CN107367382B - 可变施力装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够容易地改变所施加的质量力的可变施力装置。本发明的可变施力装置,其具有用于对被施力物体施加质量力的质量块(6)与容纳质量块的质量块容纳壳体,在所述质量块上配置有加重块(33),在所述质量块容纳壳体上安装有加重块驱动机构,所述加重块驱动机构驱动所述加重块(33)在第1位置与第2位置间移动,在所述第1位置,所述加重块(33)置于所述质量块(6)上,对所述质量块(6)加重,在所述第2位置所述加重块(33)离开所述质量块(6),解除对所述质量块(6)的加重。

Description

可变施力装置
技术领域
本发明涉及一种例如对弹簧等的被施力物体施加预知质量力并且可改变所施加的质量力的可变施力装置。
背景技术
有一种施力装置,例如为了对工件进行测量,使质量预知的质量块压在被测工件(被施力物体)上,给被测物体施加一定的质量力,模拟工况,再测其相关尺寸,从而实现对工件的测量(检测)。对于不同的工况模拟,需要施加不同的质量力,然而质量块通常是以特定的方式安装在机构中的,对其进行更换是比较困难的,即,存在难以改变质量力的问题。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的在于提供一种能够容易地改变所施加的质量力的可变施力装置。
为达到上述目的,本发明采用如下技术方案。在下述这些技术方案的描述中,相应技术特征后所附的附图标记表示的是具体实施方式中与该技术特征相对应的结构,并无与该技术特征等同的含义,不构成对技术方案的范围的限定。
技术方案1:一种可变施力装置,其具有用于对被施力物体施加质量力的质量块(6)与容纳质量块的质量块容纳壳体,在所述质量块上配置有加重块(33),在所述质量块容纳壳体上安装有加重块驱动机构,所述加重块驱动机构驱动所述加重块(33)在第1位置与第2位置间移动,在所述第1位置,所述加重块(33)置于所述质量块(6)上,对所述质量块(6)加重,在所述第2位置所述加重块(33)离开所述质量块(6),解除对所述质量块(6)的加重。
采用本发明,在质量块上能够叠加加重块,从而能够调节质量力的大小。并且,由加重块驱动机构驱动加重块在第1位置与第2位置间移动,从而能够容易地切换由加重块进行加重的加重状态与解除加重块的加重的加重解除状态,容易地调整质量力。
技术方案2:根据技术方案1所述的可变施力装置,所述加重块驱动机构包括驱动源与顶升板(32),所述驱动源驱动所述顶升板(32)上下移动,由所述顶升板(32)抬起与放下所述加重块而使所述加重块在所述第1位置与所述第2位置间移动。
采用这样的结构,利用顶升板能够以简单且动作稳定的结构抬起与放下加重块,切换加重状态与加重解除状态,容易地调整质量力。
技术方案3:根据技术方案2所述的可变施力装置,所述加重块具有凸缘部(33b),所述顶升板(32)对所述凸缘部(33b)进行抬起与放下。
采用这样的结构,由于设置有用于与顶升板接触的凸缘部,因而,可容易且可靠地进行质量力的调整。
技术方案4:根据技术方案2所述的可变施力装置,所述质量块容纳壳体具有上端盖(10),在所述上端盖(10)上固定有直线轴承(34),在所述顶升板(32)上固定有直线光轴(35),所述直线光轴(35)与所述直线轴承(34)相配合,从而,由所述上端盖(10)对所述顶升板(32)的移动进行导向。
采用这样的结构,对顶升板的移动进行引导能够保证顶升板的动作可靠。而且利用直线轴承与直线光轴能够以简单的结构、较低的成本,高精度地对顶升板的移动进行引导。
技术方案5:根据技术方案2所述的可变施力机构,在所述加重块(33)上设有销孔(33c),在所述质量块(6)侧设有相对应的销孔(11a),在双方的销孔(11a)中插入有对所述加重块(33)的移动进行导向的导向销。
如此,利用导向销以简单的结构、较低的成本对加重块进行引导,避免加重块产生歪斜。
技术方案6:根据权利要求1所述的可变施力装置,具有检测所述质量块的位移的位移传感器(16),所述加重块(33)具有通孔,所述位移传感器与所述质量块经由该通孔相连接。
采用这样的结构,由位移传感器检测质量块的位移,进而检测被施力物体的变形,实现对被施力物体的检测。另外,在加重块上设置通孔,可容易地使位移传感器与质量块连接。
技术方案7:根据技术方案1~6中任一项所述的可变施力装置,具有多个在上下方向上依次叠放的多个加重块,针对所述多个加重块设有多组加重块驱动机构。
由于具有多个加重块,因而可以增大质量力的调整范围。另外,多个加重块依次叠放,从而抑制质量块产生歪斜,保证仅施加质量力且施加预知质量力,保证施力精度。
附图说明
图1为第1实施方式中涉及的施力测量机构(可变施力装置的一例)的从右上方看到的斜视图;
图2为该施力测量机构的侧视图;
图3为该施力测量机构的前视角度的剖视图;
图4为该施力测量机构的侧视角度的局部剖视图;
图5为第2实施方式中的可变施力装置的侧视图;
图6为第2实施方式中的可变施力装置的斜视图。
附图标记说明
100、可变施力装置;5、下板;6、质量块;6a、传感器连接部;8、套罩;9、中隔套;10、上端盖;11、第3加重块;12、传感器安装板;13、背板;14、护罩安装块;15、上板;16、传感器;31、气缸;32、顶升板;33、第2加重块;34、直线轴承;35、直线光轴。
具体实施方式
下面参照附图对本发明的具体实施方式进行说明。
【第1实施方式】
图1为第1实施方式中涉及的施力测量机构100(可变施力装置的一例)的从右上方看到的斜视图。图2为该施力测量机构100的侧视图。图3为该施力测量机构100的前视角度的剖视图。图4为该施力测量机构100的侧视角度的局部剖视图。
如图1~4所示,该可变施力装置100具有相对设置的上板15与下板5,在上板15与下板5的后部之间连接着背板13,在上板15与下板5的前部之间设有一对左、右支柱20,在背板13的左右两侧沿着上下方向各设有一对护罩安装块14,通过护罩安装块14安装着护罩(未图示),护罩俯视时大致成字母U形,覆盖在前侧与左右两侧。上板15、下板5、背板13、支柱20、护罩这些部件构成了可变施力装置100的机构框架。
如图3所示,在下板5上设有中心安装孔,在中心安装孔中固定安装有套罩8,套罩8整体上大致呈筒状,其下端部伸出至下板5的外侧下方,且该下端部形成为直径较大的凸缘状部,该凸缘状部的上端面与下板5的下表面抵接。
在套罩8的上端安装有上端盖10,在套罩8的中心孔内固定有中隔套9,中隔套9的轴向与铅直方向(上下方向)一致。在中隔套9的中心孔9a内设有质量块6,质量块6的径向尺寸稍稍小于中隔套9的中心孔,其外周面与中隔套9的中心孔的内周面间具有微小的间隙,使得该质量块6能够沿着中隔套9的中心孔9a(质量块容纳孔)的轴向进行上下移动。质量块6的外周面与中隔套9的中心孔的内周面间的间隙可根据情况自由设定,例如,设定得过大的话,质量块6在受到外力等情况下容易倾斜,产生位置偏移对测量结果造成不利影响;而设定得过小的话,质量块6上下移动时容易受到来自于中心孔内周面的阻力,影响测量结果。
质量块6的上端具有小径的传感器连接部6a,传感器连接部6a经由上端盖10上的通孔10a伸出至上端盖10的上方,与位移传感器16(也简称为传感器)的测头(未具体图示)连接。位移传感器16(的主体部)通过传感器安装板12安装在背板13上。在质量块6沿着中隔套9的中心孔轴向进行上下移动时,作为位移传感器16能够检测出质量块6的位移。
在质量块6的传感器连接部6a上套有加重块11,加重块11以可拆卸的方式固定在质量块6上。
另外,在质量块6的下端面上通过螺钉安装有压头,压头用于接触被测物体(例如弹簧),将质量块6的质量力(重力)传递给被测物体,此时,被测物体产生变形,位移传感器16通过质量块6的移动检测出被测物体的变形程度。
套罩8、上端盖10、中隔套9、质量块6、压头2等构成了本发明中的施力机构本体部,套罩8、中隔套9、上端盖10构成质量块容纳壳,中隔套9构成质量块保持体,中隔套9的中心孔9a构成容纳质量块6的质量块容纳孔。
另外,在套罩8的下端部的外周面上设有由径向通孔构成的通气孔,该通气孔上安装有进气接头,进气接头与供气机构连接。
在中隔套9上设有气道,气道的入口开设在中隔套9的外周面,与套罩8上的通气孔连通,气道的出口开设在中隔套9的内周面上,且设置在面对质量块6的外周面的位置。由此,能够由供气机构通过气道对中隔套9的内周面与质量块6的外周面之间吹入气体,由该气体防止(抑制)质量块6被保持该质量块6的中隔套9挂住或粘住等而影响对弹簧19的施力的精确度,即,质量块6仅受重力作用,达到恒定预知质量力下压到弹簧(被施力物体)上的效果,进而能够保证测量精度。
在本实施方式中,传感器连接部6a与上端盖10的通孔10a间具有径向间隙(安装加重块11后加重块11与通孔10a间也具有径向间隙),进入中隔套9与质量块6之间的气体可从质量块6的上侧、经由上端盖10的通孔10a排出。另外,在本实施方式中,优选沿着中隔套9的内周面的周向均匀排布有多个气道出口。
如图1~图4所示,在套罩8的左、右外壁上固定有一对气缸31,气缸31的上端固定着顶升板32,顶升板32位于上端盖10的上方,气缸31能够驱动顶升板32上下移动。另外,如图3、图4所示,在加重块11之上还设置有加重块33,加重块33具有轴状部33a与从轴状部33a的上端向径向外侧延伸的凸缘部33b,轴状部33a插入顶升板32上的通孔32b中,能够经由此通孔32b而与加重块11接触,隔着加重块11被质量块6支承,即,其质量力能够通过加重块11传递给质量块6。
另外,如图3、图4所示,加重块33具有中心通孔33d,传感器16与质量块6的传感器连接部6a插入此通孔33d中而相连接。即,传感器16与质量块6的传感器连接部6a经由通孔33d实现连接。
加重块33的凸缘部33b位于顶升板32的上方,其直径比顶升板32上的通孔32b大。在顶升板32被气缸31驱动向上移动时,顶升板32接触加重块33的凸缘部33b的下端面,将加重块33抬起,使加重块33离开加重块11(顶升板32移动到抬起加重块33使其离开加重块11的位置),其重力不会施加在加重块11、质量块6上。在气缸31驱动顶升板32返回时,加重块落下,和顶升板32脱离(顶升板32移动到与加重块33的凸缘部33b的下端面脱离的位置),落在中心质量块上,达到对质量块6加重的效果。
气缸31与顶升板32构成本发明中的加重块驱动机构,气缸31构成本发明中的加重块驱动源。
如图3所示,在上端盖10上设有直线轴承34,直线轴承34中配合有直线光轴35,在顶升板32的上表面设有螺钉孔32a,通过在螺钉孔32a处拧入的螺钉将直线光轴35固定在顶升板32上。如此,通过直线轴承34与直线光轴35的配合对顶升板32的移动进行导向,使得顶升板32可以直上直下,避免加重块33的歪斜。
如图4所示,在加重块33的轴状部33b的下端面上设有销孔33c,在加重块11的上端面上设有对应的销孔11a,两方的销孔中插入导向销从而能够对加重块33的移动进行导向,进一步避免加重块33产生歪斜。
采用本实施方式的结构,通过气缸31驱动顶升板32上下移动,能够抬起或放下加重块33,即,使加重块在(隔着加重块11)置于质量块6上对质量块6加重的位置(第1位置)以及离开质量块6(离开加重块11)解除对质量块6的加重的位置(第2位置)间移动,如此,能够改变施加给被施力物体的质量力的大小。
另外,气缸31安装在作为质量块容纳壳的一部分的套罩8上,使得结构紧凑。
在本实施方式中,加重块33的质量力通过加重块11传递给质量块6,然而,也可以改变成省略加重块11,加重块33直接对质量块11施力的结构。
另外,作为驱动源采用了气缸31,然而也可以采用其他的驱动源,例如液压缸、电机等。
另外,在本实施方式中,作为驱动机构的构成方式,采用了从下方顶起加重块的方式,然而,本发明并不限于此,例如也可以构成为从上方吊起加重块的方式。
【第2实施方式】
图5为第2实施方式中的可变施力装置200的侧视图,图6为其斜视图。
第2实施方式与第1实施方式相比的主要区别在于,第1实施方式中设置一个能够被气缸驱动而抬起、放下的质量块,而第2实施方式中设有两个能够被气缸驱动而抬起、放下的质量块。
如图5、6所示,在内部容纳着质量块的质量块容纳壳体208的侧壁上设有一对第1气缸231A与一对第2气缸231B,第1气缸231A与第2气缸231B在周向上交错配置,或者说,一对第1气缸231A间相对配置,一对第2气缸231B间相对配置,由一对第1气缸231A驱动第1顶升板232A上下移动,从而能够抬起、放下第1加重块233A,由一对第2气缸231B驱动第2顶升板232B上下移动,从而能够抬起、放下第2加重块233B。第1顶升板232A位于第2顶升板232B的长度方向相垂直。
第1加重块233A位于第2加重块233B的上方,第1顶升板232A位于第2顶升板232B的上方,也就是说,第1加重块233A的质量力要通过第2加重块233B施加。
另外,图中的标记217表示安装在质量块容纳壳体208上的进气接头。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
例如,在上述实施方式中,以对弹簧(被施力物体)施力检测弹簧受力后的状态为例对本发明的施力机构进行了说明,然而,本发明的改进与是否应用在对弹簧的施力中没有必然关系,即本发明也可以应用于对弹簧以外的物体的施力。
另外,从施力精确度这一目的来看,传感器的设置并不是必需的,可以使传感器从施力机构100分离出去而独立设置,即施力机构100可以不包括传感器的功能(检测功能)。

Claims (4)

1.一种可变施力装置,其具有用于对被施力物体施加质量力的质量块(6)与容纳质量块的质量块容纳壳体,其特征在于,
在所述质量块上配置有加重块(33),
在所述质量块容纳壳体上安装有加重块驱动机构,所述加重块驱动机构驱动所述加重块(33)在第1位置与第2位置间移动,
在所述第1位置,所述加重块(33)置于所述质量块(6)上,对所述质量块(6)加重,
在所述第2位置所述加重块(33)离开所述质量块(6),解除对所述质量块(6)的加重;
所述质量块容纳壳体具有轴向与铅直方向一致的质量块容纳孔(9a),所述质量块(6)可上下移动地设于所述质量块容纳孔(9a)中,所述质量块(6)外周面与所述质量块容纳孔(9a)的内周面间具有间隙,所述间隙可调节;
所述加重块驱动机构包括驱动源与顶升板(32),所述驱动源驱动所述顶升板(32)上下移动,所述加重块具有凸缘部(33b),所述顶升板(32)对所述凸缘部(33b)进行抬起与放下而使所述加重块在所述第1位置与所述第2位置间移动;
所述质量块容纳壳体还具有气道,所述气道在所述质量块容纳孔(9a)上设置有出口,向所述质量块(6)外周面与所述质量块容纳孔(9a)的内周面间吹入气体;所述出口沿所述质量块容纳孔(9a)的周向均匀排布有多个;
具有检测所述质量块的位移的位移传感器(16),
所述加重块(33)具有通孔,所述位移传感器与所述质量块经由该通孔相连接。
2.根据权利要求1所述的可变施力装置,其特征在于,
所述质量块容纳壳体具有上端盖(10),在所述上端盖(10)上固定有直线轴承(34),
在所述顶升板(32)上固定有直线光轴(35),所述直线光轴(35)与所述直线轴承(34)相配合,从而,由所述上端盖(10)对所述顶升板(32)的移动进行导向。
3.根据权利要求1所述的可变施力装置,其特征在于,
在所述加重块(33)上设有销孔(33c),在所述质量块(6)侧设有相对应的销孔(11a),在双方的销孔中插入有对所述加重块(33)的移动进行导向的导向销。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的可变施力装置,其特征在于,具有多个在上下方向上依次叠放的多个加重块,针对所述多个加重块设有多组加重块驱动机构。
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