CN111775074B - 一种运用差压式气动夹钳的工件夹持方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种运用差压式气动夹钳的工件夹持方法，涉及气动夹具领域。该方案用差压式气动夹钳对工件进行夹持，差压式气动夹钳包括钳体、第一夹爪、第二夹爪、齿轮齿条传动组件以及差压式气动伸缩缸，该差压式气动伸缩缸能对输出力进行调整，进而差压式气动夹钳能对夹持力进行调整，从而可针对不同刚度的待夹持件使用不同的夹紧力进行夹持，减少因夹持力过大而造成夹瘪或者因夹持力过小而造成无法夹紧的情况发生，提高夹持的稳定性以及可靠性，适用性强。

Description

一种运用差压式气动夹钳的工件夹持方法

技术领域

本发明涉及气动夹具领域，具体涉及一种运用差压式气动夹钳的工件夹持方法。

背景技术

在机械加工领域中，有各式各样的夹持工具，气动夹具是其中的一种。

在激光切割领域中，卡盘、机械手是常见的夹持工具，以机械手为例，现有公开专利中，申请号为“201910864876.3”的中国专利申请中公开了“机械手”，该机械手包括上夹具5.9以及下夹具5.8，上夹具5.9及下夹具5.8均包括夹紧块以及夹紧齿条，上夹具5.9与下夹具5.8相对设置，通过夹紧电机驱动夹紧齿轮旋转，进而夹紧齿轮驱动夹紧齿条移动，从而驱动上夹具与下夹具相向移动或相背移动。

这种采用电机驱动夹爪移动的方式虽然结构简单且控制方便，但是，其夹紧力不可控，针对于不同大小、不同刚度的待夹持件提供的夹持力为恒定的，不能根据待夹持件的情况调节夹紧力，因此，针对于刚度较小的待夹持件，有可能存在待夹持件夹瘪的情况，而针对于重量较重、尺寸的较大的待夹持件，则有可能提供的夹持力不够，从而在转移或者加工过程中出现夹持不稳甚至掉落引发加工安全事故的情况。

因此，针对现有技术存在的问题，需要提供一种适用不同刚度的工件夹持的夹持方案，以满足实际生产过程的需要。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种运用差压式气动夹钳的工件夹持方法，其运用包括差压式气动伸缩缸的差压式驱动夹钳，能根据不同刚度的待夹持件采用不同的夹持力进行夹持，具有适用性广的优点。

为实现上述发明目的，本发明采取的技术方案如下：

一种运用差压式气动夹钳的工件夹持方法，运用差压式气动夹钳对工件进行夹持，所述差压式气动夹钳包括钳体、第一夹爪、第二夹爪、齿轮齿条传动组件以及差压式气动伸缩缸，所述齿轮齿条传动组件带动第一夹爪、第二夹爪相向移动或相背移动；

所述差压式气动伸缩缸包括缸体、活塞以及连接活塞的活塞杆，所述活塞杆包括一个所述一级伸缩杆以及一个所述次级伸缩杆，所述活塞包括分别与所述一级伸缩杆、所述次级伸缩杆连接的第一塞体、第二塞体；所述缸体内设置有一级滑腔，所述一级伸缩杆内设置有次级滑腔，所述一级滑腔内位于所述一级伸缩杆的活塞两侧成对设置有一级通气孔，所述次级滑腔内位于所述次级伸缩杆的活塞两侧成对设置有次级通气孔；

所述次级伸缩杆的一端为输出端；

所述缸体与所述钳体固定，所述输出端与所述第一夹爪连接或第二夹爪连接，所述输出端的移动方向与所述第一夹爪或所述第二夹爪的移动方向平行；

工件夹持方法包括以下步骤：

S1：测量待夹持件夹持位置的横截面尺寸D以及待夹持件的壁厚B；

S2：当D＜60mm且B＞1mm时，先向位于第一塞体一侧的一级通气孔通气，使一级伸缩杆上的第一塞体与一级滑腔的任意一侧内壁保持抵接，再向位于第二塞体一侧的次级通气孔通气，使次级伸缩杆沿次级滑腔移动，输出端带动第一夹爪或第二夹爪移动，在齿轮齿条传动组件的传动作用下，第一夹爪与第二夹爪相向移动，从而将待夹持工件夹紧；

当D≥60mm且B＞2mm时，先向位于第二塞体一侧的次级通气孔通气，使次级伸缩杆上的第二塞体与次级滑腔的一侧内壁保持抵接，次级通气孔对第二塞体的施加的合力方向与输出端需移动的方向相反，再向一级通气孔通气，使一级伸缩杆沿一级滑腔移动，一级伸缩杆克服次级通气孔内通入的气压对第二塞体施加的合力带动次级伸缩杆移动，输出端带动第一夹爪或第二夹爪移动，在齿轮齿条传动组件的传动作用下，第一夹爪与第二夹爪相向移动，从而将待夹持工件夹紧；

当D≥60mm且B≤2mm或当D＜60mm且B≤1mm时，先向位于第一塞体一侧的一级通气孔通气，使一级伸缩杆上的第一塞体与一级滑腔的任意一侧内壁保持抵接，再向位于第二塞体两侧的次级通气孔均通气，或者仅向位于第二塞体一侧的次级通气孔通气，另一侧的次级通气孔保持背压，使第二塞体两侧形成压差，通过该压差驱动次级伸缩杆沿次级滑腔移动，输出端带动第一夹爪或第二夹爪移动，在齿轮齿条传动组件的传动作用下，第一夹爪第二夹爪相向移动，从而将待夹持工件夹紧。

通过这样设置，针对D＜60mm且B＞1mm的待夹持件，向位于第一塞体一侧的一级通气孔通气，使一级伸缩杆上的第一塞体与一级滑腔的任意一侧内壁保持抵接，从而使一级伸缩杆与缸体保持静止，再向第二塞体其中一侧的次级通气孔通气，仅驱动次级伸缩杆在次级滑腔内，依靠次级伸缩杆的移动输出力，将待夹持件夹持；

针对D≥60mm且B＞2mm的待夹持件，首先，使向位于第二塞体一侧的次级通气孔通气，使次级伸缩杆上的第二塞体与次级滑腔的一侧内壁保持抵接，然后，向第一塞体其中一侧的一级通气孔通气，使一级伸缩杆沿一级滑腔移动，依靠一级伸缩杆带动次级伸缩杆移动，从而输出力，将待夹持件夹持，输出加大的输出力；

针对D≥60mm且B≤2mm或D＜60mm且B≤1mm的待夹持件，向位于第一塞体一侧的一级通气孔通气，使一级伸缩杆上的第一塞体与一级滑腔的任意一侧内壁保持抵接，从而使一级伸缩杆与缸体保持静止，再向第二塞体两侧的次级通气孔通气，或者仅向第二塞体一侧的次级通气孔通气，另一侧次级通气孔保持背压，依靠第二塞体两侧的气压差作用与第二塞体为次级伸缩杆提供驱动力，与向单侧的次级通气孔相比，此种方式的输出动力更小，最终在将待夹持件夹持时输出更小的夹紧力；

从而可更根据不同壁厚，即不同刚度的待夹持件，使气动伸缩缸采用不同的动作方式，从而使气动夹钳输出不同的夹紧力，以满足不同管材的夹持需要，减少出现现有技术中将待夹持件夹瘪或夹紧力不足的情况发生。

作为优选，S2中，当D≥60mm且B≤2mm或当D＜60mm且B≤1mm时，向位于第一塞体两侧的一级通气孔均通气，或者仅向位于第一塞体一侧的一级通气孔通气，另一侧的一级通气孔保持背压，使第一塞体两侧形成第一压差，并向位于第二塞体两侧的次级通气孔均通气，或者仅向位于第二塞体一侧的次级通气孔通气，另一侧的次级通气孔保持背压，使第二塞体两侧形成第二压差，通过第一压差驱动一级伸缩杆沿一级滑腔朝背离输出端需移动的方向移动，通过第二压差驱动次级伸缩杆沿次级滑腔移动，次级伸缩杆与次级滑腔内壁抵接后，第一压差对次级伸缩杆施加的力与第二压差对一级伸缩杆施加的力的合力驱动次级伸缩杆移动，输出端带动第一夹爪或第二夹爪移动，在齿轮齿条传动组件的传动作用下，第一夹爪与第二夹爪相向移动，从而将待夹持工件夹紧。

通过这样设置，针对D≥60mm且B≤2mm或D＜60mm且B≤1mm的待夹持件，还可以采取另一种方式，即向第一塞体两侧的一级通气孔通气，或者仅向第一塞体一侧的一级通气孔通气，另一侧保持背压，从而在第一塞体产生第一气压差，再向第二塞体两侧的次级通气孔通气，或者仅向第二塞体一侧的次级通气孔通气，另一侧的二级通气孔保持背压，从而在第二塞体两侧产生第二气压差，第二气压差驱动次级伸缩杆沿次级滑腔移动，当次级伸缩杆与次级滑腔内壁抵接后，第一气压差作用于第一塞体的力间接作用于第二塞体上，从而抵消一部分第二气压差作用于第二塞体塞体上所产生的驱动力，进而使输出端输出更小的输出力，使气动夹钳输出更小的夹持力，进一步适用于夹持刚性较差的待夹持件，增强夹持的适用性。

作为优选，在步骤S1之前，还进行步骤S0：制作待夹持件的夹持样块，通过差压式气动夹钳对夹持样块进行试夹持。

通过这样设置，在正式待夹持的工件之前，采取先截取一段待夹持件进行试夹，测试夹持力能夹紧且夹持过程中仅使待夹持试样发生弹性变形时，再正式夹持工件，减少直接夹持工件可能对工件造成的损伤，减少材料浪费，保证夹持的可靠性。

作为优选，所述一级通气孔包括第一通气孔以及第二通气孔，所述第一通气孔、第二通气孔均设置于所述缸体上，且分别位于所述第一塞体的两侧；

所述次级通气孔包括第三通气孔以及第四通气孔，所述第三通气孔设置于所述一级伸缩杆上，所述第四通气孔设置于所述次级伸缩杆上，且所述第三通气孔、所述第四通气孔分别位于所述第二塞体的两侧。

通过这样设置，通过将第三通气孔设置于一级伸缩杆上，将第四通气孔设置于次级伸缩杆上，有利于减小一级伸缩杆的尺寸，进而减小气动伸缩缸整体的尺寸；此外，有利于降低加工的难度，便于生产。

作为优选，所述第一塞体背离所述输出端的一侧为第一推进面，所述第一塞体朝所述输出端的一侧为第一后退面，所述第一通气孔位于所述第一推进面的一侧，所述第二通气孔位于所述第一后退面的一侧；

所述第二塞体背离所述输出端的一侧为第二推进面，所述第二塞体朝所述输出端的一侧为第二后退面，所述第三通气孔位于所述第二推进面的一侧，所述第四通气孔位于所述第二后退面的一侧。

通过这样设置，次级伸缩杆与一级伸缩杆可相互独立移动，当仅需较小的输出力时，可仅驱动次级伸缩杆移动，或者，使次级伸缩杆的活塞两侧形成气压差，输出较小的力；而需要输出较大的输出力时，采用一级伸缩杆推动次级伸缩杆移动，获得较大的输出力，以满足大输出力的使用需求。

作为优选，所述第一通气孔、第二通气孔、第三通气孔以及第四通气孔上分别连接有第一通气管、第二通气管、第三通气管、第四通气管，所述第一通气管、所述第二通气管连接于第一开关电磁阀上，所述第一开关电磁阀与第一进气管连接，所述第二通气管还连接有第一背压阀以及第一排气阀，所述第三通气管、所述第四通气管连接于第二开关电磁阀上，所述第二开关电磁阀与第二进气管连接，所述第三通气管还连接有第二背压阀以及第二排气阀。

通过这样设置，向第一进气管通气，作为一级伸缩杆的驱动气压，通过第一开关电磁阀切换向第一通气管或第二通气管通气，可通过第一背压阀调整背压，从而调整一级伸缩杆的输出力，当需要驱动一级伸缩杆前移时，可通过打开第一排气阀进行排气；

向第二进气管通气，作为次级伸缩杆的驱动气压，通过第二开关电磁阀切换向第三通气管或第四通气管通气，可通过第二背压阀调整背压，从而调整次级伸缩杆的输出力，当需要驱动次级伸缩杆收缩时，可通过打开第二排气阀进行排气。

作为优选，所述第一进气管以及第二进气管上分别设置有第一减压阀以及第二减压阀，所述第一减压阀、第二减压阀上分别连接有第一气压计以及第二气压计。

通过这样设置，通过第一减压阀、第二减压阀分别调整向第一进气管、第二进气管输出的气压，设置第一气压计以及第二气压计，便于调整相应的气压值。

作为优选，所述第一背压阀、第二背压阀的进气端分别连接有第三气压计以及第四气压计。

通过这样设置，设置第三气压计以及第四气压计，可直观地观察第一背压阀以及第二背压阀调整后的背压值，便于调整伸缩缸的输出力，进而调整夹钳的夹持力。

作为优选，所述齿轮齿条传动组件包括驱动齿轮以及驱动齿条，所述驱动齿条设置两个，并分别位于所述驱动齿轮的两侧，所述驱动齿轮可转动地设置于所述钳体上，两个所述驱动齿条分别与所述第一夹爪、所述第二夹爪固定，所述输出端与所述第二夹爪连接。

通过这样设置，输出端带动第二夹爪移动，而第二夹爪上连接有驱动齿条，通过该驱动齿条带动驱动齿轮转动，进而带动位于驱动齿轮另一侧的另一驱动齿条移动，达到使第一夹爪朝第二夹爪相向移动或背离第二夹爪相背移动。

作为优选，所述钳体上还设置有移动导轨，所述移动导轨沿所述第一夹爪、所述第二夹爪的移动方向设置，所述第一夹爪、第二夹爪上分别连接有一滑块，所述滑块沿所述移动导轨滑动。

通过这样设置，设置滑块沿移动导轨滑动，使第一夹爪与第二夹爪的移动更加顺畅、稳定。

作为优选，所述第一夹爪、所述第二夹爪上均设置有夹持垫块，所述夹持垫块分别位于所述第一夹爪、所述第二夹爪相向的面上。

通过这样设置，在第一夹爪以及第二夹爪上设置夹持垫块，夹持待夹持件时，夹持垫块可缓冲与待夹持件的接触，减少对待夹持件损伤的可能。

相对于现有技术，本发明取得了有益的技术效果：

1、提供一种运用差压式气动夹钳的工件夹持方法，能针对不同刚度的待夹持件使用不同的夹紧力进行夹持，减少因夹持力过大而造成夹瘪或者因夹持力过小而造成无法夹紧的情况发生，提高夹持的稳定性以及可靠性，适用性强。

2、在正式夹持工件前，先截取一段待夹持工件的试样进行试夹，减少材料浪费。

附图说明

图1是本发明实施例1结构示意图；

图2是本发明实施例1中差压式气动伸缩缸的内部示意图；

图3是本发明实施例1中差压式气动伸缩缸的气路连接示意图；

图4是本发明实施例2中差压式气动伸缩缸的内部示意图；

图5是本发明实施例3中差压式气动夹钳的整体结构示意图；

图6是本发明实施例3中差压式气动夹钳的正视图；

图7是本发明实施例3中差压式气动夹钳的背视图；

图8是本发明实施例4中差压式气动伸缩缸在工况一时的第一种通气状态以及受力分析示意图；

图9是本发明实施例4中差压式气动伸缩缸在工况一时的第二种通气状态以及受力分析示意图；

图10是本发明实施例4中差压式气动伸缩缸在工况二时的通气状态以及受力分析示意图；

图11是本发明实施例4中差压式气动伸缩缸在工况三时的第一种通气状态以及受力分析示意图；

图12是本发明实施例4中差压式气动伸缩缸在工况三时的第二种通气状态以及受力分析示意图；

图13是本发明实施例4中差压式气动伸缩缸在工况三时的第三种通气状态以及受力分析示意图；

图14是本发明实施例6中差压式气动伸缩缸的气路连接示意图。

其中，各附图标记所指代的技术特征如下：

1、差压式气动伸缩缸；101、缸体；1011、一级滑腔；102、活塞；1021、第一塞体；10211、第一推进面；10212、第一后退面；1022、第二塞体；10221、第二推进面；10222、第二后退面；103、活塞杆；1031、一级伸缩杆；10311、次级滑腔；1032、次级伸缩杆； 10321、输出端；103211、连接螺母；2、一级通气孔；201、第一通气孔；2011、第一通气管；202、第二通气孔；2021、第二通气管；20211、单向阀；3、次级通气孔；301、第三通气孔；3011、第三通气管；302、第四通气孔；3021、第四通气管；4、第一开关电磁阀； 5、第一进气管；501、第一减压阀；5011、第一气压计；6、第一背压阀；601、第三气压计；7、第一排气阀；8、第二开关电磁阀；9、第二进气管；901、第二减压阀；9011、第二气压计；10、第二背压阀；1001、第四气压计；11、第二排气阀；12、差压式气动夹钳； 1201、钳体；1202、第一夹爪；1203、第二夹爪；12031、连接板；120311、连接卡槽；1204、齿轮齿条传动组件；12041、驱动齿轮；12042、驱动齿条；13、移动导轨；1301、滑块； 14、夹持垫块。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明，但本发明要求保护的范围并不局限于下述具体实施例。

实施例1

参考图1～3，本实施例公开了一种差压式气动伸缩缸1，包括缸体101、活塞102以及连接活塞102的活塞杆103，活塞杆103设置至少两个，每一活塞杆103各连接一活塞102，缸体101内设置有一级滑腔1011，活塞杆103包括一个一级伸缩杆1031以及若干个次级伸缩杆1032，一级伸缩杆1031的活塞102在一级滑腔1011内滑动，一级伸缩杆1031、若干个次级伸缩杆1032内设置有次级滑腔10311，一级伸缩杆1031、若干个次级伸缩杆1032 依次呈嵌套式设置，次级伸缩杆1032的活塞102在次级滑腔10311内滑动；

一级滑腔1011内位于一级伸缩杆1031的活塞102两侧成对设置有一级通气孔2，次级滑腔10311内位于次级伸缩杆1032的活塞102两侧成对设置有次级通气孔3。

参考图1～3，本实施例中，活塞杆103设置两个，包括一个一级伸缩杆1031以及一个次级伸缩杆1032，在其他实施例中，活塞杆103还可以设置为三个以上，包括一个伸缩杆以及多个次级伸缩杆1032；

本实施例中，活塞102设置两个，包括第一塞体1021以及第二塞体1022，其中，第一塞体1021与一级伸缩杆1031连接，第二塞体1022与次级伸缩杆1032连接；

参考图2～3，一级通气孔2包括第一通气孔201以及第二通气孔202，第一通气孔201、第二通气孔202均设置于缸体101上，且分别位于第一塞体1021的两侧，第一通气孔201、第二通气孔202位于缸体101沿长度方向的两端；

参考图2～3，本实施例中，次级通气孔3包括第三通气孔301以及第四通气孔302，第三通气孔301设置于一级伸缩杆1031上，第四通气孔302设置于次级伸缩杆1032上，且第三通气孔301、第四通气孔302分别位于第二塞体1022的两侧。

参考图2～3，次级伸缩杆1032的一端为输出端10321，第一塞体1021背离输出端10321 的一侧为第一推进面10211，第一塞体1021朝输出端10321的一侧为第一后退面10212，第一通气孔201位于第一推进面10211的一侧，第二通气孔202位于第一后退面10212的一侧；

第二塞体1022背离输出端10321的一侧为第二推进面10221，第二塞体1022朝输出端 10321的一侧为第二后退面10222，第三通气孔301位于第二推进面10221的一侧，第四通气孔302位于第二后退面10222的一侧。

参考图1～3，第一通气孔201、第二通气孔202、第三通气孔301以及第四通气孔302上分别连接有第一通气管2011、第二通气管2021、第三通气管3011、第四通气管3021，第一通气管2011、第二通气管2021连接于第一开关电磁阀4上，第一开关电磁阀4与第一进气管5连接，第二通气管2021还连接有第一背压阀6以及第一排气阀7，第三通气管3011、第四通气管3021连接于第二开关电磁阀8上，第二开关电磁阀8与第二进气管9连接，第三通气管3011还连接有第二背压阀10以及第二排气阀11。

具体地，第一开关电磁阀4与第二开关电磁阀8均为二位五通电磁阀，第一背压阀6与第二背压阀10均为可调式的泄压阀，第一排气阀7与第二排气阀11均为二位二通电磁阀，以上电磁阀可选用目前市面上“亚德客”的电磁阀。

参考图3，第一进气管5以及第二进气管9上分别设置有第一减压阀501以及第二减压阀901，第一减压阀501、第二减压阀901上分别连接有第一气压计5011以及第二气压计9011，第一背压阀6、第二背压阀10的进气端上分别连接有第三气压计601以及第四气压计1001。

参考图3，第二通气管2021以及第三通气管3011上还各连接一单向阀20211，单向阀 20211设置在第二通气管2021与第一开关电磁阀4连接的一端、第三通气管3011与第二开关电磁阀8连接的一端。

实施例2

参考图4，本实施例公开了另一种差压式气动伸缩缸1，基于实施例1，本实施例与实施例2区别的地方在于：

本实施例中，第三通气孔301、第四通气孔302均设置于一级伸缩杆1031上，且第三通气孔301、第四通气孔302分别位于第二塞体1022的两侧。

相比于实施例1，一级伸缩杆1031沿径向的尺寸更大。

实施例3

参考图5～7，本实施例公开了一种差压式气动夹钳12，包括上述实施例的差压式气动伸缩缸1，还包括钳体1201、第一夹爪1202、第二夹爪1203、齿轮齿条传动组件1204，齿轮齿条传动组件1204带动第一夹爪1202、第二夹爪1203相向移动或相背移动，差压式气动伸缩缸1的缸体101与钳体1201固定，差压式伸缩缸的输出端10321与第一夹爪1202 连接或第二夹爪1203连接，输出端10321的移动方向与第一夹爪1202或第二夹爪1203的移动方向平行。

参考图6，本实施例中，齿轮齿条传动组件1204包括驱动齿轮12041以及驱动齿条12042，驱动齿轮12041可转动地设置于钳体1201上，驱动齿条12042设置两个，并分别位于驱动齿轮12041的两侧，驱动齿轮12041沿一个方向转动时，两侧的驱动齿轮12041 朝相反的方向移动，两个驱动齿条12042分别与第一夹爪1202、第二夹爪1203固定，输出端10321与第二夹爪1203连接。

参考图7，第二夹爪1203上固定连接有一连接板12031，连接板12031上开设有连接卡槽120311，输出端10321上设置有连接外螺纹(图中未示出)，输出端10321上螺纹连接有两个连接螺母103211，连接螺母103211的最大齿轮大于连接卡槽120311的宽度，输出端10321插接于连接卡槽120311内，通过两个连接螺母103211分别与连接板12031两侧抵接，将连接板12031与输出端10321固定。

钳体1201上还设置有移动导轨13，移动导轨13沿第一夹爪1202、第二夹爪1203的移动方向设置，第一夹爪1202、第二夹爪1203上分别连接有一滑块1301，滑块1301沿移动导轨13滑动，从而第一夹爪1202与第二夹爪1203可沿移动导轨13相向滑动或相背滑动。

第一夹爪1202、第二夹爪1203上均设置有夹持垫块14，夹持垫块14可以是橡胶或硅胶，还可以是其他柔性材料制成的块件，夹持垫块14分别位于第一夹爪1202、第二夹爪1203相向的面上。

实施例4

本实施例公开一种工件夹持方法，运用上述实施例的差压式气动夹钳对工件进行夹持，包括以下步骤：

S1：测量待夹持件夹持位置的横截面尺寸D以及待夹持件的壁厚B；D为待夹持件横截面的最大尺寸，若待夹持件的横截面为规则图形，例如圆形，则D为待夹持件的最大外径，若为矩形，则D为待夹持件的对角线长，若为椭圆形，则D为椭圆的长轴；

S2：当D＜60mm且B＞1mm时，先向位于第一塞体1021一侧的一级通气孔2通气，使一级伸缩杆1031上的第一塞体1021与一级滑腔1011的任意一侧内壁保持抵接，参考图 8和图9，再向位于第二塞体1022一侧的次级通气孔3通气，使次级伸缩杆1032沿次级滑腔10311移动，输出端10321带动第一夹爪1202或第二夹爪1203移动，在齿轮齿条传动组件1204的传动作用下，第一夹爪1202与第二夹爪1203相向移动，从而将待夹持工件夹紧；

本实施例中，在夹持工件时，参考图3和图8，首先，使第一开关电磁阀4在“0”位，关闭第一排气阀7，向第二通气管2021通气，经第二通气孔202向一级滑腔1011进气，使一级伸缩杆1031回退，直到第一塞体1021与一级滑腔1011远离输出端10321的一侧内壁保持抵接，然后，使第二开关电磁阀8在“0”位，向第四通气管3021进气，且打开第二排气阀11，使次级伸缩杆1032后退，假定：第一塞体1021的有效受力面积为S1，第二塞体1022的有效受力面积为S2，第二通气管2021内通入的气压为P1，第三通气管3011内通入的气压为P2，由于将第二排气阀11打开，因此第三通气管3011内无背压，或者说背压值为0，在此工况下，对一级伸缩杆1031以及次级伸缩杆1032的受力情况分析如下：向一级滑腔1011内通入气压P1，对第一塞体1021产生的作用力F1＝P1*S1；向次级滑腔10311 内通入气压P2，对第二塞体1022产生的作用力F2＝P2*S2，对一级伸缩杆1031产生的作用力F3＝P2*S2；因此，一级伸缩杆1031所受的合力F_合1＝F1-F3；由于第一夹爪1202与第二夹爪1203呈竖直安装，次级伸缩杆1032上所受的力还包括自身重力G1以及第二夹爪1203 与连接板、连接螺母的重力之和G2，次级伸缩杆1032所受的合力F_合2＝F2-G1-G2，且F_合1>0，F_合2>0。

依靠F_合2带动第二夹爪1203向靠近第一夹爪1202的方向移动，在齿轮齿条传动组件 1204的传动作用下，第一夹爪1202与第二夹爪1203相互靠近，从而将待夹持工件夹持；

当D＜60mm且B＞1mm时，参考图3和图9，还可以使第一开关电磁阀4在“1”位，向第一通气管2011进气，并打开第一排气阀7，使一级伸缩杆1031前移，直到第一塞体 1021与一级滑腔1011靠输出端10321的一侧内壁保持抵接，然后，使第二开关电磁阀8在“0”位，向第四通气管3021进气，且打开第二排气阀11，使次级伸缩杆1032后退，假定：第一通气管2011内通入的气压为P1，第四通气管3021通入的气压为P2，由于将第一排气阀7与第二排气阀11均打开，因此第一通气管2011、第三通气管3011内无背压，或者说背压值为0，

在此工况下，对一级伸缩杆1031以及次级伸缩杆1032的受力情况分析如下：向一级滑腔1011内通入气压P1，对第二塞体1022产生的作用力F1＝P1*S1；向次级滑腔10311内通入气压P2，对第二塞体1022产生的作用力F2＝P2*S2，对一级伸缩杆1031产生的作用力F3＝P2*S2；因此，一级伸缩杆1031所受的合力F_合1＝F1+F3；由于第一夹爪1202与第二夹爪1203呈竖直安装，次级伸缩杆1032上所受的力还包括自身重力G1以及第二夹爪1203 与连接板、连接螺母的重力之和G2，次级伸缩杆1032所受的合力F_合2＝F2-G1-G2，且F_合1>0，F_合2>0，同理，依靠F_合2带动第二夹爪1203向靠近第一夹爪1202的方向移动，在齿轮齿条传动组件1204的传动作用下，第一夹爪1202与第二夹爪1203相互靠近，从而将待夹持工件夹持。

当D≥60mm且B＞2mm时，先向位于第二塞体1022一侧的次级通气孔3通气，使次级伸缩杆1032上的第二塞体1022与次级滑腔10311的一侧内壁保持抵接，次级通气孔3 对第二塞体1022的施加的合力方向与输出端10321需移动的方向相反，再向一级通气孔2 通气，使一级伸缩杆1031沿一级滑腔1011移动，一级伸缩杆1031克服次级通气孔3内通入的气压对第二塞体1022施加的合力带动次级伸缩杆1032移动，输出端10321带动第一夹爪1202或第二夹爪1203移动，在齿轮齿条传动组件1204的传动作用下，第一夹爪1202 与第二夹爪1203相向移动，从而将待夹持工件夹紧；

本实施例中，参考图3和图10，由于次级伸缩杆1032回退才能使第一夹爪1202与第二夹爪1203相互靠近实现夹紧，首先，使第二开关电磁阀8在“1”位，向第三通气管3011 进气，且关闭第二排气阀11，使次级伸缩杆1032前进，使第二塞体1022与次级滑腔10311 靠输出端10321一侧的内壁抵接，再使第一开关电磁阀4在“0”位，关闭第一排气阀7，向第二通气管2021进气，使一级伸缩杆1031回退，假定：第一塞体1021的有效受力面积为S1，第二塞体1022的有效受力面积为S2，第二通气管2021内通入的气压为P1，第三通气管3011内通入的气压为P2，由于第一开关电磁阀4在“0”位，第二开关电磁阀8在“1”位，因此第一通气管2011、第四通气管3021与外界连通，因此，第一通气管2011、第四通气管3021内无背压，或者说背压值为0，在此工况下，对一级伸缩杆1031以及次级伸缩杆 1032的受力情况分析如下：向一级滑腔1011内通入气压P1，对第一塞体1021产生的作用力F1＝P1*S1；向次级滑腔10311内通入气压P2，对第二塞体1022产生的作用力F2＝P2*S2，对一级伸缩杆1031产生的作用力F3＝P2*S2；由于第一夹爪1202与第二夹爪1203呈竖直安装，次级伸缩杆1032上所受的力还包括自身重力G1以及第二夹爪1203与连接板、连接螺母的重力之和G2，因此，次级伸缩杆1032所受的合力F_合2＝F2+G1+G2，一级伸缩杆1031 所受的F_合1＝F1+F3，次级伸缩杆1032与一级滑腔1011内壁抵接后，一级伸缩杆1031带动次级次级伸缩杆1032一起回退，此时，一级伸缩杆1031与次级伸缩杆1032整体所受的合力为F_合3＝F_合1-F_合2＝F1+F3-(F2+G1+G2)＝F1-G1-G2，F_合3>0，依靠F_合3带动第二夹爪1203 向靠近第一夹爪1202的方向移动，在齿轮齿条传动组件1204的传动作用下，第一夹爪1202 与第二夹爪1203相互靠近，从而将待夹持工件夹持。

当D≥60mm且B≤2mm或当D＜60mm且B≤1mm时，先向位于第一塞体1021一侧的一级通气孔2通气，使一级伸缩杆1031上的第一塞体1021与一级滑腔1011的任意一侧内壁保持抵接，再向位于第二塞体1022两侧的次级通气孔3均通气，或者仅向位于第二塞体1022一侧的次级通气孔3通气，另一侧的次级通气孔3保持背压，使第二塞体1022两侧形成压差，通过该压差驱动次级伸缩杆1032沿次级滑腔10311移动，输出端10321带动第一夹爪1202或第二夹爪1203移动，在齿轮齿条传动组件1204的传动作用下，第一夹爪 1202第二夹爪1203相向移动，从而将待夹持工件夹紧。

参考图3和图11，本实施例中，首先，使第一开关电磁阀4在“0”位，关闭第一排气阀7，向第二通气管2021进气，使一级伸缩杆1031回退，与一级滑腔1011远离输出端10321 的一侧内壁保持抵接，然后再使第二开关电磁阀8在“0”位，向第四通气管3021进气，且关闭第二排气阀11，可通过第二背压阀10调整第三通气管3011中的背压值，假定：第二通气管2021内通入的气压为P1，第四通气管3021内通入的气压为P2，由于第一开关电磁阀4在“0”位，因此第一通气管2011与外界连通，因此，第一通气管2011内无背压，或者说背压值为0，设第二背压阀10设定的压力为P3，在此工况下，对一级伸缩杆1031 以及次级伸缩杆1032的受力情况分析如下：向一级滑腔1011内通入气压P1，对第一塞体 1021产生的作用力F1＝P1*S1；向次级滑腔10311内通入气压P2，对第二塞体1022产生的作用力F2＝P2*S2，对第一塞体1021产生的作用力F5＝P2*S2；由于第三通气管3011内存在背压P3，因此，背压P3对一级伸缩杆1031施加的力F6＝P3*S2，对第二塞体1022施加的力F3＝P3*S2；次级伸缩杆1032上所受的力还包括自身重力G1以及第二夹爪1203与连接板、连接螺母的重力之和G2，因此，一级伸缩杆1031所受的F_合1＝F1+F6-F5，F_合1>0；次级伸缩杆1032所受的合力F_合2＝F2-F3-(G1-G2)，依靠F_合2带动第二夹爪1203向靠近第一夹爪1202的方向移动，在齿轮齿条传动组件1204的传动作用下，第一夹爪1202与第二夹爪1203相互靠近，从而将待夹持工件夹持；

在此工况下，第二塞体1022的两侧形成压差P2-P3，通过该压差克服移动阻力G1+G2 为次级伸缩杆1032的收缩提供驱动力，由于背压P3的存在，使得第二塞体1022所受的气压压力值减小，从而最终减小夹持力，适用于刚性较差的待夹持工件的夹持。

当D≥60mm且B≤2mm或当D＜60mm且B≤1mm时，参考图3和图12，使第一开关电磁阀4在“1”位，向第一通气管2011通气，打开第一排气阀7，使一级伸缩杆1031 前移，与一级滑腔1011靠输出端10321的一侧内壁保持抵接；然后再使第二开关电磁阀8 在“0”位，向第四通气管3021进气，且关闭第二排气阀11，可通过第二背压阀10调整第三通气管3011中的背压值，假定：第一通气管2011内通入的气压为P1，第四通气管3021 内通入的气压为P2，由于第一排气阀7打开，因此第二通气管2021内无背压，或者说背压值为0，设第二背压阀10设定的压力为P3，在此工况下，对一级伸缩杆1031以及次级伸缩杆1032的受力情况分析如下：向一级滑腔1011内通入气压P1，对第一塞体1021产生的作用力F1＝P1*S1；向次级滑腔10311内通入气压P2，对第二塞体1022产生的作用力 F2＝P2*S2，对第一塞体1021产生的作用力F3＝P2*S2；由于第三通气管3011内存在背压 P3，因此，背压P3对一级伸缩杆1031施加的力F5＝P3*S2，对第二塞体1022施加的力 F4＝P3*S2；次级伸缩杆1032上所受的力还包括自身重力G1以及第二夹爪1203与连接板、连接螺母的重力之和G2，因此，一级伸缩杆1031所受的F_合1＝F1+F3-F5，F_合1>0；次级伸缩杆1032所受的合力F_合2＝F2-F4-(G1-G2)，依靠F_合2带动第二夹爪1203向靠近第一夹爪1202的方向移动，在齿轮齿条传动组件1204的传动作用下，第一夹爪1202与第二夹爪 1203相互靠近，从而将待夹持工件夹持；

同理，在此工况下，第二塞体1022的两侧形成压差P2-P3，通过该压差克服移动阻力G1+G2为次级伸缩杆1032的收缩提供驱动力，由于背压P3的存在，使得第二塞体1022所受的气压压力值减小，从而最终减小夹持力，适用于刚性较差的待夹持工件的夹持。

优选地，在步骤S1之前，还进行步骤S0：制作待夹持件的夹持样块，通过差压式气动夹钳12对夹持样块进行试夹持。

实施例5

本发明实施例公开另一种工件夹持方法，基于实施例4，本实施例与实施例4区别的地方在于：

在S2中，当D≥60mm且B≤2mm或当D＜60mm且B≤1mm时，向位于第一塞体1021 两侧的一级通气孔2均通气，或者仅向位于第一塞体1021一侧的一级通气孔2通气，另一侧的一级通气孔2保持背压，使第一塞体1021两侧形成第一压差，并向位于第二塞体1022 两侧的次级通气孔3均通气，或者仅向位于第二塞体1022一侧的次级通气孔3通气，另一侧的次级通气孔3保持背压，使第二塞体1022两侧形成第二压差，通过第一压差驱动一级伸缩杆1031沿一级滑腔1011朝背离输出端10321需移动的方向移动，通过第二压差驱动次级伸缩杆1032沿次级滑腔10311移动，次级伸缩杆1032与次级滑腔10311内壁抵接后，第一压差对次级伸缩杆1032施加的力与第二压差对一级伸缩杆1031施加的力的合力驱动次级伸缩杆1032移动，输出端10321带动第一夹爪1202或第二夹爪1203移动，在齿轮齿条传动组件1204的传动作用下，第一夹爪1202与第二夹爪1203相向移动，从而将待夹持工件夹紧。

参考图3和图13，本实施例中，使第二开关电磁阀8在“0”位，向第四通气管3021 进气，且关闭第二排气阀11，可通过第二背压阀10调整第三通气管3011中的背压值，使第一开关电磁阀4在“1”位，向第一通气管2011进气，且关闭第一排气阀7，可通过第一背压阀6调整第二通气管2021中的背压值，假定：第一通气管2011内通入的气压为P1，第四通气管3021内通入的气压为P2，设第二背压阀10设定的压力为P3，第一背压阀6设定的压力为P4，在此工况下，对一级伸缩杆1031以及次级伸缩杆1032的受力情况分析如下：向一级滑腔1011内存在P1、P4，P1对第一塞体1021产生的作用力F1＝P1*S1，P4对第一塞体1021产生的作用力F4＝P4*S1；次级滑腔10311内存在P2、P3，P2对第二塞体1022 产生的作用力F2＝P2*S2，对一级伸缩杆1031产生的作用力F5＝P2*S2；P3对第二塞体1022 产生的作用力F3＝P3*S2，对一级伸缩杆1031产生的作用力F6＝P3*S2；次级伸缩杆1032 上所受的力还包括自身重力G1以及第二夹爪1203与连接板、连接螺母的重力之和G2，因此，一级伸缩杆1031所受的F_合1＝F4+F5-F1-F6，F_合1>0；第二塞体1022与次级滑腔10311 的远离输出端10321一侧内壁抵接后，次级伸缩杆1032所受的合力F_合2＝F2-F3- (F4+F5-F1-F6)-(G1-G2)，依靠F_合2带动第二夹爪1203向靠近第一夹爪1202的方向移动，在齿轮齿条传动组件1204的传动作用下，第一夹爪1202与第二夹爪1203相互靠近，从而将待夹持工件夹持；

在此工况下，第二塞体1022的两侧形成第一压差P2-P3，第二塞体1022的两侧形成第二压差P1-P4，第一压差P2-P3对次级伸缩杆1032产生的驱动力F2-F3移动阻力F_合1以及G1+G2，为次级伸缩杆1032的收缩提供驱动力，由于背压P3、第二压差P1-P4的存在，使得对第二塞体1022施加的驱动力进一步减小，从而进一步减小夹持力，适用于刚性更差的待夹持工件的夹持。

以上针对一级伸缩杆1031与次级伸缩杆1032的动作过程以及第一开关电磁阀4、第二开关电磁阀8、第一排气阀7、第二排气阀11、第一背压阀6和第二背压阀10的启闭状态总结如下：

实施例6

参考图14，本实施例公开了另一种差压式气动伸缩缸1，基于实施例1，本实施例与实施例1区别的地方在于：

参考图14，第一背压阀6以及第一排气阀7连接于第一通气管2011上，第二背压阀10以及第二排气阀11连接于第四通气管3021。

参考图14，单向阀20211设置于第一通气管2011、第四通气管3021上，且单向阀20211 位于第一通气管2011与第一开关电磁阀4连接的一端、第四通气管3021与第二开关电磁阀8连接的一端。

此差压式气动伸缩缸1适用于次级伸缩杆1032伸出时输出夹紧力的情形。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对发明构成任何限制。

Claims (9)

1.一种运用差压式气动夹钳的工件夹持方法，其特征在于，运用差压式气动夹钳(12)对工件进行夹持，所述差压式气动夹钳(12)包括钳体(1201)、第一夹爪(1202)、第二夹爪(1203)、齿轮齿条传动组件(1204)以及差压式气动伸缩缸(1)，所述齿轮齿条传动组件(1204)带动第一夹爪(1202)、第二夹爪(1203)相向移动或相背移动；

所述差压式气动伸缩缸(1)包括缸体(101)、活塞(102)以及连接活塞(102)的活塞杆(103)，所述活塞杆(103)包括一个一级伸缩杆(1031)以及一个次级伸缩杆(1032)，所述活塞(102)包括分别与所述一级伸缩杆(1031)、所述次级伸缩杆(1032)连接的第一塞体(1021)、第二塞体(1022)；所述缸体(101)内设置有一级滑腔(1011)，所述一级伸缩杆(1031)内设置有次级滑腔(10311)，所述一级滑腔(1011)内位于所述一级伸缩杆(1031)的活塞(102)两侧成对设置有一级通气孔(2)，所述次级滑腔(10311)内位于所述次级伸缩杆(1032)的活塞(102)两侧成对设置有次级通气孔(3)；

所述次级伸缩杆(1032)的一端为输出端(10321)；

所述缸体(101)与所述钳体(1201)固定，所述输出端(10321)与所述第一夹爪(1202)连接或第二夹爪(1203)连接，所述输出端(10321)的移动方向与所述第一夹爪(1202)或所述第二夹爪(1203)的移动方向平行；

工件夹持方法包括以下步骤：

S1：测量待夹持件夹持位置的横截面尺寸D以及待夹持件的壁厚B；

S2：当D＜60mm且B＞1mm时，先向位于第一塞体(1021)一侧的一级通气孔(2)通气，使一级伸缩杆(1031)上的第一塞体(1021)与一级滑腔(1011)的任意一侧内壁保持抵接，再向位于第二塞体(1022)一侧的次级通气孔(3)通气，使次级伸缩杆(1032)沿次级滑腔(10311)移动，输出端(10321)带动第一夹爪(1202)或第二夹爪(1203)移动，在齿轮齿条传动组件(1204)的传动作用下，第一夹爪(1202)与第二夹爪(1203)相向移动，从而将待夹持工件夹紧；

当D≥60mm且B＞2mm时，先向位于第二塞体(1022)一侧的次级通气孔(3)通气，使次级伸缩杆(1032)上的第二塞体(1022)与次级滑腔(10311)的一侧内壁保持抵接，次级通气孔(3)对第二塞体(1022)的施加的合力方向与输出端(10321)需移动的方向相反，再向一级通气孔(2)通气，使一级伸缩杆(1031)沿一级滑腔(1011)移动，一级伸缩杆(1031)克服次级通气孔(3)内通入的气压对第二塞体(1022)的施加的合力带动次级伸缩杆(1032)移动，输出端(10321)带动第一夹爪(1202)或第二夹爪(1203)移动，在齿轮齿条传动组件(1204)的传动作用下，第一夹爪(1202)与第二夹爪(1203)相向移动，从而将待夹持工件夹紧；

当D≥60mm且B≤2mm或当D＜60mm且B≤1mm时，先向位于第一塞体(1021)一侧的一级通气孔(2)通气，使一级伸缩杆(1031)上的第一塞体(1021)与一级滑腔(1011)的任意一侧内壁保持抵接，再向位于第二塞体(1022)两侧的次级通气孔(3)均通气，或者仅向位于第二塞体(1022)一侧的次级通气孔(3)通气，另一侧的次级通气孔(3)保持背压，使第二塞体(1022)两侧形成压差，通过该压差驱动次级伸缩杆(1032)沿次级滑腔(10311)移动，输出端(10321)带动第一夹爪(1202)或第二夹爪(1203)移动，在齿轮齿条传动组件(1204)的传动作用下，第一夹爪(1202)与第二夹爪(1203)相向移动，从而将待夹持工件夹紧。

2.根据权利要求1所述的工件夹持方法，其特征在于，在步骤S1之前，还进行步骤S0：制作待夹持件的夹持样块，通过差压式气动夹钳(12)对夹持样块进行试夹持。

3.根据权利要求1所述的工件夹持方法，其特征在于，所述一级通气孔(2)包括第一通气孔(201)以及第二通气孔(202)，所述第一通气孔(201)、第二通气孔(202)均设置于所述缸体(101)上，且分别位于所述第一塞体(1021)的两侧；

所述次级通气孔(3)包括第三通气孔(301)以及第四通气孔(302)，所述第三通气孔(301)设置于所述一级伸缩杆(1031)上，所述第四通气孔(302)设置于所述次级伸缩杆(1032)上，且所述第三通气孔(301)、所述第四通气孔(302)分别位于所述第二塞体(1022)的两侧。

4.根据权利要求3所述的工件夹持方法，其特征在于，所述第一塞体(1021)背离所述输出端(10321)的一侧为第一推进面(10211)，所述第一塞体(1021)朝所述输出端(10321)的一侧为第一后退面(10212)，所述第一通气孔(201)位于所述第一推进面(10211)的一侧，所述第二通气孔(202)位于所述第一后退面(10212)的一侧；

所述第二塞体(1022)背离所述输出端(10321)的一侧为第二推进面(10221)，所述第二塞体(1022)朝所述输出端(10321)的一侧为第二后退面(10222)，所述第三通气孔(301)位于所述第二推进面(10221)的一侧，所述第四通气孔(302)位于所述第二后退面(10222)的一侧。

5.根据权利要求4所述的工件夹持方法，其特征在于，所述第一通气孔(201)、第二通气孔(202)、第三通气孔(301)以及第四通气孔(302)上分别连接有第一通气管(2011)、第二通气管(2021)、第三通气管(3011)、第四通气管(3021)，所述第一通气管(2011)、所述第二通气管(2021)连接于第一开关电磁阀(4)上，所述第一开关电磁阀(4)与第一进气管(5)连接，所述第二通气管(2021)还连接有第一背压阀(6)以及第一排气阀(7)，所述第三通气管(3011)、所述第四通气管(3021)连接于第二开关电磁阀(8)上，所述第二开关电磁阀(8)与第二进气管(9)连接，所述第三通气管(3011)还连接有第二背压阀(10)以及第二排气阀(11)。

6.根据权利要求5所述的工件夹持方法，其特征在于，所述第一进气管(5)以及第二进气管(9)上分别设置有第一减压阀(501)以及第二减压阀(901)，所述第一减压阀(501)、第二减压阀(901)上分别连接有第一气压计(5011)以及第二气压计(9011)。

7.根据权利要求5或6所述的工件夹持方法，其特征在于，所述第一背压阀(6)、第二背压阀(10)的进气端上分别连接有第三气压计(601)以及第四气压计(1001)。

8.根据权利要求1、4、5或6所述的工件夹持方法，其特征在于，所述齿轮齿条传动组件(1204)包括驱动齿轮(12041)以及驱动齿条(12042)，所述驱动齿条(12042)设置两个，并分别位于所述驱动齿轮(12041)的两侧，所述驱动齿轮(12041)可转动地设置于所述钳体(1201)上，两个所述驱动齿条(12042)分别与所述第一夹爪(1202)、所述第二夹爪(1203)固定，所述输出端(10321)与所述第二夹爪(1203)连接。

9.根据权利要求1、4、5或6所述的工件夹持方法，其特征在于，所述钳体(1201)上还设置有移动导轨(13)，所述移动导轨(13)沿所述第一夹爪(1202)、所述第二夹爪(1203)的移动方向设置，所述第一夹爪(1202)、第二夹爪(1203)上分别连接有一滑块(1301)，所述滑块(1301)沿所述移动导轨(13)滑动。

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