CN111923385B - 一种具有柔性气动拉伸的薄膜平面拉伸装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有柔性气动拉伸的薄膜平面拉伸装置。该装置能够满足不同拉伸比的平面拉伸要求，同时也能够降低拉伸过程中出现的不良影响，提高平面拉伸的平展度。本发明的技术方案包括正方形的基座；基座的四角到中心方向分别设置有一条导轨，每个导轨上设置有可沿导轨滑动的滑座，每个滑座侧面上下相错位布置有2对错位通孔，左右两个滑座的上端2个通孔内设置有X轴滑轨，上下两个滑座的下端2个通孔内设置有Y轴滑轨组成导向装置；每个滑座另一侧面设置有简支杆，相邻两个简支杆上套设有伸缩气管，伸缩气管通过间距相等的若干个夹持装置与X轴滑轨或Y轴滑轨连接；每个伸缩气管上分别设置有进气口和出气口组成气动伸缩装置。

Description

一种具有柔性气动拉伸的薄膜平面拉伸装置
技术领域
本发明涉及一种具有柔性气动拉伸的薄膜平面拉伸装置。
背景技术
平面拉伸装置在当前科学研究中占据重要的地位，如压电薄膜领域、光电转换薄膜领域等，由于在薄膜拉伸过程中，拉伸的均匀性，平展性都对薄膜性能有着巨大的影响。因此如何将薄膜进行良好的拉伸成为科学性能研究的先决条件。
目前采用最多的是纯机械的拉伸方式，有单端拉伸和简单的平面拉伸。单端拉伸其过程中出现的拉伸平展度不够，以及薄膜中心和两边出现大面积的褶皱都是当前装置不可避免的问题；简单的平面拉伸装备虽然解决了拉伸平展度的问题，也对拉伸的褶皱进行了抑制，但是解决效果并没有想象中的完美，尤其对于拉伸过程中沿边界方向上的边界伸长问题的处理，而且对于薄膜类柔性较大材料，其拉伸比的变化也较为宽广，现今的拉伸装置已经无法满足薄膜拉伸的要求。
研发一款薄膜平面拉伸较好的装置已经是迫在眉睫，并且寻找一种操作简单，具有较大拉伸比以及拉伸范围可调的平面拉伸装置也是当前许多技术人员追寻的目标。因此，设计一种具有柔性结构的气动薄膜平面拉伸装置就显得非常有现实意义。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种具有柔性气动拉伸的薄膜平面拉伸装置，该装置能够满足不同拉伸比的平面拉伸要求，同时也能够降低拉伸过程中出现的不良影响，提高平面拉伸的平展度。
为解决现有技术存在的问题，本发明的技术方案是：一种具有柔性气动拉伸的薄膜平面拉伸装置，其特征在于：包括正方形的基座；基座的四角到中心方向分别设置有一条导轨，每个导轨上设置有可沿导轨滑动的滑座，每个滑座侧面上下相错位布置有2对错位通孔，左右两个滑座的上端2个通孔内设置有X轴滑轨，上下两个滑座的下端2个通孔内设置有Y轴滑轨组成导向装置；
每个滑座另一侧面设置有简支杆，相邻两个简支杆上套设有伸缩气管，伸缩气管通过间距相等的若干个夹持装置与X轴滑轨或Y轴滑轨连接；每个伸缩气管上分别设置有进气口和出气口组成气动伸缩装置。
进一步，夹持装置包括下环主架，下环主架下端设置有使X轴滑轨或Y轴滑轨穿过的孔，下环主架上端为半圆形，半圆形的上部设置有上副环，所述的上副环的结构为半圆形，与下环主架上端的半圆形组成圆环，伸缩气管套设于圆环内；所述的下环主架的一侧设置有“U”型的夹持主架，夹持主架上穿设有夹持锁紧螺母。
进一步，X轴滑轨上连接的下环主架为X轴下环主架，Y轴滑轨上连接的下环主架为Y轴下环主架。
进一步，导轨为长条状方形，并设置于基座上。
进一步，每对X轴滑轨和Y轴滑轨平行设置。
进一步，伸缩气管为橡胶伸缩气管。
与现有技术相比，本发明的优点如下：
1、本发明能在柔性气动驱动下实现超大平面拉伸比的同时，还能通过伸缩橡胶管不同程度的伸长使得整个结构的拉伸开合实现不同大小的切换。
2、本发明使用灵活方便，还能通过改变气流流速实现不同拉伸速度的进给，而且柔性的气动拉伸能够大大提高装置的平面拉伸效果。
3、本发明突破了传统的平面拉伸结构的局限性，采用新型气压驱动的驱动方式进行拉伸的平面拉伸装置，本发明气压驱动橡胶伸缩管作为主驱动力，在驱动力上具有一定的柔性兼容性，可根据拉伸过程中薄膜受力的变化进行柔性补偿，从而避免了纯机械拉伸过程中由于纯机械拉力造成的平面拉伸中出现的拉伸褶皱现象，大幅度的提高平面拉伸的平展度。
4、本发明装置气动驱动拉伸方式，结构简单紧凑，操作方便，可以对薄膜拉伸受力状态变化进行补偿，适用于各类不同环境要求的平面拉伸工作中。
附图说明
图1为整体结构示意图；
图2为整体结构初始状态示意图；
图3为结构极限拉伸后状态俯视图；
图4为气动伸缩装置结构示意图；
图5为导向装置结构示意图；
图6为夹持装置结构示意图；
图7为滑轨的二结构示意图；
图8为简支杆的结构示意图；
图中：1、基底；2、进气口；3、出气口；4、伸缩气管；5、X轴滑轨；6、Y轴滑轨；7、滑座；8、导轨；9、X轴下环主架；10、上副环；11、夹持主架；12、夹持锁紧螺母；13、Y轴下环主架；14、简支杆；
7-1、导轨装配口；7-2、简支杆盲孔；7-3、Y轴轴滑轨通孔；7-4、X轴轴滑轨通孔。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本实施例提供一种具有柔性气动拉伸的薄膜平面拉伸装置，包括气动伸缩装置、导向装置、夹持装置以及基座，如图1-图3所示；
上述基座1为正方形，如图5所示；基座1的四角到中心方向分别设置有一条导轨8，每个导轨8上设置有可沿导轨8滑动的滑座7，每个滑座7侧面上下相错位布置有2对错位通孔，左右两个滑座7的上端2个Y轴滑轨通孔7-3内设置有X轴滑轨5，上下两个滑座7的下端2个X轴滑轨通孔7-4内设置有Y轴滑轨6组成导向装置；每对X轴滑轨5和Y轴滑轨6平行设置，如图7所示，为了保证X方向和Y方向上的滑轨高低交错，通过对角交错滑座7上高低偏差的对角孔，将X方向和Y方向的滑轨交叠装配起来，使得整个结构的上下、左右两对滑轨不在同一水平高度，实现在空间内的高低配合。对角交错滑座7通过导轨装配孔7-1安装在导轨8上，以便对角交错滑块沿对角线方向运动，其中导轨8为长条状方形，截面设计为方形更是增强了对角交错滑座7抵抗倾覆力的能力，通过矩形的导轨一方面保证可以沿其轴向的滑动，另一方面可以对所承载滑座7的倾覆力进行抑制。
本发明通过双导轨的设置，保证拉伸主架的平稳性。
每个滑座7另一侧面设置有简支杆盲孔7-2，简支杆盲孔7-2内设置有简支杆14，如图8所示，相邻两个简支杆14上套设有伸缩气管4，如图4所示，伸缩气管4通过间距相等的若干个夹持装置与X轴滑轨5或Y轴滑轨6连接，每个橡胶伸缩气管4上分别设置有进气口2和出气口3组成气动伸缩装置；在橡胶伸缩气管4中间等距安装下夹持装置，如图6所示，夹持装置包括下环主架，下环主架下端设置有使X轴滑轨5或Y轴滑轨6穿过的孔，下环主架上端为半圆形，半圆形的上部设置有上副环10，所述的上副环10的结构为半圆形，与下环主架上端的半圆形组成圆环，伸缩气管4套设于圆环内；所述的下环主架的一侧设置有“U”型的夹持主架11，夹持主架11上穿设有夹持锁紧螺母12，并通过旋转夹持锁紧螺母12使得所加持物体边界牢牢的坚持在虎口处；其中X轴滑轨5上连接的下环主架为X轴下环主架9，Y轴滑轨6上连接的下环主架为Y轴下环主架13，其两者的具有不同的高度对所在滑轨的高度差进行弥补，从而保证拉伸平面内部拉伸节点的平面水平。
上述环主架和上副架，将橡胶伸缩管固定装配到滑轨上，为配合XY两种方向上的交错高度，对两个方向上的下环主架分别采用X轴下环主架和Y轴下环主架进行高度平衡，从而使得整个导向装置为柔性橡胶拉伸管进行刚度的加持。当气体充入时橡胶伸缩气管带动导向装置进行整体的开合，并且通过改变橡胶伸缩管的伸长量使得滑轨拥有不同大小的开合度，进而实现不同拉伸比情况下的拉伸要求。
上述橡胶管4上设置进气口2和出气口3，通过气体在气压阀的控制下进行充气伸长和排气的形变恢复，完成整体结构的充气放大和放气缩小。并且推动对角线上的对角交错滑座7进行滑移，橡胶伸缩气管，通过其内部气压的变化完成整个管道在轴向上的均匀伸缩。
上述夹持主架11和夹持锁紧螺母12的配合，各个夹持主架11分别安装在下环主架的内侧，形成多节点的拉伸节点，同时采用简单直接的夹持锁紧螺母12推进锁紧，对所拉伸薄膜边界进行夹持，由于夹持锁紧螺母12具有在螺旋上的锁紧功能，从而可以将薄膜边界夹持的更加牢靠。
本发明具有柔性结构并且采用新型气动驱动方式进行平面拉伸，同时可以完成不同拉伸比的拉伸需求。其拉伸范围的变化主要是通过控制进气口2和出气口3的气体流速，当气体的流速改变时，橡胶伸缩气管4的伸展程度也会随之变化，对角交错滑座7的移动范围也会变化，从而实现不同大小拉伸比的拉伸要求。同时在伸缩装置的伸缩膨胀过程中，夹持装置所夹持的被拉伸物体的边界也会沿其边界线方向进行相对的收缩变化。并且由于橡胶伸缩管具有的柔性结构为拉伸过程中提供柔性变化，最终实现平面薄膜被拉伸变化过程中均匀性变化的要求。
本发明不仅可以根据不同拉伸比进行不同范围内的拉伸，而且可以有效的减少平面拉伸过程中出现的拉伸褶皱以及拉伸边界的拉伸，从而大幅度的提高平面拉伸的平展度。
以上所述仅是本发明的优选实施例，并非用于限定本发明的保护范围，应当指出，对本技术领域的普通技术人员在不脱离本发明原理的前提下，对其进行若干改进与润饰，均应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种具有柔性气动拉伸的薄膜平面拉伸装置，其特征在于：包括正方形的基座（1）；基座（1）的四角到中心方向分别设置有一条导轨（8），每个导轨（8）上设置有可沿导轨（8）滑动的滑座（7），每个滑座（7）侧面上下相错位布置有2对错位通孔，左右两个滑座（7）的上端2个通孔内设置有X轴滑轨（5），上下两个滑座（7）的下端2个通孔内设置有Y轴滑轨（6）组成导向装置；
每个滑座（7）另一侧面设置有简支杆（14），相邻两个简支杆（14）上套设有伸缩气管（4），伸缩气管（4）通过间距相等的若干个夹持装置与X轴滑轨（5）或Y轴滑轨（6）连接；每个伸缩气管（4）上分别设置有进气口（2）和出气口（3）组成气动伸缩装置；
所述的夹持装置包括下环主架，下环主架下端设置有使X轴滑轨（5）或Y轴滑轨（6）穿过的孔，下环主架上端为半圆形，半圆形的上部设置有上副环（10），所述的上副环（10）的结构为半圆形，与下环主架上端的半圆形组成圆环，伸缩气管（4）套设于圆环内；所述的下环主架的一侧设置有“U”型的夹持主架（11），夹持主架（11）上穿设有夹持锁紧螺母（12）；
X轴滑轨（5）上连接的下环主架为X轴下环主架（9），Y轴滑轨（6）上连接的下环主架为Y轴下环主架（13）。
2.根据权利要求1所述的一种具有柔性气动拉伸的薄膜平面拉伸装置，其特征在于：所述的导轨（8）为长条状方形，并设置于基座（1）上。
3.根据权利要求1或2所述的一种具有柔性气动拉伸的薄膜平面拉伸装置，其特征在于：每对X轴滑轨（5）和Y轴滑轨（6）平行设置。
4.根据权利要求3所述的一种具有柔性气动拉伸的薄膜平面拉伸装置，其特征在于：所述的伸缩气管（4）为橡胶伸缩气管。
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