三动多自由度搅拌装置.pdf

本发明涉及一种三动多自由度搅拌装置，其中包括用于装被搅拌材料的料桶，驱动所述料桶回转的第一驱动机构；前端装有叶片并伸入所述料桶中用于搅动被搅拌料的搅拌棒，驱动所述搅拌棒自转的第二驱动机构；为解决现有搅拌装置不能快速有效地将导电粒子均匀地扩散到胶液中的问题，其中还包括驱动所述搅拌棒沿预定轨迹运动到料桶中不同位置的第三驱动机构，以及用于控制所述第一、第二、第三驱动机构的控制单元。其中的叶片为平板结构，它与搅拌棒的自转方向成一定倾斜角度，并且上端向后倾斜。本发明中，料桶回转、搅拌棒自转、搅拌棒沿圆形轨迹公转这三种动作模式可单独或组合工作，当三者同时工作时，可使胶体与导电粒子得以充分均匀混合。

1、  一种三动多自由度搅拌装置，其中包括用于装被搅拌材料的料桶，驱动所述料桶回转的第一驱动机构；前端装有叶片并伸入所述料桶中用于搅动被搅拌料的搅拌棒，驱动所述搅拌棒自转的第二驱动机构；
其特征在于，还包括驱动所述搅拌棒沿预定轨迹运动到料桶中不同位置的第三驱动机构，以及用于控制所述第一、第二、第三驱动机构的控制单元。

2、  根据权利要求1所述的三动多自由度搅拌装置，其特征在于，装在所述搅拌棒前端的叶片为平板结构，所述叶片与搅拌棒的自转方向成一定倾斜角度，并且是上端向后倾斜。

3、  根据权利要求2所述的三动多自由度搅拌装置，其特征在于，所述料桶为上部开口结构，所述搅拌棒由料桶的上部开口处伸入到料桶底部，伸入料桶的那一段搅拌棒为弯曲形状。

4、  根据权利要求3所述的三动多自由度搅拌装置，其特征在于，伸入料桶的那一段搅拌棒的弯曲形状可以是1个、1.5个、或2个周期的正弦波形状。

5、  根据权利要求1-4中任一项所述的三动多自由度搅拌装置，其特征在于，所述料桶为圆形桶，所述预定轨迹为与料桶同圆心的圆环，所述叶片的自转半径与所述轨迹圆环的半径之和等于或略小于所述料桶的内径。

6、  根据权利要求1-4中任一项所述的三动多自由度搅拌装置，其特征在于，在所述控制单元的控制下，所述第一、第二、第三驱动机构可工作于以下模式：
第一驱动机构单独工作，驱动料桶单独回转；
第二驱动机构单独工作，驱动搅拌棒单独自转；
第一、第二驱动机构同时工作，前者驱动料桶回转，后者驱动搅拌棒自转；
第二、第三驱动机构同时工作，前者驱动搅拌棒自转，后者驱动搅拌棒沿预定轨迹运动；
第一、第二、第三驱动机构同时工作，驱动料桶回转、搅拌棒自转、且搅拌棒沿预定轨迹运动。

7、  根据权利要求1-4中任一项所述的三动多自由度搅拌装置，其特征在于，还包括用于改变所述搅拌棒在料桶中的伸入深度的第四驱动机构。

三动多自由度搅拌装置
技术领域
本发明涉及一种搅拌装置，更具体地说，涉及一种三动多自由度搅拌装置，可用于将导电粒子均匀扩散到胶体中。
背景技术
在各种带LCD(液晶显示器)的电子产品中，例如移动电话、便携式个人电脑等，为了将LCD与电路板电连接以实现信号的传送，通常都需采用ACF(异方向导电膜)导电胶体，这种导电胶体的X、Y方向通常为绝缘，而Z方向则可导电。在制造这种导电胶体时，需将ACF导电粒子均匀扩散到胶体中，该扩散过程则是由相应的搅拌装置来完成的。
现有的搅拌装置大多是单动搅拌，即料桶单独回转，或搅拌棒单独自转。其优点是结构简单，装料卸料比较方便；缺点是搅拌不均匀，容易产生搅拌死角，所需的搅拌时间较长，并且可被搅拌的材料有很大的局限。
为了对低粘度液体材料进行搅拌，在单动搅拌的基础上发展了双动搅拌装置，其特点是在料桶回转的同时，搅拌棒也自转。其搅拌棒的头部为螺旋桨形状，虽然在一定程度上增加了搅拌效果，但其搅拌效果还不太明显，不能快速有效地将导电粒子均匀地扩散到胶液中，远远不能满足高级化工胶液的搅拌要求。
发明内容
本发明要解决现有搅拌装置不能快速有效地将导电粒子均匀地扩散到胶液中的问题，提供一种三动多自由度搅拌装置，以满足高级化工胶液的搅拌要求。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种三动多自由度搅拌装置，其中包括用于装被搅拌材料的料桶，驱动所述料桶回转的第一驱动机构；前端装有叶片并伸入所述料桶中用于搅动被搅拌料的搅拌棒，驱动所述搅拌棒自转的第二驱动机构；为了增强搅拌效果，本发明的搅拌装置中还包括驱动所述搅拌棒沿预定轨迹运动到料桶中不同位置的第三驱动机构，以及用于控制所述第一、第二、第三驱动机构的控制单元。
本发明中，装在所述搅拌棒前端的叶片为平板结构，所述叶片与搅拌棒的自转方向成一定倾斜角度，并且是上端向后倾斜。采用这种结构后，在水平搅动的同时，还有向上翻动的效果，从而可使导电与胶体的混合更加充分，并可排除气泡。
本发明中，所述料桶为上部开口结构，所述搅拌棒由料桶的上部开口处伸入到料桶底部，伸入料桶的那一段搅拌棒为弯曲形状，该弯曲形状可以是1个、1.5个、或2个周期的正弦波形状。
本发明中，优选的料桶为圆形桶，所述预定轨迹为与料桶同圆心的圆环，所述叶片的自转半径与所述轨迹圆环的半径之和等于或略小于所述料桶的内径。
在控制单元的控制下，本发明搅拌装置中的第一、第二、第三驱动装置可分别驱动料桶回转、搅拌棒自转、搅拌棒沿圆形轨迹公转，这三种动作模式可单独或组合工作；优选模式为第一、第二、第三驱动装置同时工作，使料桶回转、搅拌棒自转的同时，搅拌棒还沿预定轨迹运动。其中每一个动作模式的动作速度分别可调，并可以设定动作时间，从而使胶体与导电粒子得以充分均匀混合。另外，搅拌棒前端的叶片为倾斜安装的平板式结构，它与搅拌棒自方向呈一定的角度，在水平搅动胶体的同时，可产生向上翻动的力，从而使胶体与导电粒子的混合更加充分，并可排除气泡。
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明一个优选实施例中料桶与搅拌棒的配合结构示意图；
图2是图1的A-A视图；
图3是图1的B-B视图；
图4是当图3中的搅拌棒公转到另一位置时的示意图；
图5是本发明一个优选实施例中的搅拌装置的示意图；
图6是图5的左视图。
下面以搅拌导电粒子和胶体为例来进行说明，如图1、2、3所示，在本发明的一个优选实施例中，用于装被搅拌材料(例如胶体和导电粒子)的料桶1为圆形桶，搅拌棒2由料桶的上部开口伸入，其前端伸到料桶的底部，在搅拌棒2的前端装有叶片3，它可随搅拌棒的自转而转动，从而直至搅拌作用。
其中，料桶1由第一驱动机构驱动其回转；搅拌棒2则第二驱动机构驱动其自转，并由第三驱动机构驱动其沿预定轨迹运动。由于这三个驱动机构通常被装在机箱中，所以未在图中画出。具体实施时，可在每一个驱动机构中采用一个可调速马达，再通过齿轮传动或皮带传动的方式，分别驱动料桶回转、搅拌棒自转，并使搅拌棒沿预定轨迹运动。当然，也可以一个马达来驱动料桶回转，再用另一个马达驱动搅拌棒自转并驱动其沿预定轨迹运动，对于后者，需设置相应的传动机构，将马达的运动分别转换为驱动搅拌棒自转的力量和驱动搅拌棒沿预定轨迹运动的力量。
从图1和图2中可以看出，装在搅拌棒2前端的叶片3为平板结构，而不是现有技术中的螺旋桨结构，叶片3的上端向后倾斜，下端向前倾斜，从而与搅拌棒的自转方向成一倾斜角度。采用这种结构后，当叶片3随搅拌棒的自转的转动时，可同时产生水平搅动和向上翻动的效果，从而可使导电与胶体的混合更加充分，并可排除被搅拌料中的气泡。
从图1中可以看出，搅拌棒2的伸入料桶中的那一段不是直杆形状，而是弯曲形状，本实施例中为1.5个周期的正弦波形状，且其弯曲振幅小于叶片3的转动半径，具体实施时，也可以是1个、2个或多个周期地正弦波形状。当这种弯曲的搅拌棒也沿图中箭头方向转动时，可在其前端叶片搅拌效果的基础上增加一定的搅拌效果，
本发明的优选搅拌模式如图3所示，从图中可以看出，料桶1可沿最外围的箭头逆时针回转；与料桶1同圆心的虚线圆为搅拌棒的公转轨迹，工作时，搅拌棒的中心点将沿着该轨迹顺时针公转；图中靠左的虚线圆表示当搅拌棒2公转到该位置时，叶片3随搅拌棒自转而转动的范围。
从图3中可以看出，叶片3的自转半径与搅拌棒2的公转轨迹圆环半径之和略小于料桶1的内径，从而保证可搅拌到料桶内的各个位置。
另外，还可以设置第四驱动机构来调节搅拌棒1的高度，该驱动机构的动力源可以是马达，也可以是通过手柄输入的手力，该动力源通过齿轮与搅拌棒配合，即可调节搅拌棒的伸入深度，使叶片3可位于料桶1内的底部、中部或上部。
本实施例中，由相应的控制单元来控制第一、第二、第三驱动机构的工作模式，具体可以有模式：
(1)、第一驱动机构单独工作，驱动料桶单独回转；
(2)、第二驱动机构单独工作，驱动搅拌棒单独自转；
(3)、第一、第二驱动机构同时工作，前者驱动料桶回转，后者驱动搅拌棒自转；
(4)、第二、第三驱动机构同时工作，前者驱动搅拌棒自转，后者驱动搅拌棒沿预定轨迹运动；
(5)、第一、第二、第三驱动机构同时工作，驱动料桶回转、搅拌棒自转、且搅拌棒沿预定轨迹运动。
如果需要该搅拌装置具有这五种工作模式，则可设置5个按钮，再配合相应的控制电路即可。本实施例中只需要第(1)、(3)、(5)三种模式，所以只需要设置三个按钮即可。再配合相应的马达调速电路，即可对料桶回转速度、搅拌棒自转速度、以及搅拌棒公转速度进行调节，以满足所需要求。另外，还可配合定时器使用，使得搅拌强度和搅拌时间都可随意调控转换。
本发明一个优选实施例中的搅拌装置的外形结构如图5和图6所示，其中，第一、第二、第三驱动机构分别用一个马达作为其动力源，马达5用于驱动料桶1回转，马达6用于驱动搅拌棒2自转，马达7则用于驱动搅拌棒公转。控制单元中的各控制按钮及相应的指示灯设在控制面板8上。
下面通过具体的实验来说明本发明的三动多自由度搅拌装置的效果，将本发明的三动多自由度搅拌装置分别设定在：
(1)单动，即料桶单独回转；
(2)双动，即料桶回转、且搅拌棒自转；
(3)三动，即料桶回转、搅拌棒自转、且搅拌棒公转。
在这三种不同条件下，对相同的被搅拌材料进行搅拌加工，对搅拌后的材料进行比较观察，以比较在不同的搅拌条件下对相同材料进行搅拌所得的结果。
试验材料：环氧树脂胶+分散用粒子(直径5μm)；
观察用仪器：日本keyence立体显微镜，放大倍率3000倍；
观察用容器：透明立方标准容积容器，50×50×50mm；
清洗剂：甲苯；
试验方法：在每一种工作模式下，用甲苯将料桶和搅拌棒清洗干净，再加入胶液2Kg、粒子50g，运行时间设定为20分钟。搅拌完成后取出胶液，放入观察用容器，利用立体显微镜观察，并将画面拍摄下来，计算10×10mm画面内的粒子均匀度。