本发明专利技术提供一种齿轮传动式薄膜同步双向拉伸装置及其配套工艺方法，该装置包括差速啮合齿轮机构、啮合夹持力调节组件、主体底座和传动电机，通过差速啮合齿轮机构中多组夹持齿轮组两边对称设置，且呈“八”字形设置，在夹持薄膜并传动过程中，两边夹持齿轮组的间距逐渐增大，对薄膜产生横向拉伸作用；每边相邻夹持齿轮组由不同的电机驱动或是由不同的变速器驱动，每边相邻两组夹持齿轮组的转速比为1.1～1.5，通过齿轮差速对薄膜产生纵向拉伸作用。该加工装置通过差速啮合齿轮机构在薄膜传送过程中，拉伸夹持位点随夹持齿轮组变化，从而实现无极同步双向拉伸，适于对薄膜进行同步双向拉伸加工。向拉伸加工。向拉伸加工。
【技术实现步骤摘要】
一种齿轮传动式薄膜同步双向拉伸装置及其配套工艺方法
[0001]本专利技术属于薄膜拉伸加工
，具体涉及一种齿轮传动式薄膜同步双向拉伸装置及其配套工艺方法。
技术介绍
[0002]塑料薄膜在食品包装、电器产品包装、日用品包装、服装包装等包装领域应用广泛，此外，随着功能膜的迅速发展，市场对薄膜的性能要求越来越高。塑料薄膜作为一种高分子材料，在一定温度状态经过双向拉伸加工处理后，微观结构会发生变化，通常与未拉伸薄膜相比，双向拉伸薄膜具有更高的拉伸强度和模量、更好的气密性以、更优良的尺寸稳定性及更优异的光学性质等。因此，双向拉伸薄膜发展潜力大，市场前景广阔。
[0003]双向拉伸薄膜制备方式主要包括管膜法和平膜法，而平膜法又可分为同步双向拉伸和异步双向拉伸。其中管膜法设备简单，适用于小规模生产，缺点是薄膜产品壁厚控制困难，更难以实现精准的温度控制，产品质量较差，难于进行高速生产，效率低。异步双向拉伸平膜法生产能力高，温度控制精度高，生产的双向拉伸薄膜尺寸均匀，因此在实际生产中异步双向拉伸被普遍采用。相比于异步双向拉伸，同步双向拉伸制备的薄膜性能更加均衡，纵横向性能差异小，同时同步双向拉伸设备占地面积相对更小，但由于技术限制，同步双向拉伸市场化程度还处于较低水平。
[0004]目前，工业化同步双向拉伸装置主要是利用夹子夹住薄膜两侧，使夹子在前进过程中左右分布间距逐渐增大、单侧夹子间隔也逐渐增大，同时实现纵向和横向的拉伸。德国布鲁克纳公司利用线性同步电机控制薄膜两侧夹子的运动，线性同步电机实现了夹子在轨道上的高精度位移。奥地利安德里茨公司在2007年推出了机械同步双向拉伸技术MESIM，具有伸缩性能的机械链夹可以实现在横向拉伸的同时实现纵拉，该技术可用于制备商品化双向拉伸薄膜。
[0005]上述工业化同步双向拉伸装置对工艺条件苛刻，同时配套成本很高，日常维护花销大。一些专利技术人设计了简化的双向拉伸装置，可大幅降低设备的制造维护成本。其中，华南理工大学瞿金平等设计了基于鞍形曲面过渡的薄膜无级双向拉伸装置(申请号为201520173149.X)，设备摒弃了薄膜两侧利用夹子夹持的设计，装置主体是人形轮单元和平行轮单元，人形轮单元中两个呈一定张角的横向拉伸轮转动带动薄膜实现横向拉伸，而同时横向拉伸轮与平行轮单元的纵向拉伸轮之间保持着一定速度差，实现纵向拉伸。
[0006]但是，上述公开的设备本质上实现的是异步双向拉伸，其拉伸过程是纵向拉伸和横向拉伸分开进行的，制品性能与同步双向拉伸相比存在一定差距，尤其尚不能满足一些特殊薄膜的生产加工，例如热塑性聚乙烯醇更适合同步双向拉伸。另外，在用于薄膜拉伸，尤其是在应用于薄膜的高倍率拉伸时，其薄膜的夹持力主要依靠捆绑绳与拉伸轮提供的压力，因此对于薄膜的双向拉伸力等同于接触面的摩擦力，捆绑绳接触面表面摩擦系数较为有限，而绳本身的绷紧力也有限，必然导致薄膜的双向拉伸力有限，对于宽幅薄膜、高强度膜很难起到横向拉伸的作用，容易发生薄膜脱落的情况；此外，该设备的横向拉伸仅发生于
横向拉伸的半圆周上，因此其最大横向拉伸倍率取决于横向拉伸轮的半径大小，受其横向拉伸轮的结构尺寸限制。
[0007]综上所述，针对目前已有双向拉伸设备的不足，开发一种新设备用于薄膜同步双向拉伸的工业化生产具有重大意义。
技术实现思路
[0008]本专利技术的目的是解决上述
技术介绍
中的问题，提供一种齿轮传动式薄膜同步双向拉伸装置及其配套工艺方法，该加工装置通过差速啮合齿轮机构在薄膜传送过程中，拉伸夹持位点随夹持齿轮组变化，从而实现无极同步双向拉伸，适于对薄膜进行同步双向拉伸加工。
[0009]为实现上述目的，本专利技术是采用由以下技术措施构成的技术方案来实现的。
[0010]一种齿轮传动式薄膜同步双向拉伸装置，包括差速啮合齿轮机构、啮合夹持力调节组件、主体底座和传动电机，
[0011]所述差速啮合齿轮机构包括至少8组的夹持齿轮组，所述夹持齿轮组主要由两个彼此啮合的夹持齿轮构成，由齿轮轴驱动其一转动，并带动其啮合的另一夹持齿轮同速反向转动，通过啮合处的接触面对所需加工的薄膜夹持并传动，彼此啮合的接触面宽为1～5cm，所述夹持齿轮由夹持齿轮侧支撑板固定；
[0012]所述至少8组的夹持齿轮组为两边对称设置，且呈横向距离逐渐增大的“八”字形设置，横向距离近端为进膜端且间距为8～50cm，彼此张角为25～90
°
；每边相邻夹持齿轮组相互间隔无传动关联，且每边的夹持齿轮组的转动方向一致；每边的夹持齿轮组的啮合处接触面位于同一平面上；
[0013]所述夹持齿轮的直径为3～10cm，每边相邻夹持齿轮组的间隔为0.5～3cm；
[0014]所述啮合夹持力调节组件与夹持齿轮侧支撑板固定连接，并对每组夹持齿轮组中两个夹持齿轮在啮合接触面垂直方向上施加夹持力；
[0015]所述传动电机的数量与夹持齿轮组的数量一致，且分别与每组夹持齿轮组所对应的齿轮轴传动连接，
[0016]或为，
[0017]所述传动电机至少为两个，分别对应两边的夹持齿轮组，所述夹持齿轮组的齿轮轴分别与其对应的变速器输出轴传动连接，且变速器的输入轴分别与该边的传动电机传动连接；
[0018]所述主体底座包括支撑柱，支撑柱对差速啮合齿轮机构进行支撑固定。
[0019]本专利技术提供的上述装置专利技术点如下：
[0020]一、该装置通过多组彼此啮合的夹持齿轮组对薄膜进行夹持并传动，大幅增加了薄膜的拉伸夹持位点数量，一方面夹持齿轮表面不平整的啮合结构有利于进一步对薄膜进行固定，其夹持效果明显高于传统设备中仅通过摩擦力对薄膜进行固定；另一方面进一步通过啮合夹持力调节组合提供夹持齿轮在啮合接触面垂直方向上的夹持力，其夹持效果更佳；
[0021]二、该装置通过多组夹持齿轮组两边对称设置，且呈“八”字形设置，在夹持薄膜并传动过程中，两边夹持齿轮组的间距逐渐增大，对薄膜产生横向拉伸作用；每边相邻夹持齿
轮组由不同的电机驱动或是由不同的变速器驱动，每边相邻两组夹持齿轮组的转速比为1.1～1.5，通过齿轮差速对薄膜产生纵向拉伸作用。
[0022]其中，为了提供足够的横向拉伸力，保证稳定的薄膜夹持效果，所述夹持齿轮为非标准人字齿轮，所述人字齿轮的人字齿齿高为2～5mm，压力角为20～30
°
，为防止薄膜在夹持中撕裂，齿顶为圆角形状。
[0023]值得说明的是，当所述两边夹持齿轮组中，单组夹持齿轮组以及与其对称的夹持齿轮组的实际张角，在大于或小于两边夹持齿轮组的分布张角时，基于本专利技术原理，也可达到本专利技术的技术效果，但是上述结构方式，会加大齿轮轴以及与其传动连接的变速器的设置难度。因此为了简化设计，本专利技术优选单组夹持齿轮组以及与其对称的夹持齿轮组的实际张角，与两边夹持齿轮组的分布张角一致，即每边夹持齿轮组的侧面在同一平面上。
[0024]此外，本专利技术之所以对夹持齿轮的直径、每边相邻夹持齿轮组的间隔进行限定，是因为若在所述每边相邻夹持齿本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种齿轮传动式薄膜同步双向拉伸装置，其特征在于包括差速啮合齿轮机构、啮合夹持力调节组件、主体底座和传动电机，所述差速啮合齿轮机构包括至少8组的夹持齿轮组，所述夹持齿轮组主要由两个彼此啮合的夹持齿轮构成，由齿轮轴驱动其一转动，并带动其啮合的另一夹持齿轮同速反向转动，通过啮合处的接触面对所需加工的薄膜夹持并传动，彼此啮合的接触面宽为1～5cm，所述夹持齿轮由夹持齿轮侧支撑板固定；所述至少8组的夹持齿轮组为两边对称设置，且呈横向距离逐渐增大的“八”字形设置，横向距离近端为进膜端且间距为8～50cm，彼此张角为25～90
°
；每边相邻夹持齿轮组相互间隔无传动关联，且每边的夹持齿轮组的转动方向一致；每边的夹持齿轮组的啮合处接触面位于同一平面上；所述夹持齿轮的直径为3～10cm，每边相邻夹持齿轮组的间隔为0.5～3cm；所述啮合夹持力调节组件与夹持齿轮侧支撑板固定连接，并对每组夹持齿轮组中两个夹持齿轮在啮合接触面垂直方向上施加夹持力；所述传动电机的数量与夹持齿轮组的数量一致，且分别与每组夹持齿轮组所对应的齿轮轴传动连接，或为，所述传动电机至少为两个，分别对应两边的夹持齿轮组，所述夹持齿轮组的齿轮轴分别与其对应的变速器输出轴传动连接，且变速器的输入轴分别与该边的传动电机传动连接；所述主体底座包括支撑柱，支撑柱对差速啮合齿轮机构进行支撑固定。2.根据权利要求1所述齿轮传动式薄膜同步双向拉伸装置，其特征在于：所述夹持齿轮为非标准人字齿轮，所述人字齿轮的人字齿齿高为2～5mm，压力角为20～30
°
，齿顶为圆角形状。3.根据权利要求1所述齿轮传动式薄膜同步双向拉伸装置，其特征在于：单组夹持齿轮组以及与其对称的夹持齿轮组的实际张角，与两边夹持齿轮组的分布张角一致，即每边夹持齿轮组的侧面在同一平面上。4.根据权利要求1所述齿轮传动式薄膜同步双向拉伸装置，其特征在于：在差速啮合齿轮机构靠近进膜端一侧还设有对称的两组进膜夹持齿轮组，所述两组进膜夹持齿轮组间距与两边夹持齿轮组横向距离近端一致，与相邻夹持齿轮组的间距为0.5～3cm；在差速啮合齿轮机构靠近出膜端一侧还设有对称的两组出膜夹持齿轮组，所述两组出膜夹持齿轮组间距与两边夹持齿轮组横向距离远端一致，与相邻夹持齿轮组的间距为0.5～3cm；所述进膜夹持齿轮组与出膜夹持齿轮组的形状规格，和夹持齿轮组的形状规格保持一致。5.根据权利要求1所述齿轮传动式薄膜同步双向拉伸装置，其特征在于：当所述传动电机的数量与夹持齿轮组的数量一致，且分别与每组夹持齿轮组所对应的齿轮轴传动连接时，所述传动电机为转速范围在60～2000r/min的定速电机，且相邻电机的转速比为1.1～1.5，或都为转速在60～2000r/min范围内调节的变速电机；当所述传动电机至少为两个，分别对应两边的夹持齿轮组，所述夹持齿轮组的齿轮轴分别与其对应的变速器输出轴传动连接，且变速器的输入轴分别与该边的传动电机传动连接时，所述变速箱为转速在60～2000r/min范围内调节的变速器。
6.根据权利要求1所述齿轮传动式薄膜同步双向拉伸装置，其特征在于：所述差速啮合齿轮机构上还设有远红外加热板，最大加热功率为200～1000W，并通过设置红外线温度传感器对薄膜表面进行温度监控。7...
【专利技术属性】
技术研发人员：李怡俊，曾书龙，王琪，李莉，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
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