吸附式滾輪及其輸送裝置的製作方法
2023-12-11 00:38:07 1
專利名稱:吸附式滾輪及其輸送裝置的製作方法
技術領域:
本發明涉及一種輸送技術,尤其涉及一種具有吸力吸附對象以輸送對象的 一種吸附式滾輪及其輸送裝置。
背景技術:
隨著科技的進步,消費型產品的發展也隨著人類的需求不斷在改變當中, 軟性電子產品與軟性顯示器由可撓性化、易攜帶、可收巻及成本低廉等優勢, 在未來具有極高的產品應用空間。借著材料可彎曲的特性,這一類產品在工藝
上,採用滾輪做巻繞式傳輸(R2R, roll-to-roll)生產型態,己成為工藝設備發展 的重要方向。
對於軟性顯示器以及軟性電子等產品而言,其工藝通常要經過多道複雜的
生產程序,此類產品在各道工藝間必須對基板進行有效拘束以便獲得較高的疊
合對位等工藝精度。然而基板採用巻繞傳輸工藝時,在輸送過程產生的偏移現
象是不可避免的,因此必須由如下圖的糾偏器等導正系統對軟板做偏位修正。
但是針對已完成部分工藝的基板或是經過溼式塗布、框膠以及介質充填等工藝
的半成品,當通過糾偏器做基板導正時,薄膜將在轉向過程中使滾輪直接接觸
到基板上方,造成工藝面汙染或結構受壓力損傷。因此,這類產品經過多道復
雜的製造程序時,輸送過程不當的夾持與擠壓將造成產品性質的改變,進而影 響產品良率。
此外,因為軟性基板在連續式傳輸工藝中,導正後的軟性基板進行表面工 藝,然而軟性基板工藝表面還未凝固繼續傳輸至下一個工藝時軟性基板必須再 進行導正,此時滾輪不論以搖擺或左右移動等方式進行導正,都會接觸軟性基 板的工藝表面,直接影響整體連續式設備生產的質量。
因此在避免傷及上方工藝面的情況下,以穩定的拘束力量對薄膜材料進行 傳輸、位置導正、輸送張力等運動行為做有效的控制,將是巻繞式生產工藝設 備的重要考慮因素。在現有的巻繞傳輸工藝中,避免滾輪與軟板的工藝表面接觸所發展出的技術有以下幾種形式。其一是滾輪中間段部分挖空和兩端形成段 差,形狀似健身器材啞鈴,僅有滾輪兩端與軟板邊緣做接觸,利用兩根為一組 的滾輪夾持軟板兩端,使挖空區避開軟板中間段的工藝面進行傳輸。另一個類 似方法是在軟板兩側沿輸送方向以固定的間距打洞,滾輪兩側表面的相對位置 亦配置突出點,形同點陣印表機。當滾輪轉動時,突出點分別穿過每個孔洞來 帶動軟板做拘束與傳輸。
除此之外,另一種使滾輪避開工藝面的方式,是利用氣浮式滾輪,如美國
專利公告號US.Pat.No.6,427,941所揭露的一種滾輪設計方式。該滾輪表面布滿 孔洞,並由滾輪內部施以正壓,氣流由孔洞逸散出去時,在滾輪表面及軟性薄 膜材料之間利用壓力效果產生微小的氣浮間隙使兩者表面不會直接接觸。此 外,不同於氣浮式滾輪的正壓吹送方式,美國專利公告號US.Pat.No.5,931,635 採用吸附方式。此方式在滾輪外部套上一層彈性材料,利用內部兩個滾子與外 滾輪之間的間歇性滾動接觸,使彈性材料表面產生變形而形成微孔洞。由微孔 洞開啟與關閉產生的吸附氣流,達到對軟性基材的吸附與釋放效果。
發明內容
本發明的一目的在於提供一種吸附式滾輪,其控制吸附區域不造成氣體洩 漏,且在不傷及輸送對象的工藝面的情況下,通過穩定的拘束力量在特定的區 域內對對象的進行吸附夾持,可針對工藝的需求對對象傳輸、輸送張力等運動 行為做有效的控制。
本發明的另一 目的在於提供一種輸送裝置,其利用可提供吸附力以夾持對 象的滾輪以及可進行對象輸送位置補償的位置調整裝置,除了利用該吸附式滾 輪吸附以輸送對象之外,更可以利用該位置調整裝置補償對象在輸送過程中所 產生的位置偏移,以維持對象輸送的精確度。
為了實現上述目的,本發明提供一種吸附式滾輪,包括 一外套筒,其具 有多個第一通孔; 一外滾輪,其容置於該外套筒內,該外滾輪上具有多個與該 多個第一通孔相對應的第二通孔,每一個第二通孔分別提供容置一閥體;以及 一內輪,其容置於該外滾輪內,該內輪上具有一凸部以及至少一個開槽,該凸 部與該外滾輪的內壁間具有一微小間隙。
為了更好的實現上述目的,本發明還提供一種輸送裝置,包括至少一吸
6附式滾輪,其設置於一座體上以輸送一對象,該至少一吸附式滾輪分別具有 一外套筒,其具有多個第一通孔; 一外滾輪,其容置於該外套筒內,該外滾輪 上具有多個與該多個第一通孔相對應的第二通孔,每一個第二通孔分別提供容 置一閥體;以及一內輪,其容置於該外滾輪內,該內輪上具有一凸部以及至少 一個開槽,該凸部與該外滾輪的內壁間具有一微小間隙;以及一負壓源,其與
該至少一吸附式滾輪相連接以提供一負壓;以及一位置調整單元,其偶接於該
座體上以調整該座體的位置進而補償該對象的輸送位置。
以下結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細描述,但不作為對本發明的 限定。
圖1A為本發明的吸附式滾輪實施例立體示意圖1B為本發明的吸附式滾輪實施例立體分解示意圖2A至圖2B為本發明的閥體示意圖3A為本發明的外滾輪的另一實施例剖面示意圖3B與圖3C為閥體另一實施例立體示意圖4為本發明的內輪剖面示意圖5A與圖5B為本發明的闊體動作示意圖6A至圖6C為本發明的吸附式滾輪輸送物件示意圖7A為本發明的輸送裝置實施例示意圖7B為本發明的輸送裝置另一實施例示意圖8A為現有的吸附滾輪(US6,427,941)負壓效果曲線; 圖8B為本發明的吸附式滾輪的負壓效果曲線圖。 其中,附圖標記 2-吸附式滾輪
20- 外套筒
201、 201a-第一通孔 202-容置空間
21- 外滾輪 211-第二通孔211a-第二通孔
212- 閥體 212a-圓柱體 212b-柱體
213- 容置空間
214- 壁面
22- 內輪
220- 凸部
221- 開槽
222- 管體
23- 管路
24- 負壓源
25- 間隙
260、 261-壁面
27- 油封組件
28- 蓋體 3-吸附式滾輪輸送裝置
30- 吸附式滾輪
31- 負壓源
32- 位置調整單元
33- 座體
34- 位置感測儀器
35- 送巻輪部
36- 收巻輪部
90- 物件
91- 軟性基板
92- 氣體
93- 物件 930-側邊94-軟性物件 940-側邊
具體實施例方式
為使本發明的特徵、目的及功能有更進一步的認知與了解,下文特將本發 明的裝置的相關細部結構以及設計的理念原由進行說明,以了解本發明的特
點,詳細說明陳述如下
請參閱圖14A與圖1B所示,其中圖1A為本發明的吸附式滾輪實施例立 體示意圖;圖1B為本發明的吸附式滾輪實施例立體分解示意圖。在本實施例 中,該吸附式滾輪2可提供吸附力於一對象90上,並由轉動輸送該物件90。 在本實施例中,該對象卯可為一軟性材料或者是撓性材料。該吸附式滾輪2 具有一外套筒20、 一外滾輪21以及一內輪22。該外套筒20具有一容置空間 202以及多個第一通孔201 ,其為一圓形通孔。該外套筒20的材料選擇為鋼材、 玻璃材料、陶瓷材料、纖維材料或者是塑料材料。該外滾輪21,其容置於該 外套筒20的容置空間202內,該外滾輪21上具有一容置空間213以及多個與 該多個第一通孔201相對應的第二通孔211,每一個第二通孔211內分別提供 容置一閥體212。圖1B僅顯示出部分對應第二通孔211的閥體212。在本實 施例中,該第二通孔211為一錐形孔。為了避免閥體212在該外滾輪21轉動 至特定位置時,閥體212經由該第一通孔201掉出,因此第一通孔201的孔徑 為小於該第二通孔211最外側的孔徑。如圖2A至圖2B所示,該圖為本發明 的閥體示意圖。為了與該第二通孔211相配合,該閥體212可選擇如圖2A所 示的球體或者是圖2B所示的錐體。該閥體212的材料選擇為鋼材、玻璃材料、 陶瓷材料、纖維材料或者是塑料材料。
如圖3A所示,該圖為本發明的外滾輪的另一實施例剖面示意圖。在本實 施例中,該外滾輪21的第二通孔211a的外觀並非為一圓孔,而是成一長條狀 錐形孔。在本實施例中,為了能夠配合該長條狀錐形的第二通孔211a,本實 施例的閥體則為圓柱體212a(如圖3B所示)或者是具有錐度的柱體212b(如圖 3C所示)以容置於該第二通孔211a內,作為控制第二開孔211a的開關。當該 第二通孔211a為長條狀錐形,則如圖3A所示,該第一通孔201a亦可根據需 要而改成長條狀的開孔,此時該第一通孔201a的徑寬小於該第二通孔21 la以避免閥體在該外滾輪轉動至特定位置時,閥體經由該第一通孔201a掉出。
再回到圖1A與圖1B所示,該內輪22,其容置於該外滾輪21的容置空 間213內,該內輪22上具有一凸部220以及至少一開槽221 (圖中雖有多個, 但只有一個開槽亦可以實施),該凸部220與外滾輪21的內壁間具有一微小 間隙25 (如圖5B所示)。如圖4所示,在本實施例中,該凸部220具有一展 開角度e,其介於IO度至180度之間。該展開角度e的大小可決定對對象產 生吸力的範圍。
再回到圖1A與圖1B所示,該內輪22的兩端分別延伸有一管體222,其 上分別套設有一軸承26。軸承26內部壁面260是與該管體222的外壁相配合, 軸承26的外壁261則與該外滾輪21的內壁面214相配合,使得該外滾輪21 可利用該軸承26而轉動。此外,該管體上還套設有一油封組件27,其設置於 該軸承26的外側。該內輪22的外側再以一蓋體28固鎖該軸承26以及該油封 組件27於該外滾輪21的管體上,該蓋體28的外徑約與該外套筒20的外徑相 當。該吸附式滾輪2的兩端具有一管路23,其與該內輪22的管體222相連通, 該管路23的一端與一負壓源24相連接。由該負壓源24所提供的負壓,經由 該內輪22的開槽221作用於與該內輪22相連通的第二通孔211內的閥體212 上。由圖1的設計,可以改善內輪22與外滾輪21真空氣體洩漏問題。因為在 該外滾輪21內部製作第二通孔211,並於其內入特定形狀的閥體212,利用負 壓源23經過內輪22所產生的負壓吸附力,其原理如同控制閥體開關方式,主 要目的是有效控制真空氣體的流量,以提升滾輪對於被輸送的物體的吸附力。
在圖1A與圖1B的實施例的組裝方式,先將內輪22套入於該外滾輪21 之內,然後將負壓源與該內輪22的兩側相連通,使得該外滾輪21上的第二通 孔211具有負壓吸力。再將該外滾輪21在具有很多閥體212的容器內使該外 滾輪21轉動,此時該第二通孔211因為負壓吸力之故可吸取對應的閥體212 進入第二通孔211內。然後,再將受熱膨脹的外套筒20套在外滾輪21的外部, 經過冷卻之後使得外套筒20可以緊密的與該外滾輪21配合。如此,即可完成 如圖1A的剖面狀態。
接下來說明第二通孔與該閥體控制真空氣體的吸附和釋放原理。請參閱圖 5A與圖5B所示,該圖為本發明的閥體動作示意圖。首先將閥體212放入外 滾輪21的第二通孔211內,為了防止外滾輪21閒置時閥體212掉落,在外滾輪21外部設置外套筒20,外滾輪21與外套筒20兩者滾動是一致性無相對運 動。內輪22固定不轉動其上有一凸部220與外滾輪21上的部分閥體212接觸。 在開啟負壓源前,先放置一層軟性基板91在外套筒20吸附表面上。當啟動負 壓源使得內輪22內產生負壓時,所有的閥體212都會被負壓源所產生的吸力 吸入塞住第二通孔211,使第二通孔211與閥體212完全密合。而在圖5A中, 部分與凸部220接觸的閥體212會被凸部220頂起無法塞住所對應的第二通孔 211,而形成如圖5B所示的氣體92由外部經閥體212以及該第二通孔211而 向該內輪22內部流動。因此,包覆在外套筒20的軟性基板91會經由與該軟 性基板91接觸的第一通孔201而被真空負壓所產生的吸力吸附。
請參閱圖6A至圖6C所示,該圖為本發明的吸附式滾輪輸送物件示意圖。 在圖6A中,軟性基板91接觸到外套筒20的表面就會被吸附。如圖6B所示, 當外套筒20轉動時,閥體212也跟著旋轉,在外套筒20的轉動過程中,閥體 212會隨著轉動過程而依序頂到內輪22上的凸部220,將原本閥體212塞住外 滾輪21的第二通孔211形成真空氣流間隙,產生真空吸附,直接地將軟性基 板91吸附,而進行傳輸,因此逐漸牽引軟性基板91移動。如圖6C所示,轉 動過後的閥體212脫離凸部220之後,會再被通過該第二通孔211的負壓力吸 引而塞住該第二通孔211,使真空氣流間隙閉合。此時,軟性基板91沒有真 空氣流吸附,故將軟性基板91做釋放。由吸附式滾輪2的轉動,閥體212在 凸部220上方軟性基板91被真空氣體緊緊吸附著,軟性基板91不吸附區域(凸 部220位抵靠的區域)的闊體212則塞住外滾輪21的第二通孔211,而逐漸的 將軟性基板向前輸送。
請圖7A所示,該圖為本發明的輸送裝置實施例示意圖。在本實施例中, 該吸附式滾輪輸送裝置3,包括 一對吸附式滾輪30、 一負壓源31以及一位 置調整單元32。該對吸附式滾輪30,其設置於一座體33上以輸送一物件93。 該對象93為軟性基板或可撓性基板(例如塑料基板或者是其它高分子材料 的軟材),但不以此為限。在本實施例中,該物件93為軟性基板。該對吸附 式滾輪30的結構如同圖1的吸附式滾輪2的結構所示,在此不作贅述。
該負壓源31,其由管路與該對吸附式滾輪相連接以提供一負壓。該位置 調整單元32,其偶接於該座體33上以調整該座體33的位置進而補償該對象 93的輸送位置。在本實施例中,該位置調整單元32可為精密的線性馬達,其
ii由一平移運動調整該對象93在輸送時的位置以導正該對象93於輸送時產生的 位置偏移。該線性馬達基本上具有一控制器以及導軌,控制器可以接收信號而 控制該導軌移動,其屬於現有的技術,在此不作贅述。在該對象93的一側還 設置有至少一位置感測儀器34以偵測該對象93的一側邊930的位置,該位置 調整單元32可根據該位置感測儀器34所感測到的對象側邊930的偏移量,利 用精密的平移運動對對象93的偏移量進行補償。該位置感測儀器34的位置與 數量,可根據需要而定,並不以本發明圖7A中的位置與數量為限。
如圖7B所示,該圖為本發明的輸送裝置另一實施例示意圖。在本實施例 中,基本上與圖7A相同,差異的是,該輸送裝置3還具有一送巻輪部35以 及一收巻輪部36。其中送巻輪部35可以提供承載一巻軟性對象,而收巻輪部 36則負責巻收經過工藝之後的軟性對象。由於圖7B即可視為mll-to-rcll巻繞 傳輸設備。由於軟性對象94會在上面進行塗膠或充填介質等相關工藝,在工 藝介質表面尚未凝固,軟性對象94表面是不可被夾持滾壓否則會影響到工藝 面質量。為了避免滾輪滾壓至軟性基板工藝面,所以利用本發明圖7B的真空 吸附取代傳統滾輪夾持的方式,以輸送該軟性對象94。
此外,軟性對象94搭配吸附式滾輪30在進行傳輸時會產生位置偏移,對 於軟性對象94偏移現象可以利用該位置感測儀器34偵測該軟性對象94側邊 940的位置,判斷是否有偏移。當軟性對象94在吸附式滾輪30傳輸偏移時, 位置感測儀器取樣偵測出側邊940偏移時,取樣信號會迅速傳至位置調整單元 32內的線性馬達控制器,然後控制器再驅動線性馬達做實時位置導正。另外, 由於本發明圖7A或圖7B的實施例利用一對吸附式滾輪30,因此在該對吸附 式滾輪30吸附住軟性對象94時,此吸附式滾輪30中間的軟性對象94所受的 張力是穩定且保持平整,在軟性對象94前後因吸附的拘束力已經有相當的張 力作用,所以此區間軟性對象94傳輸不會產生扭曲或變形,可視為微張力控 制。也因為軟性對象94在輸送的過程中張力可以維持均衡,因此軟性對象在 後續工藝過程中(如印刷或者是塗布)時,可以維持工藝區域的均勻性。
雖然圖7A或圖7B的吸附式滾輪為一對的實施方式,但是熟悉此項技術 的人在了解本發明的精神時,亦可以將圖1的吸附式滾輪2與圖7A或圖7B 中的位置調整單元32以及位置感測儀器34相結合,以形成單一吸附式滾輪的 輸送裝置。此外本發明的吸附式滾輪及其輸送裝置不僅可以用於軟性顯示器及軟性電路板等傳輸單一產品上,還可應用在產品包裝及產品運輸等,因此吸附 式滾輪是可以被廣泛地使用。.
如圖8A與圖8B所示,其中圖8A為現有的吸附滾輪(US6,427,941)負壓效 果曲線圖;而圖8B為本發明的吸附式滾輪的負壓效果曲線圖。在圖8A與圖 8B的坐標系統中,坐標軸(角度)代表滾輪對對象產生吸力的角度範圍,而坐標 軸(拉力)亦即代表在該角度範圍下吸附滾輪固定不轉動,以拉力儀器拉動該對 象所需的拉力。從圖8A可以發現現有的負壓滾輪所產生的吸力並不均一,亦 即在接觸角度愈小的情況下,真空吸力比較小,隨著接觸的角度越大才能夠增 加其吸力。會產生上述現象的原因,應該是現有技術的負壓效果會有洩漏的情 況,因此吸力大小會隨著接觸範圍而改變。反觀圖8B所示,本案的真空吸力 因為不會洩漏,因此在不管什麼樣的接觸範圍下,吸附式滾輪都能提供對象穩 定的負壓吸力。
綜合上述,本發明提供的吸附式滾輪及其輸送裝置,可以提供負壓力,有 效吸附傳輸對象並且維持輸送時對於對象的張力控制以及補償對象輸送時所 產生的位置偏移。
當然,本發明還可有其它多種實施例,在不背離本發明精神及其實質的情 況下,熟悉本領域的技術人員當可根據本發明作出各種相應的改變和變形,但 這些相應的改變和變形都應屬於本發明所附的權利要求的保護範圍。
權利要求
1、一種吸附式滾輪,其特徵在於,包括一外套筒,其具有多個第一通孔;一外滾輪,其容置於該外套筒內,該外滾輪上具有多個與該多個第一通孔相對應的第二通孔,每一個第二通孔分別提供容置一閥體;以及一內輪,其容置於該外滾輪內,該內輪上具有一凸部以及至少一個開槽,該凸部與該外滾輪的內壁間具有一微小間隙。
2、 根據權利要求1所述的吸附式滾輪,其特徵在於,該凸部具有一展開 角度,介於10度至180度之間。
3、 根據權利要求1所述的吸附式滾輪,其特徵在於,該第一通孔為一圓 形通孔。
4、 根據權利要求1所述的吸附式滾輪,其特徵在於,該第二通孔為一錐 形通孔。
5、 根據權利要求1所述的吸附式滾輪,其特徵在於,該閥體為一球體、 一錐體或者一柱體。
6、 根據權利要求1所述的吸附式滾輪,其特徵在於,該閥體為鋼、玻璃、 陶瓷、纖維或者塑料材料體。
7、 根據權利要求1所述的吸附式滾輪,其特徵在於,該外套筒為鋼、玻 璃、陶瓷、纖維或者塑料材料件。
8、 根據權利要求1所述的吸附式滾輪,其特徵在於,該內輪的至少一端 還偶接有一負壓源以經由該至少一個開槽提供該負壓作用於該多個閥體上。
9、 根據權利要求1所述的吸附式滾輪,其特徵在於,該第一通孔為一長 形通孔。
10、 根據權利要求1所述的吸附式滾輪,其特徵在於,該第二通孔為一長 條狀的錐形通孔。
11、 根據權利要求1所述的吸附式滾輪,其特徵在於,該內輪的兩端分別 具有一管體,其上套設有一軸承以及一油封組件,該內輪的兩側還分別以一蓋 體固鎖該軸承以及該油封組件於該外滾輪管體上。
12、 一種輸送裝置,其特徵在於,包括至少一吸附式滾輪,其設置於一座體上以輸送一對象,該至少一吸附式滾 輪分別具有一外套筒,其具有多個第一通孔;一外滾輪,其容置於該外套筒內,該外滾輪上具有多個與該多個第一通孔 相對應的第二通孔,每一個第二通孔分別提供容置一閥體;以及一內輪,其容置於該外滾輪內,該內輪上具有一凸部以及至少一個開槽, 該凸部與該外滾輪的內壁間具有一微小間隙;以及一負壓源,其與該至少一吸附式滾輪相連接以提供一負壓;以及一位置調整單元,其偶接於該座體上以調整該座體的位置進而補償該對象 的輸送位置。
13、 根據權利要求12所述的輸送裝置,其特徵在於,該凸部具有一展開 角度,介於10度至180度之間。
14、 根據權利要求12所述的輸送裝置,其特徵在於,該第一通孔為一圓 形通孔。
15、 根據權利要求12所述的輸送裝置,其特徵在於,該第二通孔為一錐 形通孔。
16、 根據權利要求12所述的輸送裝置,其特徵在於,該閥體為一球體、 一錐體或者一柱體。
17、 根據權利要求12所述的輸送裝置,其特徵在於,該閥體為鋼、玻璃、 陶瓷、纖維或者塑料材料體。
18、 根據權利要求12所述的輸送裝置,其特徵在於,該外套筒為鋼、玻 璃、陶瓷、纖維或者塑料材料件。
19、 根據權利要求12所述的輸送裝置,其特徵在於,該內輪的至少一端 更偶接有一負壓源以經由該至少一個開槽提供該負壓作用於該多個閥體上。
20、 根據權利要求12所述的輸送裝置,其特徵在於,該第一通孔為一長 形通孔。
21、 根據權利要求12所述的輸送裝置,其特徵在於,該第二通孔為一長 條狀的錐形通孔。
22、 根據權利要求12所述的輸送裝置,其特徵在於,還具有至少一位置 感測儀器以偵測該對象的一側邊的位置。
23、 根據權利要求12所述的輸送裝置,其特徵在於,該位置調整單元由 一平移運動調整該對象的位置。
24、 根據權利要求12所述的輸送裝置,其特徵在於,該對象為軟性材料 或可撓性材料。
25、 根據權利要求23所述的輸送裝置,其特徵在於,還具有一送巻輪部 以及一收巻輪部。
26、 根據權利要求12所述的輸送裝置,其特徵在於,該內輪的兩端分別 具有一管體,其上套設有一軸承以及一油封組件,該內輪的兩側還分別以一蓋 體固鎖該軸承以及該油封組件於該外滾輪管體上。
全文摘要
本發明提供一種吸附式滾輪,可應用在吸附一輸送對象。該吸附式滾輪內部為負壓且表面至少有一個或多個用來吸附對象的開口,各開口內配置有用來開啟與關閉開口的閥體。當滾輪轉動至該特定區域可控制內部閥體移動,使該區域的孔洞開啟產生負壓,以便在特定區域內對對象施加吸附力,以控制對象移動。在另一實施例中,利用該吸附式滾輪以及位置調整裝置的結合以形成一輸送裝置。除了利用該吸附式滾輪吸附以輸送對象之外,還可以利用該位置調整裝置補償對象在輸送過程中所產生的位置偏移。
文檔編號B65H23/00GK101683936SQ200810161258
公開日2010年3月31日 申請日期2008年9月24日 優先權日2008年9月24日
發明者李昌周, 蕭忠信, 蔡智仁 申請人:財團法人工業技術研究院