[发明专利]一种基于拉伸共形原理的柔性膜曲面转移机械手

说明书

本发明属于柔性薄膜转移及贴合工艺相关设备领域，并公开了一种基于拉伸共形原理的柔性膜曲面转移机械手，其包括基座、X向伸缩机构、Y向张合机构和共形柔性曲面吸附盘，其中该X向伸缩机构设于基座用于实现共形柔性曲面吸附盘的X向伸缩，该Y向张合机构设于X向伸缩机构并用于实现共形柔性吸附盘的Y向伸缩；该共形柔性曲面吸附盘与目标曲面共形，具有可弯曲、拉伸的特点，在拉伸成平面状态时拾取目标薄膜，恢复成弯曲状态后实现目标薄膜与目标曲面的共形贴合。通过本发明，能够实现对柔性薄膜的拾取、变形与贴合到曲面等功能，同时具备结构紧凑，便于操控、曲面柔性薄膜的转移精度高和适用范围广等优点。

技术领域

本发明属于柔性薄膜转移及贴合工艺相关设备领域，更具体地，涉及一种基于拉伸共形原理的柔性膜曲面转移机械手。

背景技术

柔性曲面电子具有大面积、可变形、轻质和非平面等特点，具有平面硅基微电子/传感器无可比拟的优势，因而在航空航天、信息通信和健康医疗等领域已显示出巨大发展空间和应用前景。然而，在将譬如飞行器智能蒙皮之类的柔性曲面电子进行转移时，往往需要将在平面基底上已预先处理的电子薄膜吸附后转移贴附到目标曲面上，该工序直接影响到最终产品的质量可靠性，因而属于关键的制造环节之一。

目前的现有技术中，已经提出了一些用于面向芯片之类对象的拾取或贴放转移的方案，例如CN201420671749.4、CN200910272685.4等早期专利，然而进一步的研究表明，现有的各类技术中并没有披露当贴放对象为曲面时应对如何进行针对性处置的解决方案，同时也未能结合柔性曲面电子制造为智能蒙皮这类电子系统制造(大面积、可变形、非平面、异质多层)提供理想的解决方案。相应地，本领域亟需提出更为妥善的解决方式，以满足目前日益提高的工艺要求。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于拉伸共形原理的柔性膜曲面转移机械手，其中通过对该曲面转移机械手的整体构造组成及布局进行重新设计，并对其关键部件如共形柔性曲面吸附盘、X向伸缩机构、Y向张合机构等的具体结构及其安装设置方式作出进一步的改进，相应能够高效率、高精度解决柔性薄膜不易贴合目标曲面上的技术问题，而且可有效实现目标薄膜在平面与曲面之间的主动变形，以及变形后和目标曲面的共形贴附，因而尤其适用于飞行器智能蒙皮之类的柔性曲面电子的大批量工业化制造用途。

为实现上述目的，按照本发明，提供了一种基于拉伸共形原理的柔性膜曲面转移机械手，该曲面转移机械手包括基座、X向伸缩机构、Y向张合机构以及共形曲面吸附盘，其特征在于：

所述X向伸缩机构包括伺服电机以及由曲柄、第一连杆、滑块和直线导轨共同组成的曲柄滑块单元，其中该伺服电机设置在所述基座的上部，并用于驱动与其相联接的所述曲柄；所述直线导轨设置在所述基座的下部，并用于引导所述滑块沿着X轴方向的往返直线运动；所述滑块左右对称地布置安装在该直线导轨之上，并各自通过所述第一连杆与所述曲柄相铰接，由此在所述伺服电机的驱动下沿着X轴方向执行相对直线运动，进而带动整体设置于此滑块上的Y向张合机构、共形曲面吸附盘实现X轴方向的伸缩运动；

所述Y向张合机构保持对称地设置于各个所述滑块上，且随其一同执行沿着X轴方向的相对直线运动；此外，该Y向张合机构包括安装板、电动推杆、第二连杆和连接块，其中该安装板固定在各滑块的下侧，并沿着Y轴方向延伸；该电动推杆固定安装在各安装板的侧部且同样沿着Y轴方向延伸，并在所述曲柄滑块单元的带动下对所述第二连杆执行直线驱动；该第二连杆分别联接在所述电动推杆的下端，并用于推动各自铰接在所述安装板下端的所述连接块执行转动，进而带动整体设置于此连接块上的所述共形曲面吸附盘实现Y轴方向的横向张合；

所述共形曲面吸附盘包括处于中间部位的工作曲面和处于两侧部位的夹持平面，并用于在执行X轴方向的伸缩运动以及Y轴方向的横向张合过程中相应发生变形，由此吸附目标薄膜并使其随着该共形曲面吸附面的变形而发生形状变化，进而实现此目标薄膜与目标曲面之间的共形贴合。