对皮料进行夹紧，更加精确地配合覆膜和包边过程，减少人工的参与，提高效率和质量。
所述的模具为冲压成型模具，模具内与工件配合，工件压入模具时完整贴合，这样可提高覆膜的效率。
进一步的，所述的置料机包括机架和设于机架上的工作台。
所述的工作台与机架之间设有高度调节器，高度调节器为液压杆、气压杆或者螺纹杆，高度调节器调节工作台相对于机架的高度。高度调节器连接到整机控制器，整机控制器控制高度调节器的运作。这样设置能兼容多种模具和工件，在使用不同模具对工件进行覆膜和包边时，只需要调整工作台的相应高度即可实现正常工作。
进一步的，工作台上设有水平滑动机构，水平滑动机构上设有竖直滑动机构，竖直滑动机构上连接有第一工作臂；竖直滑动机构上连接伸缩机构，伸缩机构连接第二工作臂，第一工作臂和第二工作臂配合组成夹爪。
所述的水平滑动机构包括第一电机、水平滑道、水平螺纹杆和水平滑座，第一电机和水平滑道位于工作台的上表面，水平滑座与水平滑道配合，水平螺纹杆一端与第一电机的转轴同轴连接，另一端与水平滑座螺纹连接。第一电机连接到整机控制器，整机控制器控制第一电机工作，第一电机通过带动水平螺纹杆转动，实现带动水平滑座在水平滑道上滑动。
所述的竖直滑动机构包括第二电机、竖直滑道、竖直螺纹杆和竖直滑座，竖直滑道安装在水平滑座上，第二电机和竖直螺纹杆均安装在竖直滑道上，竖直滑座与竖直滑道滑动配合，竖直螺纹杆一端与第二电机的转轴同轴连接，另一端与竖直滑座螺纹连接。第二电机连接到整机控制器，整机控制器控制第二电机工作，第二电机通过带动竖直螺纹杆转动，实现带动竖直滑座在竖直滑道上滑动。
再进一步，所述的第一工作臂固定到竖直滑座上，第一工作臂的末端有向下弯曲的弯折部，弯折部包括覆膜工作面和包边工作面，覆膜工作面为弯折部的前表面，前表面包括朝向模具的相邻的一个斜面和一个水平面，包边工作面包括弯折部的下表面和后表面，后表面上设有凸起。
在包边的过程中，下表面对皮料的边缘进行推动和下压，后表面对皮料进行压紧，可使包边过程实现自动化。
再进一步，所述的伸缩机构固定到竖直滑座上，伸缩机构的活动端连接第二工作臂，第二工作臂与第一工作臂的覆膜工作面配合。伸缩机构可以采用伸缩电机、伸缩电磁铁、液压杆、气压杆或者螺纹杆等能够实现伸缩的部件，伸缩机构使第二工作臂与第一工作臂能够分离和配合，从而实现对皮料的夹紧和放松。
本发明还公开了使用所述的ESL精确切边覆膜设备进行覆膜包边的工艺，包括以下步骤：
S01：调整工作台的高度，使工作台的上表面高于模具的上端面；
S02：将进行过精确切边和涂胶的皮料固定于置料机上，皮料的边缘贴合第一工作臂的覆膜工作面，第二工作臂对皮料进行夹紧；
S03：将需要覆膜的工件固定在上部工装的工件固定机构上，并使工件与模具对正，同时远红外加热***启动，对工件进行加热；
S04：工件升降机构下行运行，将工件竖直向下传送；
S05：工件接触到皮料后继续下行，水平滑动机构启动运行，保持皮料的张紧力；工件下行到与模具完全贴合，此时工件与皮料完全贴合，完成覆膜过程；
S06：伸缩机构收缩，第二工作臂与第一工作臂分离，皮料的边缘脱离覆膜工作面；第一工作臂的弯折部的包边工作面对皮料的边缘进行前推和下压的折边操作；
S07：第一工作臂往后退回，弯折部的凸起将皮料的折边压紧到工件上，折边与工件贴紧后完成包边。
在以上步骤中，步骤S02中固定皮料时将皮料的正面朝下，背面朝上，且皮料的背面涂胶。
多个整机控制器之间进行通讯，控制每个置料机同步工作。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明将上部工装与下部工装配合使用，在下部工装上设置水平滑动机构和竖直滑动机构，在覆膜过程中水平滑动机构跟随工件的压紧而执行动作，避免了皮料的过度张紧；本发明还设置了独特结构的第一工作臂，在完成覆膜之后，第二工作臂和第一工作臂分离，由第一工作臂进行前推和下压完成包边工作，实现了将覆膜和包边一次性完成的工艺，提高了效率，节省了人工，还保证了较高的生产质量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅表示出了本发明的部分实施例，因此不应看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它相关的附图。
图1是本发明的整体结构示意图。
图2是图1中A处的局部放大图。
上述附图中，附图标记对应的名称为：1-工件升降机构，2-工件固定机构，3-工件，4-皮料，5-模具，6-机架，7-工作台，8-高度调节器，9-水平滑动机构，10-第一工作臂，11-弯折部，12-第二工作臂，13-伸缩机构，14-竖直滑动机构，15-整机控制器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。
实施例
如图1、图2所示，本实施例公开了ESL精确切边覆膜设备，包括整机控制器15、上部工装和下部工装，整机控制器15分别与上部工装和下部工装连接，整机控制器15控制上部工装和下部工装的协同运作，便于覆膜和包边工艺的精确配合。
上部工装包括工件固定机构2和工件升降机构1。工件升降机构1包括伸缩杆，伸缩杆的上端为固定端，伸缩杆的下端为活动端。本实施例中伸缩杆采用电驱动伸缩杆。
伸缩杆的活动端与工件固定机构2连接，所述的工件固定机构2包括吸附机构和/或夹持机构。吸附机构包括负压吸盘，夹持机构包括机械手等夹持装置，对于平整的工件3采用吸附机构进行固定，对于不规则工件3采用夹持装置进行固定。
为了保证工件3的最佳覆膜状态，工件固定机构2上设有远红外加热***。
所述的远红外加热***包括加热处理器、第一主板和红外加热管，第一主板与整机控制器15相连，红外加热管连接到第一主板，加热处理器集成到第一主板并连接到红外加热管的控制电路。红外加热管在工件固定机构2上进行均布，每个红外加热管单独工作，便于对工件3的局部进行精确加热。
下部工装包括模具5、围绕模具5周边设置的多个置料机，本实施例中，采用的模具5为方形模具，在模具5的每个边上设置两个置料机。
通过八个置料机对皮料4进行夹紧，对于模具5每个边处的皮料4都能进行准确的处理。
模具5为冲压成型模具，本实施例中模具5为凹模，供工件3压入；模具5与工件3配合，工件3压入模具5时完整贴合,使覆膜更加均匀，并提高覆膜的效率。
置料机包括机架6和设于机架6上的工作台7。
所述的工作台7与机架6之间设有高度调节器8，本实施例中高度调节器8为液压杆，液压杆的一端固定到机架6，另一端固定到工作台7，因此高度调节器8可调节工作台7相对于机架6的高度。高度调节器8连接到整机控制器15，整机控制器15控制高度调节器8的运作。
工作台7上设有水平滑动机构9，水平滑动机构9上设有竖直滑动机构14，竖直滑动机构14上连接有第一工作臂10；竖直滑动机构14上连接伸缩机构13，伸缩机构13连接第二工作臂12，第一工作臂10和第二工作臂12配合组成夹爪。伸缩机构13在伸缩过程中带动第二工作臂12运动，可实现与第一工作臂10的夹紧和分离。
所述的水平滑动机构9包括第一电机、水平滑道、水平螺纹杆和水平滑座，第一电机为步进电机，且第一电机和水平滑道位于工作台7的上表面，水平滑道为圆形的滑竿，水平滑座下表面设有与水平滑道配合的滑槽，水平螺纹杆一端与第一电机的转轴同轴连接，另一端与水平滑座螺纹连接。第一电机连接到整机控制器15，整机控制器15控制第一电机工作，第一电机通过带动水平螺纹杆转动，实现带动水平滑座在水平滑道上滑动。
所述的竖直滑动机构14包括第二电机、竖直滑道、竖直螺纹杆和竖直滑座，竖直滑道安装在水平滑座上，竖直滑道为竖直的两根圆杆，竖直滑座上设有与圆杆配合的套环；第二电机为步进电机，且第二电机和竖直螺纹杆均安装在竖直滑道上，竖直滑座与竖直滑道滑动配合，竖直螺纹杆一端与第二电机的转轴同轴连接，另一端与竖直滑座螺纹连接。第二电机连接到整机控制器15，整机控制器15控制第二电机工作，第二电机通过带动竖直螺纹杆转动，实现带动竖直滑座在竖直滑道上滑动。
所述的第一工作臂10固定到竖直滑座上，第一工作臂10的末端有向下弯曲的弯折部11，弯折部11包括覆膜工作面和包边工作面，覆膜工作面为弯折部11的前表面，前表面包括朝向模具5的相邻的一个斜面和一个水平面，包边工作面包括弯折部11的下表面和后表面，后表面上设有凸起，凸起为平面。
在包边的过程中，下表面对皮料4的边缘进行推动和下压，后表面对皮料4进行压紧，可使包边过程实现自动化。
所述的伸缩机构13固定到竖直滑座上，伸缩机构13的活动端连接第二工作臂12，第二工作臂12与第一工作臂10的覆膜工作面配合。伸缩机构13采用液压杆，伸缩机构13使第二工作臂12与第一工作臂10能够分离和配合，从而实现对皮料4的夹紧和放松。
本实施例还公开了使用所述的ESL精确切边覆膜设备进行覆膜包边的工艺，包括以下步骤：
S01：调整工作台7的高度，使工作台7的上表面高于模具5的上端面；
S02：将进行过精确切边和涂胶的皮料4固定于置料机上，皮料4的边缘贴合第一工作臂10的覆膜工作面，第二工作臂12对皮料4进行夹紧；
S03：将需要覆膜的工件3固定在上部工装的工件固定机构2上，并使工件3与模具5对正，同时远红外加热***启动，对工件3进行加热；
S04：工件升降机构1下行运行，将工件3竖直向下传送；
S05：工件3接触到皮料4后继续下行，水平滑动机构9启动运行，保持皮料4的张紧力；工件3下行到与模具5完全贴合，此时工件3与皮料4完全贴合，完成覆膜过程；
S06：伸缩机构13收缩，第二工作臂12与第一工作臂10分离，皮料4的边缘脱离覆膜工作面；第一工作臂10的弯折部11的包边工作面对皮料4的边缘进行前推和下压的折边操作；
S07：第一工作臂10往后退回，弯折部11的凸起将皮料4的折边压紧到工件3上，折边与工件3贴紧后完成包边。
在以上步骤中，步骤S02中固定皮料4时将皮料4的正面朝下，背面朝上，且皮料4的背面涂胶。
多个整机控制器15之间进行通讯，控制每个置料机同步工作。
按照上述实施例，便可很好地实现本发明。值得说明的是，基于上述设计原理，为解决同样的技术问题，即使在本发明所公开的结构基础上做出的一些无实质性的改动或润色，所采用的技术方案实质仍与本发明一样，故其也应当在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.ESL精确切边覆膜设备，包括整机控制器(15)、上部工装和下部工装，整机控制器(15)分别与上部工装和下部工装连接；其特征在于，所述的上部工装包括工件固定机构(2)和工件升降机构(1)，工件固定机构(2)上设有远红外加热***；下部工装包括模具(5)、围绕模具(5)周边设置的多个置料机；所述的置料机包括机架(6)和设于机架(6)上的工作台(7)；工作台(7)上设有水平滑动机构(9)，水平滑动机构(9)上设有竖直滑动机构(14)，竖直滑动机构(14)上连接有第一工作臂(10)；竖直滑动机构(14)上连接伸缩机构(13)，伸缩机构(13)连接第二工作臂(12)，第一工作臂(10)和第二工作臂(12)配合组成夹爪。
2.根据权利要求1所述的ESL精确切边覆膜设备，其特征在于，所述的工件升降机构(1)包括伸缩杆，伸缩杆的上端为固定端，伸缩杆的下端为活动端；活动端与工件固定机构(2)连接，所述的工件固定机构(2)包括吸附机构和/或夹持机构。
3.根据权利要求1所述的ESL精确切边覆膜设备，其特征在于，所述的远红外加热***包括加热处理器、第一主板和红外加热管，红外加热管连接到第一主板，加热处理器集成到第一主板并连接到红外加热管的控制电路。
4.根据权利要求1所述的ESL精确切边覆膜设备，其特征在于，所述的模具(5)为冲压成型模具，模具(5)与工件(3)配合，工件(3)压入模具(5)时完整贴合。
5.根据权利要求1所述的ESL精确切边覆膜设备，其特征在于，所述的工作台(7)与机架(6)之间设有高度调节器(8)，高度调节器(8)为液压杆、气压杆或者螺纹杆，高度调节器(8)调节工作台(7)相对于机架(6)的高度。
6.根据权利要求1所述的ESL精确切边覆膜设备，其特征在于，所述的水平滑动机构(9)包括第一电机、水平滑道、水平螺纹杆和水平滑座，第一电机和水平滑道位于工作台(7)的上表面，水平滑座与水平滑道配合，水平螺纹杆一端与第一电机的转轴同轴连接，另一端与水平滑座螺纹连接。
7.根据权利要求1所述的ESL精确切边覆膜设备，其特征在于，所述的竖直滑动机构(14)包括第二电机、竖直滑道、竖直螺纹杆和竖直滑座，竖直滑道安装在水平滑座上，第二电机和竖直螺纹杆均安装在竖直滑道上，竖直滑座与竖直滑道滑动配合，竖直螺纹杆一端与第二电机的转轴同轴连接，另一端与竖直滑座螺纹连接。
8.根据权利要求1所述的ESL精确切边覆膜设备，其特征在于，所述的第一工作臂(10)固定到竖直滑座上，第一工作臂(10)的末端有向下弯曲的弯折部(11)，弯折部(11)包括覆膜工作面和包边工作面，覆膜工作面为弯折部(11)的前表面，前表面包括朝向模具(5)的相邻的一个斜面和一个水平面，包边工作面包括弯折部(11)的下表面和后表面，后表面上设有凸起。
9.根据权利要求8所述的ESL精确切边覆膜设备，其特征在于，所述的伸缩机构(13)固定到竖直滑座上，伸缩机构(13)的活动端连接第二工作臂(12)，第二工作臂(12)与第一工作臂(10)的覆膜工作面配合。
10.采用权利要求1-9任一项所述的ESL精确切边覆膜设备进行覆膜包边的工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S01：调整工作台(7)的高度，使工作台(7)的上表面高于模具(5)的上端面；
S02：将进行过精确切边和涂胶的皮料(4)固定于置料机上，皮料(4)的边缘贴合第一工作臂(10)的覆膜工作面，第二工作臂(12)对皮料(4)进行夹紧；
S03：将需要覆膜的工件(3)固定在上部工装的工件固定机构(2)上，并使工件(3)与模具(5)对正，同时远红外加热***启动，对工件(3)进行加热；
S04：工件升降机构(1)下行运行，将工件(3)竖直向下传送；
S05：工件(3)接触到皮料(4)后继续下行，水平滑动机构(9)启动运行，保持皮料(4)的张紧力；工件(3)下行到与模具(5)完全贴合，此时工件(3)与皮料(4)完全贴合，完成覆膜过程；
S06：伸缩机构(13)收缩，第二工作臂(12)与第一工作臂(10)分离，皮料(4)的边缘脱离覆膜工作面；第一工作臂(10)的弯折部(11)的包边工作面对皮料(4)的边缘进行前推和下压的折边操作；
S07：第一工作臂(10)往后退回，弯折部(11)的凸起将皮料(4)的折边压紧到工件(3)上，折边与工件(3)贴紧后完成包边。
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