CN112549514B - 双轴均匀拉伸装置 - Google Patents

Abstract

本申请提出一种双轴均匀拉伸装置，其包括：底座；导向部，导向部设置于底座；滑块，滑块能够相对于导向部滑动地设置于导向部，每个导向部安装两个滑块；螺杆，螺杆能够转动地设置于底座，螺杆具有旋向相反的两段螺纹，设置于同一个导向部的两个滑块分别与两段螺纹配合；以及夹持组件，夹持组件连接于滑块，夹持组件包括夹具导向部和夹具，夹具能够夹持可拉伸构件，同一夹具导向部上能够滑动地安装多个夹具，夹具导向部的延伸方向与导向部的延伸方向平行。通过使多个夹具能够沿夹具导向部滑动，在对可拉伸构件沿一个方向或两个方向进行拉伸时，使可拉伸构件的大部分区域能够均匀地变形。

Description

双轴均匀拉伸装置

技术领域

本申请属于薄膜材料拉伸领域，特别涉及一种双轴均匀拉伸装置。

背景技术

对薄膜结构进行拉伸，使其发生较大的变形在多个研究领域均有广泛的应用，例如在三维自组装领域，基于预拉伸硅胶薄膜结构可以诱导三维结构自组装；在软体机器人领域，基于预拉伸硅胶薄膜结构可以制作高效的气动软体机器人；基于预拉伸的电活性聚合物(EAP)薄膜结构，可以制作出介电弹性体驱动器。

但是由于泊松效应的影响，徒手操作很难对薄膜结构进行均匀的拉伸，尤其是以较大的伸长比沿两个不同方向拉伸薄膜结构，难以实现拉伸后的薄膜结构均匀变形。

发明内容

本申请旨在提出一种双轴均匀拉伸装置，其能够沿两个方向拉伸薄膜，并且拉伸变形后的薄膜可以均匀地变形。

本申请提出一种双轴均匀拉伸装置，所述双轴均匀拉伸装置包括：

底座；

两个导向部，所述两个导向部设置于所述底座，所述两个导向部互相垂直；

滑块，所述滑块能够相对于所述导向部滑动地设置于所述导向部，每个导向部安装两个所述滑块；

螺杆，所述螺杆能够相对于所述底座转动地设置于所述底座，所述螺杆沿所述导向部的延伸方向设置，所述螺杆具有旋向相反的两段螺纹，设置于同一个所述导向部的两个所述滑块分别与所述两段螺纹配合，通过所述螺杆旋转能够使两个所述滑块沿所述导向部朝相反的方向滑动；以及

夹持组件，所述夹持组件连接于所述滑块，使所述夹持组件能够沿所述导向部运动，

所述夹持组件包括四个夹具导向部和夹具，所述夹具能够夹持可拉伸构件，同一所述夹具导向部上能够滑动地安装多个所述夹具，所述夹具导向部的延伸方向与所述导向部的延伸方向平行。

优选地，所述夹具导向部的延伸方向和与该夹具导向部安装到的所述滑块配合的所述导向部的延伸方向垂直。

优选地，所述夹持组件还包括滚动体，所述滚动体能够转动地连接于所述夹具，所述滚动体的转动轴线沿上下方向延伸，所述滚动体安装于所述夹具导向部的被夹持的可拉伸构件所在侧的相反一侧。

优选地，所述底座包括底板和支撑组件，所述支撑组件安装于所述底板，所述支撑组件位于所述底板的中心位置。

优选地，所述支撑组件包括伸缩部和支撑台，所述伸缩部安装于所述底板，所述支撑台安装于所述伸缩部，所述伸缩部能够伸出和缩回而使所述支撑台升降。

优选地，多个所述夹具位于同一平面，所述平面与所述两个导向部的延伸方向平行。

优选地，每个所述导向部具有两根导杆，所述螺杆设置于两根所述导杆之间。

优选地，所述双轴均匀拉伸装置具有两条相互垂直的所述螺杆。

优选地，所述螺杆包括第一螺杆和第二螺杆，所述两个导向部包括第一导轨和第二导轨，

所述第一螺杆和所述第一导轨沿第一方向延伸，所述第二螺杆和所述第二导轨沿第二方向延伸，所述第一方向和所述第二方向垂直，

所述四个夹具导向部包括第一夹具导向部、第二夹具导向部、第三夹具导向部和第四夹具导向部，

所述第一夹具导向部和所述第二夹具导向部通过所述滑块安装于所述第一导轨，所述第一夹具导向部和所述第二夹具导向部沿所述第二方向延伸，

所述第三夹具导向部和所述第四夹具导向部通过所述滑块安装于所述第二导轨，所述第三夹具导向部和所述第四夹具导向部沿所述第一方向延伸。

优选地，所述夹具导向部包括两个导杆，所述两个导杆在上下方向上或水平方向上错开。

通过采用上述技术方案，通过使多个夹具能够沿夹具导向部滑动，在对可拉伸构件沿一个方向或两个方向进行拉伸时，使可拉伸构件的大部分区域能够均匀的变形。

附图说明

图1示出了根据本申请的实施方式的双轴均匀拉伸装置的结构示意图。

图2示出了根据本申请的实施方式的双轴均匀拉伸装置的俯视图。

图3示出了根据本申请的实施方式的双轴均匀拉伸装置的另一角度的结构示意图。

图4示出了图3中A部分的放大图。

图5示出了根据本申请的实施方式的双轴均匀拉伸装置的另一角度的结构示意图。

图6示出了图5中B部分的放大图。

附图标记说明

1底座 11底板 12安装座 13支撑组件 131伸缩部 132支撑台 14垫片

2导向部 21第一导轨 22第二导轨

3螺杆 31第一螺杆 311第一螺纹段 312第二螺纹段 32第二螺杆 321第三螺纹段322第四螺纹段

4滑块 41第一滑块 42第二滑块 43第三滑块 44第四滑块

5夹持组件

51夹具导向部 511第一夹具导向部 512第二夹具导向部 513第三夹具导向部514第四夹具导向部

52夹具 521第一夹具 522第二夹具 523第三夹具 524第四夹具 53滚动体

X第一方向 Y第二方向 Z上下方向。

具体实施方式

为了更加清楚地阐述本申请的上述目的、特征和优点，在该部分结合附图详细说明本申请的具体实施方式。除了在本部分描述的各个实施方式以外，本申请还能够通过其他不同的方式来实施，在不违背本申请精神的情况下，本领域技术人员可以做相应的改进、变形和替换，因此本申请不受该部分公开的具体实施例的限制。本申请的保护范围应以权利要求为准。

需要说明的是，下面描述的双轴均匀拉伸装置在水平放置时，第一方向X为长度方向，第二方向Y为宽度方向，上下方向Z为厚度方向。

如图1至图6所示，本申请提出一种双轴均匀拉伸装置，其包括底座1、导向部2、螺杆3、滑块4和夹持部5。

(底座)

如图1和图2所示，底座1包括底板11、安装座12和支撑组件13。底板11可以为矩形的平板，安装座12固定连接于底板11，例如安装座12可以固定连接底座1的上表面的四条边的中间位置。安装座12用于安装支撑导向部2和螺杆3。

安装座12包括第一安装座121和第二安装座122，第一安装座121设置有两个，两个第一安装座121沿第一方向X分开地设置于底板11的相对的两端部。

第二安装座122设置有两个，两个第二安装座122沿第二方向Y分开地设置于底板11的相对的两端部。

第二安装座122和底板11之间设置有垫片14。在第一安装座121和第二安装座122的结构相同的情况下，通过垫片14垫高第二安装座122，可以使沿不同方向延伸的导向部2和螺杆3在上下方向Z上错开。第一安装座121和第二安装座122的结构相同可以降低加工成本，并且无需识别第一安装座121和第二安装座122，从而提高安装效率。

支撑组件13可以安装于底板11的中心位置。支撑组件13包括伸缩部131和支撑台132，伸缩部131安装于底板11，支撑台132安装于伸缩部131，支撑台132可以为平板状。伸缩部131可以为螺栓，通过螺栓相对于底板11伸出和缩回，可以使支撑台132升起或降下。在支撑台132升起时可以支撑被拉伸的可拉伸构件，例如薄膜材料，支撑台132可以作为对被拉伸的薄膜材料进行操作的操作平台。

可以理解，伸缩部131还可以是其他结构，例如气缸等。

(导向部)

如图1和图2所示，导向部2包括第一导轨21和第二导轨22，第一导轨21和第二导轨22相互垂直地安装于底座1。第一导轨21沿第一方向X延伸，第二导轨22沿第二方向Y延伸。第一导轨21和第二导轨22在上下方向Z上错开，例如第二导轨22可以位于第一导轨21的上方。

第一导轨21和第二导轨22均可以包括多根圆柱状的导杆，例如两根。导杆的两端安装于安装座12。具体地，导杆的端部可以设置有螺纹，导杆穿过安装座12并通过螺母进行固定安装。

(螺杆)

如图1和图2所示，螺杆3包括第一螺杆31和第二螺杆32，第一螺杆31和第二螺杆32能够相对于底座1转动地设置于底座1。第一螺杆31和第二螺杆32相互垂直地设置。例如，第一螺杆31沿第一方向X设置，第二螺杆32沿第二方向Y设置。

第一螺杆31穿过第一安装座121，第一螺杆31与第一导轨21平行，第一螺杆31可以设置于第一导轨21的两根导杆之间，使得螺杆3旋转而驱动滑块4的运动可以比较平稳。第一螺杆31具有第一螺纹段311和第二螺纹段312，第一螺纹段311的螺纹和第二螺纹段312的螺纹的旋向相反，第一螺纹段311和第二螺纹段312分别设置于第一螺杆31的大致中部的两侧。

第二螺杆32穿过第二安装座122，第二螺杆32与第二导轨22平行，第二螺杆32可以设置于第二导轨22的两根导杆之间，使得螺杆3旋转而驱动滑块4的运动可以比较平稳。第二螺杆32具有第三螺纹段321和第四螺纹段322，第三螺纹段321的螺纹和第四螺纹段322的的螺纹的旋向相反，第三螺纹段321和第四螺纹段322分别设置于第二螺杆32的大致中部的两侧。

第一螺杆31和第二螺杆32的至少一端设置有操作部，操作部可以是旋转手柄、转轮或电机等。

(滑块)

如图1所示，滑块4包括第一滑块41、第二滑块42、第三滑块43和第四滑块44。

第一滑块41和第二滑块42能够滑动地连接于第一导轨21，第一滑块41与第一螺杆31的第一螺纹段311通过螺纹配合连接，第二滑块42与第一螺杆31的第二螺纹段312通过螺纹配合连接。在第一螺杆31旋转时，第一滑块41和第二滑块42可以沿第一方向X朝着相反的方向运动，两者相互远离或相互靠近。

第三滑块43和第四滑块44能够滑动地连接于第二导轨22，第三滑块43与第二螺杆32的第三螺纹段321通过螺纹配合连接，第四滑块44与第二螺杆32的第四螺纹段322通过螺纹配合连接。当第二螺杆32旋转时，第三滑块43和第四滑块34可以沿第二方向Y朝着相反的方向运动，两者相互远离或相互靠近。

(夹持组件)

如图1至图6所示，夹持组件5包括夹具导向部51和夹具52，夹具52能够滑动地连接于夹具导向部51，夹具导向部51固定连接于滑块4。

夹具导向部51包括第一夹具导向部511、第二夹具导向部512、第三夹具导向部513和第四夹具导向部514。

第一夹具导向部511固定连接于第一滑块41，第一夹具导向部511的延伸方向和第一滑块41配合安装的第一导轨21的延伸方向形成夹角，例如第一夹具导向部511的延伸方向与第一导轨21的延伸方向垂直，与第二导轨22的延伸方向平行。

第二夹具导向部512固定连接于第二滑块42，第二夹具导向部512的延伸方向和第一夹具导向部511的延伸方向平行。第一夹具导向部511和第二夹具导向部512沿第二方向Y延伸。

第三夹具导向部513固定连接于第三滑块43，第三夹具导向部513的延伸方向和与第三滑块43配合安装的第二导轨22的延伸方向形成夹角，例如第三导向部513的延伸方向与第二导轨22的延伸方向垂直，与第一导轨21的延伸方向平行。

第四夹具导向部514固定连接于第四滑块44，第四夹具导向部514的延伸方向和第三夹具导向部513的延伸方向平行。第三夹具导向部513和第四夹具导向部514沿第一方向X延伸。

第一夹具导向部511和第二夹具导向部512均包括两根导杆，两根导杆在上下方向Z上错开。第三夹具导向部513和第四夹具导向部514均包括两根导杆，两根导杆在第二方向Y上错开。在上下方向Z上，第三夹具导向部513和第四夹具导向部514的一共4根导杆位于第一夹具导向部511和第二夹具导向部512的导杆之间。

夹具52包括第一夹具521、第二夹具522、第三夹具523和第四夹具524。第一夹具521、第二夹具522、第三夹具523和第四夹具524均设置有多个，例如第一夹具521、第二夹具522、第三夹具523和第四夹具524均设置有5个。第一夹具521、第二夹具522、第三夹具523和第四夹具524可以位于同一平面，该平面与第一导轨21和第二导轨22的延伸方向均平行，该平面可以为水平面。

第一夹具521能够滑动地连接于第一夹具导向部511，5个第一夹具521沿第一夹具导向部511的延伸方向排列。第二夹具522能够滑动地连接于第二夹具导向部512，5个第二夹具522沿第二夹具导向部512的延伸方向排列。第三夹具523能够滑动地连接于第三夹具导向部513，5个第三夹具523沿第三夹具导向部513的延伸方向排列。第四夹具524能够滑动地连接于第四夹具导向部514，5个第四夹具524沿第四夹具导向部514的延伸方向排列。

夹具52设置有滚动体53，滚动体53能够转动地连接于夹具，滚动体53的转动轴线沿上下方向Z延伸，滚动体53可以是销钉。滚动体53位于夹具导向部51的导杆的被夹持可拉伸构件所在侧的相反一侧，例如被夹持可拉伸构件位于底板11的中心位置，滚动体53位于导杆的远离中心的一侧。在被夹持可拉伸构件被拉伸的状态下，滚动体53能够挤压导杆，通过滚动体53旋转可以使夹具52与夹具导向部51之间的摩擦较小。

在使用本申请的实施方式所述的双轴均匀拉伸装置时，夹具52夹持可拉伸构件，可拉伸构件可以是矩形的薄膜。施加外力使第一螺杆31和/或第二螺杆32转动，第一滑块41和第二滑块42可以沿第一方向X朝相反的方向彼此远离，第三滑块43和第四滑块44可以沿第二方向Y朝相反的方向彼此远离。从而对可拉伸构件施加沿着第一方向X和/或第二方向Y的外力使可拉伸构件被拉伸，沿两个方向拉伸的比例可以根据需要调整。

在可拉伸构件沿第一方向X被拉伸的状态下，多个第三夹具523和第四夹具524可以夹持着可拉伸构件沿第一方向X运动，随着可拉伸构件被拉伸，多个夹具之间的距离可以逐渐增大。并且由于多个第三夹具523和第四夹具524也沿第一方向X运动，这样可以使可拉伸构件的大部分区域(例如除边缘的部分区域外的百分之九十区域)均匀地变形，被拉伸后的可拉伸构件还可以保持被拉伸之前相同的形状，例如矩形。

在可拉伸构件同时沿第一方向X和第二方向Y被拉伸的状态下，多个第一夹具521、第二夹具522、第三夹具523和第四夹具524同时沿第一方向X和第二方向Y运动，因此可以使可拉伸构件的大部分区域(例如除边缘的部分区域外的百分之九十区域)，被均匀地拉伸变形。

虽使用上述实施方式对本申请进行了详细说明，但对于本领域技术人员来说，本申请显然并不限定于在本说明书中说明的实施方式。本申请能够在不脱离由权利要求书所确定的本申请的主旨以及范围的前提下加以修改并作为变更实施方式加以实施。因此，本说明书中的记载以示例说明为目的，对于本申请并不具有任何限制性的含义。

Claims (5)

1.一种双轴均匀拉伸装置，其特征在于，所述双轴均匀拉伸装置包括：

底座(1)，所述底座(1)包括底板(11)和支撑组件(13)，所述支撑组件(13)安装于所述底板(11)，所述支撑组件(13)位于所述底板(11)的中心位置，所述支撑组件(13)包括伸缩部(131)和支撑台(132)，所述支撑台(132)为平板状，所述伸缩部(131)安装于所述底板(11)，所述支撑台(132)安装于所述伸缩部(131)，所述伸缩部(131)能够伸出和缩回而使所述支撑台(132)升降，在所述支撑台(132)升起时，所述支撑台(132)能够支撑被拉伸的作为可拉伸构件的薄膜材料，所述支撑台(132)能够作为对被拉伸的所述薄膜材料进行操作的操作平台；

两个导向部(2)，所述两个导向部(2)设置于所述底座(1)，所述两个导向部(2)互相垂直；

滑块(4)，所述滑块(4)能够相对于所述导向部(2)滑动地设置于所述导向部(2)，每个导向部(2)安装两个所述滑块(4)；

螺杆(3)，所述螺杆(3)能够相对于所述底座(1)转动地设置于所述底座(1)，所述螺杆(3)沿所述导向部(2)的延伸方向设置，所述螺杆(3)具有旋向相反的两段螺纹，设置于同一个所述导向部(2)的两个所述滑块(4)分别与所述两段螺纹配合，通过所述螺杆(3)旋转能够使两个所述滑块(4)沿所述导向部(2)朝相反的方向滑动；以及

夹持组件(5)，所述夹持组件(5)连接于所述滑块(4)，使所述夹持组件(5)能够沿所述导向部(2)运动，

所述夹持组件(5)包括四个夹具导向部(51)和夹具(52)，所述夹具(52)能够夹持可拉伸构件，同一所述夹具导向部(51)上能够滑动地安装多个所述夹具(52)，所述夹具导向部(51)的延伸方向与所述导向部(2)的延伸方向平行，

所述夹持组件(5)还包括滚动体(53)，所述滚动体(53)能够转动地连接于所述夹具(52)，所述滚动体(53)的转动轴线沿上下方向(Z)延伸，所述滚动体(53)安装于所述夹具导向部(51)的被夹持的可拉伸构件所在侧的相反一侧，所述滚动体(53)是销钉，

所述螺杆(3)包括第一螺杆(31)和第二螺杆(32)，所述两个导向部(2)包括第一导轨(21)和第二导轨(22)，

所述第一螺杆(31)和所述第一导轨(21)沿第一方向(X)延伸，所述第二螺杆(32)和所述第二导轨(22)沿第二方向(Y)延伸，所述第一方向(X)和所述第二方向(Y)垂直，

所述四个夹具导向部(51)包括第一夹具导向部(511)、第二夹具导向部(512)、第三夹具导向部(513)和第四夹具导向部(514)，

所述第一夹具导向部(511)和所述第二夹具导向部(512)通过所述滑块(4)安装于所述第一导轨(21)，所述第一夹具导向部(511)和所述第二夹具导向部(512)沿所述第二方向(Y)延伸，

所述第三夹具导向部(513)和所述第四夹具导向部(514)通过所述滑块(4)安装于所述第二导轨(22)，所述第三夹具导向部(513)和所述第四夹具导向部(514)沿所述第一方向(X)延伸，

所述夹具导向部包括两个导杆，所述两个导杆在上下方向(Z)上或水平方向上错开。

2.根据权利要求1所述的双轴均匀拉伸装置，其特征在于，所述夹具导向部(51)的延伸方向和与该夹具导向部(51)安装到的所述滑块(4)配合的所述导向部(2)的延伸方向垂直。

3.根据权利要求1所述的双轴均匀拉伸装置，其特征在于，多个所述夹具(52)位于同一平面，所述平面与所述两个导向部(2)的延伸方向平行。

4.根据权利要求1所述的双轴均匀拉伸装置，其特征在于，每个所述导向部(2)具有两根导杆，所述螺杆(3)设置于两根所述导杆之间。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的双轴均匀拉伸装置，其特征在于，所述双轴均匀拉伸装置具有两条相互垂直的所述螺杆(3)。

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