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Abstract

本发明公开一种电动压力执行支撑方法及精密电动支撑缸，支撑缸本体为空腔结构，腔内分上、下两段，设有可上下移动的支撑杆和电动升降器总成，支撑杆和电动升降装置之间设有行程空隙，空隙的两端，即支撑杆的底部和电动升降器的顶部分别设有开关触点，构成电动升降器的控制电路开关，通过支撑杆和电动升降器的相对位移，改变之间的间隙，直至相互接触，将电动升降器的控制电路导通，使升降器总成停止动作，达到支撑目的。本发明无需复杂油压控制系统，无污染、体积小、结构简单、低成本高效率；控制精确可靠、支撑灵活，同体积压力执行机构电动能获得比油压大2-3倍力。

Description

一种电动压力执行支撑方法及精密电动支撑缸
技术领域
本发明涉及一种电动压力执行支撑方法及精密电动支撑缸，特别涉及一种机械加工工装设备技术领域电动支撑缸、推力缸，拉力缸，旋转缸，连杆压紧缸等，属于机械加工工装设备技术领域。
背景技术：
目前，在机械加工过程中使用的支撑类工装设备支撑缸，基本为弹簧顶出型；空气顶出型；油压顶出型三种型式。推力缸，拉力缸，旋转缸，连杆压紧缸目前也没有电动结构。
已知的专利CN2425226，改良的油压浮动支撑缸，也是油压顶出型支撑缸的一种结构改进。
油压支撑缸主要存在以下不足和缺陷：(1)由于油压支撑缸需配备液压源、油泵、油箱、各种控制阀、多条油管、多个接头、管路复杂等复杂的全套液压工作控制系统，导致故障点多，存在多个泄漏点，既污染工作环境，又不安全；(2)油压支撑缸的工作支头运行停上的位置有时不准确。加紧力不足。有时没支撑到位就夹紧停止，是否正常工作无法确认；自动化生产中需要另外配备辅助的电信号装置；(3)锁紧机构经常失灵，导致支头顶不住工件而不参与工作；(4)由于接油管路的存在限制了工作场地，不能自由移动，使用面积面积大，安装工作不方便；(5)加工制作成本高。
空气顶出型支撑缸主要存在以下不足和缺陷：(1)由于空气的可压缩性大，难以保证加工部件时的工作稳定性；(2)与同体积的油压支撑缸相比支撑力度小；(3)有时没支撑到位就夹紧停止，是否正常工作无法确认；(4)需要复杂的工作控制系统，故障点多，安装不便，多个接头，存在多个泄漏点；(5)气压支撑缸由于其工作时所用压缩空气里含有水份，支撑缸自身不能使用易锈铁类原材料，制造上有局限性，增加了支撑缸造价，加大了产品成本，降低使用寿命。
弹簧顶出型也同样存在支撑缸的工作支头运行停止的位置有时不准确。加紧力不足。有时没支撑到位就夹紧停止，是否正常工作无法确认；自动化生产中需要另外配备辅助的电信号装置。以及锁紧机构经常失灵，导致支头顶不住工件而不参与工作等缺陷。
发明内容
本发明公开一种电动压力执行支撑方法，解决了现有油压工件支撑缸油路结构复杂，生产成本高，控制精度差，故障率大，安全性差等缺欠。
本发明还提供了适用于上述方法的精密电动支撑缸，用于实际生产中。
本发明的技术解决方案如下：支撑缸本体为空腔结构，腔内分上、下两段，设有可上下移动的支撑杆和电动升降器总成，支撑杆和电动升降装置之间设有行程空隙。空隙的两端，即支撑杆的底部和电动升降器的顶部分别设有开关触点，构成电动升降器的控制电路开关，通过支撑杆和电动升降器的相对位移，改变之间的间隙，直至相互接触，将电动升降器的控制电路导通，使升降器总成停止动作，达到支撑目的。
也可利用电机电流随支撑头与工件接触时的负载大小而变化，控制电机控制电路开启，即通过采集电机电流的变化状况来控制电机的启停。
具体结构如下：电动支撑缸包括缸体、上盖、底座、支撑杆、支撑头、导杆、以及开关触点、电极定位螺钉、摩擦离合器、螺丝、螺母、减速器、减速器座、上限位开关、下限位开关、电机、调整螺杆、调整螺母。支撑缸本体为筒状结构，其上、下两端分别设有顶盖和基座，顶盖的中心开设有中心孔，支撑杆套装在本体的筒管内可上下移动，其上端为支撑头，由顶盖的中心孔伸出用于与工件接触，基座上固定有电动升降装置的减速器支架，减速器支架内设有直流电机，直流电机与减速器为轴式组合装配，减速器的输出轴头安装有空心丝头，共同构成联动机构，丝头与外套的丝母构成可上下移动的螺纹副，丝母的上端通过绝缘垫与开关触点固定连接构成直流电机的控制电路的开关，电极定位螺钉连接在螺母与支撑杆之间构成直流电机的控制电路的回路，丝头的空心内设有摩擦离合器，离合器上套有支撑弹簧，支撑开关触点与支撑杆的下端有0.1mm以上间隙，使直流电机控制电路的开关开路。
本发明相对于现有技术的优点和进步在于：采用电动升降装置作为机械支撑机构，无需安装油管、液压源、控制阀和油管等复杂的油压控制系统，工作环境无污染，结构简便，体积精巧，用电动支撑缸代替油压支撑缸，同样体积的电动支撑缸能获得比油压支撑缸大2--3倍的支撑力，提高了工作效率。电动支撑缸自动控制系统能提供准确的工作信号，精确控制容易，适用于更准确精密的自动化系统和单件批量精密加工；有利于提高生产线的自动化控制；对系统的安全性更加有利可靠，提高了支撑到支点高度的准确性和可靠性。
同时也降低了生产成本，支撑灵活，按装方便，提高了从支撑到支撑点高度的准确性和可靠性，精确控制容易，适用于更准确精密的自动化系统和单件批量精密加工；有利于提高生产线的自动化控制；
附图说明：
图1为本发明实施例1电动支撑缸结构示意图。
图2为本发明实施例1摩擦离合器结构示意图。
图3为本发明实施例2电动支撑缸结构示意图
具体实施方式
实施例1
根据图1所示，支撑缸本体6为筒状结构，其上、下两端分别设有顶盖9和基座7，顶盖9的中心开设有中心孔，支撑杆1套装在本体6的筒管内可上下移动，其上端为支撑头8由顶盖9的中心孔伸出用于与工件接触，基座7上固定有减速器支架5，减速器支架5内设有直流电机16，直流电机16与减速器13为轴式组合装配，减速器13的输出轴头安装有空心丝头12，共同构成联动机构，丝头12与外套的丝母4构成可上下移动的螺纹副，丝母4的上端通过绝缘垫与开关触点2固定连接构成直流电机16控制电路的开关，电极定位螺钉11连接在丝母4与支撑杆1之间构成直流电机16的控制电路的回路，丝头12的空心内设有摩擦离合器3，离合器3上套有支撑弹簧，开关触点2与支撑杆1的下端有0.5mm以上间隙，使直流电机16控制电路的开关开路。
工作时，电机16带动减速器13转动从而带动丝头12旋转，丝头12驱动丝母4作升降运动，即螺旋副传动。当支撑杆1上端的支撑头8与工件接触时，支撑杆1即停止向上运动，而丝母4带动开关触点2继续上升，直到开关触点2和支撑杆1底部间隙消除，开关触点2与支撑杆1接触，控制电路导通，电机16断电，各部件停止运动，此时，工件将力传给支撑杆1→开关触点2→丝母4→丝头12→减速器支架5→基座7→工作台→完成支撑工作。
当工件加工完成，卸下后让直流电机16反转，支撑杆1恢复到原位，完成一个工作循环。
本发明装置中，丝头12与减速器13之间设有摩擦离合器3(参考图2)，对应的减速器支架5上设有上下限位开关14、15、通过调整丝杆17和调整丝母18的上下运动，与控制电路构成并联的控制开关。
如图2，摩擦离合器装在丝头凹孔内，由一弹簧支撑两钢质圆形摩擦片24和26，其中一摩擦片26与凹孔下面接触，另一摩擦片24在减速器轴头端用弹簧挡圈23挡住，丝头12内孔与减速器轴头为间隙配合，无键连接，工作时，靠弹簧支撑摩擦片，将减速器轴头22扭矩传给丝头12进行工作，当工作阻力产生的扭矩大于离合器产生的扭矩时减速器空转.
实施例2
根据图3，精密电动控制行程支撑缸是采用电机16与减速器13用轴式组合装配，减速器13输出轴头安装有丝头12。工作时电机16带动减速器13转动从而带动丝头12转动。丝头12带动丝母4按导向销钉20做升降运动。即螺旋副传动。丝母4上端装有支撑杆1，并带动支撑杆1和滑动变阻器19做升降运动，滑动变阻器19安装在丝母4下檐，减速器座5加工一横槽，滑动变阻器19的滑动头插在横槽中.当丝母4升降时，横槽拨动滑动头，滑动变阻器19的电阻值随之发生变化，控制电路通过读取滑动变阻器19的电阻值，控制电机16的启停，从而控制支撑杆1的行程.工作时当支撑杆1上端的支撑头8与工件接触时，支撑力超过2N以上时，电机16的电流增大，通过检测电机的电流来控制电机16的停止。
同时，通过动态读取滑动变阻器19的电压值，来判断支撑头8所处的位置，并在数码管上实时显示出来支撑头8的行程。电机16的上限位14和下限位15为软限位。工作时工件将力传给支撑头8→支撑杆1→丝母4→丝头12→减速器座5→基座7→工作台→完成控制行程支撑和距离测试工作。当执行工作完成后，让电机16反转，支撑杆1恢复到原位，即一个工作循环完成。也可以根据工作需要，自由调整支撑头8的行程，行程精度可达到0.001mm。往复定位精度可达0.01mm。上升时支撑力可达2N以上，停止时支撑力根据设计要求可达到数十乃至上百吨。
该系统设有双重电器保护。即先是通过动态读取滑动变阻器19的电压设定值，当滑动变阻器系统失灵时，上限位开关14和下限位开关15工作。
此系统是集多功能为一体，即定位功能，行程显示功能(距离测试)和支撑被加工工件上升功能(停止时支撑力根据设计要求可达到数十乃至上百吨。运动时，上升支撑力可根据需要从0.2N调整到所需的支撑力，此运动上升支撑力可根据需要设计)。
电机16可为微型直流电机也可是微型伺服电机，还可以是步进电机控制系统的升降，用伺服电机控制的精度更高，但用伺服电机的制造成本高。
实施例3
此系统也可以用电流过负荷形式来控制支撑杆的上升，具体的工作原理是：电机16动作，支撑杆1上端的支撑头8与工件接触时，电机16的负载增大，电机16电流会随之增大，当电流达到设定值时，控制电路导通，电机16断电，各部件停止运动，即通过采集电机电流的变化状况来控制电机的启停。
实施例4
工装夹具附件的推力缸，拉力缸，旋转缸，连杆压紧缸等也和电动支撑的原理基本相同。

Claims (4)

1、一种电动压力执行支撑方法，支撑缸本体为空腔结构，腔内分上、下两段，设有可上下移动的支撑杆和电动升降器总成，支撑杆和电动升降器之间设有行程空隙，空隙的两端，即支撑杆的底部和电动升降器的顶部分别设有开关触点，构成电动升降器的控制电路开关，通过支撑杆和电动升降器的相对位移，改变之间的间隙，直至相互接触，将电动升降器的控制电路导通，使升降器总成停止动作，达到支撑目的。
2、根据权利要求1所述的支撑方法，其特征在于：利用电机电流随支撑头与工件接触时的负载大小而变化，控制电机控制电路开启，即通过采集电机电流的变化状况来控制电机的停止。
3、根据权利要求1或2所述方法制成的精密电动支撑缸，电动支撑缸本体为筒状结构，其上、下两端分别设有顶盖和基座，顶盖的中心开设有中心孔，支撑杆套装在本体的筒管内可上下移动，其上端为支撑头，由顶盖的中心孔伸出用于与工件接触，基座上固定有电动升降装置的减速器支架，减速器支架内设有直流电机，直流电机与减速器为轴式组合装配，减速器的输出轴头安装有空心丝头，共同构成联动机构，丝头与外套的丝母构成可上下移动的螺纹副，丝母的上端通过绝缘垫与开关触点固定连接构成直流电机的控制电路开关，电极定位螺钉连接在丝母与支撑杆之间构成直流电机的控制电路的回路，丝头的空心内设有摩擦离合器，离合器上套有支撑弹簧，支撑开关触点与支撑杆的下端有0.1mm以上间隙，使直流电机控制电路的开关开路。
4、根据权利要求3所述的精密电动支撑缸，其特征在于：滑动变阻器安装在丝母下檐构成联动机构，减速器支架上加工一横槽，滑动变阻器的滑动头插在横槽中，当丝母升降时，减速器支架上横槽拨动滑动变阻器的滑动头，滑动变阻器的电阻值随之发生变化，控制电路通过读取滑动变阻器的电阻值，控制电机的启停，从而控制支撑杆的行程。
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