一种周向大面积可调拉伸比薄膜自动拉伸实验装置及方法与流程

本发明属于薄膜拉伸装置，特别涉及到一种薄膜拉伸技术，具体涉及一种周向大面积可调拉伸比薄膜自动拉伸实验装置及方法。

背景技术：

薄膜拉伸装置是将介电弹性聚合物的薄膜材料按一定尺寸裁剪后按所需要的拉伸比进行拉伸的试验装置，经该拉伸装置拉伸后的薄膜可供实验室进行驱动器制作以及材料拉伸后的力电性能测定等。

对薄膜拉伸装置有几点要求：1、薄膜拉伸尽量均匀，有利于后续试验；2、拉伸面积尽量大，提高材料的使用率；3、拉伸比例可以自由控制。

现有技术cn107271266a公开了一种薄膜拉伸装置，该装置主要采用驱动圆形运动盘将其轴向运动转化为带动四个滑块的横向运动对薄膜进行双轴拉伸，薄膜拉伸各处应变均匀性不好。

现有技术cn106896022a公开了一种测量精度高的模拟薄膜材料平面及曲面应力松弛作用的试验装置，该装置可实现水平和垂直加卸载，通过拉力传感器、人机对话系统实现水平两个方向施加载荷，但拉伸方向不够细腻，不能满足某些特殊薄膜拉伸形状需求，且需要位置传感器、拉力传感器等，结构复杂，操作复杂，不适合科研项目中的薄膜特殊拉伸需求。

现有技术cn106525585a中也是存在拉伸方向不够细腻、结构及控制复杂的问题。

当前的适合特殊拉伸需求、能周向均匀细腻的拉伸薄膜的薄膜拉伸机构还比较少，并存在元件多，结构复杂操作复杂，要求高，且拉伸得不够均匀，拉伸可用区域比例较小，浪费材料，拉伸比例不能更改等缺陷。

技术实现要素：

本发明的目的是为了克服现有技术中存在的薄膜拉伸不够均匀，材料利用率不高，拉伸比例不能精确控制等缺陷，提出一种周向大面积可调拉伸比薄膜自动拉伸实验装置及方法。

本发明的周向大面积可调拉伸比薄膜自动拉伸实验装置，包括夹具、驱动装置、铝合金架台、放膜装置以及控制台。

在铝合金架台上层板上对称及等距离分布12套夹具及丝杆；夹具固定在丝杆的滑台上。每个丝杆后端连接有步进电机，12个相匹配的步进电机驱动器及3个开关电源则固定在铝合金架台的下层板上。通过控制台可以控制滑台前后移动对薄膜进行拉伸。

铝合金架台上层板中心有一个正方形缺口，放置在升降台上的放膜平台可以通过缺口在升降台的带动下上下移动。

控制台上有不同功能的按钮，可以控制薄膜的拉伸比及丝杆上滑台的运动。

本发明的周向大面积可调拉伸比薄膜自动拉伸实验装置的使用方法为：

s1、按一定尺寸裁剪好所要拉伸的薄膜试样，将待拉伸的薄膜试样放置在放膜平台上，使所述薄膜试样与不同方向上的夹具夹点边界相贴合，通过夹具上的夹持装置将薄膜试样边界上的12个夹点夹紧；

s2、之后将升降台降低至一定的位置，根据所需要的拉伸比按下控制台上的按钮，运行执行程序，控制3个开关电源启动，此时步进电机驱动器驱动步进电机运转，带动丝杆旋转，丝杆上的滑台将按照执行程序所设定的速度沿丝杆的导轨向外同步移动；

s3、当薄膜试样上的12个夹点在夹具的拉动下向个方向运动拉伸到一定位置后停止，完成薄膜试样的拉伸。

其中，步骤s2结束后，丝杆的结构保持自锁状态，避免薄膜试样进行弹性恢复。

进一步的，在步骤s2中的丝杆的滑台运动速度及运动时间由编程设定，保证薄膜试样上12个点拉伸的同步性；同时可以控制其运动到滑轨设定的不同位置上，从而使薄膜具有不同的拉伸比或通过控制滑台运动，对拉伸后的薄膜试样进行微调。

进一步的，可通过更换换丝杆的滑轨长度以得到不同尺寸的拉伸薄膜试样。

进一步的，可控制升降台的上下运动以使放膜平台与夹具水平面齐平。

进一步的，夹具与铝合金架台上层表面之间有距离，以便留出足够的空间对拉伸后的薄膜进行操作。

进一步的，控制台上设置有急停按钮，如果在拉伸过程中出现问题可以及时停止。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1、能够保证四个外扩方向拉伸动作的同步性；

2、薄膜拉伸比能够进行精确设定；

3、薄膜的拉伸均匀性得到提高；

4、薄膜拉伸可用区域比例提高，节省材料；

5、拉伸速度快，操作方便，提高薄膜拉伸效率，满足实验室的实验需求。

附图说明

图1为一种薄膜拉伸装置的结构示意图。

图2为图1中所示放膜装置的结构示意图。

具体实施方式

在下面的详细描述中，参考形成其一部分的附图。在附图中，相似的附图标记通常标识相似的部件，除非上下文另有说明。在详细描述、附图和权利要求中描述的说明性实施例并不意味着限制。

在不脱离本文呈现的主题的范围的情况下，可以使用其他实施例，并且可以进行其他改变。将容易理解，如本文中一般性描述并且在图中示出的本公开的各方面可以以各种不同的配置被布置、取代、组合、分离和设计，所有这些都在本文中被明确地考虑。

本发明的周向大面积可调拉伸比薄膜自动拉伸实验装置，包括夹具1、驱动装置2、铝合金架台3、放膜装置4以及控制台5。

在所述铝合金架台3上层板上对称及等距离布设12套夹具1及丝杆2-1；夹具1固定在丝杆2-1的滑台上。

每个所述丝杆2-1后端连接有步进电机2-2，12个相匹配的步进电机驱动器2-3及3个开关电源2-4固定在所述铝合金架台3的下层板上；通过所述控制台5可控制滑台前后移动对薄膜进行拉伸。

所述铝合金架台3上层板中心设有一个正方形缺口，放置在升降台4-2上的放膜平台4-1可以通过缺口在升降台4-2的带动下上下移动。

所述控制台5上有不同功能的按钮，可控制薄膜的拉伸比及丝杆2-1上滑台的运动。

本发明的周向大面积可调拉伸比薄膜自动拉伸实验装置的工作原理是：

按一定尺寸裁剪好所要拉伸的薄膜试样。将薄膜试样放置在放膜平台4-1上，使薄膜试样与不同方向上的夹具1夹点边界相贴合。

通过夹具1上的夹持装置将薄膜试样边界上的12个夹点夹紧，之后将升降台4-2降低至一定的位置。根据所需要的拉伸比按下控制台5上的按钮，有关程序运行，控制3个开关电源2-4启动，此时步进电机驱动器2-3驱动步进电机2-2运转。带动丝杆2-1-1旋转，丝杆2-1-1上的滑台将按照程序所设定的速度沿丝杆2-1-1的导轨向外同步移动。薄膜试样上的12个夹点在夹具1的拉动下向12个方向运动拉伸到一定位置后停止，完成薄膜试样的拉伸。

丝杆2-1-1的结构保持自锁状态，避免薄膜试样进行弹性恢复。

丝杆2-1-1的滑台运动速度及运动时间由编程设定，保证薄膜试样上12个点拉伸的同步性。同时可以控制其运动到滑轨设定的不同位置上，从而使薄膜具有不同的拉伸比。同时，通过控制滑台运动，也可以对拉伸后的薄膜试样进行微调。

通过更换丝杆2-1-1的滑轨长度可以得到不同尺寸的拉伸薄膜试样。

通过控制升降台4-2的上下运动可以使放膜平台4-1与夹具1水平面齐平，有利于薄膜试样的夹持。

夹具1与铝合金架台3上层表面之间有一定的距离，留出足够的空间对拉伸后的薄膜进行操作，如在拉伸后的薄膜试样上贴上框架进行固定及裁剪等。

控制台5上设置有急停按钮，如果在拉伸过程中出现问题可以及时停止。

以上所述，仅是本发明的具体实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。