一种多层结构柔性电子连续复合系统的制作方法

本实用新型属于多层结构柔性电子复合加工相关领域，更具体地，涉及一种多层结构柔性电子连续复合系统。

背景技术：

多层结构柔性电子通常为一种多层膜的复合结构，由天线、芯片、胶层、底纸与面纸组成。因此，在多层结构柔性电子的生产过程中就涉及到多层膜层合的问题，相应实现各层膜的精确定位，是实现标签高效生产的关键；同时，多层结构柔性电子的生产一般是采用卷到卷工艺进行，这就要保证基材在传送过程中保持一个比较稳定的张力：张力过大可能会导致基材断裂，而张力过小则可能导致产生褶皱。

现有的技术中已经提出了一些柔性膜复合的解决方案。例如，CN200910106847A公开了一种复合、成型、检测工艺及设备，可实现将不带胶芯层转换成带胶芯层(所谓芯层，是由天线、PVC之类的塑料、胶水和晶片等复合而成的半成品，也称之为多层结构柔性电子的中料，对中料执行其他各种基材的封装后就成为多层结构柔性电子)，并且具备在线涂胶、复合模切、贴标、二次检测及其标记功能；此外，CN201320711038A公开了一种复合机，该设备含送料机构、压合机构、模切机构与收料机构，可实现柔性膜的层合与模切。

然而，进一步的研究表明，上述现有设备仍然具备以下的缺陷或不足：首先，它们往往不含有张力控制与纠偏装置，无法实现收放卷过程薄膜张力稳定，同时也无法执行高精度的模切；其次，这类现有设备只能复合芯层与面纸步距相同的情况，在需求执行转步距操作时无法满足需求；最后， 现有设备的功能相对单一，无法同时满足多层结构柔性电子复合过程中各种复杂工况，同时存在组成结构复杂、操作不便和效率偏低等各类问题。

技术实现要素：

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种多层结构柔性电子连续复合系统，其中通过综合考虑多层结构柔性电子自身的组成结构及制备工况特点等因素，针对性对此连续复合系统的整体构造组成及布局进行重新设计，并增设了如转步距模块、剔废模块等关键组件，同时对张力检测及控制等工艺进行了优化，相应不仅能够以高效率、高精度执行多层结构柔性电子的自动化生产过程，而且还可根据需求工况实现多种工况模式之间的自由调换，同时具备单条复合、良率检测、剔废、纠偏、高精度模切和连续进给、确保良好张力控制等功能

为实现上述目的，按照本实用新型，提供了一种多层结构柔性电子连续复合系统，其特征在于，此连续复合系统包括第一收放卷模块、第二收放卷模块、一次层合模切模块、转步距模块、第三收放卷模块、第四收放卷模块、二次层合模切模块以及标签收卷模块，其中：

该第一收放卷模块包括沿着其内部输送路径依次布置的放卷辊、接料台、张力辊和收料辊，并用于执行对芯层的放卷操作后，继续将其输送至所述一次层合模切模块；

该第二收放卷模块包括沿着其内部输送路径依次布置的放卷辊、接料台、张力辊、纠偏器、下层保护膜收料辊，以及可独立控制使用的胶锅和上层保护膜收料辊，并用于对不干胶胶带执行保护膜剥离获得单面带胶薄膜后继续输送至所述一次层合模切模块、或是用于对不干胶底纸执行涂胶获得单面带胶底纸后继续输送至所述一次层合模切模块；

该一次层合模切模块包括对辊、模切装置、第一色标传感器和第二色标传感器，用于将输送至此的两层基材也即芯层与单面带胶薄膜执行首次层合及模切操作，然后将其继续输送至所述转步距模块；

该转步距模块包括沿其内部路径依次布置的第一浮辊、第三色标传感器、可独立控制使用的剥离台、第四色标传感器、第一对辊和第二浮辊，并用于对输送至此的复合膜执行芯层排布间距的调整，并剥离出带胶芯层后将其转移至底纸上，由此获得待二次层合的柔性复合膜，然后继续输送至所述二次层合模切模块；此外，该转步距模块还在所述剥离台的附近配备有可独立控制使用的第二对辊；

该第三收放卷模块包括沿其内部输送路径依次布置的放料辊、接料台、张力辊和纠偏器，并用于执行对标签底纸的保护层剥离，然后将其送入所述转步距模块以接受所述带胶芯层；此外，该第三收放卷模块还在所述张力辊附近配备有可独立控制使用的底纸收料辊；

该第四收放卷模块包括沿其内部输送路径依次布置的放料辊、接料台、张力辊、纠偏器和对辊，并用于执行对标签面纸的保护层剥离，然后将其送入所述二次层合模切模块；此外，该第四收放卷模块还在所述面纸对辊附近配备有可独立控制使用的面纸收料辊；

该二次层合模切模块包括对辊和模切机构，用于将所述第四收放卷模块输送至此的剥离保护层后的标签面纸、以及所述转步距模块输送至此的柔性复合膜执行最终的层合及模切操作，由此获得所需的成品；

该标签收卷模块包括收卷辊、张力辊、纠偏器、接料台与收料辊，其设置在所述二次层合模切模块的下游端，并用于执行对成品多层结构柔性电子的收卷、以及相关废料的收卷操作。

作为进一步优选地，对于上述第一收放卷模块而言，所述放卷辊的放料轴由放料电机带动同步带机构予以驱动，并且放料过程中的薄膜张力被实时监控和反馈，由此控制该放料电机实现恒定张力；此外，所述纠偏器用于对放料过程中的薄膜横向位移进行控制。

作为进一步优选地，上述二次层合模切模块还配备有多个色标传感器。

总体而言，按照本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比， 主要具备以下的技术优点：

1、通过对此连续复合系统的整体构造组成及布局进行重新设计，与常规设备相比不仅可有效满足转步距、剔废等工序需求，而且整个系统的各个组成模块之间衔接紧凑且便于自由组合使用，相应可根据复杂工况来分别执行如将不带胶芯层复合为带胶芯层，将不带胶芯层复合为成品不干胶标签，将带胶芯层复合为成品不干胶标签等多种工作模式，并满足如单条复合、良率检测、剔废、纠偏、模切、连续进给、张力控制等功能要求；

2、本实用新型中通过层合与模切采用同步控制加实时补偿的方式，相应可显著提高层合模切精度，满足高质量多层结构柔性电子的生产要求；此外，整个系统生产线中对张力可执行高精度、高响应的张力控制，实现各模块的张力稳定，从而进一步提高了模切精度。

附图说明

图1是按照本实用新型所构建的、用于面对芯层复合成标签，芯层需要转步距、需剥离标签底纸胶层保护膜的生产需求时的系统布局示意图；

图2是按照本实用新型所构建的、用于面对芯层复合成标签，芯层需要转步距、不需剥离标签底纸胶层保护膜的生产需求时的系统布局示意图；

图3是按照本实用新型所构建的、用于面对芯层复合成标签，芯层不需要转步距、不需要胶层复合的生产需求时的系统布局示意图；

图4是按照本实用新型所构建的、用于面对不带胶芯层转带胶芯层的生产需求时的系统布局示意图；

图5是按照本实用新型所构建的、用于面对带胶芯层复合成标签的生产需求时的系统布局示意图；

图6是按照本实用新型所构建的、用于大批量规模生产时的系统布局示意图；

图7是用于示范性说明按照本实用新型执行剔废工艺时的原理示意图；

图8是按照本实用新型优选实施方式、用于对层合模切工艺执行整体 控制的原理框图；

图9是按照本实用新型优选实施方式、用于对整个系统执行张力控制的原理框图；

图10是按照本实用新型所构建的连续复合系统的整体工作流程示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

图1是按照本实用新型所构建的、用于面对芯层复合成标签，芯层需要转步距、需剥离标签底纸胶层保护膜的生产需求时的系统布局示意图。下面将以图1为例，对该系统的组成结构及其布局设计等方面进行逐一具体说明。

如图1所示，此连续复合系统包括第一收放卷模块1、第二收放卷模块9、一次层合模切模块2、转步距模块4、第三收放卷模块8、第四收放卷模块5、二次层合模切模块6以及标签收卷模块7、剔废模块3等组成单元，其中第一收放卷模块1和第二收放卷模块9譬如可呈对称布置，并处于一次层合模切模块2的上游两侧；转步距模块4可布置在一次层合模切模块2的下游端且处于二次层合模切模块的上游段，并且它自身的下游端附近一侧布置有第三收放卷模块8,；类似地，可在二次层合模切模块的附近一侧布置第四收放卷模块5。

更具体地，该第一收放卷模块包括沿着其内部输送路径依次布置的放料辊11、接料台12和张力辊14，并配备有读写器13和纠偏器15，由此用于执行对芯层的放卷、输送、检测操作之后，继续将其输送至一次层合模 切模块2。

作为备选，上述连续复合系统还可以包括剔废模块3，该剔废模块设置在所述第一收放卷模块的附近，并用于与所述读写器相配合以执行芯层废料的自动剔除操作。例如，上述剔废模块可包括读写器13、胶层放料辊13a胶层收料辊13c、剔废浮辊13b、剔废压辊13d、气缸13e与废品收料辊13f等，其中该读写器与所述剥离台之间的距离被实时记录，以便检测及判定标签质量；具体如图7所示，其中当判定标签质量为坏时，根据距离和运行速度，首先计算出气缸13e、胶层放料辊13a和胶层收料辊13c的延时动作时间，接着使得所述气缸下压，废标签随剥离过程被废品收料辊13f粘附，然后气缸上升，完成一次剔废过程。

对于第二收放卷模块9而言，其包括沿着其内部输送路径依次布置的放卷辊95、接料台96、张力辊94、纠偏器93、下层保护膜收料辊，以及可独立控制使用的胶锅92和上层保护膜收料辊91，并用于对不干胶胶带执行保护膜剥离获得单面带胶薄膜后继续输送至一次层合模切模块2、或是用于对不干胶底纸执行涂胶获得单面带胶底纸后继续输送至一次层合模切模块。

对于一次层合模切模块2而言，其用于将输送至此的两层基材也即芯层与单面带胶薄膜执行首次层合及模切操作，然后将其继续输送至所述转步距模块4；它可以包括层合对辊21、模切装置22、色标传感器23、色标传感器24等，其中层合对辊21提供一垂直于薄膜表面的压力，使两层基材紧密地贴合在一起；模切单元通过圆压圆的辊切刀，将芯层后的标签，按预定的行列距，顺着刀片上的分切线切开；复合模切后的芯层被输送至转步距模块。

该转步距模块4优选可包括沿其内部路径依次布置的第一浮辊41、可独立控制使用的剥离台43、第一对辊45和第二浮辊46等，并用于对输送至此的复合膜执行芯层排布间距的调整，并剥离出带胶芯层后将其转移至 底纸上，由此获得待二次层合的柔性复合膜，然后继续输送至所述二次层合模切模块6；此外，该转步距模块还在所述剥离台43的附近配备有可独立控制使用的第二对辊47和下层保护膜收料辊97等。

对于第三收放卷模块8而言，其包括沿其内部输送路径依次布置的放料辊85、接料台84、张力辊83和纠偏器82，并用于执行对标签底纸的保护层剥离，然后将其送入所述转步距模块以接受所述带胶芯层；此外，该第三收放卷模块还在所述底纸张力辊83附近配备有可独立控制使用的收料辊81；

对于第四收放卷模块5而言，其包括沿其内部输送路径依次布置的放料辊55、接料台54、张力辊53、纠偏器52和对辊56等，并用于执行对标签面纸的保护层剥离，然后将其送入所述二次层合模切模块6；此外，该第四收放卷模块还在对辊56附近配备有可独立控制使用的收料辊51。

此外，二次层合模切模块6用于将所述第四收放卷模块输送至此的剥离保护层后的标签面纸、以及所述转步距模块输送至此的柔性复合膜执行最终的层合及模切操作，由此获得所需的多层结构柔性电子.

按照本实用新型的一个优选实施方式，对于上述一次或二次层合模切操作工艺而言，如图8所示，优选采用以下原理执行其控制过程：对于模切操作而言，将模切电机控制器输入参数设定为P₁与ΔP，并用一对色标传感器分别检测标签标记点位置P₁₁与模切边缘位置P₁₂，计算得ΔP₁＝ΔP-ΔP₁，即实际模切中标签标记点与模切边缘之间的距离；接着，将其与正确模切时标签标记点与模切边缘之间的距离做比较得修正量e_p1＝ΔP-ΔP₁，将其反馈给电机控制器，实现模切过程的闭环控制；对于层合操作而言，其控制方法与模切过程基本相同，唯一的不同之处在于，在层合的检测过程中，一对色标传感器分别用于检测上下两层膜的标记点位置。

更具体进行解释的话，对于一次层合模切过程，通过一对色标传感器 检测芯层边缘与切口边缘，实时监测一次层合电机与一次模切电机转速；同时记录两个传感器发出脉冲的时间差，补偿一次模切电机转速，实现精确模切。对于二次层合模切过程，通过一对色标传感器检测芯层边缘与面纸边缘，实时监测面纸进给电机与底纸进给电机转速；同时记录两个传感器发出脉冲的时间差，补偿面纸进给电机转速，实现芯层与面纸的精确层合。通过一对色标传感器检测切口边缘与面纸边缘，实时监测二次层合电机与二次模切电机转速；同时记录两个传感器发出脉冲的时间差，补偿二次模切电机转速，实现成品标签精确模切。以一次模切过程为例，其基本原理为，电机控制器输入参数为P₁与ΔP。用一对色标传感器分别检测标签标记点位置P₁₁与模切边缘位置P₁₂，计算得ΔP₁＝ΔP-ΔP₁，即实际模切中标签标记点与模切边缘之间的距离。将其与正确模切时标签标记点与模切边缘之间的距离做比较得修正量e_p1＝ΔP-ΔP₁，将其反馈给电机控制器，实现模切过程的闭环控制。对于层合过程，其控制方法与模切过程基本相同，唯一的不同之处在于，在层合的检测过程中，一对色标传感器分别用于检测上下两层膜的标记点位置。通过该控制方法，能有效控制层合模切的质量。

最后，该标签收卷模块7设置在所述二次层合模切模块6的下游端，并用于执行对多层结构柔性电子的收卷、以及相关废料的收卷操作。

通过以上的多层柔性电子连续复合系统，其不仅能够以高效率、高精度执行多层结构柔性电子的自动化生产过程，而且还可根据需求工况实现多种工况模式之间的自由调换，下面将对这些主要工况模式进行逐一解释。

第一工作模式：如图1所示，用于执行将不带胶芯层复合成多层结构柔性电子，且芯层需要转步距、需剥离标签底纸胶层保护膜的工况需求，其工艺流程如下：

首先从整个系统中选取使用所述第一收放卷模块、第二收放卷模块、剔废模块、一次层合模切模块、转步距模块、第三收放卷模块、第四收放 卷模块、二次层合模切模块以及标签收卷模块。其中，第一收放卷模块用于实现芯层的放卷与模切废料的收卷；第二收放卷模块用于实现不干胶胶带放卷与胶带保护膜的剥离；第四收放卷模块用于实现标签面纸放卷与面纸胶层保护膜的剥离；第三收放卷模块用于实现底纸放卷与底纸胶层保护膜的剥离；并且在该工作模式下不启用胶锅。接着，分别通过所述第一收放卷模块、第二收放卷模块将芯层、单面带胶薄膜同步送入至所述一次层合模切模块，并获得芯层与单面带胶薄膜之间首次层合及模切后的柔性膜；然后，该柔性膜被送入所述转步距模块中，并将带胶芯层转移到由所述第三收放卷模块所提供的单面带胶底纸上，由此形成待二次层合的柔性膜；最后，该待二次层合的柔性膜被送入到所述二次层合模压模块中，形成多层结构柔性电子，并由所述标签收卷模块进行多层结构柔性电子的收卷。

第二工作模式：如图2所示，用于执行将不带胶芯层复合成多层结构柔性电子，且芯层需要转步距、不需剥离标签底纸胶层保护膜的工况需求，其工艺流程如下：

首先从整个系统中选取使用所述第一收放卷模块、第二收放卷模块、剔废模块、一次层合模切模块、转步距模块、第三收放卷模块、第四收放卷模块、二次层合模切模块以及标签收卷模块。其中，第一收放卷模块用于实现芯层的放卷与模切废料的收卷；第二收放卷模块用于实现不干胶胶带放卷与胶带保护膜的剥离；第四收放卷模块用于实现标签面纸放卷与面纸胶层保护膜的剥离；第三收放卷模块用于实现底纸放卷与底纸胶层保护膜的剥离；并且在该工作模式下不启用胶锅与第三收放卷模块中的收卷辊。接着，分别通过所述第一收放卷模块、第二收放卷模块将芯层、单面带胶薄膜同步送入至所述一次层合模切模块，并获得芯层与单面带胶薄膜之间首次层合及模切后的柔性膜；然后，该柔性膜被送入所述转步距模块中，并将带胶芯层转移到由所述第三收放卷模块所提供的底纸上，由此形成待二次层合的柔性膜；最后，该待二次层合的柔性膜被送入到所述二次层合 模压模块中，形成多层结构柔性电子，并由所述标签收卷模块进行多层结构柔性电子的收卷。

第三工作模式：如图3所示，用于执行将不带胶芯层复合成多层结构柔性电子，且芯层不需要转步距、不需要胶层复合的工况需求，其工艺流程如下：

首先从整个系统中选取使用所述第一收放卷模块、第二收放卷模块、第四收放卷模块、标签收卷模块、一次层合模切模块、二次层合模切模块、转步距模块与剔废模块，其中，第一收放卷模块用于实现芯层的放卷与模切废料的收卷；第二收放卷模块用于实现底纸放卷与底纸胶层保护膜的剥离；第四收放卷模块用于实现标签面纸放卷与面纸胶层保护膜的剥离；并且在该工作模式下不启用胶锅、下层保护膜收卷辊、第二对辊与剥离台。接着，分别通过所述第一收放卷模块、第二收放卷模块将芯层、单面带胶薄膜同步送入至所述一次层合模切模块，并获得芯层与单面带胶薄膜之间首次层合及模切后的柔性膜；然后，该柔性膜陆续被送入所述转步距模块和所述二次层合模切模块中，与被剥离保护膜的单面带胶标签面纸在二次层合模压模块中进行层合模切，并由所述标签收卷模块进行多层结构柔性电子的收卷。

第四工作模式：如图4所示，用于执行将不带胶芯层转为带胶芯层的工况需求，其工艺流程如下：

首先从整个系统中选取使用所述第一收放卷模块、第二收放卷模块、一次层合模切模块以及标签收卷模块，其中，第一收放卷模块用于实现芯层的放卷与模切废料的收卷；第二收放卷模块用于实现底纸放卷与底纸胶层保护膜的剥离；并且在该工作模式下不启用胶锅。接着，分别通过所述第一收放卷模块、第二收放卷模块将芯层、单面带胶薄膜同步送入至所述一次层合模切模块，并获得芯层与单面带胶薄膜之间首次层合及模切后的柔性膜；然后，由所述标签收卷模块进行成品的收卷。

工作模式五：如图5所示，用于执行将带胶芯层直接复合成多层结构柔性电子的工况需求，其工艺流程如下：

首先从整个系统中选取使用所述第三收放卷模块、第四收放卷模块、二次层合模切模块以及标签收卷模块，其中，第四收放卷模块用于实现带胶芯层的放卷与带胶芯层胶层保护膜的收卷；第三收放卷模块用于实现底纸放卷与底纸胶层保护膜的剥离；；接着，分别通过所述第三收放卷模块、第四收放卷模块将带胶芯层、标签底纸同步送入至所述二次层合模切模块，并获得芯层与标签底纸之间层合及模切后的柔性膜，然后由所述标签收卷模块进行成品的收卷。

工作模式六：如图6所示，用于执行将不带胶芯层复合成多层结构柔性电子，大批量生产，且芯层需要转步距、需剥离标签底纸胶层保护膜的工况需求，其工艺流程如下：

此外，在本实用新型所构建的复合系统中，如图9所示，还分别采用张力辊与浮辊两种方式，实现对各模块内薄膜的张力控制。具体的，张力辊方式通过张力辊实时监测薄膜张力，并反馈给控制器，控制放卷电机的放卷力矩来实现张力控制；浮辊方式则是采用电机驱动浮辊控制张力。

图10是按照本实用新型所构建的连续复合系统的整体工作流程示意图。如图10所示，整机的工作流程为：系统初始化后，按设定参数，驱动各模块电机、标签读写器与各传感器工作。各张力辊实时监测个模块薄膜张力并补偿磁粉力矩，实现层合过程中各个模块张力稳定；一对色标传感器检测转步距前后薄膜速度，补偿对辊47转速，实现芯层转步距；对于一次层合模切，采用一对色标传感器检测检测模切效果，并补偿模切电机转速，实现精确模切；对于二次模切，采用两对色标传感器，一对色标传感器用于检测层合效果，并补偿底纸进给电机转速，实现精确层合；另一对色标传感器用于检测二次模切效果，并补偿二次模切转速。两个读写器用于检测芯层与成品标签的质量，实现废芯层的剔除与不合格标签打标；各 模块同步协调工作，实现多层结构柔性电子连续复合。

综上，按照本实用新型的多层结构柔性电子连续复合系统能够以结构紧凑、便于操控的方式实现多种工作模式的自由切换和操作，同时具备张力控制适当、层合模切精度高等优点，因而能够有效满足如单条复合、良率检测、剔废、纠偏、模切、连续进给、张力控制等多种功能要求。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。