一种基于离心作用的全自动电喷印装置及其防堵控制方法

1.本发明属于电流体动力印刷装置的技术领域，具体涉及一种基于离心作用的全自动电喷印装置及其防堵控制方法。


背景技术：

2.电流体动力喷印技术作为一种无接触、无压力、无掩膜的印刷技术，通过电场力将体积很小的带电液滴精确喷涂在基板位置，溶剂干燥固化后形成所需印刷图案，相对于传统喷印技术，电流体动力喷印技术适用范围广，特别适合用在喷印高分子有机物材料上。
3.目前，喷印高分子有机物材料的电喷印头，其结构采用喷针的形状，对于粘度较大的喷印材料来说，在长时间静置后，喷针内部极易出现喷印材料在针口处固化，造成针口被喷印材料堵塞的情况。由于喷针针口的尺寸过小，现有的清洗疏通方法，要么需要针对不同的喷印材料使用专用的疏通剂，通用性差且使用成本高，要么清洗后仍然有部分喷印材料残留在针口内侧，而更换喷针会增加使用成本。


技术实现要素：

4.为了克服现有技术存在的缺陷与不足，本发明第一目的在于提供一种基于离心作用的全自动电喷印装置，第二目的在于提供一种基于离心作用的全自动电喷印装置的防堵控制方法，以实现对电喷印的喷针进行清洗,实现防堵的功能。
5.为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
6.一种基于离心作用的全自动电喷印装置，包括喷针、离心模块、位移模块、喷针清洗模块、废液收集模块；
7.喷针与离心模块连接，喷针设有针口；
8.位移模块与离心模块连接，位移模块用于带动离心模块进行移动；
9.喷针清洗模块用于对喷针进行清洗；
10.废液收集模块内设有环形电极；
11.离心模块用于驱动喷针的针口绕环形电极旋转；所述环形电极与喷针之间形成电场吸附喷针内的废液。
12.优选地，废液收集模块还设有离心盒；
13.离心盒设有供喷针进出的开口；环形电极与离心盒的侧面连接。
14.进一步地，离心盒还设有废液收集孔，废液收集孔用于集中喷针旋转时被甩出的废液。
15.优选地，喷针清洗模块包括超声波加热清洗器，超声波加热清洗器用于对喷针内部进行加热清洗。
16.优选地，离心模块包括离心电机、转轴、直角支臂；
17.离心电机与位移模块连接；离心电机连接转轴，转轴连接直角支臂的一直角边，直角支臂的另一直角边连接喷针。
18.进一步地，直角支臂与喷针连接的位置设为磁力吸附器；磁力吸附器与喷针连接。
19.优选地，位移模块采用三自由度机械手。
20.优选地，位移模块包括第一定杆、第一丝杆、第一电机、水平固定架、第二定杆、第二丝杆、第二电机、离心固定架、第三定杆、第三丝杆、第三电机、竖直固定架；
21.第一定杆和第一丝杆相互平行，第一丝杆与第一电机连接，水平固定架与第一丝杆螺纹连接、与第一定杆滑动连接；
22.第二定杆和第二丝杆相互平行，第二丝杆与第二电机连接，竖直固定架与第二丝杆螺纹连接、与第二定杆滑动连接，第二电机设于水平固定架，第二定杆与水平固定架连接；
23.第三定杆和第三丝杆相互平行，第三丝杆与第三电机连接，离心固定架与第三丝杆螺纹连接、与第三定杆滑动连接，第三电机设于竖直固定架，第三定杆与竖直固定架连接；
24.水平固定架、竖直固定架、离心固定架、离心模块依次连接。
25.优选地，还包括相机、光源、计算机终端；
26.相机用于拍摄喷针的图像并发送到计算机终端；
27.光源用于对喷针进行照射，光源和相机之间设有用于容纳喷针的间隙；
28.计算机终端用于识别相机拍摄喷针的图像中是否存在喷针被堵塞的情况，并向位移模块下发指令。
29.一种前述基于离心作用的全自动电喷印装置的防堵控制方法，包括步骤依次如下：
30.喷针的针口被喷印材料堵塞时，位移模块带动离心模块移动，使喷针进入喷针清洗模块内部；
31.喷针清洗模块对喷针内部进行加热清洗，除去堵塞在喷针针口的喷印材料以疏通喷针针口；
32.位移模块带动离心模块移动，将喷针从喷针清洗模块取出，再移动喷针进入废液收集模块；
33.位移模块在废液收集模块中，带动离心模块移动对喷针的位置进行调节，使喷针进入环形电极内侧，并使喷针的针口对准环形电极；
34.在废液收集模块中，环形电极上电或接地形成电场，离心模块驱动喷针的针口绕环形电极移动进行旋转，喷针内部残留的废液在电场力的作用下进行离心运动，从而将废液从喷针中甩出。
35.本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
36.(1)离心模块通过驱动喷针旋转形成的离心力，配合环形电极所形成的电场，将喷针内部残留的废液甩出，解决了喷针内被堵塞的问题，无需额外的疏通剂，降低了使用成本；
37.(2)位移模块带动喷针移动，实现在喷印过程和疏通喷针过程之间灵活切换的功能，无需人工干预切换；
38.(3)超声波加热清洗器对针口固化的喷印材料进行粉碎和液化，实现疏通效果的同时降低去除废液的难度；
39.(4)三自由度机械手带动喷针在三维空间内移动，解决需要人工接入清理喷针的问题，提升了清理效率；
40.(5)光源、相机、具有喷针堵塞图像识别功能的计算机终端实现对喷针是否堵塞的自动检测，降低了人工观察的时间成本和误差，提高了自动化程度。
附图说明
41.图1为本基于离心作用的全自动电喷印装置的整体结构示意图；
42.图2为图1的内部结构示意图；
43.图3为图1的离心模块结构示意图；
44.图4为图1中喷针清洗模块的结构示意图；
45.图5为图4中废液收集模块的结构外部视图；
46.图6为图4中废液收集模块的结构内部视图；
47.图7为图1中用电器件的连接关系框架示意图；
48.图8为图1中基于离心作用的全自动电喷印装置的防堵控制方法的流程图；
49.图中：1-外壳、2-活动门、3-固定板、4-基底、5-超声波加热清洗器、6-废液收集盒、7-废液收集模块、8-光源、9-相机、10-废液台、11-第一定杆、12-第一丝杆、13-进给定杆、14-进给丝杆、15-第二定杆、16-第二丝杆、17-水平固定架、18-竖直固定架、19-离心固定架、20-第一电机、21-进给电机、22-第二电机、23-第三电机、24-第三定杆、25-第三丝杆、26-喷针、27-离心模块、28-电机固定架、29-离心电机、30-转轴、31-直角支臂、32-磁力吸附器、33-喷针固定腔、34-废液收集管、35-干燥器、36-离心盒、37-环形电极、38-废液收集孔、39-针口、40-安装板。
具体实施方式
50.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明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发明，并不用于限定本发明。
51.需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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公开和简化描述，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公开的限制。
52.此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。同样，“一个”、“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在该词前面的元素或者物件涵盖出现在该词后面列举的元素或者物件及其等同，而不排除其他元素或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。
53.实施例
54.如图1-7所示，本实施例的基于离心作用的全自动电喷印装置包括外壳1、固定板3、基底4、进给电机21、进给定杆13、进给丝杆14、位移模块、离心模块27、喷针清洗模块、废
液收集模块7、喷针26、光源8、相机9、废液台10、计算机终端、安装板40。其中，位移模块为一台三自由度机械手，三自由度机械手包括第一定杆11、第一丝杆12、第二定杆15、第二丝杆16、水平固定架17、竖直固定架18、离心固定架19、第一电机20、第二电机22、第三电机23、第三定杆24、第三丝杆25；喷针清洗模块包括超声波加热清洗器5、干燥器35；喷针26设有针口39；离心模块27包括电机固定架28、离心电机29、转轴30、直角支臂31、磁力吸附器32、喷针固定腔33；废液收集模块7包括废液收集盒6、废液收集管34、离心盒36、环形电极37、废液收集孔38。
55.外壳1的顶部前侧设为可掀起和闭合的活动门2。外壳1的内部用于安装本实施例的其他部件。外壳1内部的左后侧设有固定板3，固定板3用于安装位移模块。外壳1内部的下侧后方设有安装板40，安装板40用于安装进给电机21、进给定杆13、进给丝杆14。
56.第一定杆11的左端与固定板3连接，优选为通过螺母相互固定；第一定杆11右端与外壳1的右侧连接，优选为通过设置孔径相匹配的安装孔相互嵌合。第一电机20与固定板3连接，优选为通过螺栓或铆钉相互固定。第一电机20的电机轴朝向外壳1的右侧，穿过固定板3与第一丝杆12的左端固定连接；第一丝杆12的右端与外壳1的右侧连接优选为通过设置孔径相匹配的安装孔相互滑动嵌合。第一定杆11穿过水平固定架17，与水平固定架17滑动连接。第一丝杆12穿过水平固定架17，与水平固定架17螺纹连接。第一定杆11平行设置于第一丝杆12前方，为获得稳定结构，还优选在第一丝杆12的后方平行设置一条与第一定杆11相同结构的定杆。水平固定架17的形状为直角形板块；水平方向上的板块分别与第一定杆11和第一丝杆12连接；垂直方向上的板块为方形框，方形框用于安装第二电机22、第二定杆15、第二丝杆16和竖直固定架18。
57.第二电机22通过螺栓连接在水平固定架17方形框的上侧边的中间位置。第二电机22的电机轴穿过方形框的上侧边与第二丝杆16的上端固定连接，第二丝杆16的下端通过设置孔径相匹配的安装孔与方形框的下侧边相互滑动嵌合。第二定杆15平行设置于第二丝杆16的右侧。第二定杆15的上端通过螺栓固定连接方形框的上侧边，第二定杆15的下端通过设置孔径相匹配的安装孔与方形框的下侧边相互嵌合。第二定杆15穿过竖直固定架18，与竖直固定架18滑动连接。第二丝杆16穿过竖直固定架18，与竖直固定架18螺纹连接。为获得稳定结构，还优选在第二丝杆16的左侧平行设置与第二定杆15相同结构的一条定杆。竖直固定架18有一块竖直板块和一块水平放置u型板材通过螺钉连接组成；竖直板块的上下两侧均穿过了第二丝杆16、第二定杆15和与第二定杆15相同结构的定杆；水平放置u型板材用于容纳第三定杆24、第三丝杆25、离心固定架19。
58.第三电机23通过螺栓固定在竖直固定架18的后方。第三电机23的电机轴穿过竖直板块到达前方与第三丝杆25的后端固定连接。第三丝杆25的前端通过设置孔径相匹配的安装孔与水平放置u型板材相互滑动嵌合。第三定杆24的前后两端分别通过螺栓与竖直板块和水平放置u型板材连接。第三定杆24与第三丝杆25相互平行设置。第三丝杆25穿过离心固定架19，与离心固定架19螺纹连接。第三定杆24穿过离心固定架19，与离心固定架19滑动连接。离心固定架19的上半部分设为具有螺钉的卡口，通过螺钉与与电机固定架28进行卡接。
59.电机固定架28为矩形框形状，离心电机29设置于矩形框内。离心电机29的转轴30穿过矩形框，与直角支臂31的水平一侧直角边连接。直角支臂31的竖直一侧直角边设有磁力吸附器32。磁力吸附器32的下端为喷针固定腔33，喷针固定腔33连接喷针26的一端，喷针
26的另一端为针口39。磁力吸附器32设有与直角支臂31连接的多条夹持杆、与喷针固定腔33连接且被多条夹持杆限位的磁性球轴杆。喷针26由透明材料制成，可设置来接入外部电极给喷印材料上电。离心电机29通电使转轴30旋转时，转轴30会使直角支臂31绕着水平一侧直角边进行圆周旋转，进而带动喷针26也进行圆周旋转，从而使喷针26内的废液做离心运动。
60.进给电机21、进给定杆13、进给丝杆14、基底4分别设于外壳1底部的中间位置。进给电机21通过螺栓连接安装板40，进给电机21的电机轴穿过安装板40与进给丝杆14的后端固定连接。进给丝杆14的前端通过设置孔径相匹配的安装孔与外壳1的前侧相互滑动嵌合。进给定杆13平行设置于进给丝杆14的右侧，进给定杆13的前后两端分别通过螺栓与外壳1前侧和安装板40固定连接。进给丝杆14穿过基底4下半部分，与基底4螺纹连接。进给定杆13穿过基底4下半部分，与基底4滑动连接。为获得稳定结构，还优选在进给丝杆14平行设置一条与进给定杆13结构相同的定杆。基底4的上半部分与喷针26相对应。基底4用于放置待被喷印的印刷物品。
61.光源8、相机9、废液台10分别设于外壳1的底部右侧。废液台10设于光源8和相机9之间，与喷针26相对应。光源8朝向相机9进行照射，相机9的镜头对准光源8，光源8和相机9之间的间隔大于喷针26的直径。相机9用于拍摄喷针26的图像并发送到计算机终端。废液台10的位置，处于喷针26能够在外壳1内部前进和后退的最大进程之间。
62.超声波加热清洗器5、干燥器35分别设于外壳1的底部左侧。超声波加热清洗器5用于对喷针26进行加热清洗，利用超声波粉碎在喷针26的针口39处固化的喷印材料，利用加热使喷印材料液化。干燥器35用于对清洗后甩出废液的喷针26进行干燥，除去喷针26内部残留的水分。
63.废液收集盒6、废液收集管34、离心盒36、环形电极37、废液收集孔38分别设于外壳1的底部左侧。废液收集盒6连接废液收集管34的一端，废液收集管34的另一端连接废液收集孔38。离心盒36为竖直放置的圆盒形状，离心盒36的侧面的最下端设为废液收集孔38。环形电极37连接在离心盒36内部的侧面，与喷针26的针口39相对应，环形电极37的半径大于直角支臂31水平一侧中轴线到针口39垂直方向上的距离。离心盒36的后侧下半部分设有能容纳喷针26和直角支臂31一起通过的开口。离心盒36用于容纳喷针26在内部进行旋转，旋转时直角支臂31水平一侧中轴线与离心盒36的中轴线重合。环形电极37用于进行接地或者上电形成电场，以此吸附喷针26甩出的带电废液。竖直放置的离心盒36的位置，处于喷针26能够在外壳1内部前进和后退的最大进程之间。
64.计算机终端与外壳1相互分离或者集成在外壳1的底部。计算机终端分别与光源8、相机9、超声波加热清洗器5、第一电机20、进给电机21、第二电机22、第三电机23、离心电机29、干燥器35电性连接。计算机终端分别给光源8、超声波加热清洗器5、第一电机20、进给电机21、第二电机22、第三电机23、离心电机29、干燥器35下发指令，分别控制光源8、超声波加热清洗器5、干燥器35的工作状态；计算机终端分别调节第一电机20、进给电机21、第二电机22、第三电机23、离心电机29的转动，以此实现带动喷针26在三维空间内的移动和旋转。计算机终端接收相机9所拍摄返回的喷针26的图像。计算机终端内置有识别喷针26是否被堵塞的计算机程序。
65.结合图1-7所示前述的基于离心作用的全自动电喷印装置的结构，如图8所示的一
种基于离心作用的全自动电喷印装置的防堵控制方法，具体步骤依次如下：
66.s1、计算机终端分别向第一电机20、第二电机22、第三电机23下发指令，分别调节第一电机20、第二电机22、第三电机23的转动量，使喷针26离开基底4到达废液台10，使针口39对准废液台10正中央后，喷针26下降到相机9的镜头内；
67.s2、计算机终端向光源8下发指令，光源8开灯照射喷针26，相机9对喷针26进行拍摄，然后返回图像到计算机终端；
68.s3、计算机终端调用内置识别喷针26是否被堵塞的计算机程序，判断喷针26的内部是否存在堵塞情况；
69.若否，则计算机终端分别向第一电机20、第二电机22、第三电机23下发指令，分别调节第一电机20、第二电机22、第三电机23的转动量，使喷针26离开废液台10回到基底4；
70.若是，则进入步骤s4；
71.s4、计算机终端分别向第一电机20、第二电机22、第三电机23下发指令，分别调节第一电机20、第二电机22、第三电机23的转动量，使喷针26离开废液台10进入到达超声波加热清洗器5中；
72.接着计算机终端向超声波加热清洗器5下发指令，超声波加热清洗器5在设定的一段时间内进行工作，发出超声波并加热使堵塞在喷针26的喷印材料液化；
73.s5、计算机终端分别向第一电机20、第二电机22、第三电机23下发指令，分别调节第一电机20、第二电机22、第三电机23的转动量，使喷针26离开超声波加热清洗器5进入离心盒36；
74.s6、计算机终端分别向离心电机29和环形电极37下发指令，根据废液的带电性质使环形电极37接地或者上电，使离心电机29旋转带动喷针26做圆周运动，带电废液在电场力和离心力的作用下通过针口39被甩出后流向废液收集盒6，从而疏通喷针26；
75.s7、计算机终端向离心电机29下发指令停止旋转；
76.接着计算机终端分别向第一电机20、第二电机22、第三电机23下发指令，分别调节第一电机20、第二电机22、第三电机23的转动量，使喷针26离开离心盒36进入干燥器35；
77.再接着计算机终端向干燥器35下发指令，在设定的一段时间内对喷针26进行干燥除去水分，从而完成喷针26的防堵控制。
78.本实施例相比现有技术，其有益效果在于：离心模块27驱动喷针26旋转形成的离心力，配合环形电极37所形成的电场，将喷针26内部残留的废液甩出，解决了喷针26内被堵塞的问题，无需额外的疏通剂，降低了使用成本；位移模块带动喷针26移动，实现在喷印过程和疏通喷针过程之间灵活切换的功能，无需人工干预切换；超声波加热清洗器5对针口39固化的喷印材料进行粉碎和液化，实现疏通效果的同时降低去除废液的难度；三自由度机械手带动喷针26在三维空间内移动，解决需要人工接入清理喷针26的问题，提升了清理效率；光源8、相机9、具有喷针26堵塞图像识别功能的计算机终端的组合，实现对喷针26是否堵塞的自动检测，降低了人工观察的时间成本和误差，提高了自动化程度。
79.上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。