CN206912250U - 一种多模式的电流体动力学喷射成形设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种多模式的电流体动力学喷射成形设备，包括机架、承载平台、喷液模块、平台转换机构和图案成形平台，其中承载平台中间设置豁口槽，喷液模块通过X轴滑移机构和Z轴滑移机构设置在承载平台上，并设有用于喷射溶液的喷液机构，用于喷射溶液到基板上以进行图案成形，平台转换机构通过Y轴滑移机构设置在承载平台上，平台转换机构包括左右对称可滑移设置在Y轴滑移机构上的两个支撑件，支撑件之间设置转轴，沿转轴周向分布若干个图案成形平台，图案成形平台可随转轴转动而改变位置，通过设置可转动的平台转换机构，切换图案成形平台，实现喷射成形的多模式选择，满足不同图案成形的需求。
Description
技术领域
本实用新型涉及电流体动力学喷射成形技术领域，尤其涉及一种多模式的电流体动力学喷射成形设备。
背景技术
电流体动力学射流成形技术是在基板和喷头之间施加高压电压，在电场力的作用下，移动电荷在液体表面聚集，电荷库仑力导致液体表面产生切应力，在剪切力的作用下，溶液在喷嘴处形成泰勒锥，随着电场强度增加，电场作用力克服液体表面张力，在锥体顶端产生射流，喷射液体直径通常为喷嘴直径的0.02~0.1倍，产生微纳米级的射流或液滴，从而实现高分辨率成形图案。电流体动力学射流成形技术由于具有设备简单、成本低、效率高、可使用的材料广、无需掩模、直接成形等优点，在微纳制造方面具有巨大的潜能和突出优势，是制造微纳米结构器件的一种新型制造技术，在新材料、新能源、微纳传感器、柔性电子、微纳光学器件、微流控器件、微纳机电系统、航空航天、组织工程、生物医疗等众多领域和行业制备功能器件具有广泛的应用前景。
功能器件具有点、线和薄膜等不同的结构类型，功能器件制备所用的基板有柔性介质基板、硬质基板和曲面基板等不同的类型，现有的电流体动力学喷射成形设备只能实现点、线和薄膜等结构中的一种结构以及柔性介质基板、硬质基板和曲面基板的一种承载基板的功能器件的单一模式制备。因此，通过电流体动力学射流成形技术制备功能器件设备主要存在的缺点：电流体动力学射流成形设备的成形模式单一，无法实现点、线、薄膜等不同类型结构以及不同承载基板的功能器件的按需制备。
实用新型内容
本实用新型的目的在于，针对现有的电流体动力学喷射成形设备难以满足电流体动力学喷射成形按需制备多种不同类型的功能器件的难题，提出一种多模式的电流体动力学喷射成形设备，突破现有的电流体动力学喷射成形设备单一模式制备单一类型功能器件的局限。
为实现上述目的，按照本实用新型提供一种多模式的电流体动力学喷射成形设备，其包括机架，所述机架上设有承载平台，所述承载平台的中间设置豁口槽；
喷液模块，所述喷液模块通过X轴滑移机构以及Z轴滑移机构设置在承载平台上，且其设有用于喷射溶液的喷液机构，用于喷射溶液到基板上以进行图案成形；
平台转换机构，所述平台转换机构通过Y轴滑移机构设置在承载平台上；
所述平台转换机构包括左右对称可滑移设置在Y轴滑移机构上的支撑件，所述两个支撑件之间设置转轴，沿转轴周向分布若干个图案成形平台，所述图案成形平台可随转轴转动而改变位置；
通过控制喷液机构和基板间距、喷液机构与基底之间施加的电压，转动所述的平台转换机构可实现按需选择所需要的图案成形平台，实现电流体动力学喷射成形设备的多模式喷射成形，满足不同图案成形的需求，从而实现点、线、薄膜不同类型结构以及不同承载基板的功能器件的按需制备。
所述喷液模块包括固定底座以及沿Z轴方向设置喷液机构，所述喷液机构包括固定座、可拆卸设置在固定座上的注射器，在所述固定座的上端设置可滑移的操作机构，所述注射器的柱塞部件与所述操作机构联动配合。
所述固定底座沿喷液机构设置方向的两侧分别设置光源与相机。
所述相机通过调节机构固定设置在所述固定底座上。
所述承载平台上设有半圆形安装槽，所述平台转换机构置于该半圆形安装槽内。
所述图案成形平台的两侧设有滑槽，在所述滑槽内设置可滑移的销钉，在所述半圆形安装槽内设置若干具有凹槽的定位件，所述销钉与所述定位件的凹槽构成定位配合。
所述定位件的数量与所述图案成形平台的数量相一致，且其中一个定位件的位置位于半圆形安装槽的内侧端点，并使得图案成形平台在销钉与该定位件定位之后位于喷液机构的正下方。
所述图案成形平台通过叶片与所述转轴连接，且在所述转轴上依次设有电磁脱扣机构。
所述电磁脱扣机构包括垂直转轴设置的阶梯销，设置在阶梯销与转轴之间的弹簧以及用于吸合阶梯轴的电磁铁，所述阶梯销具有与所述叶片限位配合的第一位置和与所述叶片取消限位的第二位置。
所述图案成形平台为多滚筒图案成形平台、双转台图案成形平台、真空吸盘图案成形平台以及单滚筒图案成形平台中的一种或多种；
所述多滚筒图案成形平台的包括卷膜装置、带动卷膜装置转动的伺服电机，以及设置在卷膜装置上的柔性薄膜，所述卷膜装置由送料滚筒、收集滚筒和两个张紧滚筒组成，且所述两个张紧滚筒将柔性薄膜撑开成一个平面，进行喷射成形且两个张紧滚筒之间的距离可调；
所述的双转台图案成形平台包括A轴转动装置和C轴转动装置，通过以A轴转动装置和C轴转动装置及喷液机构的平移运动可改变双转台图案成形平台与喷液机构之间的距离实现对曲面基板的图案成形；
所述真空吸盘图案成形平台的设有与抽气泵相连的抽气孔，使图案成形平台上产生真空，在图案成形过程中通过真空吸附力的作用将基板固定在平台上；
所述单滚筒图案成形平台由电磁线圈和转动图案成形机构组成，喷射溶液在电场作用下，喷头处的液滴会由球形变为圆锥形，并从圆锥尖端延展得到纤维细丝，以电磁线圈控制纤维细丝的运动方向，转动滚筒将落下的纤维细丝收集起来。
本实用新型设置可转动的平台转换机构，通过转动平台转换机构可实现按需选择所需要的图案成形平台，实现电流体动力学喷射成形设备的多模式的喷射成形，满足不同图案成形的需求，从而实现点、线、薄膜等不同类型结构以及不同承载基板的功能器件的按需制备。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图1。
图2为本实用新型的结构示意图2。
图3为本实用新型的喷液模块的结构示意图。
图4为图3中A处的放大示意图。
图5为本实用新型的喷液模块的正视图。
图6为本实用新型的平台转换机构的结构示意图。
图7为本实用新型的图案成形平台的结构示意图。
图8为本实用新型的半圆形安装槽的结构示意图。
图9为本实用新型的图案成形平台的结构示意图。
图10为本实用新型的多滚筒图案成形平台的结构示意图。
图11为本实用新型的双转台图案成形平台的结构示意图。
图12为本实用新型的真空吸盘图案成形平台的结构示意图。
图13为本实用新型的单滚筒图案成形平台的结构示意图。
具体实施方式
下面针对附图对本实用新型的实施例作进一步说明：
如图所示，本实用新型公开了一种多模式的电流体动力学喷射成形设备，其包括：
机架1，所述机架外设有外壳2，且在外壳上设有可开启的箱门3，在箱门闭合时，实现对内部环境的密封处理，保证喷印过程中不会受外部的环境影响，且在机架底部设置若干风扇，对内部进行散热；
而在机架1的竖直面上装设有X轴滑移机构6，在所述X轴滑移机构上设置Z轴滑移机构7，所述机架上的水平面设有承载平台，所述承载平台的中间设置豁口槽，沿豁口槽两侧设置Y轴滑移机构；
喷液模块4，所述喷液模块通过X轴滑移机构以及Z轴滑移机构设置在承载平台13上方，且其设有用于喷射溶液的喷液机构，用于喷射溶液到基板上以进行图案成形；
平台转换机构5，所述平台转换机构通过Y轴滑移机构14设置在承载平台上；
所述平台转换机构5包括左右对称可滑移设置在Y轴滑移机构上的支撑件15，所述两个支撑件之间设置转轴17，沿转轴周向分布若干个图案成形平台，所述图案成形平台可随转轴转动而改变位置，即可以通过转动图案成形平台，并将该图案成形平台固定在所述喷液机构的正下方，即将图案成形平台上的基板垂直所述喷液机构设置。
其中多滚筒图案成形平台的功能是在柔性基板上进行图案成形，喷液机构在薄膜27上成形，图案成形完成后由伺服电机带动卷膜装置26将成形图案的薄膜部分卷到卷膜装置的收集滚筒上。卷膜装置26由送料滚筒、收集滚筒和两个张紧滚筒组成，所述两个张紧滚筒将柔性薄膜撑开成一个平面，进行喷射成形。同时，两个张紧滚筒之间的距离可调，由此可以控制收膜步距
双转台图案成形平台21可以在曲面基板上进行图案成形，通过A轴转动装置28和C轴转动装置以及喷液机构的平移运动可以改变双转台图案成形平台与喷液机构之间的距离实现对曲面基板的图案成形。
真空吸盘图案成形平台的抽气孔29与抽气泵相连，使图案成形平台上产生真空，在图案成形过程中通过真空吸附力的作用将基板固定在平台上，方便安装和取下成形完成的产品。
单滚筒图案成形平台由电磁线圈31和转动图案成形机构30组成，喷射溶液在电场作用下，喷头处的液滴会由球形变为圆锥形，并从圆锥尖端延展得到纤维细丝，以电磁线圈控制纤维细丝的运动方向，转动滚筒将落下的纤维细丝收集起来。
所述喷液模块包括固定底座以及沿Z轴方向设置喷液机构。
所述喷液机构包括固定座、可拆卸设置在固定座上的注射器8，在所述固定座的上端设置可滑移的操作机构9，所述注射器的柱塞部件与所述操作机构联动配合，采用注射器，可以明确获取的打印介质的数量，通过操作机构带动注射器的柱塞部件，实现喷墨的动作，而且可以通过控制操作机构的移动速度，可以改变注射器的柱塞部件的按压力度，实现精确控制喷墨量。
所述固定底座沿喷液机构设置方向的两侧分别设置光源10与相机11，所述相机通过调节机构12固定设置在所述固定底座上，光源设置在一侧，而相机则设置在另一侧，而且该调节机构可以采用X、Y、Z轴三相微调结构，实现对相机的摆放位置的微调，且设置一个弧形轨道，而将相机装设在该弧形轨道上，实现对相机的角度调节。
所述承载平台上设有半圆形安装槽16，所述平台转换机构置于该半圆形安装槽内，所述图案成形平台的两侧设有滑槽，在所述滑槽内设置可滑移的销钉22，在滑槽的末端设置塞子，避免销钉脱落，在所述半圆形安装槽内设置若干具有凹槽的定位件23，所述销钉与所述定位件的凹槽构成定位配合，作为一个实施例，定位件为4个，两个位于半圆形安装槽的两端，而另外两个则等距分布在半圆形安装槽的圆弧上，在使用时只需转动图案成形平台，将需要使用的图案成形平台两侧的销钉固定在定位件的凹槽内，来实现固定。
所述图案成形平台通过叶片与所述转轴连接，且在所述转轴上依次设有电磁脱扣机构，所述电磁脱扣机构包括垂直转轴设置的阶梯销，设置在阶梯销与转轴之间的弹簧以及用于吸合阶梯销的电磁铁，所述阶梯销具有与所述叶片限位配合的第一位置和与所述叶片取消限位的第二位置。
使用单作用电磁铁来控制图案成形平台与转轴25之间的固定或相对运动关系。当用于固定图案成形平台的销钉22进入定位件的凹槽时，电磁铁通电，阶梯销24会在电磁铁的作用下缩回转轴25内，使图案成形平台和转动轴暂时分离实现相对转动，此时图案成形平台将停留在原来的位置上，而没有进入定位件的凹槽的图案成形平台将在转动轴的带动下运动到相应位置，实现图案成形平台的更换。而在电流体动力学喷射成形过程中，电磁铁则不工作，以避免影响喷射成形的正常运作。阶梯销在弹簧的作用下将图案成形平台与转动轴固定，为下一次平台更换做准备。
所述定位件的数量与所述图案成形平台的数量相一致，且其中一个定位件的位置位于半圆形安装槽的内侧端点，并使得图案成形平台在销钉与该定位件定位之后位于喷液机构的正下方。
实施例不应视为对本实用新型的限制，但任何基于本实用新型的精神所作的改进，都应在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种多模式的电流体动力学喷射成形设备，其特征在于：其包括机架，所述机架上设有承载平台，所述承载平台的中间设置豁口槽；
喷液模块，所述喷液模块通过X轴滑移机构以及Z轴滑移机构设置在承载平台上，且其设有用于喷射溶液的喷液机构，用于喷射溶液到基板上以进行图案成形；
平台转换机构，所述平台转换机构通过Y轴滑移机构设置在承载平台上；
所述平台转换机构包括左右对称可滑移设置在Y轴滑移机构上的支撑件，所述两个支撑件之间设置转轴，沿转轴周向分布若干个图案成形平台，所述图案成形平台可随转轴转动而改变位置；
通过控制喷液机构和基板间距、喷液机构与基底之间施加的电压，转动所述的平台转换机构可实现按需选择所需要的图案成形平台，实现电流体动力学喷射成形设备的多模式喷射成形，满足不同图案成形的需求，从而实现点、线、薄膜不同类型结构以及不同承载基板的功能器件的按需制备。
2.根据权利要求1所述的多模式的电流体动力学喷射成形设备，其特征在于：所述喷液模块包括固定底座以及沿Z轴方向设置喷液机构，所述喷液机构包括固定座、可拆卸设置在固定座上的注射器，在所述固定座的上端设置可滑移的操作机构，所述注射器的柱塞部件与所述操作机构联动配合。
3.根据权利要求2所述的多模式的电流体动力学喷射成形设备，其特征在于：所述固定底座沿喷液机构设置方向的两侧分别设置光源与相机。
4.根据权利要求3所述的多模式的电流体动力学喷射成形设备，其特征在于：所述相机通过调节机构固定设置在所述固定底座上。
5.根据权利要求1所述的多模式的电流体动力学喷射成形设备，其特征在于：所述承载平台上设有半圆形安装槽，所述平台转换机构置于该半圆形安装槽内。
6.根据权利要求5所述的多模式的电流体动力学喷射成形设备，其特征在于：所述图案成形平台的两侧设有滑槽，在所述滑槽内设置可滑移的销钉，在所述半圆形安装槽内设置若干具有凹槽的定位件，所述销钉与所述定位件的凹槽构成定位配合。
7.根据权利要求6所述的多模式的电流体动力学喷射成形设备，其特征在于：所述定位件的数量与所述图案成形平台的数量相一致，且其中一个定位件的位置位于半圆形安装槽的内侧端点，并使得图案成形平台在销钉与该定位件定位之后位于喷液机构的正下方。
8.根据权利要求6所述的多模式的电流体动力学喷射成形设备，其特征在于：所述图案成形平台通过叶片与所述转轴连接，且在所述转轴上依次设有电磁脱扣机构。
9.根据权利要求8所述的多模式的电流体动力学喷射成形设备，其特征在于：所述电磁脱扣机构包括垂直转轴设置的阶梯销，设置在阶梯销与转轴之间的弹簧以及用于吸合阶梯轴的电磁铁，所述阶梯销具有与所述叶片限位配合的第一位置和与所述叶片取消限位的第二位置。
10.根据权利要求1、2、3、4、5、6、7、8或9所述的多模式的电流体动力学喷射成形设备，其特征在于：所述图案成形平台为多滚筒图案成形平台、双转台图案成形平台、真空吸盘图案成形平台以及单滚筒图案成形平台中的一种或多种；
所述多滚筒图案成形平台的包括卷膜装置、带动卷膜装置转动的伺服电机，以及设置在卷膜装置上的柔性薄膜，所述卷膜装置由送料滚筒、收集滚筒和两个张紧滚筒组成，且所述两个张紧滚筒将柔性薄膜撑开成一个平面，进行喷射成形且两个张紧滚筒之间的距离可调；
所述的双转台图案成形平台包括A轴转动装置和C轴转动装置，通过以A轴转动装置和C轴转动装置及喷液机构的平移运动可改变双转台图案成形平台与喷液机构之间的距离实现对曲面基板的图案成形；
所述真空吸盘图案成形平台的设有与抽气泵相连的抽气孔，使图案成形平台上产生真空，在图案成形过程中通过真空吸附力的作用将基板固定在平台上；
所述单滚筒图案成形平台由电磁线圈和转动图案成形机构组成，喷射溶液在电场作用下，喷头处的液滴会由球形变为圆锥形，并从圆锥尖端延展得到纤维细丝，以电磁线圈控制纤维细丝的运动方向，转动滚筒将落下的纤维细丝收集起来。
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