[发明专利]一种聚合物纤维人工肌肉连续自动加捻收卷装置及方法

说明书

本发明涉及聚合物纤维人工肌肉，特指一种聚合物纤维人工肌肉连续自动加捻收卷装置及方法。该装置包括送丝机构、聚合物纤维、加捻机构、收卷机构、平移机构以及底板。所述送丝机构中滚动轴承Ⅰ的中心轴与收卷机构中花键轴的中心轴水平对齐；所述聚合物纤维一般为尼龙纤维丝、涤纶纤维丝等；所述加捻机构、收卷机构和平移机构全部安装在底板上；加捻机构中的加捻机构衔接座固定在收卷机构中的前支撑座上；平移机构中的带座轴承与收卷机构中的花键轴进行过盈配合连接。平移机构中的导杆安装在收卷机构中的后支撑座上，并用螺母进行固定。该装置提高了人工肌肉的制备效率，实现了聚合物纤维人工肌肉的自动化生产。

技术领域

本发明涉及聚合物纤维人工肌肉领域，具体涉及一种聚合物纤维人工肌肉连续自动加捻收卷装置及方法。

背景技术

聚合物纤维人工肌肉最早由Haines等人在《Artificial Muscles from FishingLine and Sewing Thread》[J].(Science,2014,343(6173):868-872)文章中提出。相比于其他螺旋型纤维人工肌肉，聚合物纤维人工肌肉具有应力应变大、能量密度高、稳定性强、价格便宜等优点，目前许多科研工作者正致力于其实际应用的研究。

聚合物纤维人工肌肉可由聚合物纤维加捻制得，如申请号为CN202010932284.3的中国发明专利中所提到的，将纤维一端固定于电机轴上，另一端悬挂重物，用电机对其进行加捻直至纤维完全形成螺旋结构，这样螺旋型纤维人工肌肉就制备成功。

申请号为CN201810635660.5的中国专利发明提出了一种聚酰胺纤维人工肌肉的定量制备测试装置与方法。该装置采用步进电机实现聚酰胺纤维的定量可控扭转；利用电加热管均匀，定量地加热聚酰胺纤维人工肌肉，并利用热成像仪实时监测、反馈；采用力传感器实时检测聚酰胺纤维人工肌肉所受载荷力，实现聚酰胺纤维人工肌肉的定量制备与力、温度响应特性的相关测试。

然而上述专利所提及的纤维人工肌肉制备方法只能对有限长度的纤维进行加捻，并不能实现纤维的连续加捻。所以发明一种可对聚合物纤维进行连续自动加捻收卷的装置对聚合物纤维人工肌肉的应用具有十分重要的意义。

发明内容

本发明旨在解决上述传统纤维人工肌肉制备方法效率低且只能制备有限长度人工肌肉的限制，本发明提供了一种可对聚合物纤维进行连续自动加捻收卷，并且可以精确控制纤维人工肌肉加捻负载的装置。该装置大大提高了人工肌肉的制备效率，实现了聚合物纤维人工肌肉的自动化生产，对聚合物纤维人工肌肉的应用具有重大意义。

为实现上述目的，本发明提供了一种聚合物纤维人工肌肉连续自动加捻收卷装置。该装置包括送丝机构、聚合物纤维、加捻机构、收卷机构、平移机构以及底板。所述送丝机构中滚动轴承Ⅰ的中心轴与收卷机构中花键轴的中心轴水平对齐；所述聚合物纤维一般为尼龙纤维丝、涤纶纤维丝等；所述加捻机构、收卷机构和平移机构全部安装在底板上；加捻机构中的加捻机构衔接座固定在收卷机构中的前支撑座上；平移机构中的带座轴承与收卷机构中的花键轴进行过盈配合连接。平移机构中的导杆安装在收卷机构中的后支撑座上，并用螺母进行固定。

进一步地，上述送丝机构包括力矩电机、力矩电机安装支座、集线筒Ⅰ、送丝机构底板、送丝滑轮Ⅰ、送丝滑轮Ⅱ、滚动轴承Ⅰ以及送丝平台。所述力矩电机通过力矩电机安装支座固定于送丝机构底板上；所述集线筒Ⅰ安装于力矩电机输出轴上。所述送丝滑轮Ⅰ、送丝滑轮Ⅱ安装于送丝平台上，通过两个送丝滑轮可防止纤维上的扭矩传到集线筒Ⅰ上；所述滚动轴承Ⅰ安装于送丝平台前端的孔中，纤维通过滚动轴承可有效减少纤维丝的磨损；所述送丝平台固定在送丝机构底板上。通过调节力矩电机输出力矩大小可以控制工作过程中纤维丝上的张力大小。