CN107381145B - 一种制作介电弹性体驱动器可对准电极的自动卷膜装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种制作DE驱动器可对准电极的自动卷膜装置，属于薄膜自动卷曲设备领域，包括电动直线导轨及对称设置在其两侧且能够沿其滑动的工作平台，在每侧的工作平台上均设有一台步进电机I，步进电机I能够在工作平台上滑动，电动直线导轨的一端还设有能够带动其转动的步进电机II；在电动直线导轨上方设有用于铺放待卷DE膜的操作台，操作台与电动直线导轨之间设有升降机构，通过升降机构调节高度使卷膜基体与待卷DE膜接触。本发明结构简单紧凑，控制简单，能够实现DE膜的自动卷曲和DE驱动器的电极对准。
Description
技术领域
本发明属于薄膜自动卷曲设备领域，具体涉及一种制作介电弹性体驱动器可对准电极的自动卷膜装置。
背景技术
介电弹性体(Dielectric Elastomer)驱动器是一种利用介电弹性体薄膜材料为基体，通过涂覆石墨(或碳膏)作为电极，将电极对准并卷曲成圆柱状，在高电压条件下，介电弹性体将会产生形变。介电弹性体作为一种新型EAP(Electroactive Polymer)材料，具有较宽的频率响应特性和快速大变形行为，近年来，基于介电弹性体材料的各种静态和动态变形结构的设计层出不穷，不少研究者设计开发出各种基于介电弹性体材料的驱动器结构，并探索将其应用于生物医学、航空航天、智能机器人等领域。
然而，目前介电弹性体驱动器的制作基本处于手工制作阶段，手工制作介电弹性体驱动器使得试验中不同批次的介电弹性体驱动器一致性较差，很难保证DE驱动器的性能相近。同时最大的问题在于，手工制作DE驱动器难以保证驱动器的电极对准，驱动器电极若未准，在高电压条件下极其容易发生击穿。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种制作介电弹性体驱动器可对准电极的自动卷膜装置，该装置能够自动将介电弹性体薄膜卷起，同时能够使介电弹性体膜上的电极实现自动对准。
本发明是通过以下技术方案来实现：
本发明公开了一种制作介电弹性体驱动器可对准电极的自动卷膜装置，包括卷膜基体、电动直线导轨及对称设置在电动直线导轨两侧且能够沿其滑动的工作平台，在每侧的工作平台上均设有一台步进电机I，步进电机I能够在工作平台上滑动，电动直线导轨的一端还设有能够带动其转动的步进电机II；还包括用于控制两台步进电机I同步转动的XC608控制器及控制步进电机II转动的步进电机驱动器。
在电动直线导轨上方设有用于铺放待卷介电弹性体膜的操作台，操作台与电动直线导轨之间设有升降机构；
卷膜时，步进电机I的夹具头与卷膜基体的端部插接配合，通过升降机构调节高度使卷膜基体的滚轴部与待卷介电弹性体膜接触。
优选地，所述升降机构包括上连接件和下连接件，上连接件与操作台固连，下连接件与电动直线导轨固连；
进一步优选地，上连接件和下连接件之间设有四连杆机构，四连杆机构中的两个上连杆铰接于上连接件上，两个下连杆铰接于下连接件上，上、下连杆之间通过螺栓杆和铰链连接件铰接。
进一步优选地，电动直线导轨两端设有固定板，升降机构有两个，分别设置在电动直线导轨两端的固定板上。
进一步优选地，上、下连杆铰接处开设有铰接孔，圆柱状铰链连接件能够穿过铰接孔，螺栓杆则横穿圆柱状铰链连接件轴心，通过旋转螺栓杆调节上、下连杆之间的角度。
优选地，在步进电机I底部设有电机架，步进电机I前端的圆柱状夹具头伸出电机架前方的挡板与卷膜基体端部插接配合，电机架下方设有直线滑块导轨及直线导轨，直线滑块导轨能够沿直线导轨滑动。
优选地，直线导轨底部还设有直线导轨基座，直线导轨基座下方设有滑轮。
进一步优选地，直线滑块导轨能够根据卷膜基体的长度调节两台步进电机I之间的距离。
优选地，当两台步进电机I同步转动时，步进电机II带动电动直线导轨转动，使电动直线导轨上工作平台的前进位移与步进电机I的转动位移相等，介电弹性体膜能够自动卷起；通过调节升降机构使操作台发生倾斜，实现介电弹性体膜上电极的自动对准。
优选地，在电动直线导轨底部还设有安装底座。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明公开的自动卷膜装置，设有电动直线导轨，电动直线导轨一端设置能够带动其转动的步进电机，在电动直线导轨的两侧还设置能够滑动的工作平台，且在工作平台上设置步进电机I，电动直线导轨的上端设有能够铺放待卷介电弹性体膜的操作台，且二者之间能够通过升降机构调节高度和接触角度。卷膜时，步进电机I的夹具头与卷膜基体的端部插接配合，卷膜基体的滚轴部与待卷介电弹性体膜接触完成自动卷膜。该装置结构紧凑简单，控制简单易操作，可实现介电弹性体薄膜的自动卷曲，同时完成介电弹性体膜上电极的对准，能够用于卷曲不同宽度的薄膜，基本适用于大部分薄膜的卷曲。
进一步地，本发明的升降机构包括上连接件、下连接件，上连接件与操作台固定，下连接件与电动直线导轨固定，上、下连接件之间采用四连杆机构，两个上连杆铰接于上连接件上，两个下连杆铰接于下连接件上，上、下连杆之间通过螺栓杆和铰链连接件铰接。螺栓杆前半部分右旋，后半部分左旋，铰链连接件共有两根，呈圆柱状，两根圆柱状杆身上设有旋向相反的螺纹孔，使用时，螺栓杆穿过圆柱状铰链连接件，由于两个铰链连接件旋向不同，螺栓杆的前半部分、后半部分旋向也不同，分别与铰链连接件配合安装后，旋转螺栓杆，可以使铰链角度同时扩大或者缩小，从而使升降机构整体高度升高或者降低。
进一步地，在步进电机I底部设有电机架，电机架的设置使得步进电机I前端的圆柱状夹具头(夹具插头)能够伸出电机架前方的挡板与卷膜基体端部(夹具插孔)插接配合，卷膜时二者插接固定。在电机架下方设有直线滑块导轨及直线导轨，直线滑块导轨能够沿直线导轨滑动。直线滑块导轨能够根据卷膜基体的长度调节两台步进电机I之间的距离。
附图说明
图1为本发明公开的制作介电弹性体驱动器可对准电极的自动卷膜装置的结构示意图；
图2为本发明的升降机构的结构示意图；
图3为本发明的步进电机I的电机架及夹具组合部件结构示意图；
图4为卷膜基体结构示意图；
图5为圆柱状夹具头的头部结构示意图。
其中，1为步进电机I；2为步进电机II；3为电动直线导轨；4为直线滑块导轨；5为升降机构；6为操作台；7为电机架；8为安装底座；9为上连接件；10为下连接件；11为螺栓杆；12为四连杆机构；13为圆柱状铰链连接件；14为圆柱状夹具头；15为直线导轨；16为直线导轨基座；17为滑轮；18为夹具插头；19为卷膜基体；20为夹具插孔。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
参见图1和图4，本发明公开的制作介电弹性体驱动器可对准电极的自动卷膜装置，包括卷膜基体19和电动直线导轨3，在电动直线导轨3两侧对称设置有能够沿其滑动的工作平台，在每侧的工作平台上均设有一台步进电机I 1，步进电机I 1能够在工作平台上滑动，电动直线导轨3的一端还设有能够带动其转动的步进电机II 2；在电动直线导轨3上方设有用于铺放待卷介电弹性体膜的操作台6，操作台6与电动直线导轨3之间设有升降机构5，通过升降机构5调节高度使卷膜基体19与待卷介电弹性体膜接触。
优选地，电动直线导轨3两端设有固定板，升降机构5有两个，分别设置在电动直线导轨3两端的固定板上。
参见图2，为升降机构示意图，该升降机构5包括上连接件9和下连接件10，上连接件9与操作台6固连，下连接件10与电动直线导轨3固连；
上连接件9和下连接件10之间设有四连杆机构12，四连杆机构12中的两个上连杆铰接于上连接件9上，两个下连杆铰接于下连接件10上，上、下连杆之间通过螺栓杆11和铰链连接件13铰接。优选地，螺栓杆11(前半部分右旋，后半部分左旋)，圆柱状铰链连接件13共两根，两根圆柱体上有旋向相反的螺纹孔，使用时，螺栓杆11穿过圆柱状铰链连接件13，由于两个连接件旋向不同，螺栓杆11的前半部分、后半部分旋向也不同，分别与13配合安装后，旋转螺栓杆11，可以使四连杆机构12的上、下连杆形成的夹角同时扩大或者缩小，从而使构件整体高度升高或者降低。
参见图3，步进电机I 1底部设有电机架7，步进电机I 1的圆柱状夹具头14(三根夹具插头18)能够伸出电机架7前方的挡板与卷膜基体19端部的三个夹具插孔20插接配合，电机架7下方设有直线滑块导轨4及直线导轨15，直线滑块导轨4能够沿直线导轨15滑动。直线导轨15底部还设有直线导轨基座16，直线导轨基座16下方设有滑轮17。
还包括控制部分，控制部分由电源、用于控制两台步进电机I 1同步转动的控制器以及控制步进电机II 2转动的驱动器，控制器和驱动器均与电源相连；
优选地，用于控制两台步进电机I 1同步转动的控制器采用XC608控制器，步进电机I 1和步进电机II 2均采用57步进电机。
更进一步优选地，由XC608三轴步进电机控制器、步进电机驱动器和48V、24V电源组成。
本发明的工作原理如下：
参见图5，两台步进电机I 1安装于电动直线导轨3的工作台两侧，通过圆柱状夹具头14(前端的夹具插头18)夹持卷膜基体19，直线滑块导轨4可根据圆柱状基体的长度不同而调节两台步进电机I 1之间的距离；DE膜铺放于工作台6上，通过升降机构5使圆柱状基体可以紧密与介电弹性体膜相接触；通过XC608控制器使两台步进电机I 1同步转动，步进电机II 2带动电动直线导轨3转动，使电动直线导轨3工作台前进位移与步进电机I 1转动位移相等，从而使介电弹性体膜自动卷起并通过调节升降机构5使操作台6发生倾斜，实现介电弹性体膜上电极的自动对准。
Claims (10)
1.一种制作介电弹性体驱动器可对准电极的自动卷膜装置，其特征在于，包括卷膜基体(19)、电动直线导轨(3)及两个对称设置在电动直线导轨(3)两侧且能够沿其滑动的工作平台，在每侧的工作平台上均设有一台步进电机I(1)，步进电机I(1)能够在工作平台上滑动，电动直线导轨(3)的一端还设有能够带动其转动的步进电机II(2)；
在电动直线导轨(3)上方设有用于铺放待卷介电弹性体膜的操作台(6)，操作台(6)与电动直线导轨(3)之间设有升降机构(5)；
卷膜时，步进电机I(1)的夹具头与卷膜基体(19)的端部插接配合，通过升降机构(5)调节高度使卷膜基体(19)的滚轴部与待卷介电弹性体膜接触。
2.根据权利要求1所述的制作介电弹性体驱动器可对准电极的自动卷膜装置，其特征在于，所述升降机构(5)包括上连接件(9)和下连接件(10)，上连接件(9)与操作台(6)固连，下连接件(10)与电动直线导轨(3)固连；
上连接件(9)和下连接件(10)之间设有四连杆机构(12)，四连杆机构(12)中的两个上连杆铰接于上连接件(9)上，两个下连杆铰接于下连接件(10)上，上、下连杆之间通过螺栓杆(11)和铰链连接件(13)铰接。
3.根据权利要求2所述的制作介电弹性体驱动器可对准电极的自动卷膜装置，其特征在于，电动直线导轨(3)两端设有固定板，升降机构(5)有两个，分别设置在电动直线导轨(3)两端的固定板上。
4.根据权利要求2所述的制作介电弹性体驱动器可对准电极的自动卷膜装置，其特征在于，上、下连杆铰接处开设有铰接孔，圆柱状铰链连接件(13)能够穿过铰接孔，螺栓杆(11)则横穿圆柱状铰链连接件(13)轴心，通过旋转螺栓杆(11)调节上、下连杆之间的角度。
5.根据权利要求1所述的制作介电弹性体驱动器可对准电极的自动卷膜装置，其特征在于，在步进电机I(1)底部设有电机架(7)，步进电机I(1)前端的圆柱状夹具头(14)伸出电机架(7)前方的挡板与卷膜基体(19)端部插接配合，电机架(7)下方设有直线滑块导轨(4)及直线导轨(15)，直线滑块导轨(4)能够沿直线导轨(15)滑动。
6.根据权利要求5所述的制作介电弹性体驱动器可对准电极的自动卷膜装置，其特征在于，直线导轨(15)底部还设有直线导轨基座(16)，直线导轨基座(16)下方设有滑轮(17)。
7.根据权利要求5所述的制作介电弹性体驱动器可对准电极的自动卷膜装置，其特征在于，直线滑块导轨(4)能够根据卷膜基体(19)的长度调节两台步进电机I(1)之间的距离。
8.根据权利要求1～7中任意一项所述的制作介电弹性体驱动器可对准电极的自动卷膜装置，其特征在于，在电动直线导轨(3)底部还设有安装底座(8)。
9.根据权利要求1所述的制作介电弹性体驱动器可对准电极的自动卷膜装置，其特征在于，当两台步进电机I(1)同步转动时，步进电机II(2)带动电动直线导轨(3)转动，使电动直线导轨(3)上工作平台的前进位移与步进电机I(1)的转动位移相等，介电弹性体膜能够自动卷起；通过调节升降机构(5)使操作台(6)发生倾斜，实现介电弹性体膜上电极的自动对准。
10.根据权利要求1所述的制作介电弹性体驱动器可对准电极的自动卷膜装置，其特征在于，还包括电源、用于控制两台步进电机I(1)同步转动的控制器以及控制步进电机II(2)转动的驱动器，控制器和驱动器均与电源相连；
所述用于控制两台步进电机I(1)同步转动的控制器采用XC608控制器，步进电机I(1)和步进电机II(2)均采用57步进电机。
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