專利名稱：浸漬提拉成膜裝置的制作方法
浸漬提拉成膜裝置
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種成膜裝置，尤其是一種浸漬提拉成膜裝置。背景技術(shù)：
浸漬提拉法是一種常用的薄膜制備方法，應(yīng)用此法可以在平板或圓柱形基底上涂布均勻的薄膜，廣泛應(yīng)用于溶膠-凝膠、溶液及懸浮液的提拉成膜。目前，國內(nèi)大部分高校及研究機(jī)構(gòu)科研和教學(xué)中鮮有專門的浸漬提拉成膜設(shè)備，很多情況下都是手工操作，存在速度不確定且不均勻，重復(fù)性差的缺點。即使有使用專門設(shè)備提拉制備的，其設(shè)備也多是采用掛臂式設(shè)計，基板易晃動不穩(wěn)定；而且提拉角度不可調(diào)，只能在垂直角度進(jìn)行提拉成膜， 不能變換浸漬提拉角度來改變成膜結(jié)構(gòu)。這些都限制了浸漬提拉成膜在薄膜制備中的應(yīng)用、推廣和標(biāo)準(zhǔn)化。隨著納米功能薄膜材料的發(fā)展，采用穩(wěn)定、速度可調(diào)、角度可調(diào)的浸漬提拉成膜設(shè)備將成為科研與教學(xué)實驗的迫切需求。

發(fā)明內(nèi)容基于此，有必要提供一種具有穩(wěn)定、平滑角度和速度可調(diào)的浸漬提拉成膜裝置。采用以下技術(shù)方案一種浸漬提拉成膜裝置，包括支撐部分、設(shè)置于所述支撐部分的轉(zhuǎn)動部分和與所述轉(zhuǎn)動部分移動連接的提拉部分，所述轉(zhuǎn)動部分用于設(shè)定所述提拉部分的提拉角度，所述提拉部分用于設(shè)定浸漬提拉速度。進(jìn)一步地所述支撐部分包括底座、設(shè)置在所述底座上固定軸承和角度調(diào)節(jié)裝置， 所述角度調(diào)節(jié)裝置上設(shè)有設(shè)定提拉角度的角度調(diào)節(jié)槽，所述轉(zhuǎn)動部分由所述固定軸承和角度調(diào)節(jié)裝置支撐。進(jìn)一步地所述角度調(diào)節(jié)裝置為兩個，對稱設(shè)置于所述底座兩側(cè)。進(jìn)一步地所述角度調(diào)節(jié)裝置包括互相垂直的支撐臂和設(shè)置有角度調(diào)節(jié)槽的固定臂，所述支撐臂設(shè)置于所述底座，所述角度調(diào)節(jié)槽為所述轉(zhuǎn)動部分的轉(zhuǎn)動導(dǎo)向和限位。進(jìn)一步地所述轉(zhuǎn)動部分包括由所述固定軸承支撐的支撐軸以及設(shè)置在所述支撐軸兩端的轉(zhuǎn)動桿，以及連接所述轉(zhuǎn)動桿頂端的連接桿，所述轉(zhuǎn)動桿通過轉(zhuǎn)動連接架與所述支撐軸相連接并可以所述支撐軸為軸心轉(zhuǎn)動。進(jìn)一步地所述支撐軸與所述轉(zhuǎn)動桿之間通過轉(zhuǎn)動連接架連接，所述轉(zhuǎn)動連接架上設(shè)有分別連接所述支撐軸和轉(zhuǎn)動桿的徑向連接孔和軸向連接孔。進(jìn)一步地所述角度調(diào)節(jié)裝置與所述轉(zhuǎn)動桿連接處設(shè)有連接件，所述連接件上設(shè)有供所述轉(zhuǎn)動桿穿過的中心孔，所述轉(zhuǎn)動桿上設(shè)有與之對應(yīng)的固定孔，緊固件穿過所述中心孔進(jìn)入所述固定孔定位；所述連接件的固定端設(shè)有卡持部，所述固定端的端部穿過所述角度調(diào)節(jié)槽與所述卡持部相卡持固定。進(jìn)一步地所述卡持部為設(shè)于所述固定端端部的外螺紋以及與所述外螺紋配合的螺帽。進(jìn)一步地所述提拉部分包含橫跨所述轉(zhuǎn)動桿設(shè)置的步進(jìn)電機(jī)支架、固定于所述步進(jìn)電機(jī)支架上的固定滑軌、與所述固定滑軌適配的移動滑軌、與所述移動滑軌連接的齒條、與所述齒條固定連接的提拉架、設(shè)置在所述步進(jìn)電機(jī)支架上的步進(jìn)電機(jī)，以及由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動的傳動桿，所述傳動桿兩端設(shè)有與所述齒條配合的齒輪。進(jìn)一步地所述步進(jìn)電機(jī)支架上設(shè)有固定軸承，所述傳動桿穿過所述固定軸承。相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明中轉(zhuǎn)動部分可實現(xiàn)角度可調(diào)，可以通過改變提拉角度獲得更多的工藝參數(shù)組合，以確定最優(yōu)化的工藝設(shè)置。同時由于現(xiàn)有設(shè)備多采用掛臂設(shè)置，依靠重力作用使其垂直，掛臂與基底材料之間的軟連接，容易產(chǎn)生晃動，會降低薄膜質(zhì)量；而本發(fā)明中的提拉方式是嵌套滑軌式提拉，移動滑軌與基底材料是通過提拉架的硬連接實現(xiàn)的，所以不會產(chǎn)生晃動和振動，可實現(xiàn)速度可調(diào)及平穩(wěn)提拉，使所得到的薄膜均一，具有較高的可重復(fù)性。


圖1是一實施例的浸漬提拉成膜裝置的主視圖2是圖1所示浸漬提拉成膜裝置的側(cè)視圖3是底座的示意圖4A、4B、4C分別是固定軸承上部分的俯視圖、主視圖、側(cè)視圖
圖4D是固定軸承下部分的示意圖5是轉(zhuǎn)動支撐軸及軸承的俯視圖、主視圖6A、6B分別是軸承套的主視圖、側(cè)視圖7A.7B分別是角度調(diào)節(jié)裝置主視圖、側(cè)視圖和俯視圖8A、8B分別是轉(zhuǎn)動連接架的俯視圖、主視圖9為連接件第一部件示意圖10是連接件第二部件示意圖11是提拉部連接件的示意圖12是步進(jìn)電機(jī)支架示意圖13是固定滑軌的示意圖14是移動滑軌的示意圖15是提拉架的示意圖16是傳動桿及軸承的主視圖17是固定軸承第一部件示意圖18是固定軸承第二部件的示意圖。
具體實施方式
請參閱圖1和圖2，圖1是一實施例的浸漬提拉成膜機(jī)100的主視圖，圖2是浸漬提拉成膜機(jī)100的左視圖。浸漬提拉成膜機(jī)100包括支撐部分200、轉(zhuǎn)動部分300和提拉部分 400。支撐部分200包括底座1、固定軸承2、角度調(diào)節(jié)裝置5，主要對浸漬提拉成膜機(jī) 100整體起到承重與連接件的作用。轉(zhuǎn)動部分300包括支撐軸3、軸承套4、轉(zhuǎn)動連接架6、轉(zhuǎn)動桿7、連接件8、連接桿9、提拉部連接件10。轉(zhuǎn)動部分300用于調(diào)節(jié)提拉角度，并連接和支撐提拉部分。提拉部分400包括步進(jìn)電機(jī)支架11、固定滑軌12、移動滑軌13、齒條14、提拉架15、傳動桿軸承16、右固定軸承17、左固定軸承18、中固定軸承19。提拉部分400的主要功能是通過拉動提拉架15對置于提拉架15前端的基底材料實現(xiàn)浸漬提拉成膜的制備。如圖3所示，底座1為平面板狀結(jié)構(gòu)，其上可以設(shè)置多個用于固定其他元件的固定孔或固定位。如圖1所示，固定軸承2為一對，固定于底座1上。固定軸承2可以一體制成， 支承軸3從固定軸承2的中心孔中穿過。為了更為方便地安裝，每個固定軸承2可分為上下兩部分制成，上部分的結(jié)構(gòu)如圖4A、4B、4C所示，下部分結(jié)構(gòu)如圖4D所示。固定軸承2上部分和下部分均設(shè)有與支承軸3適配的弧形凹槽21，上部分和下部分合攏后，弧形凹槽21 形成為中心孔，可容許支承軸3穿過。如圖4D所示，固定軸承2下部分還設(shè)有可固定于底座1上的底板22，底板22通過螺栓或螺絲固定于底座1，如此可為支承軸3提供固定和支撐。角度調(diào)節(jié)裝置5設(shè)置在底座1上，具體地，角度調(diào)節(jié)裝置5為兩個，對稱設(shè)置于底座1兩側(cè)。如圖7A和7B所示，每一角度調(diào)節(jié)裝置5包括互相垂直的固定臂51和支撐臂 52，固定臂51上設(shè)有弧形的角度調(diào)節(jié)槽53。轉(zhuǎn)動部分300可沿角度調(diào)節(jié)槽53轉(zhuǎn)動。角度調(diào)節(jié)裝置5的支撐臂52固定設(shè)置于底座1上，固定軸承2在底座1上位于角度調(diào)節(jié)裝置5 的內(nèi)側(cè)，二者均通過螺絲或螺栓固定于底座1相應(yīng)位置上。理論上，角度調(diào)節(jié)槽53可以實現(xiàn)0° 90°的角度設(shè)置，由于小于30°的提拉角度在實際使用中較少使用，本實施例中僅設(shè)置提拉角度為30° 90°，已經(jīng)可以滿足實際應(yīng)用的幾乎所有應(yīng)用。因此轉(zhuǎn)動部分可實現(xiàn)的夾角為30° 90°，更小的提拉角度在實際應(yīng)用中使用的情況較少，所以30° 90°的角度范圍已經(jīng)足夠了。當(dāng)然此處并非用來限定角度，僅僅是從實際應(yīng)用的角度而設(shè)置提拉角度。如圖1和圖5所示，轉(zhuǎn)動部分300的支撐軸3通過固定軸承2固定支撐在底座1 上。為達(dá)到良好的定位效果，如圖1所示，在固定軸承2與支撐軸3之間還設(shè)置有軸承套4， 軸承套4的結(jié)構(gòu)如圖6A和6B所示。支承軸3的兩端分別通過轉(zhuǎn)動連接架6與轉(zhuǎn)動桿7的底端連接。如圖8A和圖8B 所示，轉(zhuǎn)動連接架6在徑向和軸向分別設(shè)有連接孔，徑向連接孔62供支撐軸3與之過盈配合地穿過或螺紋連接，軸向連接孔64與轉(zhuǎn)動桿7與之過盈配合連接或螺紋連接。如此，轉(zhuǎn)動桿7以支撐軸3為軸心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。此外，還設(shè)有連接桿9連接兩轉(zhuǎn)動桿7的上端，如此支承軸3、轉(zhuǎn)動桿7和連接桿9形成轉(zhuǎn)動支架。如圖1所示，轉(zhuǎn)動桿7的中部與角度調(diào)節(jié)裝置5之間通過連接件8連接。連接件 8穿過角度調(diào)節(jié)槽53，并可在其中滑動。連接件8可以一體制成，為了安裝方便，采用分體方式，由第一部件82 (見圖9)和第二部件84(見圖10)通過螺栓或螺絲連接而成。第一部件82設(shè)有內(nèi)凹的弧形槽；第二部件84對應(yīng)于第一部件82也設(shè)有內(nèi)凹的弧形槽。第一部件 82和第二部件84合攏鎖緊之后，弧形槽形成與連接桿7適配的過孔，連接桿7從中穿過。 為保證連接桿7帶動連接件8同步轉(zhuǎn)動，在連接桿7上設(shè)置內(nèi)凹的固定孔，如Imm深的固定孔，固定螺絲徑向穿過第一部件82或第二部件84的弧形槽鎖入固定孔，將連接件8與連接桿7鎖緊。固定孔不僅可以確定連接件8的垂直位置，同時也可以防止其以轉(zhuǎn)動桿7為軸滑動。第二部件84還設(shè)有固定端86，固定端86設(shè)有卡持部，如采用螺紋螺帽的配合在固定端86設(shè)有外螺紋，其穿過角度調(diào)節(jié)槽53，可跟隨連接桿7在角度調(diào)節(jié)槽53內(nèi)隨轉(zhuǎn)動支架作30° 90° (相對水平方向夾角)的弧線運動。轉(zhuǎn)動到位后，用螺帽與固定端86上的外螺紋擰緊即可實現(xiàn)對提拉角度的固定。如圖1所示，轉(zhuǎn)動桿7的頂端與提拉部連接件10連接。轉(zhuǎn)動桿7在此處設(shè)有定位凹槽，提拉部連接件10設(shè)于定位凹槽處。提拉部連接件10可以采用與連接件8類似的結(jié)構(gòu)和固定方式。提拉部分400的主要功能是通過拉動提拉架15對置于提拉架15前端的基底材料實現(xiàn)浸漬提拉成膜的制備。如圖2和圖12所示，步進(jìn)電機(jī)支架11橫跨兩側(cè)的轉(zhuǎn)動桿7設(shè)置，其兩側(cè)通過圖11所示的提拉部連接件10固定在轉(zhuǎn)動桿7上。如圖13所示，步進(jìn)電機(jī)支架11上設(shè)有固定滑軌12，固定滑軌12為凸式固定滑軌，底面通過螺絲固定在步進(jìn)電機(jī)支架 11上。如圖2和圖14所示，移動滑軌13為凹式移動滑軌，其兩端設(shè)有定位凸起，為移動限位，防止脫落。其嵌套在凸式固定滑軌12上，借助此種嵌套結(jié)構(gòu)實現(xiàn)平滑、平穩(wěn)提拉。齒條 14通過螺絲固定在凹式移動滑軌13的底面，而圖15所示的提拉架15則通過齒條14內(nèi)側(cè)的螺孔固定在齒條14上。步進(jìn)電機(jī)安裝在步進(jìn)電機(jī)支架11中部上，通過傳動帶將動力傳至傳動桿16。傳動桿16橫跨兩側(cè)的轉(zhuǎn)動桿7，通過固定在步進(jìn)電機(jī)支架11上的固定軸承 (為支撐穩(wěn)定，最好為如圖所示的三個右固定軸承17、左固定軸承18和中固定軸承19)支撐在步進(jìn)電機(jī)支架U上。如圖16所示，傳動桿16的兩端設(shè)有與齒條14配合的齒輪，步進(jìn)電機(jī)帶動傳動桿16轉(zhuǎn)動，使得傳動桿兩端的齒輪沿齒條14移動。因步進(jìn)電機(jī)支架11固定不能移動，固定在其上的固定滑軌12也不能移動，因此齒輪齒條的配合，迫使齒條14以及固定其上的移動滑軌13和提拉架15移動，即升降。右固定軸承17、左固定軸承18、中固定軸承19可以采用類似于固定軸承2的結(jié)構(gòu)，其第一部件和第二部件如圖17和圖18所示。 在實施浸漬提拉的過程中，基底材料則是被固定在提拉架15底端以實現(xiàn)浸漬提拉操作的。浸漬提拉操作過程如下松開連接件8上的螺帽，使轉(zhuǎn)動部分300可以圍繞支撐軸3轉(zhuǎn)動，然后調(diào)整轉(zhuǎn)動支架300使連接件8定位于角度調(diào)節(jié)裝置5上角度刻度為90°位置，擰緊連接件8外側(cè)螺帽， 使之與角度調(diào)節(jié)裝置夾緊以固定提拉角度。在底座1上放置一支架，使其跨過支撐軸3。在該支架上放置一盛有溶膠溶液的大口燒杯或其他容器；在提拉架15的前端固定一潔凈基底，如玻璃、塑料、金屬片或其他材質(zhì)的基底等，通過控制器控制步進(jìn)電機(jī)帶動提拉架15使基底浸入溶膠溶液中，停留適當(dāng)時間，如1分鐘后，通過控制器設(shè)置一定提拉速度控制步進(jìn)電機(jī)帶動拉提架15及其上的基底勻速提出液面，停留一定時間，如10秒后將基底取下做下一步處理。當(dāng)然，具體操作不限于上述步驟，在另外的實施操作中，還可以松開連接件8伸在角度調(diào)節(jié)裝置5之外的螺帽，使轉(zhuǎn)動部分可以圍繞轉(zhuǎn)動支撐軸3轉(zhuǎn)動，調(diào)整轉(zhuǎn)動支架使連接件8定位于角度調(diào)節(jié)裝置5上角度刻度為60°位置，擰緊連接件8外側(cè)螺帽，使之與角度調(diào)節(jié)裝置5夾緊以固定提拉角度。在轉(zhuǎn)動支撐軸3前適當(dāng)位置放置一盛有溶膠溶液的大口燒杯或其他容器；在提拉架15前端固定一潔凈基底，如玻璃、塑料、金屬片或其他材質(zhì)的基底等，通過控制器控制步進(jìn)電機(jī)帶動提拉架15使玻璃基底浸入溶膠溶液中，停留一定時間，如1分鐘后，通過控制器設(shè)置一定提拉速度控制步進(jìn)電機(jī)帶動拉提架15及其上基底勻速提出液面，停留一定時間，如10秒后將基底取下做下一步處理。本發(fā)明中轉(zhuǎn)動部分可實現(xiàn)角度可調(diào)，可以通過改變提拉角度獲得更多的工藝參數(shù)組合，以確定最優(yōu)化的工藝設(shè)置。同時由于現(xiàn)有設(shè)備多采用掛臂設(shè)置，依靠重力作用使其垂直，掛臂與基底材料之間的軟連接，容易產(chǎn)生晃動，會降低薄膜質(zhì)量；而本發(fā)明中的提拉方式是嵌套滑軌式提拉，移動滑軌與基底材料是通過提拉架的硬連接實現(xiàn)的，所以不會產(chǎn)生晃動和振動，可實現(xiàn)速度可調(diào)及平穩(wěn)提拉，使所得到的薄膜均一，具有較高的可重復(fù)性。
以上所述實施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種浸漬提拉成膜裝置，其特征在于，包括支撐部分、設(shè)置于所述支撐部分的轉(zhuǎn)動部分和與所述轉(zhuǎn)動部分移動連接的提拉部分，所述轉(zhuǎn)動部分用于設(shè)定所述提拉部分的提拉角度，所述提拉部分用于設(shè)定浸漬提拉速度。
2.如權(quán)利要求1所述的浸漬提拉成膜裝置，其特征在于，所述支撐部分包括底座、設(shè)置在所述底座上固定軸承和角度調(diào)節(jié)裝置，所述角度調(diào)節(jié)裝置上設(shè)有設(shè)定提拉角度的角度調(diào)節(jié)槽，所述轉(zhuǎn)動部分由所述固定軸承和角度調(diào)節(jié)裝置支撐。
3.如權(quán)利要求2所述的浸漬提拉成膜裝置，其特征在于，所述角度調(diào)節(jié)裝置為兩個，對稱設(shè)置于所述底座兩側(cè)。
4.如權(quán)利要求3所述的浸漬提拉成膜裝置，其特征在于，所述角度調(diào)節(jié)裝置包括支撐臂和設(shè)置有角度調(diào)節(jié)槽的固定臂，所述支撐臂設(shè)置于所述底座，所述角度調(diào)節(jié)槽為所述轉(zhuǎn)動部分的轉(zhuǎn)動導(dǎo)向和限位。
5.如權(quán)利要求4所述的浸漬提拉成膜裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)動部分包括由所述固定軸承支撐的支撐軸以及設(shè)置在所述支撐軸兩端的轉(zhuǎn)動桿，以及連接所述轉(zhuǎn)動桿頂端的連接桿，所述轉(zhuǎn)動桿通過轉(zhuǎn)動連接架與所述支撐軸相連接并以所述支撐軸轉(zhuǎn)動。
6.如權(quán)利要求5所述的浸漬提拉成膜裝置，其特征在于，所述支撐軸與所述轉(zhuǎn)動桿之間通過轉(zhuǎn)動連接架連接，所述轉(zhuǎn)動連接架上設(shè)有分別連接所述支撐軸和轉(zhuǎn)動桿的徑向連接孔和軸向連接孔。
7.如權(quán)利要求5所述的浸漬提拉成膜裝置，其特征在于，所述角度調(diào)節(jié)裝置與所述轉(zhuǎn)動桿連接處設(shè)有連接件，所述連接件上設(shè)有供所述轉(zhuǎn)動桿穿過的中心孔，所述轉(zhuǎn)動桿上設(shè)有與之對應(yīng)的固定孔，緊固件穿過所述中心孔進(jìn)入所述固定孔定位；所述連接件的固定端設(shè)有卡持部，所述固定端的端部穿過所述角度調(diào)節(jié)槽與所述卡持部相卡持固定。
8.如權(quán)利要求7所述的浸漬提拉成膜裝置，其特征在于，所述卡持部為設(shè)于所述固定端端部的外螺紋以及與所述外螺紋配合的螺帽。
9.如權(quán)利要求4所述的浸漬提拉成膜裝置，其特征在于，所述提拉部分包含橫跨所述轉(zhuǎn)動桿設(shè)置的步進(jìn)電機(jī)支架、固定于所述步進(jìn)電機(jī)支架上的固定滑軌、與所述固定滑軌適配的移動滑軌、與所述移動滑軌連接的齒條、與所述齒條固定連接的提拉架、設(shè)置在所述步進(jìn)電機(jī)支架上的步進(jìn)電機(jī)，以及由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動的傳動桿，所述傳動桿兩端設(shè)有與所述齒條配合的齒輪。
10.如權(quán)利要求9所述的浸漬提拉成膜裝置，其特征在于，所述步進(jìn)電機(jī)支架上設(shè)有固定軸承，所述傳動桿穿過所述固定軸承。
全文摘要
一種浸漬提拉成膜裝置，其特征在于，包括支撐部分、設(shè)置于所述支撐部分的轉(zhuǎn)動部分和提拉部分，所述轉(zhuǎn)動部分用于設(shè)定所述提拉部分的提拉角度，所述提拉部分用于設(shè)定浸漬提拉速度。所述浸漬提拉成膜裝置可實現(xiàn)速度可調(diào)及平穩(wěn)提拉，使所得到的薄膜均一，具有較高的可重復(fù)性。
文檔編號B05C11/00GK102441510SQ201010504399
公開日2012年5月9日 申請日期2010年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月11日
發(fā)明者任昌義, 周明杰 申請人:海洋王照明科技股份有限公司, 深圳市海洋王照明技術(shù)有限公司