一种超薄石墨纸滚压成型装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种超薄石墨纸滚压成型装置。该装置包括底座，机架，固定辊轴组件，活动辊轴组件及差动丝杠楔形螺母副组件，机架呈框架式，机架下端通过螺栓固定在底座上；机架上方设有固定辊轴组件，固定辊轴组件下方设有活动辊轴组件，活动辊轴组件通过剖分式轴承座固定在支撑板上，支撑板活动安装在导柱上，并通过导柱相对底座上下移动，支撑板下部镶嵌有差动丝杠楔形螺母副组件，且差动丝杠楔形螺母副组件中的楔形螺母通过水平导轨在底座上水平移动。通过差动丝杠楔形螺母副组件水平运动而带动活动辊轴组件上下运动而控制轧辊间隙大小，从而保证超薄石墨纸厚度。新装置结构简单，调节精度高，同时具有反行程自锁功能。
【专利说明】一种超薄石墨纸滚压成型装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种超薄石墨纸滚压成型装置，能够确保超薄超薄石墨纸的厚度。适用于双辊滚压成型超薄石墨纸过程中辊缝精确调整、控制，也可适用于工作平台的高精度提升控制，其调节精度可达到0.001_。
【背景技术】
[0002]超薄石墨纸具有极佳的导热性能，其导热系数高达600-1200W/m.K，相当于铜的2到4倍，铝的3到6倍，而热阻比铝低40%，比铜低20% ;超薄石墨纸比重轻，密度仅
1.0-1.9 g/cm3 ;其加工工艺性佳，质地柔软且容易裁切，可反复弯曲，但其厚度必须严格控制在0.1mm以下。随着超薄石墨纸在高功率LED，智能手机，液晶面板，平板电脑、笔记本电脑等电子产品中的广泛应用，如何实现超薄石墨纸规模化制造的问题已摆在人们面前。将蠕虫石墨铺平后，采取双辊滚压方式是最常见一种生产超薄石墨纸方法，在生产过程中，为了保证超薄石墨纸的厚度、密度，需要精确调整上下轧辊之间的间隙，通常是下轧辊固定不动，利用蜗轮丝杆副提升上轧辊实现的。在选择蜗轮丝杆副时，会遇到难题，首先，为了保证调节精度，宜选用细牙螺纹丝杆，然而为了提高整个结构刚度，以承受超薄石墨纸轧制过程中的反作用力，防止螺纹斜面因局部压强过大而产生塑性变形，应选择粗牙螺纹丝杆，在实际生产中，常选择粗牙螺纹丝杆以保证蜗轮丝杆副机构的可靠性，这在一定程度上牺牲了轧辊间隙调整精度。本发明涉及一种超薄石墨纸滚压成型装置，既能保证调整机构刚度，又能保证轧辊调整精度，最终生产出合格的超薄石墨纸。
【发明内容】
[0003]本实用新型涉及一种超薄石墨纸滚压成型装置，能够精确调整、控制轧辊辊缝大小，保证超薄石墨纸的厚度；改善调整机构受力状况，提高超薄石墨纸滚压成型装置刚度；实现反行程自锁，避免超薄石墨纸滚压成形过程中因冲击震动而导致辊缝大小变化，保证超薄石墨纸厚度的一致性。
[0004]为解决上述问题，本实用新型采用的技术方案是:
[0005]一种超薄石墨纸滚压成型装置，包括底座，机架，固定辊轴组件，活动辊轴组件及差动
[0006]丝杠楔形螺母副组件，机架呈框架式，机架下端通过螺栓固定在底座上；机架上方设有固定辊轴组件，固定辊轴组件下方设有活动辊轴组件，活动辊轴组件通过剖分式轴承座固定在支撑板上，支撑板活动安装在导柱上，并通过导柱相对底座上下移动，支撑板下部镶嵌有差动丝杠楔形螺母副组件，且差动丝杠楔形螺母副组件中的楔形螺母通过水平导轨在底座上水平移动。
[0007]为保证差动丝杠楔形螺母副组件的调节精确度，固定辊轴组件还包括辊轴、轴承、轴承
[0008]端盖及轴承压盖，辊轴通过轴承固定在机架内侧，辊轴的两端穿过机架，轴承端盖安装在机架外侧并通过螺栓连接在机架上，轴承压盖外圆面通过螺纹与轴承端盖内圆面配合后压紧轴承，以免回转过程中存在游隙造成辊缝大小变化影响调整精度。
[0009]活动辊轴组件还包括辊轴、轴承、剖分式轴承座、轴承端盖、轴承压盖、支撑板及导柱，
[0010]辊轴通过轴承固定安装在两个剖分式轴承座中间,剖分式轴承座包括上半轴承座及下半轴承座，下半轴承座与支撑板焊接，上半轴承座与下半轴承座采用螺栓固定连接，剖分式轴承座外侧设置有轴承端盖及轴承压盖，轴承压盖外圆面通过螺纹与轴承端盖内圆面配合后压紧轴承，支撑板四角开孔并与导柱活动连接，导柱垂直安装在底座上，导柱下端与底座上的四个孔采用小过盈配合。支撑板下方开有凹槽，楔形块镶嵌在凹槽里面托起整个活动辊轴组件，通过差动丝杠楔形螺母副组件托起活动辊轴组件并使得活动辊轴组件可沿导柱上下微量移动，从而实现辊缝的精确调整。
[0011]所述的固定辊轴组件中的轴承与活动辊轴组件中的轴承均采用圆锥滚子轴承，且轴承内圈与轴颈的配合以及轴承外圈与轴承座的配合均采用小过盈配合,具体为辊轴18-1所用的轴承6-1为圆锥滚子轴承，轴承6-1内圈与轴承6-1颈的配合为小过盈配合；辊轴18-2所用的轴承6-2为圆锥滚子轴承，且轴承6-2外圈与轴承座9的配合以及轴承6_2内圈与轴承6-2颈的配合均为小过盈配合。具体配合精度则根据生产实际合理选择。
[0012]差动丝杠楔形螺母副组件辊轴还包括楔形块、差动丝杆、支撑座、楔形螺母及调节手轮，
[0013]楔形块外形为V形，其中V形两侧斜面倾角的角度为α，楔形块下方对称设置两个楔形螺母，该楔形螺母的螺距为Τ2，支撑座中镶嵌有螺距为Tl的螺母，差动丝杆通过支撑座与楔形螺母活动连接，差动丝杆两端设置有手轮，支撑座固定在底座上。所述的楔形块倾角α很小，调节过程中楔形块上下位移量与楔形螺母水平位移量的比值为tana，当比值tana足够小时即可实现辊缝的精确调整。
[0014]所述的楔形螺母上表面倾角也为a，下表面通过水平导轨安装在底座上，楔形螺母可以沿水平导轨在底座上水平移动。
[0015]所述的楔形块(12)倾角的角度α不大于5°，且楔形块(12)倾角的角度α与斜面材料的摩擦角Ψ之间满足a < 2 Ψ，以达到反行程自锁的目的，使得辊缝调节好后能够保持恒定。
[0016]所述的楔形螺母螺纹旋向与支撑座内的螺母的旋向相同，且均为粗牙螺纹楔形螺母的螺
[0017]距T2与支撑座中镶嵌的螺母的螺距Tl的差值不大于1mm，，楔形螺母13的两个侧面开有盲孔19，盲孔深度大于30mm，使左右两端的差动丝杆15深入该盲孔19内，差动丝杆15深入盲孔19的调节行程为1.2_。
[0018]为了便于工人操作，差动丝杆端部安装手轮，通过旋转手轮转动丝杆即可控制楔形螺母沿水平导轨在底座上水平移动，通过斜面作用可将楔形螺母的水平移动转换成活动辊轴组件的上下微量移动，从而实现辊缝大小的精确调整。
[0019]本实用新型利用了楔形块倾角小的特性以及差动丝杆原理，不仅实现了辊缝大小的精确调整，而且下楔形块反行程具有自锁特性，防止了辊缝大小在调节好后由于冲击震动而随机改变；同时差动丝杆能够选用粗牙螺纹，保证了调节过程中不易受轧制反作用力造成螺纹斜面局部压强过大产生塑性变形而影响调节精度。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]下面结合附图对本发明作进一步说明:
[0021]图1为本实用新型的超薄石墨纸滚压成型装置的总体结构示意图。其中，1.底座，2.机架，3.固定辊轴组件，4.活动辊轴组件，5.差动丝杠楔形螺母副组件，6-1，2.轴承，7-1，2.轴承压盖，8-1，2.轴承端盖，9.剖分式轴承座，10.支撑板，11.导柱，12.楔形块，13.楔形螺母，14.支撑座，15.差动丝杆，16.手轮，17.水平导轨，18_1，2.辊轴。
[0022]图2为本发明的固定辊轴组件安装示意图，其中，1.底座，2.机架，3.固定辊轴组件，6-1.轴承，7-1.轴承压盖，8-1.轴承端盖，18-1.辊轴。
[0023]图3为本发明的活动辊轴组件安装示意图，其中，1.底座，4.活动辊轴组件，6-1.轴承，7-1.轴承压盖，8-1.轴承端盖，9.剖分式轴承座，9-1.上半轴承座，9-2.下半轴承座，10.支撑板，11.导柱，18-2.辊轴。
[0024]图4为本发明的差动丝杠楔形螺母副组件安装示意图，1.底座，5.差动丝杆楔形螺母副组件，12.楔形块，13.楔形螺母，14.支撑座，15.差动丝杆，16.手轮，17.水平导轨。
[0025]图5为本发明的差动丝杆楔形螺母副组件剖面示意图，1.底座，12.楔形块，13.楔形螺母，14.支撑座，15.差动丝杆，16.手轮，17.水平导轨，19.盲孔。
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
[0027]实施例1
[0028]在图1所示的实施例中，本发明所述的一种超薄石墨纸滚压成型装置主要包括1.底座，2.机架，3.固定辊轴组件，4.活动辊轴组件，5.差动丝杠楔形螺母副组件，6-1，2.轴承，7-1，2.轴承压盖，8-1，2.轴承端盖，9.剖分式轴承座，10.支撑板，11.导柱，12.楔形块，13.楔形螺母，14.支撑座，15.差动丝杆，16.手轮，17.水平导轨，18_1，2.辊轴。
[0029]一种超薄石墨纸滚压成型装置，包括底座1，机架2，固定辊轴组件3，活动辊轴组件4
[0030]及差动丝杠楔形螺母副组件5，机架2呈框架式，机架2下端通过螺栓固定在底座I上；机架2上方设有固定辊轴组件3，固定辊轴组件3下方设有活动辊轴组件4，活动辊轴组件4通过剖分式轴承座9固定在支撑板10上，支撑板10活动安装在导柱11上，并通过导柱11相对底座I上下移动，支撑板10下部镶嵌有差动丝杠楔形螺母副组件5，且差动丝杠楔形螺母副组件5中的楔形螺母13通过水平导轨17在底座I上水平移动。
[0031]如图2中所示，固定辊轴组件通过轴承安装在机架上，机架上直接加工出轴承座孔，机架呈框架式，左右对称分布，机架与底座之间通过螺栓联接，因此安装后辊轴中心轴线相对底座固定。
[0032]所述的固定辊轴组件3还包括辊轴18-1、轴承6-1、轴承端盖8-1及轴承压盖7_1，辊轴
[0033]18-1通过轴承6-1固定在机架2上方，辊轴18_1的两端穿过机架2，轴承端盖8_1穿过机架2外侧的轴承6-1并通过螺栓连接在机架2外侧，轴承压盖7-1外圆面通过螺纹与轴承端盖8-1内圆面配合后压紧轴承6-1。
[0034]如图3中所示，活动辊轴组件中辊轴通过轴承安装在剖分式轴承座中，剖分式轴承座的下半部分焊接在支撑板上，上半部分通过螺栓与下半部分连接，支撑板四角开孔与导柱小间隙配合，调节过程中支撑板将托起辊轴沿导柱上下移动，即辊轴中心轴线相对底座的高度可变化。
[0035]所述的活动辊轴组件4还包括辊轴18-2、轴承6-2、剖分式轴承座9、轴承端盖8-2、轴
[0036]承压盖7-2、支撑板10及导柱11，辊轴18_2通过轴承6_2固定安装在两个剖分式轴承座9中间，剖分式轴承座9包括上半轴承座9-1及下半轴承座9-2，下半轴承座9-2与支撑板10焊接，上半轴承座9-1与下半轴承座9-2采用螺栓固定连接，剖分式轴承座9外侧设置有轴承端盖8-2及轴承压盖7-2，轴承压盖7-2外圆面通过螺纹与轴承端盖8-2内圆面配合后压紧轴承6-2，支撑板10四角开孔并与导柱11活动连接，导柱11垂直安装在底座I上，导柱11下端与底座I上的四个孔采用小过盈配合。
[0037]如图2、3中所示，为保证辊缝调节精度不受辊轴安装精度的影响，辊轴安装过程中应避免存在间隙，故轴颈与轴承内圈、轴承外圈与轴承座孔之间的配合均应采用小过盈配合，轴承最好选用圆锥滚子轴承，可通过轴承压盖压紧轴承内圈与外圈，以避免存在游隙影响调节精度。
[0038]具体为:辊轴18-1所用的轴承6-1为圆锥滚子轴承，轴承6-1内圈与轴承6_1颈的配合
[0039]为小过盈配合。
[0040]辊轴18-2所用的轴承6-2为圆锥滚子轴承，且轴承6_2外圈与轴承座9的配合以及轴承
[0041]6-2内圈与轴承6-2颈的配合均为小过盈配合。
[0042]如图3、4中所示，辊缝的精确调整实际上是由差动丝杠楔形螺母副组件来控制，通过旋转差动丝杆端部的手轮可控制楔形螺母沿水平导轨在底座上水平移动，并由斜面作用，将楔形螺母的水平移动转化为活动辊轴组件沿导柱的上下微量移动，即上辊轴安装高度不变，通过精确控制活动辊轴组件的高度来调整两辊之间的辊缝大小。
[0043]所述的差动丝杠楔形螺母副组件5还包括楔形块12、差动丝杆15、支撑座14、楔形螺
[0044]母13及调节手轮16，楔形块12外形为V形，其中V形两侧斜面倾角的角度为α，楔形块12下方对称安装两个楔形螺母13，该楔形螺母13的螺距为Τ2，支撑座14中镶嵌有螺距为Tl的螺母，差动丝杆15通过支撑座14与楔形螺母13活动连接，差动丝杆15两端设置有手轮16，支撑座14固定在底座I上。
[0045]如图4中所示，本实施例中，为了提高辊缝调节精度，斜面的倾角取α=2°，楔形块托起活动辊轴组件上下移动量与楔形螺母水平移动量之间的比值为tga =0.0349，即通过倾角α=2°的斜面作用，调整精度可提高30倍左右。
[0046]楔形螺母上表面倾角也为α，下表面通过水平导轨17安装在底座I上，楔形螺母13可
[0047]以沿水平导轨17在底座I上水平移动。
[0048]所述的楔形块12倾角的角度α不大于5°，且楔形块12倾角的角度α与斜面材料的摩
[0049]擦角ψ之间满足α彡2Ψ。
[0050]如图4中所示，本实施例中所用到的丝杆为差动丝杆，调整过程中是同时旋转左右两个手轮，可通过安放水平仪以达到调平。利用差动丝杆原理，当差动丝杆两端螺纹旋向相同时可提高调节精度，手轮控制丝杆旋转角度时，楔形螺母的水平移动量为，T1为支撑座上螺母的螺距，T2为楔形螺母的螺距，为了在保证调节精度的同时提高了丝杆水平方向受力能力，宜选用VT2差值小的大螺距螺纹，本实施例中，Tdmm，T2=4mm,即手轮旋转1°时，楔形螺母移动量仅为0.0056mm，故由差动丝杠楔形螺母副组件构成的辊缝精确调整机构的理论调节精度精度可达到0.0002mm，但工人操作过程中旋转角度往往大于1°，即使为5°，其实际调节精度依然可以达到0.001mm，因此调节精度非常高。
[0051]本实施例中楔形块材料为45钢，有润滑剂时其摩擦系数为0.1，摩擦角Ψ为5.71°，因此斜面倾角α满足斜面反行程自锁条件α < 2 Ψ，使得调节好后辊缝大小能够保持恒定，保证了超薄超薄石墨纸的加工质量。
[0052]如图5中所示，楔形螺母侧面开有足够深的盲孔，楔形螺母13的螺纹旋向与支撑座14内的螺母的旋向相同，楔形螺母13的螺距Τ2与支撑座中镶嵌的螺母的螺距Tl的差值不大于1_，楔形螺母13的两个侧面开有盲孔19，使左右两端的差动丝杆15深入该盲孔19内。
[0053]本实施例中盲孔深度为40mm，辊缝调节行程为1.2mm。即水平移动距离与调节行程成对应的比例关系。
【权利要求】
1.一种超薄石墨纸滚压成型装置，包括底座(1)，机架(2)，固定辊轴组件(3)，活动辊轴组件(4)及差动丝杠楔形螺母副组件(5)，其特征在于:机架(2)呈框架式，机架(2)下端通过螺栓固定在底座(I)上；机架(2)上方设有固定辊轴组件(3)，固定辊轴组件(3)下方设有活动辊轴组件(4)，活动辊轴组件(4)通过剖分式轴承座(9)固定在支撑板(10)上，支撑板(10 )活动安装在导柱(11)上，并通过导柱(11)相对底座(I)上下移动，支撑板(10 )下部镶嵌有差动丝杠楔形螺母副组件(5)，且差动丝杠楔形螺母副组件(5)中的楔形螺母(13)通过水平导轨(17 )在底座(I)上水平移动。
2.根据权利要求1所述的超薄石墨纸滚压成型装置，其特征在于:固定辊轴组件(3)还包括棍轴(18-1 )、轴承(6-1 )、轴承端盖(8-1)及轴承压盖(7-1),棍轴(18-1)通过轴承(6-1)固定在机架(2 )上方，辊轴(18-1)的两端穿过机架(2 )，轴承端盖(8-1)穿过机架(2 )外侧的轴承(6-1)并通过螺栓连接在机架(2)外侧，轴承压盖(7-1)外圆面通过螺纹与轴承端盖(8-1)内圆面配合后压紧轴承(6-1)。
3.根据权利要求1所述的超薄石墨纸滚压成型装置，其特征在于:活动辊轴组件(4)还包括辊轴(18-2)、轴承(6-2)、剖分式轴承座(9)、轴承端盖(8-2)、轴承压盖(7-2)、支撑板(10)及导柱(11)，辊轴(18-2)通过轴承(6-2)固定安装在两个剖分式轴承座(9)中间，剖分式轴承座(9 )包括上半轴承座(9-1)及下半轴承座(9-2 )，下半轴承座(9-2 )与支撑板(10 )焊接，上半轴承座(9-1)与下半轴承座(9-2)采用螺栓固定连接，剖分式轴承座(9)外侧设置有轴承端盖(8-2)及轴承压盖(7-2)，轴承压盖(7-2)外圆面通过螺纹与轴承端盖(8-2)内圆面配合后压紧轴承(6-2)，支撑板(10)四角开孔并与导柱(11)活动连接，导柱(11)垂直安装在底座(I)上，导柱(11)下端与底座(I)上的四个孔采用小过盈配合。
4.根据权利要求2所述的超薄石墨纸滚压成型装置，其特征在于:辊轴(18-1)所用的轴承(6-1)为圆锥滚子轴承,轴承(6-1)内圈与轴承(6-1)颈的配合为小过盈配合。
5.根据权利要求3所述的超薄石墨纸滚压成型装置，其特征在于:辊轴(18-2)所用的轴承(6-2 )为圆锥滚子轴承，且轴承(6-2 )外圈与轴承座(9 )的配合以及轴承(6-2 )内圈与轴承(6-2)颈的配合均为小过盈配合。
6.根据权利要求1所述的超薄石墨纸滚压成型装置，其特征在于:差动丝杠楔形螺母副组件(5)还包括楔形块(12)、差动丝杆(15)、支撑座(14)、楔形螺母(13)及调节手轮(16)，楔形块(12)外形为V形，其中V形两侧斜面倾角的角度为α，楔形块(12)下方对称安装两个楔形螺母(13)，该楔形螺母(13)的螺距为Τ2，支撑座(14)中镶嵌有螺距为Tl的螺母，差动丝杆(15)通过支撑座(14)与楔形螺母(13)活动连接，差动丝杆(15)两端设置有手轮(16)，支撑座(14)固定在底座(I)上。
7.根据权利要求5所述的超薄石墨纸滚压成型装置，其特征在于:楔形螺母上表面倾角也为α，下表面通过水平导轨(17)安装在底座(I)上，楔形螺母(13)可以沿水平导轨(17)在底座(I)上水平移动。
8.根据权利要求5所述的超薄石墨纸滚压成型装置，其特征在于:所述的楔形块(12)倾角的角度α不大于5°，且楔形块(12)倾角的角度α与斜面材料的摩擦角Ψ之间满足α < 2 Ψ。
9.根据权利要求5所述的超薄石墨纸滚压成型装置，其特征在于:楔形螺母(13)的螺纹旋向与支撑座(14)内的螺母的旋向相同，楔形螺母(13)的螺距Τ2与支撑座中镶嵌的螺母的螺距Tl的差值不大于1mm，楔形螺母(13)的两个侧面开有盲孔(19)，盲孔深度大于30mm,使左右两端的差动丝杆(15)深入该盲孔(19)内，差动丝杆(15)深入盲孔(19)的调节行程为1.2mm。
【文档编号】B30B15/00GK203994786SQ201420491938
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年8月29日 优先权日:2014年8月29日
【发明者】吴海华, 柳宁, 罗成旺 申请人:三峡大学, 宜昌星锐烯碳科技有限责任公司