CN111850877B - 将压磁效应和磁致伸缩原理相结合的涂刮机构的工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种将压磁效应和磁致伸缩原理相结合的涂刮机构的工作方法，功能涂层织物精密涂刮机构的支座上安装超磁致伸缩驱动器，超磁致伸缩驱动器上安装连接块，连接块上安装支承块，支承块中安装刮刀安装架，刮刀安装架上安装刮刀，压磁式压力传感器安装在支承架上，并与刮刀连接架相接触，刮刀连接架上侧的支承架与中间架相连，下侧的支承架与支座两侧的侧板相连，刮刀连接架的两端安装由挡块支承块、挡块和防护块组成的保护装置，支承架安装在支座两侧的侧板上。本发明保证刮刀始终处于理想位置，适用于对涂刮精密要求较高的功能涂层织物的生产场合。

Description

将压磁效应和磁致伸缩原理相结合的涂刮机构的工作方法

本申请是申请号：201810210613.6、申请日：2018-03-14、名称“功能涂层织物精密涂刮机构”的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种涂层织物涂刮机构。

背景技术

功能涂层织物是指在织物表面均匀地涂覆一层（或多层）高分子化合物，并通过粘合作用在织物表面形成一层或多层薄膜以赋予织物拒水拒油、阻燃、抗菌、防辐射、抗静电等特定功能的产品，其中，所用的成膜高聚物称为涂层剂，所用的织物称为基布。由于其能适应现代社会对纺织品高度功能化的要求，在工业、军事、救灾、日常生活、医疗保健、特殊防护和野外作业等领域中得到广泛的应用。与一般印染整理技术相比，功能涂层织物在赋予织物独特的风格、手感和外观的同时，增加了某些特殊功能，这就大大提高了产品的附加值，具有较好的市场需求。

要获得质量稳定性能优越的功能涂层织物，除了选择优质、合适的涂层剂外，先进的涂层加工工艺和高性能加工设备对产品的质量也有着决定性的作用。织物的涂层方法很多，包括直接涂层、转移涂层、凝固涂层、泡沫涂层和层压等，其中，直接涂层由于涂层工艺和设备简单而获得广泛应用，其主要是利用涂布器将涂层剂均匀地涂覆到织物上，而后经烘燥，使溶剂或水分挥发，从而使得涂层剂在织物表面形成连续、坚韧的薄膜，制得满足使用要求的功能涂层织物。随着社会经济的不断发展，人们对功能涂层织物的性能要求越来越高，这就促进了功能涂层织物生产技术尤其是生产设备精密化的发展。涂层剂的涂刮系统是直接涂层设备中重要的功能部件之一，要求其能够将涂层剂精确、均匀、连续稳定的涂覆在织物表面，而传统的涂刮系统由于不具备刮刀高度自适应调整功能，在受到外界扰动力时将偏离平衡位置，造成涂层剂在织物上的涂覆量偏离理论值，引起产品质量的不稳定，降低了生产效率。因此，若能将现代机械设计理论和控制技术应用到传统的直接涂层涂刮系统中，实现刮刀在工作过程中对自身高度的自适应调整功能，使得刮刀在受到外界扰动力时能够迅速恢复至平衡位置，保证涂层剂在织物上的涂覆精度和均匀稳定性。

超磁致伸缩材料是近年来发展起来的一种新型机敏材料，具有应变大、强力、机电耦合系数高、响应快等优异特性。基于其磁致伸缩效应制成的超磁致伸缩驱动器具有广阔的应用前景，可广泛应用于精确定位、超精密加工、微马达机器人、减振降噪、声纳及微机电系统等领域，是一类很有潜力的新型驱动器，受到了美、日、欧等发达国家与地区的重视，并已在其理论模型、动静态特性、新器件开发与应用等方面取得了重要进展。压磁式传感器是近年来国内外新兴的一种新型传感器，其作用原理是建立在磁弹性效应的基础上，即当铁磁材料收到机械力的作用时，在它内部产生应变，从而产生应力，导致磁导率发生变化的现象。该传感器将作用力变换成传感器导磁率的变化，并通过导磁率的变化输出相应变化的电信号，具有输出功率大、信号强、结构简单、抗干扰性能优越、过载能力强、制造工艺简单等优点。与压电式传感器相比，具有信号放大电路简单、无需电荷放大器和特殊的同轴电缆等优势；与电阻应变式传感器相比，具有无需粘贴、安装方法简单等优势。因此，将超磁致伸缩材料和压磁式传感器相结合应用于功能涂层织物的涂刮系统中，保证超磁致伸缩材料能够根据压磁式传感器对刮刀实际工作位置的检测信号来实时的调整刮刀的位置高度以保证其始终处于理想平衡位置，实现刮刀对浆料的精密涂覆。

目前，对功能涂层织物精密涂刮机构的研究较少，尤其是将超磁致伸缩驱动器和压磁式传感器相结合实现刮刀高度自适应调整的研究上。例如，许鹏等在专利文献201320543700.6中提出了高精度吻式涂布装置，其主要是在网纹辊后方装有精密刮平装置及真空吸附装置，所述精密刮平装置上装有精密刮刀棒，精密刮刀棒由辊托架支撑，辊托架连接有回流管，在精密刮刀棒与辊托架相切的地方设有托架导流口，精密刮平装置设有升降装置，升降装置连接有精密导辊。由其叙述可知，该申请专利未采用超磁致伸缩材料和压磁式传感器，更未提及将两者相结合实现对刮刀高度的实时调整以保证涂层剂在织物上的精密涂覆。

王勇等在专利文献200910144074.1中提出了一种提高逗号刮刀工作精度的组合装置，该装置能够准确、快速的根据刮刀上受到的重力和工作载荷，调整辅助轴两端的螺母上的拧紧力矩，产生预定的轴向载荷，并在逗号刮刀上加上所需的力矩，以保证高精密刮刀的刃口直线度在工作状态下仍保持高的使用精度。由其叙述可知，该申请专利未采用超磁致伸缩材料和压磁式传感器，更未提及将两者相结合实现对刮刀高度的实时调整以保证涂层剂在织物上的精密涂覆。

金国华在专利文献201320161634.6中提出了一种新型高精密MG涂布单元，该涂布单元可使得基材整幅膜面的涂布量均匀，容易控制，涂布精密度高，并且在膜面上不容易产生胶拉丝，提高了涂布的成膜合格率。由其叙述可知，该申请专利未采用超磁致伸缩材料和压磁式传感器，更未提及将两者相结合实现对刮刀高度的实时调整以保证涂层剂在织物上的精密涂覆。

综上可知，目前未见有关功能涂层织物精密涂刮机构的专利申请。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构合理，适用于对涂刮精度要求较高涂层织物生产场合的功能涂层织物精密涂刮机构。

本发明的技术解决方案是：

一种功能涂层织物精密涂刮机构，其特征是：包括支座，支座上安装超磁致伸缩驱动器，超磁致伸缩驱动器上安装连接块，连接块上安装支承块，支承块中安装刮刀连接架，刮刀连接架上安装刮刀，刮刀连接架的上下两侧安装支承架，支承架上安装压磁式压力传感器，压磁式压力传感器与刮刀连接架相接触，刮刀连接架上侧的支承架与中间架相连，刮刀连接架下侧的支承架与支座两侧的侧板相连；刮刀连接架的两端安装由挡块支承块、挡块和防护块组成的保护装置，其中，挡块支承块安装在刮刀连接架上，挡块安装在挡块支承块上，防护块套装在挡块的外周，并固定在中间架上；

超磁致伸缩驱动器包括下端盖，下端盖上安装外套筒，超磁致伸缩棒安装在下端盖中心位置的上方，超磁致伸缩棒上安装有温度传感器，紧贴于超磁致伸缩棒的外壁和外套筒的内壁安装有线圈骨架，线圈骨架中分为两个区域，靠近超磁致伸缩棒的区域中安装交流线圈3，靠近外套筒的区域中安装直流线圈永磁体；超磁致伸缩棒上安装输出杆，外套筒上安装上端盖，上端盖上安装锁紧螺母，锁紧螺母与输出杆之间安装有预压弹簧，输出杆上安装有连接块。

压磁式压力传感器包括压磁传感器，压磁传感器被套装在弹性罩的中心位置处，弹性罩的端部安装有钢球，钢球与刮刀连接架相接触。

在超磁致伸缩驱动器中设置冷却系统，将线圈骨架设置为空心结构，下端盖和外套筒中设有供冷却液流动的冷却槽，冷却槽与线圈骨架相连，以保证冷却液从下端盖中的冷却槽流入，流经过线圈骨架后从外套筒中的冷却槽流出，实现冷却液的循环流动；在冷却液的流道上安装有磁力泵和电动调节阀，两者能够根据安装在超磁致伸缩伸缩棒上温度传感器的反馈信号对冷却液的流速和流量进行调节；当温度传感器检测出超磁致伸缩棒的工作温度升高时，经控制器识别和处理后，对磁力泵和电动调节阀发出指令，使得冷却液在冷却槽中的流速和流量增大，加快交流线圈和直流线圈永磁体的散热速度，待温度传感器检测出超磁致伸缩棒的工作温度降低后，再由控制器对磁力泵和电动调节阀发出指令，逐渐减小冷却液在冷却槽中的流速和流量。

工作之前，通过锁紧螺母、预压弹簧、输出杆和下端盖的共同作用，使得超磁致伸缩棒处于压缩状态，并保证其压缩量大于刮刀沿竖直方向偏离理想位置最高点和最低点的差值。

本发明将压磁效应和磁致伸缩原理相结合，并通过在磁致伸缩驱动器中设置冷却系统的方式消除了线圈发热对其工作性能的影响，保证刮刀始终处于理想位置，适用于对涂刮精密要求较高的功能涂层织物的生产场合。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1为本发明功能涂层织物精密涂刮机构的主视图；

图2为图1的A-A视图；

图3为图1的B-B视图；

图4为压磁式压力传感器结构示意图；

图5为冷却液走向示意图；

图6为冷却液流速、流量控制原理图。

具体实施方式

参见附图1-6，一种功能涂层织物精密涂刮机构，包括支座1，支座1上安装超磁致伸缩驱动器，超磁致伸缩驱动器上安装连接块12，连接块12上安装支承块13，支承块13中安装刮刀连接架14，刮刀连接架14上安装刮刀18，刮刀连接架14的上下两侧安装支承架16，支承架16上安装压磁式压力传感器17，压磁式压力传感器17与刮刀连接架14相接触，刮刀连接架14上侧的支承架16与中间架15相连，刮刀连接架14下侧的支承架与支座两侧的侧板20相连。刮刀连接架14的两端安装由挡块支承块24、挡块25和防护块26组成的保护装置，其中，挡块支承块24安装在刮刀连接架14上，挡块25安装在挡块支承块24上，防护块26套装在挡块25的外周，并固定在中间架15上。保护装置是为了保障刮刀连接架14和刮刀18能够承受较大的外界扰动力或颠覆力矩。

超磁致伸缩驱动器包括下端盖2，下端盖2上安装外套筒6，超磁致伸缩棒7安装在下端盖2中心位置的上方，超磁致伸缩棒7上安装有温度传感器19，紧贴于超磁致伸缩棒7的外壁和外套筒6的内壁安装有线圈骨架5，线圈骨架5中分为两个区域，靠近超磁致伸缩棒7的区域中安装交流线圈3，靠近外套筒6的区域中安装直流线圈永磁体4。超磁致伸缩棒7上安装输出杆8，外套筒6上安装上端盖10，上端盖10上安装锁紧螺母11，锁紧螺母11与输出杆8之间安装有预压弹簧9，输出杆8上安装有连接块12。

压磁式压力传感器17包括压磁传感器22，压磁传感器22被套装在弹性罩23的中心位置处，弹性罩23的端部安装有钢球21，钢球21与刮刀连接架14相接触。

超磁致伸缩驱动器在工作时，交流线圈3和直流线圈永磁体4会产生发热量，造成超磁致伸缩棒7的工作温度上升，而超磁致伸缩棒的伸缩性能受工作温度影响较大，因此为保证超磁致伸缩棒在工作时始终处于正常工作状态下，必须在超磁致伸缩驱动器中设置冷却系统，因此将线圈骨架5设置为空心结构，下端盖2和外套筒6中设有供冷却液流动的冷却槽，冷却槽与线圈骨架5相连，以保证冷却液从下端盖2中的冷却槽流入，流经过线圈骨架5后从外套筒6中的冷却槽流出，实现冷却液的循环流动。同时，为了保证超磁致伸缩棒的工作温度恒定，在冷却液的流道上安装有磁力泵和电动调节阀，两者能够根据安装在超磁致伸缩伸缩棒7上温度传感器19的反馈信号对冷却液的流速和流量进行调节。当温度传感器19检测出超磁致伸缩棒7的工作温度升高时，经控制器识别和处理后，对磁力泵和电动调节阀发出指令，使得冷却液在冷却槽中的流速和流量增大，加快交流线圈3和直流线圈永磁体4的散热速度，待温度传感器19检测出超磁致伸缩棒7的工作温度降低后，再由控制器对磁力泵和电动调节阀发出指令，逐渐减小冷却液在冷却槽中的流速和流量。

由于超磁致伸缩棒的抗拉强度低，必须工作在受压条件下，且适当的预压力可增大超磁致伸缩棒的磁致伸缩量。因此，本发明中通过锁紧螺母11、预压弹簧9、输出杆8和下端盖2的共同作用，使得磁致伸缩棒7处于压缩状态，并保证挡块25的上表面与防护块26接触时，超磁致伸缩棒7仍处于压缩状态。

下面结合附图，以一个工作周期为例，对本发明做详细的说明：

工作之前，先根据生产工艺要求确定刮刀18的平衡位置，再通过锁紧螺母11和预压弹簧9的作用使得超磁致伸缩棒7处于压缩状态，并使得挡块25的下表面与防护块26相接触，随后，对交流线圈3和直流线圈永磁体4通入偏置电流I，使得超磁致伸缩棒7产生一定的伸长量，以带动刮刀18沿竖直向上方向升至平衡位置，即该伸长量使得刮刀连接架14与位于两压磁式压力传感器中钢球21刚好接触而不产生压力。同时，冷却系统启动，冷却液在线圈骨架5中循环流动。

工作时，若刮刀18在竖直方向无任何扰动力，则刮刀连接架14对两压磁式压力传感器不产任何压力，交流线圈3和直流线圈永磁体4中电流大小不变；若刮刀18在竖直方向上受到一个向下的扰动力，超磁致伸缩棒7缩短，且刮刀连接架14对位于其下方的压磁式压力传感器产生压力，使其产生感应电势，该信号经控制器处理后，向交流线圈3和直流线圈永磁体4发出控制电流ic1，增大两者的通电电流，使得超磁致伸缩棒7伸长，直至刮刀连接架14对两压磁式压力传感器所产生的压力均为零，即刮刀18恢复至平衡位置；若刮刀18在竖直方向上受到一个向上的扰动力，超磁致伸缩棒7伸长，且刮刀连接架14对位于其上方的压磁式压力传感器产生压力，使其产生感应电势，该信号经控制器处理后，向交流线圈3和直流线圈永磁体4发出控制电流ic2，减小两者的通电电流，使得超磁致伸缩棒7收缩，直至刮刀连接架14对两压磁式压力传感器所产生的压力均为零，即刮刀18恢复至平衡位置。当温度传感器19检测出超磁致伸缩棒7的工作温度偏高时，通过冷却系统控制器对磁力泵和电动调节阀的作用，增大冷却液在冷却槽中的流速和流量，加快交流线圈3和直流线圈永磁体4的散热速度，使得超磁致伸缩棒7的工作温度降至正常值。

工作结束后，逐渐减小交流线圈3和直流线圈永磁体4中的电流大小，关闭冷却系统。

Claims (1)

1.一种功能涂层织物的制备方法，所述功能涂层织物是指在织物表面均匀地涂覆一层或多层高分子化合物，其特征是：功能涂层织物的制备中采用了将压磁效应和磁致伸缩原理相结合的涂刮机构；所述涂刮机构包括支座，支座上安装超磁致伸缩驱动器，超磁致伸缩驱动器上安装连接块，连接块上安装支承块，支承块中安装刮刀连接架，刮刀连接架上安装刮刀，刮刀连接架的上下两侧安装支承架，支承架上安装压磁式压力传感器，压磁式压力传感器与刮刀连接架相接触，刮刀连接架上侧的支承架与中间架相连，刮刀连接架下侧的支承架与支座两侧的侧板相连；刮刀连接架的两端安装由挡块支承块、挡块和防护块组成的保护装置，其中，挡块支承块安装在刮刀连接架上，挡块安装在挡块支承块上，防护块套装在挡块的外周，并固定在中间架上；

超磁致伸缩驱动器包括下端盖，下端盖上安装外套筒，超磁致伸缩棒安装在下端盖中心位置的上方，超磁致伸缩棒上安装有温度传感器，紧贴于超磁致伸缩棒的外壁和外套筒的内壁安装有线圈骨架，线圈骨架中分为两个区域，靠近超磁致伸缩棒的区域中安装交流线圈，靠近外套筒的区域中安装直流线圈永磁体；超磁致伸缩棒上安装输出杆，外套筒上安装上端盖，上端盖上安装锁紧螺母，锁紧螺母与输出杆之间安装有预压弹簧，输出杆上安装有连接块；

压磁式压力传感器包括压磁传感器，压磁传感器被套装在弹性罩的中心位置处，弹性罩的端部安装有钢球，钢球与刮刀连接架相接触；

在超磁致伸缩驱动器中设置冷却系统，将线圈骨架设置为空心结构，下端盖和外套筒中设有供冷却液流动的冷却槽，冷却槽与线圈骨架相连，以保证冷却液从下端盖中的冷却槽流入，流经过线圈骨架后从外套筒中的冷却槽流出，实现冷却液的循环流动；在冷却液的流道上安装有磁力泵和电动调节阀，两者能够根据安装在超磁致伸缩棒上温度传感器的反馈信号对冷却液的流速和流量进行调节；当温度传感器检测出超磁致伸缩棒的工作温度升高时，经控制器识别和处理后，对磁力泵和电动调节阀发出指令，使得冷却液在冷却槽中的流速和流量增大，加快交流线圈和直流线圈永磁体的散热速度，待温度传感器检测出超磁致伸缩棒的工作温度降低后，再由控制器对磁力泵和电动调节阀发出指令，逐渐减小冷却液在冷却槽中的流速和流量；

工作之前，先根据生产工艺要求确定刮刀的平衡位置，再通过锁紧螺母和预压弹簧的作用使得超磁致伸缩棒处于压缩状态，并使得挡块的下表面与防护块相接触，随后，对交流线圈和直流线圈永磁体通入偏置电流I，使得超磁致伸缩棒产生一定的伸长量，以带动刮刀沿竖直向上方向升至平衡位置，即该伸长量使得刮刀连接架与位于两压磁式压力传感器中钢球刚好接触而不产生压力；同时，冷却系统启动，冷却液在线圈骨架中循环流动；

工作时，若刮刀在竖直方向无任何扰动力，则刮刀连接架对两压磁式压力传感器不产任何压力，交流线圈和直流线圈永磁体中电流大小不变；若刮刀在竖直方向上受到一个向下的扰动力，超磁致伸缩棒缩短，且刮刀连接架对位于其下方的压磁式压力传感器产生压力，使其产生感应电势，形成信号，该信号经控制器处理后，向交流线圈和直流线圈永磁体发出控制电流ic1，增大两者的通电电流，使得超磁致伸缩棒伸长，直至刮刀连接架对两压磁式压力传感器所产生的压力均为零，即刮刀恢复至平衡位置；若刮刀在竖直方向上受到一个向上的扰动力，超磁致伸缩棒伸长，且刮刀连接架对位于其上方的压磁式压力传感器产生压力，使其产生感应电势，形成信号，该信号经控制器处理后，向交流线圈和直流线圈永磁体发出控制电流ic2，减小两者的通电电流，使得超磁致伸缩棒收缩，直至刮刀连接架对两压磁式压力传感器所产生的压力均为零，即刮刀恢复至平衡位置；当温度传感器检测出超磁致伸缩棒的工作温度偏高时，通过冷却系统控制器对磁力泵和电动调节阀的作用，增大冷却液在冷却槽中的流速和流量，加快交流线圈和直流线圈永磁体的散热速度，使得超磁致伸缩棒的工作温度降至正常值；

工作结束后，逐渐减小交流线圈和直流线圈永磁体中的电流大小，关闭冷却系统。

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