膜材分切装置的制作方法

本发明涉及自动化加工技术领域，特别涉及一种膜材分切装置。

背景技术：

在生产加工的过程中，常需要将带状或卷状膜材分切为膜片。譬如，在燃料电池生产加工时，便需要先将贴合后的mea(membraneelectrodeassemblies，膜电极组件)料带分切成片状。为了能提升效率，mea的贴合一般采用辊压贴合的方式。由于辊压是连续运作的，mea不可以在热压辊上停留过长的时间，故贴合完毕后的料带需不断的往前输送。

因此，在对mea料带进行分切时，就需要采用跟随分切装置。常见的跟随分切装置采用的是用一条输送带接收辊压贴合后的mea料带，并将其输送至切刀处。切刀运动至与输送带同步，进行切割。切割完毕后，切刀退回至原点，并进行周期性循环。而分切得到的片状mea则会搭在下一条输送带上，以将片状mea输送出去。

在跟随切割过程中，虽然料带与切刀是相对静止的，但由于输送带依然保持运转，故切割点相对输送带是移动的。这样，切料过程的稳定性会受到影响，从而导致切料的精度不高。

技术实现要素：

基于此，有必要针对现有分切装置切料精度不高的问题，提供一种能提升切料精度的膜材分切装置。

一种膜材分切装置，包括：

移载机构；

输料机构，包括机架及输送带，所述机架安装于所述移载机构，并在所述移载机构的驱动下沿预设方向可移动，所述机架上设有切割工位，所述输送带安装于所述机架，用于沿所述预设方向输送膜材；及

裁切机构，设置于所述切割工位，以对经过所述切割工位的膜材进行切割，且所述裁切机构可沿所述预设方向与所述输料机构同步移动。

在其中一个实施例中，所述移载机构包括滑轨及直线电机，所述机架可滑动地安装于所述滑轨，且所述直线电机的驱动端与所述机架传动连接。

在其中一个实施例中，所述输送带包括皮带及多个辊轴，所述皮带套设于所述多个辊轴并张紧，且所述皮带在所述多个辊轴的导向下形成相互间隔的进料段及出料段，所述进料段与所述出料段之间的间隙与所述切割工位相对。

在其中一个实施例中，所述输送带还包括固定于所述机架的除静电刷，所述皮带穿过所述除静电刷。

在其中一个实施例中，所述输送带为真空输送带。

在其中一个实施例中，所述裁切机构固定于所述机架。

在其中一个实施例中，所述裁切机构包括支架、切刀及驱动件，所述切刀沿与所述输送带进给方向垂直的方向延伸，所述驱动件可驱使所述切刀沿垂直于所述输送带表面的方向升降。

在其中一个实施例中，所述裁切机构还包括安装板及压合板，所述切刀固定于所述安装板，所述压合板分布于所述切刀的两侧并通过弹性件安装于安装板，所述弹性件自然状态时，所述切刀回缩于两侧的所述压合板所形成的间隙内。

在其中一个实施例中，所述裁切机构还包括平衡气缸，所述平衡气缸的两端分别连接于所述支架及所述安装板，并对所述安装板提供拉力。

在其中一个实施例中，所述裁切机构还包括偏心轴，所述驱动件为电机，所述切刀安装于所述偏心轴，所述偏心轴与所述电机的转轴传动连接。

上述膜材分切装置，膜材的料带以恒定的速度进入输料机构，并在输送带的带动下沿预设方向进给。接着，移载机构逐渐加速，而输送带同步减速，直至输送带相对于机架静止。此时，裁切机构、输送带及料带都相对静止，裁切机构执行切割动作，得到膜材的片料。完成一次分切后，移载机构带动输料机构复位，输送带速度恢复至初始状态，准备执行下一次分切。在上述过程中，机架的移动速度与输送带的进给速度的合速度保持不变，故料带可始终保持恒定的速度进给。而且，由于执行切割动作时，裁切机构、输送带及料带实现相对静止，故切割位置相对与输送带静止，有利于提升切割过程的稳定性，从而提升切料精度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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他的附图。

图1为本发明较佳实施例中膜材分切装置的主视图；

图2为图1所示膜材分切装置中裁切机构的侧视图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

请参阅图1，本发明较佳实施例中的膜材分切装置10包括移载机构100、输料机构200及裁切机构300。

移载机构100起支撑及驱使输料机构200及裁切机构300沿预设方向移动的作用。具体在本实施例中，移载机构100包括滑轨110及直线电机120。输料机构200及裁切机构300均可通过滑块可滑动地安装于滑轨110上，而直线电机120用于提供驱动力，从而可更快、更稳定地执行驱动动作。

需要指出的是，在其他实施例中，移载机构100也可采用其他方式实现驱动。譬如，电机配合滚珠丝杠副的结构、气缸等。

输料机构200包括机架210及输送带220，机架210安装于移载机构100，并在移载机构100的驱动下沿预设方向可移动。具体的，机架210可滑动地安装于滑轨110，且直线电机120的驱动端与机架210传动连接。通过滑轨110安装可减小输料机构200在移动过程中所受到的摩擦力，从而保证其移动顺畅。

输送带220安装于机架210，用于沿预设方向输送膜材。膜材可以是塑料膜、质子膜、mea膜等各种需要分切的单层或复合薄膜材料。输送带220的进给方向与输料机构200的移动方向一致。以图1所示为例，该预设方向指的是水平方向。

具体在本实施例中，输送带220既用于输送待分切的带料，也用于输送分切后的片料。这样，可保证带料与片料的同步进给，从而避免带料在输送带220表面出现打滑或褶皱，有利于提升分切得到的片料的质量。而其他实施例中，可采用两组输送带分别输送带料及片料。而且，两组输送带的进给方向一致且需保持同步。

机架210可由金属板材、框架拼接而成，对整个输料机构200起支撑作用。其中，机架210上设有切割工位。裁切机构300设置于切割工位，以对经过切割工位的膜材进行切割。输送带220可带动带料经过切割工位，并由裁切机构300裁切得到片料。而且，裁切机构300可沿预设方向与输料机构200同步移动。也就是说，裁切机构300与输料机构200的相对位置始终保持不变。

裁切机构300可以直接安装于输料机构200，也可安装于移载机构100，并由移载机构100同步驱动。具体在本实施例中，裁切机构300固定于机架210。如此，裁切机构300将会随着输料机构200的移动而移动，从而便于与输料机构200保持高度的同步。

其中，输料机构200的移动速度与输送带220的进给速度的合速度可保持恒定。输送带220的进给速度，指的是输送带220相对于机架210的速度。由于输料机构200整体可移动，而输送带220又可同时实现进给。因此，带料的实际进给速度为输料机构200的移动速度与输送带220的进给速度的合速度。加工过程中，带料需要始终以恒定的速度进给。因此，通过对输料机构200的移动速度及输送带220的进给速度进行同步的控制，可使两者的合速度可保持恒定，从而保证料以恒定的速度进给。

上述膜材分切装置10工作过程大致分为以下几个阶段：

阶段一：输料机构200位于初始位置，膜材的料带由进料端进入输送带220，且输送带220以恒定速度进给；

阶段二：移载机构100驱使输料机构200逐渐加速，而输送带220同步减速，直至输送带220相对于机架210静止。即，输送带220的进给速度降至0，而输料机构200的移动速度达到上述恒定速度。此时，裁切机构300、输送带220及料带都相对静止；

阶段三：裁切机构300执行切割动作，得到膜材的片料，且片料由出料端输出。由于执行切割动作时，裁切机构300、输送带220及料带实现相对静止，故切割位置相对与输送带220静止，有利于提升切割过程的稳定性，从而提升切料精度；

阶段四：移载机构100带动输料机构200先减速、再反向加速、再减速至0并回到初始位置。此过程中，输送带220的进给速度同步加速、再加速、再减速并恢复至上述恒定速度。在上述过程中，机架210的移动速度与输送带220的进给速度的合速度保持不变，故料带可始终保持恒定速度进给。

重复上述第二、三、四阶段，便可持续性地将带料膜材分切为片料。

在本实施例中，输送带220包括皮带221及多个辊轴223，皮带221套设于多个辊轴223并张紧，且皮带221在多个辊轴223的导向下形成相互间隔的进料段2212及出料段2214，进料段2212与出料段2214之间的间隙与切割工位相对。

多个辊轴223中部分用于驱动皮带221转动，部分用于张紧皮带221。多个辊轴223按照预设的位置排列，从而使皮带221按照预设的路劲延伸，以得到进料段2212及出料段2214。进料段2212用于承载并输送带料，而出料段2214则用于承载并输送片料。由于进料段2212及出料段2214只是同一个皮带221上的不同区域。因此，进料段2212与出料段2214之间能保持完全同步。

而且，裁切机构300执行切割动作时，进料段2212与出料段2214之间的间隙可对裁切机构300形成避位，从而有助于将带料快速切断。同时，还可避免裁切机构300对皮带221造成损伤。

需要指出的是，在其他实施例中，进料段2212与出料段2214可分布于同一条沿水平方向延伸的皮带上且，两者之间可不存在间隙。而且，皮带表面可设置保护涂层，以对裁切机构300的切割动作提供衬底，同样可保证切割动作顺利完成。

进一步的，在本实施例中，输送带220还包括固定于机架210的除静电刷225，皮带221穿过除静电刷225。

具体的，皮带221在不断的运转过程中，由于与膜材不断的摩擦会产生静电。在静电的吸附作用下，带料在皮带上221容易发生褶皱。而且，静电传导至带料后，带料的各区域互相吸引，导致带料不能平铺开。而且，分切得到的片料也可能因静电吸附作用无法顺利从皮带221脱离完成出料。

当皮带221穿过除静电刷225时，皮带221在运行过程中各个区域可不断与除静电刷225发生接触，从而可将皮带221上积聚的静电去除，进而有效地避免上述情况的发生。

在本实施例中，输送带220为真空输送带220。抽真空时，输送带220的表面会形成负压，膜材在负压作用下与输送带220的表面贴紧，从而实现随输送带220运转。而且，通过真空吸附作用对膜材进行固定，所造成的损伤较小。而在片料出料时，则可通过破真空使片料能顺利从输送带220的表面脱离，便于出料。

具体，输送带220还包括真空腔体227，真空腔体227固定于机架220并设置于皮带221的一侧，皮带221上开设有吸附孔(图未示)。真空腔体227抽真空时，便可在皮带221的表面形成负压。在本实施例中的真空腔体227为两个，分别设置于进料段2212及出料段2214的下方。

请一并参阅图2，在本实施例中，裁切机构300包括支架310、切刀320及驱动件330。

支架310一般为金属框架结构，对整个裁切机构300进行支撑。其中，支架310可通过焊接、螺纹紧固等方式固定于机架210上。切刀320沿与输送带220进给方向垂直的方向延伸。切刀320呈长条形，其刀刃沿纵长方向延伸，且刀刃的长度一般大于带料的宽度。驱动件330可驱使切刀320沿垂直于输送带220表面的方向升降。当切刀320下降至与输送带220表面的带料接触时，便可将带料切断。因此，裁切机构300的切割速度更快。

此外，为了提升切割的精度，切刀320的前端还可设置位置传感器，用以检测切刀320的位置是否与预定的切割位置存在偏差。当存在偏差时，位置传感器可将相关的偏差数据上传至上位机，并再由上位机控制相应的伺服机构对切刀320的位置进行微调。

进一步的，在本实施例中，裁切机构300还包括偏心轴370，驱动件330为电机，切刀320安装于偏心轴370，偏心轴370与电机的转轴传动连接。

电机的转轴带动偏心轴370转动，而偏心轴370每转动一圈，与其相连接的切刀320便做一次升降运动。通过对切刀320的初始高度进行调节，可使切刀320每升降一次便执行一次切割动作。由于电机可高速旋转，故裁切机构300可实现高速切割。

需要指出的是，在其他实施例中，切刀320也可由高速气缸带动，从而执行高速切割动作。

在本实施例中，裁切机构300还包括安装板340及压合板350，切刀320固定于安装板340，压合板350分布切刀320的两侧并通过弹性件351安装于安装板340，弹性件351自然状态时，切刀320回缩于两侧的压合板350所形成的间隙内。

具体的，安装板340一般也呈长条形，并与切刀320的延伸方向一致。安装板340一般为金属构件，具有较高的强度。压合板350沿裁切方向延伸，弹性件351可以是弹簧、弹片等，可被压缩及拉伸。因此，通过对压合板350施加作用力，可使压合板350与安装板340之间的距离可调。

也就是说，驱动件330带动切刀320下压时，两侧的压合板350将先于切刀320与输送带220上的膜材接触。此时，切刀320并未下压到位，驱动件330将继续带动切刀320下压。随着切刀320不断下压，弹性件351将逐渐被压缩，从而使得压合板350将逐渐向安装板340靠近，直至露出切刀320。

此时，弹性件351对压合板350施加弹力，且压合板350在该弹力的作用下将膜材位于切刀320两侧的部分压紧。如此一来，切刀320在执行切割动作时，可使待切割的膜材保持稳定，从而避免切割缝的边缘出现弯曲、褶皱、毛边等，有效地改善了裁切效果。

进一步的，在本实施例中，裁切机构300还包括平衡气缸360，平衡气缸360的两端分别连接于支架310及安装板340，并对安装板340提供拉力。

为保证切割效果良好，裁切机构300整体将会做的相对扎实、厚重，从而确保收刀、出刀动作稳定。但是，安装板340及切刀320过于厚重可能会导致切刀320的响应速度变慢。鉴于此，设置了平衡气缸360。平衡气缸360可对安装板340提供拉力，从而抵消安装板340及切刀320的部分重力，以改善切刀320的响应速度。

如图2所示，为了支撑平衡，平衡气缸360为两个，且分别设置于切刀安装板340的两端。

进一步的，在本实施例中，支架310上还设置有多个导向柱311，导向柱311的延伸方向与切刀320执行切割动作的升降方向一致。安装板340可通过导套(图未示)套设于导向柱311上。因此，导向柱311可对安装板340起到横向限位作用，以使切刀320升降更平稳。

上述膜材分切装置10，膜材的料带以恒定的速度进入输料机构200，并在输送带220的带动下沿预设方向进给。接着，移载机构100逐渐加速，而输送带220同步减速，直至输送带220相对于机架210静止。此时，裁切机构300、输送带220及料带都相对静止，裁切机构300执行切割动作，得到膜材的片料。完成一次分切后，移载机构100带动输料机构200复位，输送带220速度恢复至初始状态，准备执行下一次分切。在上述过程中，机架210的移动速度与输送带220的进给速度的合速度保持不变，故料带可始终保持恒定的速度进给。而且，由于执行切割动作时，裁切机构300、输送带220及料带实现相对静止，故切割位置相对与输送带220静止，有利于提升切割过程的稳定性，从而提升切料精度。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。