CN105773476A - 一种可调恒力加载装置 - Google Patents

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李宝福
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赵盛
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Abstract

本发明公开了一种可调恒力加载装置，包括曲柄、连杆、加载头、滑块、加载弹簧、加载弹簧调节螺杆、曲柄回转限位档铁、手柄，所述曲柄与连杆的一端铰接，连杆的另一端与滑块铰接，滑块能够沿竖直方向滑动，所述手柄固定在曲柄上，曲柄，连杆，滑块和手柄构成一个偏置曲柄滑块机构，所述曲柄回转限位档铁将曲柄限制在和连杆所成0~180°角范围内活动；所述滑块内部装有加载弹簧，所述加载弹簧顶端设有加载弹簧调节螺杆，底端设有加载头；在曲柄和连杆所成角接近180°时加载头触压被夹持对象，加载弹簧预紧力转化为加载力，实现加载。整体装置结构简单、安全、可靠，通过曲柄的摆动就可实现加载、保持和卸载，夹紧操作比较便捷。

Description

一种可调恒力加载装置
技术领域
本发明涉及机械领域，具体而言，涉及一种可调恒力加载装置。
背景技术
在一些制造和试验工艺中，有时对固定工件的夹紧有着比较高的要求，一方面对施加的夹紧力大小有精度要求，另一方面要求夹紧操作便捷，具有较高的工作效率。例如，在自润滑关节轴承无载启动力矩测量中，被测轴承外圈的夹紧固定就有严格的要求。过紧可能会造成被测轴承的形变而产生附加载荷，影响无载启动力矩的测量精度；过松则无法可靠地固定被测轴承外圈，也得不到准确的无载启动力矩的测量值。为此，需要一种具有夹紧力可调范围大、调节精度和稳定性高的夹紧装置，并且要求这种夹紧装置结构简单、紧凑、夹紧便捷、安全、省力，能提供较高工作效率等。
通常的所说的夹紧装置，它的作用是将工件压紧夹牢，保证工件在定位时所占的位置在制造或者试验过程中不受重力、惯性以及切削力等外力作用而产生位移，同时防止或减少振动。它通常是一种机构，包括夹紧元件（如夹爪、压板等），增力及传动装置（如杠杆、螺纹传动副、斜楔、凸轮等）以及动力装置（如气缸、油缸）等。夹紧装置一般由动力源和夹紧机构两个部分组成。动力源是生产原始作用力的部分，如用人的体力对工件进行夹紧，称为手动夹紧；若采用气动、液动、电动以及机床的运动等动力装置来代替人力进行夹紧，则称为机动夹紧。夹紧机构是接收和传递原始力，使其变为夹紧力并执行夹紧任务的部分，包括中间传递力机构和夹紧元件。中间传递力机构把来自人力或动力装置的力传给夹紧元件，再由夹紧元件直接与工件受压面接触，最终完成夹紧任务。
现有的机械夹紧机构中最常用的有三种：斜楔夹紧、螺旋夹紧、偏心夹紧。
斜楔夹紧机构主要是利用其斜面移动时所产生的压力夹紧工件，其工作原理是：将工件装入，敲击斜楔大头，夹紧工件；加工完毕，敲击斜楔小头，使工件松开。因为其夹紧行程小且操作不便，故生产中很少单独使用斜楔夹紧机构。
螺旋夹紧机构是指螺旋副与其他元件（压板、垫片、螺钉等）相结合，对工件实施夹紧的机构。螺旋夹紧机构在生产中使用极为普遍。螺旋夹紧机构结构简单，夹紧行程大，且自锁性能好，增力比大，是手动夹紧中用的最多的一种夹紧机构。常用的夹紧形式有：单个螺旋夹紧机构、螺旋压板夹紧机构。
偏心夹紧机构是指用偏心件直接或间接夹紧工件的机构，具有结构简单、操作方便、夹紧迅速等优点。但也存在一些缺点，如夹紧力和夹紧行程小、自锁可靠性差、结构抗冲击性较差，故一般用于夹紧行程短及切削载荷小且平稳的场合。
上述机械夹紧机构具有一个共同的缺点，就是夹紧力控制精度不高。为了达到较高的精度，一般会采用组合传感器和控制系统的方法，但同时也会使得整体装置更加复杂，大大提高制造成本。
发明内容
本发明旨在解决现有技术中存在的技术，提供一种可调恒力加载装置，其加载力可精确调节，拥有自锁功能，可实现恒力稳定加载又便于操作的装置。
为了实现上述目的，本发明的构思是：
通过组合应用压缩弹簧和曲柄滑块机构的功能来实现可调恒力加载。压缩弹簧预紧机构产生的弹簧力作用于加载头上，调节压缩弹簧的压缩量，可以调节弹簧的预紧力。将弹簧预紧机构安装在曲柄滑块机构的滑块上，利用曲柄滑块机构的滑块移动进行弹簧力的加载、保持和卸载。当加载头和被加载对象分离时，弹簧预紧力通过加载头作用于滑块本身，无压力输出；当曲柄滑块机构的曲柄和连杆接近成一直线时，加载头触压到被加载对象，开始输出弹簧力；当曲柄和连杆成一直线时，压缩弹簧的弹簧力完全作用于被加载对象，此时，从滑块到曲柄的运动被锁死，可实现压力的保持。这种自锁特性具有极强的可靠性。反向旋转曲柄，加载头随着滑块远离被加载对象，使夹紧力卸载。
根据上述构思，本发明采用如下技术方案：
一种可调恒力加载装置，包括曲柄、连杆、加载头、滑块、加载弹簧、加载弹簧调节螺杆、曲柄回转限位档铁、手柄，所述曲柄与连杆的一端铰接，连杆的另一端与滑块铰接，滑块能够沿竖直方向滑动，所述手柄固定在曲柄上，曲柄，连杆，滑块和手柄构成一个偏置曲柄滑块机构，所述曲柄回转限位档铁将曲柄限制在和连杆所成0~180°角范围内活动；所述滑块内部装有加载弹簧，所述加载弹簧顶端设有加载弹簧调节螺杆，底端设有加载头；在曲柄和连杆所成角接近180°时加载头触压被夹持对象，加载弹簧预紧力转化为加载力，实现加载。
本装置还包括三个分别用于检测加载头和曲柄位置的行程开关，第一行程开关安装于滑块上，用于检测加载头是否离开加载弹簧的预紧位置，判断加载弹簧预紧力是否转化为夹紧力；第二行程开关和第三行程开关分别安装于曲柄回转限位档铁的上下接触面，用于检测曲柄的极限位置，确定机构的加载和卸载状态。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明可调恒力加载装置通过在加载弹簧调节螺杆与加载头之间设置加载弹簧，从而可以对被夹持对象加载弹性力，并且通过加载弹簧的整体移动来进行力的加载和卸载，这样可以确保在力的加载和卸载过程中的力均匀，且可以实现对力的精确调节。利用曲柄滑块机构的死角，可以保证载荷加载的稳定性，输出恒力。夹紧行程大，最大是曲柄半径的2倍。整体装置结构简单、安全、可靠，通过曲柄的摆动就可实现加载、保持和卸载，夹紧操作比较便捷。
附图说明
图1是一种可调恒力加载装置卸载状态的剖视图。
图2是一种可调恒力加载装置加载状态的剖视图。
具体实施方式
本发明的滑块导轨可采用滚动导轨、滑动导轨等，现以滚动导轨为优先实施结构，附图说明如下：
如图1和2所示，一种可调恒力加载装置，包括曲柄1、连杆2、加载头3、滑块4、加载弹簧5、加载弹簧调节螺杆6、曲柄回转限位档铁7、手柄8，所述曲柄1与连杆2的一端铰接，连杆2的另一端与滑块4铰接，滑块4能够沿竖直方向滑动，所述手柄8固定在曲柄1上，曲柄1，连杆2，滑块4和手柄8构成一个偏置曲柄滑块机构，所述曲柄回转限位档铁7将曲柄1限制在和连杆2所成0~180°角范围内活动；所述滑块4内部装有加载弹簧5，所述加载弹簧5顶端设有加载弹簧调节螺杆6，底端设有加载头3。可以通过调节加载弹簧调节螺杆6控制加载弹簧5的变形来产生稳定的而且大小可调的弹簧力；其后，再操作偏置曲柄滑块机构的曲柄1的顺时针和逆时针的旋转，并通过连杆2，来控制滑块4的上下位移，实现弹簧力的加载和卸载，利用曲柄滑块机构的死角实现载荷的保持，即当曲柄滑块机构的曲柄1和连杆2成一条直线时，从滑块4到曲柄1的运动被锁死，载荷实现保持。
在上述基础上，还包括三个分别用于检测加载头3和曲柄1位置的行程开关，提高加载的可靠性和加载过程的自动化程度。第一行程开关I安装于滑块4上，用于检测加载头3是否离开加载弹簧5的预紧位置，判断加载弹簧5预紧力是否转化为夹紧力；第二行程开关II和第三行程开关III分别安装于曲柄回转限位档铁7的上下接触面，用于检测曲柄1的极限位置，确定机构的加载和卸载状态：如果曲柄1转动到竖直位置，即第三行程开关III位置，那么装置处于卸载状态，如果曲柄1转动到水平位置，即第二行程开关II位置，那么装置处于加载状态。

Claims (2)

1.一种可调恒力加载装置，其特征在于：包括曲柄（1）、连杆（2）、加载头（3）、滑块（4）、加载弹簧（5）、加载弹簧调节螺杆（6）、曲柄回转限位档铁（7）、手柄（8），所述曲柄（1）与连杆（2）的一端铰接，连杆（2）的另一端与滑块（4）铰接，滑块（4）能够沿竖直方向滑动，所述手柄（8）固定在曲柄（1）上，曲柄（1），连杆（2），滑块（4）和手柄（8）构成一个偏置曲柄滑块机构，所述曲柄回转限位档铁（7）将曲柄（1）限制在和连杆（2）所成0~180°角范围内活动；所述滑块（4）内部装有加载弹簧（5），所述加载弹簧（5）顶端设有加载弹簧调节螺杆（6），底端设有加载头（3）；在曲柄（1）和连杆（2）所成角接近180°时加载头（3）触压被夹持对象，加载弹簧（5）预紧力转化为加载力，实现加载。
2.根据权利要求1所述的可调恒力加载装置，其特征在于：还包括三个分别用于检测加载头（3）和曲柄（1）位置的行程开关，第一行程开关（I）安装于滑块（4）上，用于检测加载头（3）是否离开加载弹簧（5）的预紧位置，判断加载弹簧（5）预紧力是否转化为夹紧力；第二行程开关（II）和第三行程开关（III）分别安装于曲柄回转限位档铁（7）的上下接触面，用于检测曲柄（1）的极限位置，确定机构的加载和卸载状态。
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