CN102485471B - 具有自适应调整运动轨迹的同步双向拉伸链夹装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有自适应调整运动轨迹的同步双向拉伸链夹装置，为解决链夹系统和导轨之间的运动干涉问题，其包括链夹轴，链夹轴下端自上至下依次配装有上轴承体和下轴承体，上轴承体通过弹性体配装在链夹轴上，并且上轴承体与链夹轴之间留有活动间隙。上轴承体是轴承内周制有台阶或者加装有台阶，台阶的外凸台部分与链夹轴之间留有活动间隙，台阶的内凹槽部分通过弹性体配装在链夹轴上。上轴承体的台阶是上部为内凹槽，下部为外凸台。所述台阶的下部外凸台内周与链夹轴外周之间的间隙≥2mm；所述弹性体的受压变形量为2‑3mm。其通过在链夹轴与上轴承体之间引入可变形的弹性体，形成自适应调整运动轨迹，解决了四连杆链夹系统和导轨的干涉、过约束问题；并很好的解决了四连杆机构及导轨由于加工与装配的误差，在运动中导致的振动问题。

Description

具有自适应调整运动轨迹的同步双向拉伸链夹装置

技术领域

本发明涉及一种薄膜拉伸装置，特别是涉及一种具有自适应调整运动轨迹的同步双向拉伸链夹装置。

背景技术

双向拉伸技术是一种高效率的高强度塑料薄膜生产技术，根据塑料薄膜拉伸时的纵向拉伸和横向拉伸是在一步完成还是分成两步完成，双向拉伸工艺可以区分为：同步双向拉伸技术和分步双向拉伸技术。同步双向拉伸技术的特点是在塑料薄膜热拉伸的过程中，实现了纵向和横向的同步一次拉伸。

与分步双拉对比，塑料薄膜(以下简称薄膜，包括多微孔塑料薄膜和致密塑料薄膜)同步双向拉伸工艺具有以下的优点：同步双向拉伸提高了薄膜的电绝缘性能，由于不同辊子接触，拉伸薄膜的表面几乎无损伤，拉伸后薄膜表面电绝缘性能明显增加。目前能够实现同步双向拉伸工艺要求的设备主要有以下两种形式：

(1)线性电机的拉伸机构，采用许多线性电机的拉伸机构可以实现灵活的调速，因此拉伸比可以灵活调整，但是该方法的设备制造成本很高，日常维护要求也较高；

(2)四连杆式的拉伸机构，通过调整四连杆的运动轨迹和连杆不同部位的运功速度，来实现薄膜夹具之间距离和速度的变化，薄膜夹具的间距从小到大实现了夹在两薄膜夹具之间的纵向拉伸；同时通过改变导轨的间距从而调整四连杆绞接轴的位置来带动链夹实现薄膜的横向拉伸。

与分步双拉对比，塑料薄膜四连杆式的拉伸机构同步双向拉伸工艺存在以下缺点：

1)同步双向拉伸纵向与横向的拉伸比固定，不便调整；

2)同步双向拉伸对导轨和链夹系统的制造、装备精度要求高，尤其是在薄膜入夹、出夹和拉伸过度的弧线段。如果制造和装配过程引入的误差较大，就会给系统带来过定位，产生干涉；

3)由于链夹装置和导轨及支架的冷热变形，也会使系统过定位，产生干涉。

本发明是关于四连杆式的同步双向拉伸机构及其设计方法。

现有的四连杆式的拉伸机构，如图1所示：

链夹系统主要包括：导轨1及其支架、定位轴承2和其上连接的四连杆运动机构、薄膜夹具3。

薄膜在同步双向拉伸设备的进口处被链夹系统上的薄膜夹具3夹住，然后借助薄膜夹具3的同向、同步的运行，使薄膜在拉伸前的预热区内充分地预热，然后在拉伸区内即在导轨l弧线段，借助于薄膜夹具3的扩幅及有规律的逐渐增大链夹间距的运动，实现薄膜同时纵向、横向的热拉伸取向、强化。链夹下方的定位轴承2在导轨槽中运动，起到定位和导向的作用。薄膜的纵向拉伸是通过调整四连杆的相对运动带动链夹系统中薄膜夹具3之间的距离变化来实现的。薄膜拉伸后薄膜夹具3的间距与拉伸前薄膜夹具3的间距比值，即薄膜的纵向拉伸比。一般在设计成型后薄膜夹具3间距的最小值和最大值是固定的，因此薄膜的纵向拉伸比也是固定的。薄膜的横向拉伸是通过改变导轨l的横向间距来实现的。

如图2所示：链夹系统的定位轴承2固定于链夹轴4上，前后定位轴承2分别在导轨槽中水平滚动，起到对整个链夹系统的水平定位作用。在整个链夹系统中导轨槽的宽度是固定的，定位轴承2在导轨槽中滚动，定位轴承2与导轨槽的间隙很小，以防止冲击和大的振动。前后支撑滑块5分别固定于链夹轴4的底部，在导轨l底部水平滑动，起到支撑整个链夹系统重力的作用。在整个链夹系统的重力作用下，支撑滑块5被压紧在导轨l底部。系统运转时，支撑滑块5与导轨l底部相对滑动。

如图3所示：现有的链夹系统的定位轴承2安装在链夹轴4上，定位轴承2随着链夹轴4一起沿着导轨l向前运动，同时定位轴承2在导轨槽中转动。支撑滑块5固定于链夹轴4的底部，支撑滑块5与导轨l的底部相接触，起到支撑整个链夹的作用。目前常见的同步双拉的链夹系统的定位轴承2和支撑滑块5的材料都为钢制金属件。定位轴承2与导轨l间是滚动摩擦，支撑滑块5与导轨l底都是滑动摩擦。

现有链夹系统的缺点：

缺点l：现有的链夹系统容易产生干涉，如图4所示：链夹轴的A、B、C三点，闭夹的过渡位置，链夹轴A、C动态嵌合在运动的链轮转动盘6的链槽中一起运动，

链轮转动盘6在电机的驱动下转动，从而带动链夹系统运动。当链夹系统运动到图示位置时，A点与C点的位置由链轮转动盘的链槽决定，由于链夹系统四连杆的杆长和导轨的位置是相对固定的，所以此时B点的位置也是确定的。但是B点下方链夹轴上的定位轴承2被束缚在导轨的槽中，轴承在导轨槽中滚动，轴承与导轨槽的间隙很小，而定位轴承和链夹轴是紧配合固定的，由于加工、装配带来的误差和冷热变化给链夹系统、导轨及支架系统的带来的热变形，链夹轴就有可能在外力的强制作用下产生弯曲变形，此时容易出现了对链夹轴的过约束。链夹轴对滚动轴承内圈可能存在不均衡挤压和导轨槽对轴承外圈的不均衡挤压，轴承内部的滚道或表面材料会产生磨损、剥落现象，使滚动轴承或导轨提前失效。严重时会导致定位轴承在导轨槽中卡死或严重损伤导轨，从而带来系统的干涉停机或链夹飞出事故。

缺点2：图2所示定位轴承2通过紧配合固定在链夹轴4上，由于加工误差和装配误差，定位轴承2在导轨槽中滚动过程中会给系统带来冲击和振动，从而影响生产线车速的提升。

缺点3：图3所示链夹轴4上的钢制金属支撑滑块5在导轨的底部滑动，金属滑块与金属滑道之间是滑动摩擦，易产生磨损和磨屑，表面不光滑后滑动摩擦副之间也会给系统引入冲击和振动，从而影响生产线车速的提升。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术的上述缺陷，提供一种解决链夹系统和导轨之间的运动干涉问题和解决因四连杆机构及导轨加工与装配误差在运动中导致的振动问题的具有自适应调整运动轨迹的同步双向拉伸链夹装置。

为实现上述目的，本发明具有自适应调整运动轨迹的同步双向拉伸链夹装置，(其链夹机构)包括链夹轴，其特别之处在于链夹轴下端自上至下依次配装有上轴承体和下轴承体，上轴承体通过弹性体配装在链夹轴上，并且上轴承体与链夹轴之间留有活动间隙。本发明中将原有链夹系统中的定位轴承和支撑滑块进行了新的设计和改进，其有自适应调整运动轨迹，解决了链夹系统和导轨之间的运动干涉问题和解决了因四连杆机构及导轨加工与装配误差在运动中导致的振动问题。

作为优化，上轴承体是轴承内周制有台阶或者加装有台阶，台阶的外凸台部分与链夹轴之间留有活动间隙，台阶的内凹槽部分通过弹性体配装在链夹轴上。

作为优化，上轴承体的台阶是上部为内凹槽，下部为外凸台。

作为优化，所述台阶的下部外凸台内周与链夹轴外周之间的间隙≥2mm；所述弹性体的受压变形量为2-3mm。

作为优化，上轴承体的上端面靠链夹轴的轴肩平面定位，上轴承体的下端面靠下轴承体的上端面定位。

作为优化，上轴承体和下轴承体由耐高温、低摩擦系数的材料制成。

作为优化，上轴承体和下轴承体由聚四氟乙烯或聚甲醛或含油粉末冶金轴承材料，如锡青铜等材料制成。

作为优化，上轴承体和下轴承体分别为定位轴承和支撑滑块。

作为优化，所述弹性体为连续耐热温度为120℃以上的多孔橡胶环；或者为连续耐热温度为120℃以上的橡胶环形基体外周制有弹性可变形外圈；或者为发条式卷簧。

作为优化，所述多孔橡胶环由内周非弹性或弱弹性环形基体和外周多孔橡胶环组成；所述弹性可变形外圈是橡胶环形基体外周制有均匀密布的凸齿。

作为优化，所述多孔橡胶的孔隙率为30-75％；孔隙率太低会降低弹性体在受压状态下的变形量，降低链夹轴的前后移动量，从而无法避免系统的过约束。多孔橡胶的孔隙率太高则会影响其对上轴承定位件的支撑和固定作用。所述橡胶为三元乙丙橡胶或氟橡胶或硅橡胶；所述凸齿截面为梯形或者乳头形。即弹性体可变形外圈也可采用梯形结构及其它可变形结构。

采用上述技术方案后，本发明具有自适应调整运动轨迹的同步双向拉伸链夹装置通过在链夹轴与上轴承体之间引入可变形的弹性体，形成自适应调整运动轨迹，解决了四连杆链夹系统和导轨的干涉、过约束问题；并很好的解决了四连杆机构及导轨由于加工与装配的误差，在运动中导致的振动问题。

附图说明

图1是现有四连杆式同步拉伸机构示意图；

图2是图1中链夹系统的结构示意图；

图3是图1中链夹轴支撑机构的剖视结构示意图；

图4是图1中链夹系统驱动机构的结构示意图；

图5是本发明具有自适应调整运动轨迹的同步双向拉伸链夹装置第一种实施方式的链夹轴支撑机构的剖视结构示意图；

图6是本发明自适应调整运动轨迹的同步双向拉伸链夹装置第二种实施方式的弹性体的结构示意图；

图7是本发明具有自适应调整运动轨迹的同步双向拉伸链夹装置第三种实施方式的弹性体的结构示意图；

图8是本发明具有自适应调整运动轨迹的同步双向拉伸链夹装置第四种实施方式的弹性体的结构示意图；

图9是本发明具有自适应调整运动轨迹的同步双向拉伸链夹装置第五种实施方式的弹性体的结构示意图。

附图标记：导轨1、定位轴承2、薄膜夹具3、链夹轴4、支撑滑块5、链轮转动盘6、上轴承体7、下轴承体8、弹性体9、环形基体90、多孔橡胶环92、凸齿91。

具体实施方式

实施例一，如图5所示，本发明具有自适应调整运动轨迹的同步双向拉伸链夹装置(的链夹轴支撑机构)包括链夹轴4，其特别之处在于链夹轴4下端自上至下依次配装有由耐高温、低摩擦系数的材料制成的上轴承体7和下轴承体8，上轴承体7通过弹性体9配装在链夹轴4上，并且上轴承体7与链夹轴4之间留有活动间隙。上轴承体7是轴承内周制有或者加装有台阶，台阶是上部为内凹槽，下部为外凸台，台阶的外凸台部分与链夹轴4之间留有活动间隙，台阶的内凹槽部分通过弹性体9配装在链夹轴4上。上轴承体7的上端面靠链夹轴4的轴肩平面定位，上轴承体7的下端面靠下轴承体8的上端面定位。所述下轴承体8可以为支撑滑块。

上轴承体和下轴承体优选由聚四氟乙烯或聚甲醛或含油粉末冶金轴承材料，如锡青铜等材料制成。所述弹性体优选为连续耐热温度为120℃以上的多孔橡胶环。所述多孔橡胶的孔隙率优选为30-75％。所述橡胶优选为三元乙丙橡胶或氟橡胶或硅橡胶。所述台阶的下部外凸台内周与链夹轴外周之间的间隙优选为≥2mm；所述弹性体的受压变形量优选为2-3mm。

更具体是：上轴承体7和其内部台阶孔(槽)中的弹性体9一起组成的新轴承体总成相对固定于链夹轴4上，上轴承体7的上端面靠链夹轴4的轴肩平面定位，上轴承体7的下端面靠下轴承体8的上端面定位，上轴承体7的材料优选采用耐高温、低摩擦系数的聚四氟乙烯或聚甲醛或含油粉末冶金轴承材料，如锡青铜等。上轴承体7可以围绕链夹轴4的轴线在水平方向相对位移，在导轨槽中既可以滚动也可以滑动，起到对整个链夹系统的水平定位作用，由于上轴承体7和链夹轴4之间设计了允许适当弹性变形的内部弹性体9，因此上轴承体7既可以相对固定在链夹轴4和导轨之间，其内部台阶孔(凹槽)中保持的可变形弹性体9的存在可以很好的吸收系统的振动和防止干涉。

下轴承体8的村料优选采用耐高温、低摩擦系数的聚四氟乙烯或聚甲醛或含油粉末冶金轴承材料，如锡青铜等，系统在运行过程中下轴承体8在导轨底部滑动，起到支撑整个链夹系统的作用。

弹性体9安装在链夹轴4和上轴承体7定位件的中间位置，起到对上轴承体7定位件的水平支撑和相对固定作用。弹性体9的材料优选采用三元乙丙橡胶或氟橡胶或硅橡胶，并要求弹性体2的连续耐热温度为120℃以上。弹性体9在外力的作用下，可以产生弹性变形，此时，上轴承体7与链夹轴4的中心之间可以产生一定量的偏移，从而使链夹轴4可以自适应四连杆和导轨的形状和位置做微小的位移调整。其可自适应移动的位移量最大为±(D2-Dl)/2，这样就可消除导轨槽对链夹轴4的干涉或过定位作用。从而避免了系统的过约束，因而不会出现定位件在导轨槽中卡死的情况。根据实际制造和装配的难易程度，在具体实施例中自适应移动的位移量可以取±2mm，其值过小则不足以消除导轨槽对链夹轴的干涉或过定位作用。因此设计时上轴承体的内圆尺寸与链夹轴l的外圆尺寸之间至少要留出2mm的位移距离，以保证链夹轴自适应调整。

实施例二，如图6所示，本发明具有自适应调整运动轨迹的同步双向拉伸链夹装置与实施例一的区别仅在于：所述弹性体9为连续耐热温度为120℃以上的橡胶环形基体90外周制有弹性可变形外圈，所述弹性可变形外圈是橡胶环形基体90外周制有均匀密布的截面为乳头形的凸齿91。弹性体9在外力的作用下，其表面的可变形外圈可以产生弹性变形，此时，上轴承体7与链夹轴4的中心之间可以产生一定量的偏移，从而使链夹轴4可以自适应四连杆和导轨的形状和位置做微小的位移调整。

实施例三，如图7所示，本发明具有自适应调整运动轨迹的同步双向拉伸链夹装置与实施例二的区别仅在于：所述弹性可变形外圈是橡胶环形基体90外周制有均匀密布的截面为等腰梯形的凸齿91。

实施例四，如图8所示，本发明具有自适应调整运动轨迹的同步双向拉伸链夹装置与实施例一的区别仅在于：所述弹性体9为发条式卷簧。

实施例五，如图9所示，本发明具有自适应调整运动轨迹的同步双向拉伸链夹装置与实施例一的区别仅在于：所述弹性体9内周非弹性或弱弹性环形基体90和外周多孔橡胶环92组成。弹性体在外力的作用下，其表面的多孔橡胶环可以产生弹性变形，此时，上轴承体7与链夹轴4的中心之间可以产生一定量的偏移，从而使链夹轴可以自适应四连杆和导轨的形状和位置做微小的位移调整。

Claims (8)

1.一种具有自适应调整运动轨迹的同步双向拉伸链夹装置，包括链夹轴，其特征在于链夹轴下端自上至下依次配装有上轴承体和下轴承体，上轴承体是轴承内周制有台阶或者加装有台阶，台阶是上部为内凹槽，下部为外凸台，台阶的外凸台部分与链夹轴之间留有活动间隙，台阶的内凹槽部分通过弹性体配装在链夹轴上。

2.根据权利要求1所述同步双向拉伸链夹装置，其特征在于所述台阶的下部外凸台内周与链夹轴外周之间的间隙≥2mm；所述弹性体的受压变形量为2-3mm；上轴承体的上端面靠链夹轴的轴肩平面定位，上轴承体的下端面靠下轴承体的上端面定位。

3.根据权利要求l所述同步双向拉伸链夹装置，其特征在于上轴承体和下轴承体由耐高温、低摩擦系数的材料制成。

4.根据权利要求3所述同步双向拉伸链夹装置，其特征在于上轴承体和下轴承体由聚四氟乙烯或聚甲醛或含油粉术冶金轴承材料制成。

5.根据权利要求l所述同步双向拉伸链夹装置，其特征在于所述上轴承体和下轴承体分别为定位轴承和支撑滑块。

6.根据权利要求l或2或3或4或5所述同步双向拉伸链夹装置，其特征在于所述弹性体为连续耐热温度为120℃以上的多孔橡胶环；或者为连续耐热温度为120℃以上的橡胶环形基体外周制有弹性可变形外圈；或者为发条式卷簧。

7.根据权利要求6所述同步双向拉伸链夹装置，其特征在于所述多孔橡胶环由内周非弹性或弱弹性环形基体和外周多孔橡胶环组成；所述弹性可变形外圈是橡胶环形基体外周制有均匀密布的凸齿。

8.根据权利要求7所述同步双向拉伸链夹装置，其特征在于所述多孔橡胶的孔隙率为30-75％；所述橡胶为三元乙丙橡胶或氟橡胶或硅橡胶；所述凸齿截面为梯形或者乳头形。