CN102581633A - 双肘杆自锁夹紧装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双肘杆自锁夹紧装置，包括驱动机构和铰杆增力自锁夹紧机构，驱动机构由直线电机、主动活塞、液压缸构成，主动活塞的一端与直线电机的输出端固定连接，另一侧设有液体介质；驱动机构通过管路分别驱动输出机构和复位机构，管路上分别设有可控开关阀；铰杆增力自锁夹紧机构由至少2个肘杆组构成，每一肘杆组由相互铰接的上肘杆和下肘杆、与上肘杆铰接的一级肘杆构成，各所述一级肘杆铰接且铰接点位于输出活塞和复位活塞之间。本发明的驱动机构利用利用帕斯卡原理，以密闭空间内的流体为传动介质，利用直径小的活塞推动直径大的活塞运动，实现力放大及行程缩小，夹紧迅速、夹紧力大、效率高。

Description

双肘杆自锁夹紧装置

技术领域

本发明涉及一种夹紧装置，具体涉及一种采用肘杆机构自锁增力的夹紧装置。

背景技术

无论是传统机械制造业，还是现代机械制造业，夹紧装置必不可少。常用的夹紧方式主要如下几种：（1）凸轮式夹紧；（2）液压油缸夹紧；（3）肘杆自锁夹紧。凸轮式夹紧方式的缺点是：工人操作时劳动强度大，夹紧不可靠、不安全。液压油缸夹紧装置的缺点是：液压元件质量不高，容易造成泄漏，使得压力不稳定，这就需要在液压系统里设置保压回路，成本高、控制复杂。为解决上述两种夹紧方式存在的缺点，夹紧力大，安全可靠的肘杆自锁夹紧装置已越来越受到青睐，如中国发明专利CN101386136B公开了一种自锁夹紧装置，包括温控微量位移驱动装置、面积效应行程放大装置以及双边单作用铰杆增力自锁夹紧装置，所述温控微量位移驱动装置包括一中空薄壁管，其内设有半导体快速制热/制冷元件；所述面积效应行程放大装置包括一主动活塞输入缸体，主动活塞一端设有绝热垫并与中空薄壁管固定连接，另一端设有液体介质，通过管路分别连接左、右输出活塞结构；双边单作用铰杆的铰接点位于左、右输出活塞结构之间，其上设有滚轮，一端固定连接有力输出元件。本发明通过温控微量位移驱动装置，经面积效应行程放大装置驱动双边单作用铰杆进行自锁夹紧，提高了能源的利用效率，稳定性好，无污染且自锁性能优良。

但是该发明存在如下缺点：（1）温控微量位移驱动装置采用半导体制热/制冷元件，加热、冷却的时间以分钟计算，加热、冷却慢；（2）双边单作用铰杆增力自锁夹紧装置包括一组双边单作用铰杆，机构不对称，力输出元件受到径向力，容易与导向槽发生摩擦，造成能力损失；（3）本发明需要采用调节限位螺钉对滚轮的偏移量进行限制。

     为解决上述问题，设计一种稳定性好、自锁性能优良、夹紧迅速且经济环保的夹紧装置，对于提高夹具技术水平有着重要的意义。

发明内容

本发明的发明目的是提供一种双肘杆自锁夹紧装置，通过结构的改进，稳定性好、自锁性能优良、且夹紧迅速、经济环保。

为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种双肘杆自锁夹紧装置，包括驱动机构和铰杆增力自锁夹紧机构，所述驱动机构由直线电机、主动活塞、供所述主动活塞在其内往复运动的液压缸构成，所述主动活塞的一端与直线电机的输出端固定连接，另一侧设有液体介质；所述驱动机构通过管路分别驱动输出机构和复位机构，所述管路上分别设有可控开关阀；

所述输出机构包括输出液压缸和滑设于输出液压缸内的输出活塞，所述输出活塞的输出端与输出液压缸之间设有第一复位弹簧，所述输出活塞的非输出端与输出液压缸之间构成液压腔；

所述复位机构包括复位液压缸和滑设于复位液压缸内的复位活塞，所述复位活塞的输出端与复位液压缸之间设有第二复位弹簧，所述复位活塞的非输出端与复位液压缸之间构成液压腔；

所述铰杆增力自锁夹紧机构由至少2个肘杆组构成，每一肘杆组由相互铰接的上肘杆和下肘杆、与上肘杆铰接的一级肘杆构成，所述上肘杆的上端与机架铰接，所述下肘杆的下端与力输出元件铰接，各所述一级肘杆铰接且铰接点位于输出活塞和复位活塞之间。

优选的，所述铰杆增力自锁夹紧机构由对称设置的2个肘杆组构成。

进一步的技术方案，各所述一级肘杆同轴铰接于一滚轮上。 

本发明包括夹紧、保压和放松三个步骤，夹紧过程如下所述：

（1）直线电机处于断电状态，两管路上的可控开关阀均处于断开状态，铰杆增力自锁夹紧机构的两肘杆组分别处于最左、右两边，滚轮与输出活塞下端接触，力输出元件处于其上限位置；

（2）打开连接驱动机构和输出机构的管路上的可控开关阀，使其处于导通状态；

（3）给直线电机通电，驱使主动活塞向右做直线运动，挤压液体介质，液体介质便会通过连接驱动机构和输出机构的管路传递至输出机构的液压腔内；

（4）液压腔内逐步增多的液体介质，推动输出活塞沿输出液压缸向下运动，滚轮也随之下移，各肘杆组在一级肘杆的作用下向左、右运动，力输出件在铰杆增力自锁夹紧机构的推动向下运动；

（5）输出活塞通过一级肘杆驱动铰杆增力自锁夹紧机构向左、右运动，进而通过肘杆组的角度增力作用，使得力输出元件压紧于工件表面上；输出活塞继续下移，肘杆组中的一级肘杆和上、下肘杆产生弹性变形，越过中心线1 ~3°后，滚轮抵于复位活塞上，被复位活塞限位，双肘杆机构达到可靠的自锁状态，在一级肘杆和上、下肘杆中因受压而存储的弹性变形势能，使得力输出元件以持续作用力施加于工件表面上，实现工件的夹紧。

本发明的保压过程如下所述：

（1）在对工件进行夹紧后，改变直线电机三相电源的接法，直线电机输出端的反向运动带动主动活塞向左运动，液压缸内可承载液体介质的体积逐渐变大；

（2）输出活塞在复位弹簧的作用下向上挤压液压腔内的液体介质，从而液压腔内的液体介质通过管路回流至液压缸内；

（3）输出活塞在复位弹簧的作用下退回到初始状态，关闭连接输出机构与液压缸的管路上的可控开关阀，此时夹紧装置利用双肘杆机构的自锁功能使力输出元件始终保持对工件的夹紧，节约能源、稳定性好。

本发明的放松过程如下所述：

（1）当工件加工完成后，打开连接复位机构与液压缸的管路上的可控开关阀；

（2）改变直线电机三相电源的接法，直线电机输出端带动主动活塞向右运动，使液体介质连接复位机构与液压缸的管路流进复位机构的液压腔内；

（3）液压腔内逐步增多的液体介质推动复位活塞上移，带动铰杆增力自锁夹紧向回运动，通过临界状态后回到初始状态；

（4）再次改变直线电机三相电源的接法，直线电机输出端的反向运动带动主动活塞向左运动，液压缸内可承载液体介质的体积逐渐变大；

（5）复位活塞在复位弹簧的作用下向下挤压液压腔内的液体介质，从而液压腔内的液体介质通过管路回流至液压缸内，复位活塞退回到初始状态；

（6）关闭连接复位机构与液压缸的管路上的可控开关阀，完成一个工作循环。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

1．本发明采用直线电机为动力源，直线电机的输出运动即为直线运动，不再需要借助滚珠丝杠和滚珠螺母等机械结构进行电机输出运动的转化，结构简单、操作方便；并且直线电机启动迅速、行程大，运行平稳，噪音低。

2．本发明的驱动机构利用利用帕斯卡原理，以密闭空间内的流体为传动介质，利用直径小的活塞推动直径大的活塞运动，实现力放大及行程缩小，夹紧迅速、夹紧力大、效率高。

3．本发明虽然采用液压缸内的液体介质作为传动介质，但是系统中没有高速液压泵和油箱，缸体全部封闭系统，所以不会发生液体的泄露，安全、环保。

4．本发明中，输出活塞推动双肘杆机构运动，使肘杆组产生弹性变形，达到限定位之后即运动停止，因此，肘杆组的连杆和肘杆自身产生的弹性变形能就可以使机构产生自锁性能，保持工件的夹紧状态，自锁性能优良。

附图说明

图1是本发明实施例一处于非工作状态时的结构示意图；

图2是实施例一处于夹紧过程中的结构示意图；

图3是实施例一处于工作状态时的结构示意图；

图4是实施例一上输出活塞复位后的结构示意图；

图5是实施例一处于放松过程中的结构示意图；

其中：1、直线电机；2、主动活塞；3、可控开关阀；4、可控开关阀；5、一级肘杆；6、输出活塞；7、工件；8、复位活塞；9、滚轮；10、第一复位弹簧；10′、第二复位弹簧；11、下肘杆；12、力输出元件；13、上肘杆。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

实施例一：参见图1~图5所示，一种双肘杆自锁夹紧装置，包括驱动机构和铰杆增力自锁夹紧机构，所述驱动机构由直线电机1、主动活塞2、供所述主动活塞2在其内往复运动的液压缸构成，所述主动活塞2的一端与直线电机1的输出端固定连接，另一侧设有液体介质。

所述驱动机构通过管路分别驱动输出机构和复位机构，所述管路上分别设有可控开关阀3和可控开关阀4。

所述输出机构包括输出液压缸和滑设于输出液压缸内的输出活塞6，所述输出活塞6的输出端与输出液压缸之间设有第一复位弹簧10，所述输出活塞6的非输出端与输出液压缸之间构成液压腔。

所述复位机构包括复位液压缸和滑设于复位液压缸内的复位活塞8，所述复位活塞8的输出端与复位液压缸之间设有第二复位弹簧10′，所述复位活塞8的非输出端与复位液压缸之间构成液压腔。

所述铰杆增力自锁夹紧机构由两个肘杆组构成，每一肘杆组由相互铰接的上肘杆13和下肘杆11、铰接于上肘杆13上的一级肘杆5构成，所述上肘杆13的上端与夹紧装置本体铰接，所述下肘杆11的下端与力输出元件铰接；各所述肘杆组的一级肘杆5同轴铰接于一滚轮9上，所述滚轮9位于输出活塞6和复位活塞8之间。

本发明包括夹紧、保压和放松三个步骤，夹紧过程如下所述：

（1）直线电机处于断电状态，两管路上的可控开关阀均处于断开状态，铰杆增力自锁夹紧机构的两肘杆组分别处于最左、右两边，滚轮与输出活塞下端接触，力输出元件处于其上限位置；

（2）打开连接驱动机构和输出机构的管路上的可控开关阀，使其处于导通状态；

（3）给直线电机通电，驱使主动活塞向右做直线运动，挤压液体介质，液体介质便会通过连接驱动机构和输出机构的管路传递至输出机构的液压腔内；

（4）液压腔内逐步增多的液体介质，推动输出活塞沿输出液压缸向下运动，滚轮也随之下移，各肘杆组在一级肘杆的作用下向左、右运动，力输出件在铰杆增力自锁夹紧机构的推动向下运动；

（5）输出活塞通过一级肘杆驱动铰杆增力自锁夹紧机构向左、右运动，进而通过肘杆组的角度增力作用，使得力输出元件压紧于工件表面上；输出活塞继续下移，肘杆组中的一级肘杆和上、下肘杆产生弹性变形，越过中心线1 ~3°后，滚轮抵于复位活塞上，被复位活塞限位，双肘杆机构达到可靠的自锁状态，在一级肘杆和上、下肘杆中因受压而存储的弹性变形势能，使得力输出元件以持续作用力施加于工件表面上，实现工件的夹紧。

本发明的保压过程如下所述：

（1）在对工件进行夹紧后，改变直线电机三相电源的接法，直线电机输出端的反向运动带动主动活塞向左运动，液压缸内可承载液体介质的体积逐渐变大；

（2）输出活塞在复位弹簧的作用下向上挤压液压腔内的液体介质，从而液压腔内的液体介质通过管路回流至液压缸内；

（3）输出活塞在复位弹簧的作用下退回到初始状态，关闭连接输出机构与液压缸的管路上的可控开关阀，此时夹紧装置利用双肘杆机构的自锁功能使力输出元件始终保持对工件的夹紧，节约能源、稳定性好。

本发明的放松过程如下所述：

（1）当工件加工完成后，打开连接复位机构与液压缸的管路上的可控开关阀；

（2）改变直线电机三相电源的接法，直线电机输出端带动主动活塞向右运动，使液体介质连接复位机构与液压缸的管路流进复位机构的液压腔内；

（3）液压腔内逐步增多的液体介质推动复位活塞上移，带动铰杆增力自锁夹紧向回运动，通过临界状态后回到初始状态；

（4）再次改变直线电机三相电源的接法，直线电机输出端的反向运动带动主动活塞向左运动，液压缸内可承载液体介质的体积逐渐变大；

（5）复位活塞在复位弹簧的作用下向下挤压液压腔内的液体介质，从而液压腔内的液体介质通过管路回流至液压缸内，复位活塞退回到初始状态；

（6）关闭连接复位机构与液压缸的管路上的可控开关阀，完成一个工作循环。

Claims (2)

1.一种双肘杆自锁夹紧装置，包括驱动机构和铰杆增力自锁夹紧机构，其特征在于：所述驱动机构由直线电机（1）、主动活塞（2）、供所述主动活塞（2）在其内往复运动的液压缸构成，所述主动活塞（2）的一端与直线电机（1）的输出端固定连接，另一侧设有液体介质；所述驱动机构通过管路分别驱动输出机构和复位机构，所述管路上分别设有可控开关阀（3,4）；

所述输出机构包括输出液压缸和滑设于输出液压缸内的输出活塞（6），所述输出活塞（6）的输出端与输出液压缸之间设有第一复位弹簧（10），所述输出活塞（6）的非输出端与输出液压缸之间构成液压腔；

所述复位机构包括复位液压缸和滑设于复位液压缸内的复位活塞（8），所述复位活塞（8）的输出端与复位液压缸之间设有第二复位弹簧（10′），所述复位活塞（8）的非输出端与复位液压缸之间构成液压腔；

所述铰杆增力自锁夹紧机构由至少2个肘杆组构成，每一肘杆组由相互铰接的上肘杆（13）和下肘杆（11）、与上肘杆（13）铰接的一级肘杆（5）构成，所述上肘杆（13）的上端与机架铰接，所述下肘杆（11）的下端与力输出元件铰接，各所述一级肘杆（5）铰接且铰接点位于输出活塞和复位活塞之间。

2.根据权利要求1所述的双肘杆自锁夹紧装置，其特征在于：各所述一级肘杆（5）同轴铰接于一滚轮（9）上。

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