CN106865962A - 一种集拉制和锻制于一体的微纳喷嘴拉锻仪装置及方法 - Google Patents

一种集拉制和锻制于一体的微纳喷嘴拉锻仪装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种集拉制和锻制于一体的微纳喷嘴拉锻仪装置及方法，包括底座和背板，在所述背板上设有微针夹持机构、加热丝夹持机构和拉锻针运动机构，其中：所述微针夹持机构设置在背板上部，用于夹持玻璃管一端；所述加热丝夹持机构设置在背板中部，用于对玻璃管进行加热；所述拉锻针运动机构设置在背板下部，用于夹持玻璃管另一端，并带动玻璃管运动进而实现拉制过程；与现有技术相比，本发明具有拉制与锻制一体、结构简单、安装方便、使用容易等特点，提高了微纳喷嘴拉锻过程中的可靠性、准确性，解决了传统拉制过程中微纳喷嘴口径不易控制、形变不一、费时费力、产品合格率不高等问题，适合实验室与工厂制作大批量玻璃微纳喷嘴。

Description

一种集拉制和锻制于一体的微纳喷嘴拉锻仪装置及方法
技术领域
本发明涉及一种集拉制和锻制于一体的微纳喷嘴拉锻仪装置及方法，属于玻璃微纳喷嘴制作领域。
背景技术
3D打印技术催生了喷头的更高需求，对于打印机的打印范畴是一个很大的钳制。拥有更细喷嘴的3D打印机无疑会发挥更大作用，如MEMS制作、基因工程、组织培养、芯片打印、显示屏打印等领域。因此研发更细的微纳喷嘴有助于扩大3D打印机喷头的应用领域，可以推动中国的制造业发展，迎合“中国智能制造2025”。
目前，常见的微纳喷嘴制作装置有水平式和垂直式拉针仪、锻针仪，拉针仪有水平的、垂直的，一般依靠气动力、电磁力、重力等将加热的玻璃管道从中间拉开；锻针仪锻制过程是将玻璃管道或者经过拉制的微喷嘴出口处加热，温度的升高使得玻璃融化粘度降低表面张力作用使得端口形变收缩，形成所需要的端口形状。在被应用于打印机微纳喷嘴时具有快速收缩液体、得到微小液滴的作用，特别是一种测试溶液可行性的装置，检验溶液是否合格可用具有重要应用价值；应用于基因工程、芯片点样时，需要微米甚至纳米量级的微纳喷嘴来操作；作为细胞微钳时需要特备锻制的端口微纳喷嘴，将拉制出的微纳喷嘴进行锻制操作可以有效提高微纳喷嘴在拉制过程中残余应力，改善性能。所以需要制作一种均一性良好，品质可靠性高的微纳喷嘴，这不仅关乎到微喷纳嘴领域，更是有助于其他领域的发展，对于智能制造具有推动作用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种集拉制和锻制于一体的微纳喷嘴拉锻仪装置及方法，以解决目前手工拉制效率低、形状单一、精度不高的问题，能够获得精确尺寸的微纳喷嘴，以克服现有技术的不足。
本发明的技术方案是：一种微纳喷嘴拉锻仪装置，包括底座和背板，在所述背板上设有微针夹持机构、加热丝夹持机构和拉锻针运动机构，其中：
所述微针夹持机构设置在背板上部，用于夹持玻璃管一端；
所述加热丝夹持机构设置在背板中部，用于对玻璃管进行加热；
所述拉锻针运动机构设置在背板下部，用于夹持玻璃管另一端，并带动玻璃管运动进而实现拉制过程。
所述拉锻针运动机构包括夹持部、滑动部和驱动装置，其中，所述夹持部用于夹持玻璃管，且夹持部设置在滑动部上，跟随滑动部一起移动，所述驱动装置用于驱动滑动部移动。
所述夹持部包括夹持旋钮、支撑块和滑台，支撑块设置在滑台上，夹持旋钮设置在支撑块上，当夹持旋钮向滑台移动时，可将置于支撑块与滑台间的玻璃管夹持住。
所述滑动部包括滑轨、连杆轴承、圆柱连杆和滑台，其中，滑轨设置在背板上，且在滑轨上设置有用于支撑圆柱连杆的连杆轴承，圆柱连杆一端与滑台连接，圆柱连杆另一端与驱动装置连接，滑台设置在滑轨上。
所述驱动装置包括一端与滑动部连接的联动连接器、电机和丝杠，其中，所述联动连接器的另一端与丝杠上的螺母连接，丝杠上的丝杆与电机的输出轴连接，所述电机通过电机固定板连接在背板上，当电机输出轴转动带动丝杠上的丝杠转动时，丝杠上的螺母带动联动连接器上下移动，进而实现滑动部的上下移动。
所述驱动装置还包括螺旋测微器，螺旋测微器包括旋钮、标尺、测微器轴承、移动轴、滚珠和固定盖，其中，所述旋钮通过螺纹套接在标尺外，并可绕标尺旋转，标尺固定在固定盖上，固定盖通过支架刚性连接在电机固定板上，在旋钮内腔刚性连接有一移动轴，在移动轴与标尺间设置有测微器轴承，沿移动轴轴向方向上设置有用于放置滚珠的外凹槽，在所述电机的输出轴内腔壁面上沿其轴向方向上设有安放滚珠的内凹槽，所述移动轴通过滚珠连接在电机的输出轴的内腔中；当电机停止运转时，旋转旋钮可带动移动轴的上下移动和转动，移动轴可通过滚珠带动电机的输出轴转动，进而可实现滑动部的上下移动；当电机运转时，电机的输出轴转动会带动移动轴的转动和上下移动，并可将其行程通过标尺显示出来。
在所述背板上设有用于限制滑动部上下行程的上行程限位开关和下行程限位开关，其通过控制器分别与电机的控制端连接，当联动连接器行程触及上行程限位开关或下行程限位开关时，控制器将切断电机电源，有效保护装置。
所述微针夹持机构包括调节旋钮、支撑板和夹持板，支撑板设置在夹持板上，调节旋钮设置在支撑板上，当调节旋钮向夹持板移动时，可将置于支撑板与夹持板间的玻璃管夹持住。
所述加热丝夹持机构包括加热凹槽和加热底座，其中加热凹槽设置在加热底座上。
所述加热凹槽的形状为圆形、三角形、矩形或棱形。
本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明具有拉制与锻制一体、结构简单、安装方便、使用容易等特点，提高了微纳喷嘴拉锻过程中的可靠性、准确性，解决了传统拉制过程中微纳喷嘴口径不易控制、形变不一、费时费力、产品合格率不高等问题，适合实验室与工厂制作大批量玻璃微纳喷嘴。
附图说明
图1为本发明的微纳喷嘴拉锻仪主视结构示意图；
图2为本发明的微纳喷嘴拉锻仪左视图；
图3为本发明的微纳喷嘴拉锻仪右视图；
图4为本发明的微纳喷嘴拉锻仪俯视图；
图5为本发明的微纳喷嘴拉锻仪后视图；
图6为本发明中微针夹持机构的结构示意图；
图7为本发明中拉锻针运动机构上夹持部的结构示意图;
图8为本发明中螺旋测微器的结构示意图；
图9为本发明中螺旋测微器与电机连接结构的示意图；
图10为本发明中电机的输出轴上端内腔与移动轴连接部的结构示意图；
图11为本发明中螺旋测微器移动轴与滚珠的连接结构示意图；
图12为图10的俯视图；
附图标记说明：1-底座，2-下行程限位开关，3-侧壁，4-背板，5-上行程限位开关，6-夹持旋钮，7-支撑块，8-加热底座，9-调节旋钮，10-支撑板，11-夹持板，12-加热凹槽，13-圆柱连杆，14-固定盖，15-支架，16-电机，17-滑台，18-旋钮，19-电机固定板，20-联动连接器，21-丝杠，22-气流入口，23-V型槽，24-连杆轴承，25-滑轨，26-标尺，27-输出轴，28-测微器轴承，29-滚珠，30-移动轴，31-外凹槽，32-内凹槽。
具体实施方式
下面结合附图及具体的实施例对发明进行进一步介绍：
参考图1至图12，本发明一种微纳喷嘴拉锻仪装置，包括底座1、侧壁3和背板4，在所述背板4上设有微针夹持机构、加热丝夹持机构和拉锻针运动机构，其中：
所述微针夹持机构设置在背板4上部，用于夹持玻璃管一端；
所述加热丝夹持机构设置在背板4中部，用于对玻璃管进行加热；
所述拉锻针运动机构设置在背板4下部，用于夹持玻璃管另一端，并带动玻璃管运动进而实现拉制过程。
具体地，所述拉锻针运动机构包括夹持部、滑动部和驱动装置，其中，所述夹持部用于夹持玻璃管，且夹持部设置在滑动部上，跟随滑动部一起移动，所述驱动装置用于驱动滑动部移动。
具体地，所述夹持部包括夹持旋钮6、支撑块7和滑台17，支撑块7设置在滑台17上，夹持旋钮6设置在支撑块7上，当夹持旋钮6向滑台17移动时，可将置于支撑块7与滑台17间的玻璃管夹持住。
具体地，所述滑动部包括滑轨25、连杆轴承24、圆柱连杆13和滑台17，其中，滑轨25设置在背板4上，且在滑轨25上设置有用于支撑圆柱连杆13的连杆轴承24，圆柱连杆13一端与滑台17连接，圆柱连杆13另一端与驱动装置连接，滑台17设置在滑轨25上。
具体地，所述驱动装置包括一端与滑动部连接的联动连接器20、电机16和丝杠21，其中，所述联动连接器20的另一端与丝杠21上的螺母连接，丝杠21上的丝杆与电机16的输出轴27连接，所述电机16通过电机16固定板19连接在背板4上，当电机16输出轴27转动带动丝杠21上的丝杠21转动时，丝杠21上的螺母带动联动连接器20上下移动，进而实现滑动部的上下移动。
具体地，所述驱动装置还包括螺旋测微器，螺旋测微器包括旋钮18、标尺26、测微器轴承28、移动轴30、滚珠29和固定盖14，其中，所述旋钮18通过螺纹套接在标尺26外，并可绕标尺26旋转，标尺26固定在固定盖14上，固定盖14通过支架15刚性连接在电机16固定板19上，在旋钮18内腔刚性连接有一移动轴30，在移动轴30与标尺26间设置有测微器轴承28，沿移动轴30轴向方向上设置有用于放置滚珠29的外凹槽31，在所述电机16的输出轴27内腔壁面上沿其轴向方向上设有安放滚珠29的内凹槽32，所述移动轴30通过滚珠29连接在电机16的输出轴27的内腔中；当电机16停止运转时，旋转旋钮18可带动移动轴30的上下移动和转动，移动轴30可通过滚珠29带动电机16的输出轴27转动，进而可实现滑动部的上下移动；当电机16运转时，电机16的输出轴27转动会带动移动轴30的转动和上下移动，并可将其行程通过标尺26显示出来。
具体地，在所述背板4上设有用于限制滑动部上下行程的上行程限位开关5和下行程限位开关2，其通过控制器分别与电机16的控制端连接，当联动连接器20行程触及上行程限位开关5或下行程限位开关2时，控制器将切断电机16电源，有效保护装置。
具体地，所述微针夹持机构包括调节旋钮9、支撑板10和夹持板11，支撑板10设置在夹持板11上，调节旋钮9设置在支撑板10上，当调节旋钮9向夹持板11移动时，可将置于支撑板10与夹持板11间的玻璃管夹持住，并且在支撑板10上设置有V型槽23，便于对玻璃管的夹持固定。
具体地，所述加热丝夹持机构包括加热凹槽12和加热底座8，其中加热凹槽12设置在加热底座8上，在加热凹槽12底部，即背板4上设置有气流入口22，可将其与气泵等装置连接，提供降温措施，避免拉制中温度过高，导致玻璃管大部分软化弯曲，造成拉制失败。同时也为锻制过程中提供了很好的锻制环境。
具体地，所述加热凹槽12的形状为圆形、三角形、矩形或棱形，以适应不同管径的玻璃管。
本发明的工作原理是：在拉制时，将玻璃管一端通过微针夹持机构夹持住，其中部放置在加热丝夹持机构中，其另一端通过拉锻针运动机构夹持住，即可通过电机16运转带动丝杠21上的丝杆转动，带动丝杠21上的螺母上下移动，进而带动联动连接器20上下移动，最终实现拉锻针运动机构的上下移动实现玻璃管的拉制。在锻制时，将玻璃管通过拉锻针运动机构夹持住，然后通过电机16运转即可使玻璃管靠近或远离加热丝夹持机构，实现锻制工艺。具体在拉锻制过程中，既能使用电机16实现移动过程，也可通过螺旋测微器实现进程的调节。
本发明中的电机16优选步进电机。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种微纳喷嘴拉锻仪装置，包括底座(1)和背板(4)，其特征在于：在所述背板(4)上设有微针夹持机构、加热丝夹持机构和拉锻针运动机构，其中：
所述微针夹持机构设置在背板(4)上部，用于夹持玻璃管一端；
所述加热丝夹持机构设置在背板(4)中部，用于对玻璃管进行加热；
所述拉锻针运动机构设置在背板(4)下部，用于夹持玻璃管另一端，并带动玻璃管运动进而实现拉制过程。
2.根据权利要求1所述的微纳喷嘴拉锻仪装置，其特征在于：所述拉锻针运动机构包括夹持部、滑动部和驱动装置，其中，所述夹持部用于夹持玻璃管，且夹持部设置在滑动部上，跟随滑动部一起移动，所述驱动装置用于驱动滑动部移动。
3.根据权利要求2所述的微纳喷嘴拉锻仪装置，其特征在于：所述夹持部包括夹持旋钮(6)、支撑块(7)和滑台(17)，支撑块(7)设置在滑台(17)上，夹持旋钮(6)设置在支撑块(7)上，当夹持旋钮(6)向滑台(17)移动时，可将置于支撑块(7)与滑台(17)间的玻璃管夹持住。
4.根据权利要求2所述的微纳喷嘴拉锻仪装置，其特征在于：所述滑动部包括滑轨(25)、连杆轴承(24)、圆柱连杆(13)和滑台(17)，其中，滑轨(25)设置在背板(4)上，且在滑轨(25)上设置有用于支撑圆柱连杆(13)的连杆轴承(24)，圆柱连杆(13)一端与滑台(17)连接，圆柱连杆(13)另一端与驱动装置连接，滑台(17)设置在滑轨(25)上。
5.根据权利要求2所述的微纳喷嘴拉锻仪装置，其特征在于：所述驱动装置包括一端与滑动部连接的联动连接器(20)、电机(16)和丝杠(21)，其中，所述联动连接器(20)的另一端与丝杠(21)上的螺母连接，丝杠(21)上的丝杆与电机(16)的输出轴(27)连接，所述电机(16)通过电机(16)固定板(19)连接在背板(4)上，当电机(16)输出轴(27)转动带动丝杠(21)上的丝杠(21)转动时，丝杠(21)上的螺母带动联动连接器(20)上下移动，进而实现滑动部的上下移动。
6.根据权利要求5所述的微纳喷嘴拉锻仪装置，其特征在于：所述驱动装置还包括螺旋测微器，螺旋测微器包括旋钮(18)、标尺(26)、测微器轴承(28)、移动轴(30)、滚珠(29)和固定盖(14)，其中，所述旋钮(18)通过螺纹套接在标尺(26)外，并可绕标尺(26)旋转，标尺(26)固定在固定盖(14)上，固定盖(14)通过支架(15)刚性连接在电机(16)固定板(19)上，在旋钮(18)内腔刚性连接有一移动轴(30)，在移动轴(30)与标尺(26)间设置有测微器轴承(28)，沿移动轴(30)轴向方向上设置有用于放置滚珠(29)的外凹槽(31)，在所述电机(16)的输出轴(27)内腔壁面上沿其轴向方向上设有安放滚珠(29)的内凹槽(32)，所述移动轴(30)通过滚珠(29)连接在电机(16)的输出轴(27)的内腔中；当电机(16)停止运转时，旋转旋钮(18)可带动移动轴(30)的上下移动和转动，移动轴(30)可通过滚珠(29)带动电机(16)的输出轴(27)转动，进而可实现滑动部的上下移动；当电机(16)运转时，电机(16)的输出轴(27)转动会带动移动轴(30)的转动和上下移动，并可将其行程通过标尺(26)显示出来。
7.根据权利要求5所述的微纳喷嘴拉锻仪装置，其特征在于：在所述背板(4)上设有用于限制滑动部上下行程的上行程限位开关(5)和下行程限位开关(2)，其通过控制器分别与电机(16)的控制端连接。
8.根据权利要求1所述的微纳喷嘴拉锻仪装置，其特征在于：所述微针夹持机构包括调节旋钮(9)、支撑板(10)和夹持板(11)，支撑板(10)设置在夹持板(11)上，调节旋钮(9)设置在支撑板(10)上，当调节旋钮(9)向夹持板(11)移动时，可将置于支撑板(10)与夹持板(11)间的玻璃管夹持住。
9.根据权利要求1所述的微纳喷嘴拉锻仪装置，其特征在于：所述加热丝夹持机构包括加热凹槽(12)和加热底座(8)，其中加热凹槽(12)设置在加热底座(8)上。
10.根据权利要求9所述的微纳喷嘴拉锻仪装置，其特征在于：所述加热凹槽(12)的形状为圆形、三角形、矩形或棱形。
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