[發明專利]一種聚合物纖維人工肌肉連續自動加捻收卷裝置及方法

有效

• 申請號: 202210132722.7
• 申請日: 2022-02-14
• 公開（公告）號: CN114481381B
• 公開（公告）日: 2023-05-05
• 發明（設計）人: 胡興好;鮑先富;王英明;周童;丁建寧;程廣貴
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: D01H7/02
• 分類號: D01H7/02;D01H1/18;D01H13/10;D01H1/20;D01H1/36;D01H1/241
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本發明涉及聚合物纖維人工肌肉，特指一種聚合物纖維人工肌肉連續自動加捻收卷裝置及方法。該裝置包括送絲機構、聚合物纖維、加捻機構、收卷機構、平移機構以及底板。所述送絲機構中滾動軸承Ⅰ的中心軸與收卷機構中花鍵軸的中心軸水平對齊；所述聚合物纖維一般為尼龍纖維絲、滌綸纖維絲等；所述加捻機構、收卷機構和平移機構全部安裝在底板上；加捻機構中的加捻機構銜接座固定在收卷機構中的前支撐座上；平移機構中的帶座軸承與收卷機構中的花鍵軸進行過盈配合連接。平移機構中的導桿安裝在收卷機構中的后支撐座上，并用螺母進行固定。該裝置提高了人工肌肉的制備效率，實現了聚合物纖維人工肌肉的自動化生產。

技術領域

本發明涉及聚合物纖維人工肌肉領域，具體涉及一種聚合物纖維人工肌肉連續自動加捻收卷裝置及方法。

背景技術

聚合物纖維人工肌肉最早由Haines等人在《Artificial?Muscles?from?FishingLine?and?Sewing?Thread》[J].(Science,2014,343(6173):868-872)文章中提出。相比于其他螺旋型纖維人工肌肉，聚合物纖維人工肌肉具有應力應變大、能量密度高、穩定性強、價格便宜等優點，目前許多科研工作者正致力于其實際應用的研究。

聚合物纖維人工肌肉可由聚合物纖維加捻制得，如申請號為CN202010932284.3的中國發明專利中所提到的，將纖維一端固定于電機軸上，另一端懸掛重物，用電機對其進行加捻直至纖維完全形成螺旋結構，這樣螺旋型纖維人工肌肉就制備成功。

申請號為CN201810635660.5的中國專利發明提出了一種聚酰胺纖維人工肌肉的定量制備測試裝置與方法。該裝置采用步進電機實現聚酰胺纖維的定量可控扭轉；利用電加熱管均勻，定量地加熱聚酰胺纖維人工肌肉，并利用熱成像儀實時監測、反饋；采用力傳感器實時檢測聚酰胺纖維人工肌肉所受載荷力，實現聚酰胺纖維人工肌肉的定量制備與力、溫度響應特性的相關測試。

然而上述專利所提及的纖維人工肌肉制備方法只能對有限長度的纖維進行加捻，并不能實現纖維的連續加捻。所以發明一種可對聚合物纖維進行連續自動加捻收卷的裝置對聚合物纖維人工肌肉的應用具有十分重要的意義。

發明內容

本發明旨在解決上述傳統纖維人工肌肉制備方法效率低且只能制備有限長度人工肌肉的限制，本發明提供了一種可對聚合物纖維進行連續自動加捻收卷，并且可以精確控制纖維人工肌肉加捻負載的裝置。該裝置大大提高了人工肌肉的制備效率，實現了聚合物纖維人工肌肉的自動化生產，對聚合物纖維人工肌肉的應用具有重大意義。

為實現上述目的，本發明提供了一種聚合物纖維人工肌肉連續自動加捻收卷裝置。該裝置包括送絲機構、聚合物纖維、加捻機構、收卷機構、平移機構以及底板。所述送絲機構中滾動軸承Ⅰ的中心軸與收卷機構中花鍵軸的中心軸水平對齊；所述聚合物纖維一般為尼龍纖維絲、滌綸纖維絲等；所述加捻機構、收卷機構和平移機構全部安裝在底板上；加捻機構中的加捻機構銜接座固定在收卷機構中的前支撐座上；平移機構中的帶座軸承與收卷機構中的花鍵軸進行過盈配合連接。平移機構中的導桿安裝在收卷機構中的后支撐座上，并用螺母進行固定。

進一步地，上述送絲機構包括力矩電機、力矩電機安裝支座、集線筒Ⅰ、送絲機構底板、送絲滑輪Ⅰ、送絲滑輪Ⅱ、滾動軸承Ⅰ以及送絲平臺。所述力矩電機通過力矩電機安裝支座固定于送絲機構底板上；所述集線筒Ⅰ安裝于力矩電機輸出軸上。所述送絲滑輪Ⅰ、送絲滑輪Ⅱ安裝于送絲平臺上，通過兩個送絲滑輪可防止纖維上的扭矩傳到集線筒Ⅰ上；所述滾動軸承Ⅰ安裝于送絲平臺前端的孔中，纖維通過滾動軸承可有效減少纖維絲的磨損；所述送絲平臺固定在送絲機構底板上。通過調節力矩電機輸出力矩大小可以控制工作過程中纖維絲上的張力大小。