CN105780162A - 纤维预处理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种纤维预处理装置，所述纤维预处理装置包括成对的揉搓辊、转动机构和平移机构，所述转动机构能够带动所述揉搓辊绕自身轴线转动，且同一对所述揉搓辊中的两个所述揉搓辊的转动方向相反，所述平移机构能够带动所述揉搓辊沿该揉搓辊的轴线方向往复移动，且同一对所述揉搓辊中的两个所述揉搓辊的平移方向相反，对于任意一对所述揉搓辊而言，两个所述揉搓辊之间的间隙可调节。所述纤维预处理装置能够将碳纳米管纤维一端的直径减小，以使得该碳纳米管纤维适于穿丝操作。
Description
技术领域
本发明涉及纤维预处理领域，具体地，涉及一种纤维预处理装置。
背景技术
碳纳米管作为一种独特的一维结构纳米碳材，自其在1991年被发现以来，就一直是先进材料研究的热点。为了使得所述碳纳米管纤维适用于不同的应用场合，有时需要制备获得了碳纳米管纤维之后对所述碳纳米管纤维进行二次加工。
例如，可以对所述碳纳米管纤维进行拉拔处理，在对所述碳纳米管纤维进行拉拔时，需要将碳纳米管纤维的一端穿进比碳纳米管纤维的直径更小的拉拔模具孔中(称为穿丝)，但是由于碳纳米管纤维直径一般都非常小，一般几十微米到一百多微米，而且纤维也非常柔软，所以穿丝时非常困难。
发明内容
本发明的目的在于提供一种纤维预处理装置，所述纤维处理装置能够对所述碳纳米管纤维的一端进行处理，以使得所述碳纳米管纤维的一端直径变小，更适于穿丝工序。
为了实现上述目的，本发明提供一种纤维预处理装置，其中，所述纤维预处理装置包括成对的揉搓辊、转动机构和平移机构，所述转动机构能够带动所述揉搓辊绕自身轴线转动，且同一对所述揉搓辊中的两个所述揉搓辊的转动方向相反，所述平移机构能够带动所述揉搓辊沿该揉搓辊的轴线方向往复移动，且同一对所述揉搓辊中的两个所述揉搓辊的平移方向相反，对于任意一对所述揉搓辊而言，两个所述揉搓辊之间的间隙可调节。
优选地，所述纤维预处理装置包括一对所述揉搓辊和机架；
每个所述揉搓辊均包括辊体、第一支撑轴和第二支撑轴，所述辊体中形成有滑动孔，所述滑动孔与所述揉搓辊同轴，且所述滑动孔的开口形成在所述辊体的一个端面上，所述第一支撑轴的一端可滑动地设置在所述滑动孔中，所述第一支撑轴绕自身轴线转动时能够带动所述揉搓辊转动，所述第二支撑轴固定在所述辊体的另一端；
所述机架包括第一支撑板和第二支撑板，所述第一支撑板上设置有分别与两个所述揉搓辊同轴的两个第一通孔，两个所述揉搓辊的第一支撑轴分别穿过相应的所述第一通孔，并且，所述第一支撑轴能够在相应的所述第一通孔中转动，所述第二支撑板上设置有分别与两个所述揉搓辊同轴的两个第二通孔，两个所述揉搓辊的第二支撑轴分别穿过相应的所述第二通孔，并且，所述第二支撑轴能够在相应的所述第二通孔中沿所述第二通孔的轴线滑动；
所述转动机构与两个所述第一支撑轴中的至少一者相连，以带动与所述转动机构相连的揉搓辊转动；
所述平移机构分别与两个所述第二支撑轴相连，以带动所述揉搓辊沿自身的轴线方向往复移动。
优选地，所述转动机构和所述辊体分别位于所述第一支撑板的两侧，所述转动机构包括转动电机和第一传动机构，两个所述揉搓辊中的一个为主动揉搓辊，另一个为从动揉搓辊，所述转动电机的输出轴与所述主动揉搓辊的第一支撑轴相连，以驱动所述主动揉搓辊绕自身轴线转动，所述第一传动机构用于将所述主动揉搓辊的转动传递至所述从动揉搓辊。
优选地，所述传动机构包括互相啮合的主动齿轮和从动齿轮，所述主动齿轮固定设置在所述主动揉搓辊的第一支撑轴上，所述从动齿轮固定在所述从动揉搓辊的第一支撑轴上。
优选地，所述主动齿轮和所述从动齿轮齿数相同。
优选地，所述滑动孔为方孔，所述第一支撑轴的一端的横截面为方形，且能够与所述方孔配合，所述第一支撑轴的另一端的界面为圆形。
优选地，所述平移机构包括搓动电机、第二传动机构、曲柄轮、轮轴、第一连杆和第二连杆，所述平移机构和所述辊体分别位于所述第二支撑板的两侧，所述曲柄轮固定在所述轮轴上，所述轮轴的位置相对于所述机架静止，所述搓动电机的输出轴通过所述第二传动机构与所述轮轴相连，以带动所述曲柄轮转动，所述第一连杆的一端与所述曲柄轮铰接，另一端与所述从动揉搓辊的第二支撑轴的一端铰接，所述第二连杆的一端与所述曲柄轮铰接，另一端与所述主动揉搓辊的第二支撑轴铰接，且所述第一连杆的一端以及所述第二连杆的一端分别位于所述曲柄轮的圆心的两侧。
优选地，所述第一连杆的一端以及所述第二连杆的一端位于所述曲柄轮的同一直径上，并且关于所述曲柄轮的圆心对称。
优选地，所述第二传动机构包括主动带轮、从动带轮和传动皮带，所述主动带轮固定在所述搓动电机的输出轴上，所述从动带轮固定在所述轮轴上，所述传动皮带套在所述主动带轮和所述从动带轮上。
优选地，所述机架还包括底座，所述第一支撑板和所述第二支撑板均固定在所述底座上。
由于一对揉搓辊中的两个揉搓辊之间的间隙能够调节，因此，在对碳纳米管纤维进行预处理之前，可以先将两个揉搓辊之间间隙调大，以将待处理的碳纳米管纤维的一端插入两个揉搓辊之间，然后将两个揉搓辊之间的间隙调小，以将待处理的碳纳米管纤维夹住。
平移机构能够带动揉搓辊沿该揉搓辊的轴线方向往复移动、且两个揉搓辊能够沿相反的方向绕自身轴线转动，因此，位于两个揉搓辊之间的碳纳米管纤维能够基本上绕自身轴线转动，使得碳纳米管纤维的直径均匀减小。碳纳米管纤维的直径减小后，能够适于穿丝操作。
附图说明
图1是本发明所提供的纤维预处理装置的结构示意图。
附图标记说明
100：底座200：转动电机
300：第一传动机构310：从动齿轮
320：主动齿轮410：第一支撑板
420、430：第一支撑轴440：第二支撑板
450、460：第二支撑轴510：揉搓辊
520：揉搓辊610：第一连杆
620：第二连杆630：曲柄轮支架
700：曲柄轮800：搓动电机
910：主动轮920：传动皮带
930：从动轮
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
如图1所示，本发明提供一种纤维预处理装置，其中，所述纤维预处理装置包括成对的揉搓辊、转动机构和平移机构，所述转动机构能够带动揉搓辊绕自身轴线转动，且同一对所述揉搓辊中的两个所述揉搓辊的转动方向相反，所述平移机构能够带动揉搓辊沿该揉搓辊的轴线方向往复移动，且同一对所述揉搓辊中的两个所述揉搓辊的平移方向相反，对于任意一对所述揉搓辊而言，两个所述揉搓辊之间的间隙可调节。
本发明所提供的纤维预处理装置可以用于对碳纳米管纤维进行预处理，具体地，可以用于将碳纳米管纤维的端部直径减小至能够穿入拉拔模具中的孔，或者其他孔径较小的孔中。
由于一对揉搓辊中的两个揉搓辊之间的间隙能够调节，因此，在对碳纳米管纤维进行预处理之前，可以先将两个揉搓辊之间间隙调大，以将待处理的碳纳米管纤维的一端插入两个揉搓辊之间，然后将两个揉搓辊之间的间隙调小，以将待处理的碳纳米管纤维(图1中两个揉搓辊之间的黑色圆点即表示待处理的碳纳米管纤维A)夹住。
平移机构能够带动揉搓辊沿该揉搓辊的轴线方向往复移动(一个揉搓辊朝向图1中的左侧移动时，另一个揉搓辊朝向图1中的右侧移动)、且两个揉搓辊能够沿相反的方向绕自身轴线转动(例如，一个揉搓辊绕自身轴线顺时针转动，另一个揉搓辊绕自身轴线逆时针转动)，因此，位于两个揉搓辊之间的碳纳米管纤维能够基本上绕自身轴线转动，使得碳纳米管纤维的直径均匀减小。碳纳米管纤维的直径减小之后，能够适于穿丝操作。
作为本发明的一种具体实施方式，优选地，所述纤维预处理装置包括一对所述揉搓辊和机架。
每个所述揉搓辊均包括辊体、第一支撑轴和第二支撑轴。在图1中所示的实施方式中，一个揉搓辊包括辊体510、第一支撑轴420和第二支撑轴450，另一个揉搓辊包括辊体520、第一支撑轴430和第二支撑轴460。
所述辊体中形成有滑动孔(如图1中虚线部分所示)，所述滑动孔与所述揉搓辊同轴，且所述滑动孔的开口形成在所述辊体的一个端面上，所述第一支撑轴的一端可滑动地设置在所述滑动孔中，所述第一支撑轴绕自身轴线转动时能够带动所述揉搓辊转动，所述第二支撑轴固定在所述辊体的另一端。
所述机架包括第一支撑板410和第二支撑板440，第一支撑板410上设置有分别与两个所述揉搓辊同轴的两个第一通孔，两个所述揉搓辊的第一支撑轴420、430分别穿过所述第一通孔，并且，第一支撑轴420、430能够在相应的所述第一通孔中转动，第二支撑板440上设置有分别与两个所述揉搓辊同轴的两个第二通孔，两个所述揉搓辊的第二支撑轴450、460分别穿过相应的所述第二通孔，并且，第二支撑轴450、460能够在各自对应的第二通孔中沿所述第二通孔的轴线滑动。
作为本发明的一种具体实施方式，所述转动机构与两个所述第一支撑轴中的至少一者相连，以带动与所述转动机构相连的揉搓辊转动。
所述平移机构分别与两个所述第二支撑轴相连，以带动相应的所述揉搓辊沿自身的轴线方向往复移动。
在本实施方式中，通过第一支撑轴和第二支撑轴将揉搓辊支撑在第一支撑板410和第二支撑板440上，可以使得本发明所提供的所述纤维预处理装置保持稳定。由于第一支撑轴420的一端可滑动地设置在辊体510的滑动孔中，在对碳纳米管纤维A进行预处理时，第一支撑轴420沿轴线方向无移动，但是揉搓辊的辊体510能够在第二支撑轴450以及平移机构的带动下沿轴线往复移动。同时，第一支撑轴420的转动能够带动与之相连的辊体510转动，所以，辊体510既能够绕自身轴线转动，又能够沿轴线做往复移动。同样地，第一支撑轴430的一端可滑动地设置在辊体530的滑动孔中，在对碳纳米管纤维A进行预处理时，第一支撑轴460沿轴线方向无移动，但是揉搓辊的辊体520能够在第二支撑轴460以及平移机构的带动下沿轴线往复移动。同时，第一支撑轴430的转动能够带动与之相连的辊体520转动，所以，辊体520既能够绕自身轴线转动，又能够沿轴线做往复移动。通过两个揉搓辊的动作能够对碳纳米管纤维A进行预处理。
作为本发明的一种优选实施方式，可以在每个所述第一通孔中都设置一个轴承。所述轴承的外圈与相应的第一通孔过盈配合，所述第一支撑轴设置在相应的轴承的内圈中，并与该轴承的内圈过盈配合。
容易理解的是，辊体510、520和所述转动机构分别位于第一支撑板410的两侧，辊体510、520和所述平移机构分别位于第二支撑板440的两侧。换言之，辊体510、520位于第一支撑板410和第二支撑板440之间。
在本发明中，对所述转动机构的具体结构并不做限定，例如，所述转动机构可以包括两个电机，一个电机的输出轴与第一支撑轴420相连，另一个电机的输出轴与第一支撑轴430相连，分别利用两个不同的电机带动第一支撑轴420和第一支撑轴430转动。第一支撑轴420的转动能够带动辊体510转动，第一支撑轴430转动能够带动辊体520转动。
在本发明图1所示的优选实施方式中，所述转动机构包括转动电机200和第一传动机构300，两个所述揉搓辊中的一个为主动揉搓辊，另一个为从动揉搓辊，转动电机200的输出轴与所述主动揉搓辊的第一支撑轴相连，以驱动所述主动揉搓辊绕自身轴线转动，第一传动机构300用于将所述主动揉搓辊的转动传递至所述从动揉搓辊。
在图1所示的实施方式中，包括第一支撑轴430、辊体520和第二支撑轴460的揉搓辊为主动揉搓辊，包括第一支撑轴420、辊体510和第二支撑轴450的揉搓辊为从动揉搓辊。第一支撑轴430穿过第一支撑板410上与之对应的通孔与转动电机200的输出轴相连。
在本发明中，对第一传动机构300的具体结构并不做特殊的限定。例如，传动机构300可以为带传动机构、链传动机构、齿轮传动机构中的任意一者。
为了提高稳定性，优选地，如图1所示，传动机构300包括互相啮合的主动齿轮320和从动齿轮310，主动齿轮320固定设置在所述主动揉搓辊的第一支撑轴430上，从动齿轮310固定在所述从动揉搓辊的第一支撑轴310上。
优选地，所述主动揉搓辊的转速与所述从动揉搓辊的转速相同，相应地，主动齿轮320和从动齿轮310齿数相同。
在本发明中，对滑动孔的具体类型没有特殊的限制，例如，滑动孔可以为具有键槽的圆孔，相应地，第一支撑轴上应当形成有可滑动地设置在键槽中的键。
为了便于加工，优选地，所述滑动孔为方孔，所述第一支撑轴的一端的横截面为方形，且能够与所述方孔配合。相应地，第一支撑轴的另一端的横截面为圆形，以能够设置在轴承的内圈中。
具体地，第一支撑轴420的右半部分的横截面为方形，第一支撑轴420的左半部分的横截面为圆形。第一支撑轴430的右半部分的横截面为方形，第一支撑轴430的左半部分的横截面为圆形。
在本发明中，对所述平移机构的具体类型也没有特殊的限制。只要能够输出使得主动揉搓辊和从动揉搓辊沿自身轴线方向往复移动的动力即可。例如，平移机构可以包括两组齿轮齿条机构，两组齿轮齿条结构的齿条分别与第二支撑轴440和第二支撑轴460相连。或者，平移机构可以包括两组活塞缸，活塞缸的缸筒和活塞杆中的一者相对于机架固定设置，缸筒和活塞杆中的另一者与相应的第二支撑轴相连。活塞缸可以是汽缸，也可以是液压缸。
在本发明所提供的优选实施方式中，所述平移机构包括搓动电机800、第二传动机构、曲柄轮700、轮轴、第一连杆610和第二连杆620。所述平移机构和辊体510、520分别位于第二支撑板440的两侧。优选地，曲柄轮700固定在所述轮轴上，该轮轴的位置相对于所述机架静止。搓动电机800的输出轴通过所述第二传动机构与所述轮轴相连，以带动曲柄轮700转动，第一连杆610的一端与曲柄轮700铰接，另一端与所述从动揉搓辊的第二支撑轴440的一端铰接。第二连杆620的一端与曲柄轮700铰接，另一端与所述主动揉搓辊的第二支撑轴460的一端铰接，且第一连杆610的一端以及第二连杆620的一端位于曲柄轮700分别位于曲柄轮700的圆心的两侧。
由于第一连杆610的一端以及第二连杆620的一端分别位于曲柄轮700的圆心的两侧，因此，与第一连杆610相连的第二支撑轴的移动方向和与第二连杆620的一端相连的第二支撑轴的移动方向是不同的，从而使得两个辊体的移动方向也不同，从而能够使得设置在两个辊体之间的碳纳米管纤维A能够绕自身轴线转动。
优选地，第一连杆610的一端和第二连杆620的一端位于曲柄轮700的同一直径上，并且关于曲柄轮700的圆心对称，从而可以使得主动揉搓辊和从动揉搓辊水平移动的速度相同。通过曲柄轮700、所述轮轴、第一连杆610、第二连杆620、第二支撑板440以及位于第二支撑板440上的通孔能够将搓动电机800输出的旋转运动转换为沿水平方向的往复移动。
第一连杆610和第二连杆620位于同一直径的两端，因此，主动揉搓辊平移的方向与从动揉搓辊的平移方向是相反的。需要指出的是，搓动电机800输出的旋转运动并不是完整的一周。在对碳纳米管纤维进行预处理时，搓动电机800需要不断的正反转。
在本发明中，对所述第二传动机构的具体类型也没有特殊的限制，例如，第二传动机构可以是齿轮传动机构、链传动机构和带传动机构中的任意一者。
如上文中所述，在对碳纳米管纤维进行预处理时，搓动电机800需要不断的正反转，为了避免对第二传动机构造成损伤，优选地，如图1中所示，第二传动机构为带传动机构。所述第二传动机构包括主动带轮910、从动带轮930和传动皮带920，主动带轮910固定在搓动电机800的输出轴上，从动带轮930固定在所述轮轴上，传动皮带920套在主动带轮910和从动带轮930上。
为了便于安装，所述机架还包括底座100，第一支撑板410和第二支撑板440均固定在底座100上。
优选地，转动电机200、搓动电机800等也设置在底座100上。
为了便于支撑曲柄轮700，优选地，可以在底座上设置曲柄轮支架630，曲柄轮支架630的一端固定在底座100上，所述轮轴固定在曲柄支架630的另一端。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种纤维预处理装置，其特征在于，所述纤维预处理装置包括成对的揉搓辊、转动机构和平移机构，所述转动机构能够带动所述揉搓辊绕自身轴线转动，且同一对所述揉搓辊中的两个所述揉搓辊的转动方向相反，所述平移机构能够带动所述揉搓辊沿该揉搓辊的轴线方向往复移动，且同一对所述揉搓辊中的两个所述揉搓辊的平移方向相反，对于任意一对所述揉搓辊而言，两个所述揉搓辊之间的间隙可调节。
2.根据权利要求1所述的纤维预处理装置，其特征在于，所述纤维预处理装置包括一对所述揉搓辊和机架；
每个所述揉搓辊均包括辊体、第一支撑轴和第二支撑轴，所述辊体中形成有滑动孔，所述滑动孔与所述揉搓辊同轴，且所述滑动孔的开口形成在所述辊体的一个端面上，所述第一支撑轴的一端可滑动地设置在所述滑动孔中，所述第一支撑轴绕自身轴线转动时能够带动所述揉搓辊转动，所述第二支撑轴固定在所述辊体的另一端；
所述机架包括第一支撑板和第二支撑板，所述第一支撑板上设置有分别与两个所述揉搓辊同轴的两个第一通孔，两个所述揉搓辊的第一支撑轴分别穿过相应的所述第一通孔，并且，所述第一支撑轴能够在相应的所述第一通孔中转动，所述第二支撑板上设置有分别与两个所述揉搓辊同轴的两个第二通孔，两个所述揉搓辊的第二支撑轴分别穿过相应的所述第二通孔，并且，所述第二支撑轴能够在相应的所述第二通孔中沿所述第二通孔的轴线滑动；
所述转动机构与两个所述第一支撑轴中的至少一者相连，以带动与所述转动机构相连的揉搓辊转动；
所述平移机构分别与两个所述第二支撑轴相连，以带动所述揉搓辊沿自身的轴线方向往复移动。
3.根据权利要求2所述的纤维预处理装置，其特征在于，所述转动机构和所述辊体分别位于所述第一支撑板的两侧，所述转动机构包括转动电机和第一传动机构，两个所述揉搓辊中的一个为主动揉搓辊，另一个为从动揉搓辊，所述转动电机的输出轴与所述主动揉搓辊的第一支撑轴相连，以驱动所述主动揉搓辊绕自身轴线转动，所述第一传动机构用于将所述主动揉搓辊的转动传递至所述从动揉搓辊。
4.根据权利要求3所述的纤维预处理装置，其特征在于，所述传动机构包括互相啮合的主动齿轮和从动齿轮，所述主动齿轮固定设置在所述主动揉搓辊的第一支撑轴上，所述从动齿轮固定在所述从动揉搓辊的第一支撑轴上。
5.根据权利要求4所述的纤维预处理装置，其特征在于，所述主动齿轮和所述从动齿轮齿数相同。
6.根据权利要求3至5中任意一项所述的纤维预处理装置，其特征在于，所述滑动孔为方孔，所述第一支撑轴的一端的横截面为方形，且能够与所述方孔配合，所述第一支撑轴的另一端的界面为圆形。
7.根据权利要求4或5所述的纤维预处理装置，其特征在于，所述平移机构包括搓动电机、第二传动机构、曲柄轮、轮轴、第一连杆和第二连杆，所述平移机构和所述辊体分别位于所述第二支撑板的两侧，所述曲柄轮固定在所述轮轴上，所述轮轴的位置相对于所述机架静止，所述搓动电机的输出轴通过所述第二传动机构与所述轮轴相连，以带动所述曲柄轮转动，所述第一连杆的一端与所述曲柄轮铰接，另一端与所述从动揉搓辊的第二支撑轴的一端铰接，所述第二连杆的一端与所述曲柄轮铰接，另一端与所述主动揉搓辊的第二支撑轴铰接，且所述第一连杆的一端以及所述第二连杆的一端分别位于所述曲柄轮的圆心的两侧。
8.根据权利要求7所述的纤维预处理装置，其特征在于，所述第一连杆的一端以及所述第二连杆的一端位于所述曲柄轮的同一直径上，并且关于所述曲柄轮的圆心对称。
9.根据权利要求7所述的纤维预处理装置，其特征在于，所述第二传动机构包括主动带轮、从动带轮和传动皮带，所述主动带轮固定在所述搓动电机的输出轴上，所述从动带轮固定在所述轮轴上，所述传动皮带套在所述主动带轮和所述从动带轮上。
10.根据权利要求2至5中任意一项所述的纤维预处理装置，其特征在于，所述机架还包括底座，所述第一支撑板和所述第二支撑板均固定在所述底座上。
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Application publication date: 20160720 Assignee: Beijing carbon yuan new Mstar Technology Ltd Assignor: SANHE HAOYUN SHENGYUE CARBON NANO TECHNOLOGY CO., LTD. Contract record no.: 2017990000009 Denomination of invention: Fiber preprocessing device License type: Exclusive License Record date: 20170109 |
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| LICC | Enforcement, change and cancellation of record of contracts on the licence for exploitation of a patent or utility model | ||
| DD01 | Delivery of document by public notice |
Addressee: SANHE HAOYUN SHENGYUE CARBON NANO TECHNOLOGY CO., LTD. Document name: Notification of Patent Invention Entering into Substantive Examination Stage |
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| CB02 | Change of applicant information | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 065201 Langfang city of Hebei province Sanhe Yanjiao Development Zone Yingbin Road East of the northeast corner of the island building B107. Applicant after: Hebei carbon nano technology Co., Ltd. Address before: 065201 B107 building, Yanjiao Development Zone, Langfang, Sanhe, Hebei Applicant before: SANHE HAOYUN SHENGYUE CARBON NANO TECHNOLOGY CO., LTD. |
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20160720 |