CN112817209B - 一种可实现异形曲面压印的压印设备及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可实现异形曲面压印的压印设备及使用方法，解决了现有技术中压印设备只能实现平面压印的问题，具有适用范围广，可实现复杂曲面压印的有益效果，具体方案如下：一种可实现异形曲面压印的压印设备，包括多个微元压板，多个微元压板呈若干排若干列布置，相邻两微元压板间隔设定距离设置或相邻两微元压板可接触设置；且每一微元压板均与驱动机构连接，或者所有的微元压板通过弹性件与驱动机构连接。

Description

一种可实现异形曲面压印的压印设备及使用方法

技术领域

本发明涉及压印技术领域，尤其是一种可实现异形曲面压印的压印设备及使用方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

在模具作用下使板料厚度发生变化，在零件表面上压出起伏花纹或字样的工序叫压印。然而，目前的压印技术主要针对的是平面压印，无法对复杂的曲面实现压印，更无法同时对平面和曲面进行加工，工作范围受限。

紫外压印工艺是将单体涂覆的衬底和透明印章装载到对准机中，在真空环境下被固定在各自的卡盘上。当衬底和印章的光学对准完成后，开始接触压印。透过印章的紫外曝光促使压印区域的聚合物发生聚合和固化成型。与热压印技术相比，紫外压印对环境要求更低，操作简单，仅在室温和低压力下就可以进行，从而使用该技术能大大缩短生产周期，同时减少印章的磨损。

同样，目前的紫外压印设备无法在异形曲面上精确压印微纳米结构阵列，且无法实现同时对平面和多种异形曲面的加工，使紫外压印技术应用范围受限。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种可实现异形曲面压印的压印设备，不仅可实现平面压印，还可实现在异形曲面上实现压印，提高了压印设备的应用范围。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

一种可实现异形曲面压印的压印设备，包括多个微元压板，多个微元压板呈若干排若干列布置，相邻两微元压板间隔设定距离设置或相邻两微元压板可接触设置；且每一微元压板均与驱动机构连接，或者所有的微元压板通过弹性件与驱动机构连接。

如上所述的压印设备，通过微元压板的设置，微元压板可分别进行运动并各自对工件进行压印；或者在驱动机构的作用下，因弹性件的设置使得微元压板能够与工件进行自适应的变化，如此不仅可实现对平面的压印，也可实现对复杂曲面的压印。

如上所述的一种可实现异形曲面压印的压印设备，多个所述的微元压板通过所述驱动机构安装于箱体内，箱体内设置用于支撑模具和工件的载物台。

如上所述的一种可实现异形曲面压印的压印设备，所述箱体在所述载物台的下方设置紫外灯，载物台为透光材料，紫外灯发射的紫外光通过载物台照射到工件。

如上所述的一种可实现异形曲面压印的压印设备，所述箱体内在紫外灯与载物台之间设置可推拉板，可推拉板相对于箱体可实现滑动移动，通过可推拉板的设置，在工件压印完成后，可推拉板对紫外光进行遮挡，可以避免反复开关紫外灯而造成损坏；

或者，可推拉板的部分透光，实现紫外光的穿透，部分不透光，可实现对紫外光的遮挡。

如上所述的一种可实现异形曲面压印的压印设备，所述微元压板靠近所述载物台的一侧为圆弧面，圆弧面相较于平面可以与异形曲面更好的贴合。

如上所述的一种可实现异形曲面压印的压印设备，所述微元压板为柱型或板状，即微元压板有设定的高度。

如上所述的一种可实现异形曲面压印的压印设备，所述箱体在所述载物台的下方设置温度传感器，温度传感器与控制器连接，控制器与所述驱动机构连接；

箱体设置排风机构，排风机构与控制器连接，当温度传感器检测到箱体内温度过高时箱体内的排风机构启动，温度降低后排风机构停止运行，及时对箱体进行散热。

如上所述的一种可实现异形曲面压印的压印设备，所述驱动机构为气压杆，由气压杆对各个微元压板进行分别驱动；或者，由气压杆对所有的微元压板进行同时驱动，因弹性件的设置，实现微元压板与工件的自适应。

如上所述的一种可实现异形曲面压印的压印设备，在另一些方案中，所述驱动机构包括磁铁和设于所述箱体顶部的电磁驱动件，微元压板与磁铁固连，磁铁与伸缩杆连接，电磁驱动件与磁铁一一对应。

第二方面，本发明还提供了一种可实现异形曲面压印的压印设备的使用方法，包括如下内容：

在载物台设置模具和工件；

紫外灯打开，紫外灯发射的紫外光照射到工件；

驱动机构驱动部分或全部的微元压板朝向工件移动，对工件进行压印；

压印完成后，遮挡紫外灯，继续进行压印工作。

上述本发明的有益效果如下：

1)本发明通过设置多个微元压板的设置，微元压板可分别进行运动，并各自对工件进行压印，保证大面积压力的均匀性，避免整块压板形成的压力高斯分布(中间压力大，边缘压力小)；或者在驱动机构的作用下，因弹性件的设置使得微元压板能够与工件进行自适应的变化，如此不仅可实现对平面的压印，也可实现对复杂曲面的压印。

2)本发明通过多个微元压板的设置，可有效克服现有压印设备无法在异形曲面结构上压出完整、清晰的微观阵列结构的缺陷，且能够同时压印多个不同曲面或平面的工件，设备应用范围较广，工作效率高。

3)本发明通过可推拉板的设置，可推拉板相对于箱体可实现滑动移动，通过可推拉板的设置，在工件压印完成后，可推拉板对紫外光进行遮挡，可以避免反复开关紫外灯而造成损坏。

4)本发明通过气压杆的设置，可带动多个微元压板的分别运动或者带动多个微元压板的同时运动；或者通过电磁驱动件与磁铁的配合来实现对微元压板的驱动，可有效简化装置的结构，实现压力的更精确控制，充分控制设备成本。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明实施例一中一种可实现异形曲面压印的压印设备的示意图。

图2是本发明实施例一中一种可实现异形曲面压印的压印设备中工件为平面时微元压板对工件压印的局部放大图。

图3是本发明实施例一中一种可实现异形曲面压印的压印设备中工件具有凸面时微元压板对工件压印的局部放大图。

图4是本发明实施例一中一种可实现异形曲面压印的压印设备中工件为三角形状时微元压板对工件压印的局部放大图。

图5是本发明实施例一中一种可实现异形曲面压印的压印设备中工件为凸形形状时微元压板对工件压印的局部放大图。

图6是本发明实施例二中一种可实现异形曲面压印的压印设备工作的示意图。

图7是本发明实施例二中一种可实现异形曲面压印的压印设备工件为平面时微元压板对工件压印的示意图。

图8是本发明实施例二中一种可实现异形曲面压印的压印设备工件具有凹凸面时微元压板对工件压印的示意图。

图9是本发明实施例二中一种可实现异形曲面压印的压印设备工件具有凸面时微元压板对工件压印的示意图。

图10是本发明实施例二中一种可实现异形曲面压印的压印设备对多个工件同时压印的示意图一。

图11是本发明实施例二中一种可实现异形曲面压印的压印设备对多个工件同时压印的示意图二。

图中：为显示各部位位置而夸大了互相间间距或尺寸，示意图仅作示意。

其中：100-微元压板；110-箱体；120-温度传感器；130-风箱；140-气压杆；150-载物台；160-可推拉板；170-紫外灯；180-电磁驱动件；190-磁铁；200-排风扇。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非本发明另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；

为了方便叙述，本发明中如果出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅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设备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。

术语解释部分：本发明中的术语“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，或为一体；可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部连接，或者两个元件的相互作用关系，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的具体含义。

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在无法对异形曲面进行压印的问题，为了解决如上的技术问题，本发明提出了一种可实现异形曲面压印的压印设备及使用方法。

实施例一

本发明的一种典型的实施方式中，一种可实现异形曲面压印的压印设备，包括多个微元压板100，多个微元压板100呈若干排若干列布置，相邻两微元压板100间隔设定距离设置，或在微元压板等高度设置时，相邻两微元压板接触设置；且每一微元压板均与驱动机构连接，或者所有的微元压板通过弹性件与驱动机构连接。

其中，针对要压印对象，来选择微元压板的尺寸，比如针对较大的工件如飞机的翼板，微元压板的尺寸相对放大，可为3-5mm；微元压板的数量优选在30-200，甚至是更多，更能适应于异形曲面的压印。

进一步地，在本实施例中，参考图1所示，多个微元压板通过驱动机构安装于箱体110内，箱体110内设置用于支撑模具和工件的载物台。

针对紫外压印设备，箱体110在载物台150的下方设置紫外灯170，紫外灯170设有多个，多个紫外灯呈矩形如正方形紧密排布设置；载物台为透光材料，透光性较好，紫外灯发射的紫外光通过载物台照射到工件。

进一步地，箱体110内在紫外灯与载物台之间设置可推拉板160，可推拉板可为钢板，可推拉板相对于箱体可实现滑动移动，通过可推拉板的设置，在工件压印完成后，可推拉板对紫外光进行遮挡，可以避免反复开关紫外灯而造成损坏。

具体地，箱体内两侧壁分别设置滑槽，可推动板通过滑槽支撑，实现可推动板相对于箱体侧壁的移动。

其中，微元压板靠近载物台150的一侧为圆弧面，圆弧面相较于平面可以与异形曲面更好的贴合。

可以理解的是，微元压板为柱型或板状，即微元压板有设定的高度。

当然，微元压板上半段及中部横截面为方形或六边形或三角形或圆形，其中，等边三角形、方形和六边形的形状的微元压板对工件贴合度更高，受力均匀，能够使微元压板和工件更好的贴合。

其中，当微元压板上半段及中部横截面为六边形时，相邻两排微元压板错位设置，以保证压印效果。

具体地，在一些示例中，箱体110在载物台的下方设置温度传感器120，温度传感器120与控制器连接，控制器与驱动机构连接；

箱体设置排风机构，排风机构与控制器连接，当温度传感器检测到箱体内温度过高时箱体内的排风机构启动，温度降低如降低至30℃后排风机构停止运行，及时对箱体进行散热。

控制器可为PLC控制器或其他类型的控制器。

当然，排风机构为排风扇200，排风扇200可设置多个，多个排风扇设于风箱130内，多个排风扇设于箱体的不同高度，分别设于紫外灯和驱动机构的侧部。

在本实施中，驱动机构为气压杆140，由气压杆140对各个微元压板进行分别驱动，气压杆在整个工作行程中支撑力是恒定的，并且具有缓冲机构，避免了到位冲击，并具有安装方便，使用安全等优点；

或者，由气压杆对所有的微元压板进行同时驱动，气压杆的伸缩端通过连接板与所有的微元压板同时连接，因弹性件的设置，实现微元压板与工件的自适应；这里弹性件为压缩弹簧，可有效保证压印效果。

实施例二

本实施例与实施例一的不同之处在于：

驱动机构包括磁铁和设于箱体顶部的电磁驱动件，微元压板与磁铁固连，磁铁与伸缩杆连接，电磁驱动件与磁铁一一对应，磁铁的截面积与微元压板的截面积相同，通过电磁场所产生的电磁力驱动微元压板压在模具上并在材料表面形成微纳米结构。

需要说明的是，伸缩杆可为多骨节伸缩杆，伸缩杆的顶部被箱体固定，箱体对伸缩杆的移动方向起到限位作用。

本实施例中，微元压板为柱形，具有较高的高度，以便于在微元压板的顶部安装磁铁190；箱体内顶部设置电磁驱动件，参考图6所示，电磁驱动件180如电磁线圈可通电，在通电情况下，产生磁场，在磁场排斥力的作用下，微元压板100下降并将模具和材料压在载物台上，形成微纳米凹形结构，可将其应用于表面增强拉曼检测；设定时间后，改变电磁线圈的通电电流方向，形成反向磁场力，微元压板上升归位。

需要解释的是，参考图2-图5所示、参考图7-图11所示，异形曲面的工件可以是具有球面或凹面或凸面或截面为三角形或梯形或波浪形的结构件；一种可实现异形曲面压印的压印设备可应用于航空航天器、潜艇、高铁、轮船等异形零件表面减阻、防/除冰、隐身等功能性微纳米结构的加工。

实施例三

本实施例与实施例一的区别是：

可推拉板部分透明，部分不透明，继而通过可推拉板实现样件切换时紫外灯照射的临时暂停(不透明部分对准紫外灯)，而不用反复开关紫外线灯。

例如，紫外灯设于箱体的内侧，可推拉板的宽度小于箱体的宽度，可推拉板的内侧不透明，外侧透明，常态下，可推拉板透明部分位于紫外灯的上方，需要暂停时，将可推拉板向箱体内侧移动，遮盖紫外灯。

实施例四

本实施例提供实施例一或实施例二或实施例三所述一种可实现异形曲面压印的压印设备的使用方法，包括如下内容：

在载物台设置模具和工件，模具设于工件上方；

紫外灯打开，紫外灯发射的紫外光照射到工件；

驱动机构驱动部分或全部的微元压板朝向工件移动，对工件进行压印；

压印完成后，通过推动可推动板遮挡紫外灯，继续进行压印工作。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种可实现异形曲面压印的压印设备，其特征在于，包括多个微元压板，多个微元压板呈若干排若干列布置，相邻两微元压板间隔设定距离设置或相邻两微元压板接触设置；且每一微元压板均与驱动机构连接，所述微元压板靠近载物台的一侧为圆弧面；

多个所述的微元压板通过所述驱动机构安装于箱体内，箱体内设置用于支撑模具和工件的载物台；

所述箱体在所述载物台的下方设置紫外灯，载物台为透光材料；所述箱体内在紫外灯与载物台之间设置可推拉板，可推拉板相对于箱体可实现滑动移动；可推拉板的部分透光，实现紫外光的穿透；

所述箱体在载物台的下方设置温度传感器，温度传感器与控制器连接，控制器与驱动机构连接。

2.根据权利要求1所述的一种可实现异形曲面压印的压印设备，其特征在于，所述微元压板为柱型或板状。

3.根据权利要求1所述的一种可实现异形曲面压印的压印设备，其特征在于，箱体设置排风机构，排风机构与控制器连接。

4.根据权利要求1所述的一种可实现异形曲面压印的压印设备，其特征在于，所述驱动机构为气压杆。

5.根据权利要求1所述的一种可实现异形曲面压印的压印设备，其特征在于，所述驱动机构包括磁铁和设于所述箱体顶部的电磁驱动件，微元压板与磁铁固连，磁铁与伸缩杆连接，电磁驱动件与磁铁一一对应。

6.根据权利要求1所述的一种可实现异形曲面压印的压印设备的使用方法，其特征在于，包括如下内容：

在载物台设置模具和工件；

紫外灯打开，紫外灯发射的紫外光照射到工件；

驱动机构驱动部分或全部的微元压板朝向工件移动，对工件进行压印；

压印完成后，遮挡紫外灯，继续进行压印工作。