CN113146498B - 带有压力传感器的多功能夹具、控制方法、工件加持装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于约束夹具技术领域，公开了一种带有压力传感器的多功能夹具、控制方法、工件加持装置，用以对工件进行支撑的夹板；用以对工件施加加持力的施力结构；用以对加持力监控测量的压力传感器；为整体夹具提供支撑作用的支撑结构。本发明使用加持位置和方式灵活，根据加持位置需要进行组装变形，变成龙门型、C型，工字型夹具以满足不同工件加持位置不同的需求。将下夹板可更换成圆弧板，对于圆柱形状的工件提供加持固定。施力螺栓能提供比传统夹具更强和更稳定的加持力，整体结构稳定性强。使用过程维护方法简易，使用年限较长；同时施力结构上带有压力传感器，可以精确测量夹具加持力的值，可用于某些对加持力有具体要求的情况。

Description

带有压力传感器的多功能夹具、控制方法、工件加持装置

技术领域

本发明属于约束夹具技术领域，尤其涉及一种带有压力传感器的多功能夹具、控制方法、工件加持装置。

背景技术

目前，夹具在生产生活中起到不可或缺的作用。夹具装置使用首先可以为工件创建牢固的安装点，从而在操作过程中提供支撑，并提高成品零件的精度，可靠性和互换性。其次还可以通过快速设置和零件到零件的平滑过渡来减少工作时间。此外还会降低过程的复杂性以及减少集中固定所需的精力和体力，从而提高生产人员的安全性。总言之，夹具约束装置是一种使工件按一定的技术要求准确定位、牢固夹紧以及稳定加持的工艺装置。

目前存在的G型夹具，F型夹具以及三头夹具，在使用方面功能较为单一，加持位置和方式固定，无法灵活使用；对加持稳定性要求较高的工件，现有夹具装置往往不能足够稳定，使用过程极易产生扰动。就夹具装置尺寸而言，现有尺寸多是标准固定尺寸，工件找不到对应合适尺寸的夹具装置；夹具装置的材料多为铸铁材料，使用过程容易产生断裂。此外，对于精确的实验中传统夹具系统无法测量加持力，来对加持的程度进行定量描述。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：

(1)现有的夹具功能较为单一，加持位置和方式为固定式，无法灵活使用。

(2)现有夹具装置在使用过程中，往往不够稳定，使用过程中极易产生扰动。

(3)现有夹具尺寸多是标准固定尺寸，工件找不到对应合适尺寸的夹具装置。

(4)现有夹具装置的材料多为铸铁材料，使用过程容易产生断裂，且使用过程损坏难以维修。

(5)对于精确的实验中传统夹具系统无法测量加持力，来对加持程度进行定量描述。

解决以上问题及缺陷的难度为：难点在于首先如何设计可以变形组装的各零部件，其次是如何将压力传感器与零件进行设计组装。

解决以上问题及缺陷的意义为：首先本多功能夹具，功能打破单一限制，使用过程方便，应用范围更广，材料可采用不锈钢材料，各个零部件出现损坏，容易更换，使用年限更长；其次，本多功能夹具带有压力传感器，可以精确测量夹具加持力的大小，来满足某些对加持力有具体要求的情况。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种带有压力传感器的多功能夹具、控制方法、工件加持装置。本发明能够灵活改变加持方式和位置，并且能起到强力夹紧，稳定加持，精准测量加持力的作用。

本发明是这样实现的，一种能提供带有压力传感器的多功能夹具，所述带有压力传感器的多功能夹具设置有：

用以对工件进行支撑的夹板；

用以对工件施加加持力的施力结构；

用以对加持力监控测量的压力传感器；

为整体夹具提供支撑作用的支撑结构。

进一步，所述施力结构设置有施力螺栓，施力螺栓上旋接有施力螺杆固定螺母。

进一步，所述施力结构设置在上夹板的中间位置、两端或者一端。

进一步，所述施力螺栓下端通过螺纹固定有压力传感器固定螺母，压力传感器固定螺母与压力传感器胶粘连接，压力传感器和平面轴承开槽方块胶粘连接，平面轴承开槽方块内设置有轴承滚珠。

进一步，所述平面轴承开槽方块设置有开槽，滚珠紧密排列在方槽内。

进一步，所述支撑结构设置在夹板的两端、中间位置或者一端。

进一步，所述支撑结构设置有支撑螺栓，支撑螺栓上旋接有支撑螺栓下固定螺母。

进一步，所述夹板设置有上夹板和下夹板，上夹板上设置有三个螺纹孔，三个螺纹孔分别旋接有施力螺栓和支撑螺栓；

下夹板上在两端、中间位置、一端设置有螺纹孔，螺纹孔旋接支撑螺栓。

进一步，所述夹板设置有下夹板为圆弧板，圆弧板可通过钢管进行线切割而成，或者通过钢板卷成。

进一步，所述上夹板和下夹板采用普通不锈钢金属加工，施力螺栓和支撑螺栓采用标准不锈钢螺栓，每个螺栓配套3个螺母。

结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：本发明使用加持位置和方式灵活，可以根据加持位置需要进行组装变形，可以变成龙门型、C型，工字型夹具以满足不同工件加持位置不同的需求。将下夹板可更换成圆弧板，可对于圆柱形状的工件提供加持固定，提供牢固可靠的加持力。施力螺栓能提供比传统夹具更强和更稳定的加持力，整体结构稳定性强。使用过程维护方法简易，各组成零部件出现损坏，购买替换即可，使用年限较长；同时施力结构上带有压力传感器，可以精确测量夹具加持力的值，可以满足某些对加持力有具体要求的情况；此外提供平面轴承，方便有平动使用要求的工件加工中使用。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的中间位置加持夹具结构示意图。

图2是本发明实施例提供的两侧位置加持夹具结构示意图。

图3是本发明实施例提供的单侧位置加持夹具结构示意图。

图4是本发明实施例提供的圆弧形中间加持夹板夹具结构示意图。

图5是本发明实施例提供的传感器与平面轴承的正面结构示意图。

图6是本发明实施例提供的传感器与平面轴承的顶面结构示意图。

图7是本发明实施例提供的传感器与平面轴承的底面结构示意图。

图中：1、施力螺栓；2、施力螺杆固定螺母；3、上夹板；4、支撑螺栓上固定螺母；5、支撑螺栓；6、支撑螺栓下固定螺母；7、下夹板；8、压力传感器固定螺母；9、平面轴承开槽方块；10、轴承滚珠；11、压力传感器。

图8是本发明实施例提供的传统夹具约束实验组与对照组粘结滑移曲线对比示意图。

图9是本发明实施例提供的传统夹具约束实验组与对照组粘结强度结果对比示意图

图10是本发明实施例提供的本发明约束实验组与对照组粘结滑移曲线对比示意图。

图11是本发明实施例提供的本发明约束实验组与对照组粘结强度结果对比示意图。

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。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种带有压力传感器的多功能夹具、控制方法、工件加持装置，下面结合附图对本发明作详细的描述。

实施例1

如图1所示，本发明实施例提供的带有压力传感器的多功能夹具为多功能夹具的龙门夹具形式，包括：施力螺栓1、施力螺杆固定螺母2、上夹板3、支撑螺栓上固定螺母4、支撑螺栓5、支撑螺栓下固定螺母6、下夹板(圆弧板)7、压力传感器固定螺母8、平面轴承开槽方块9、轴承滚珠10和压力传感器11。施力螺栓1通过施力螺杆固定螺母2固定在上夹板3上中间位置，施力螺栓1下端通过螺纹固定有压力传感器固定螺母8，压力传感器固定螺母8与压力传感器11和平面轴承开槽方块9连接，平面轴承开槽方块9上设置有轴承滚珠10。上夹板3上两端设置有螺纹孔，螺纹孔旋接有支撑螺栓5，支撑螺栓5上侧旋接有支撑螺栓上固定螺母4，支撑螺栓5下端旋接有支撑螺栓下固定螺母6，支撑螺栓下固定螺母6之间加持有下夹板7。上夹板3和下夹板7采用普通不锈钢金属加工，圆弧板可通过钢管进行线切割而成，或者通过钢板卷成；施力螺栓1和支撑螺栓5采用标准不锈钢螺栓，每个螺栓配套3个螺母；其中上、下夹板需转孔，并在孔内攻丝，方便螺栓固定。压力传感器固定螺母与压力传感器组成测力系统；平面轴承开槽方块、轴承滚珠组成平面轴承系统，如图5所示，其中压力传感器固定螺母8胶接在压力传感器11顶面，压力传感器11胶接在开槽方块9的顶面，如图6所示，另外方块开槽深度应小于轴承滚珠的直径，滚珠紧密排列在方槽内，如图7所示。

首先将上、下与两个支撑螺栓进行组装，两个支撑螺栓固定位置为夹板两侧的转孔中；两夹板间距离为夹具可加持的最大深度，并用上、下螺母对支撑螺栓进行固定。随后在中间孔中组装连接施力螺栓，最后将平面轴承与压力传感器通过螺母安装在施力螺栓端部。结构示意图如图1所示。

实施例2

如图2所示，本发明实施例提供中带有压力传感器的多功能夹具为多功能夹具的工字型夹具形式。施力螺栓1通过施力螺杆固定螺母2固定在上夹板3两端，上夹板3中间位置通过螺纹孔旋接有支撑螺栓5，并通过支撑螺栓5上固定螺母4固定，支撑螺栓5下端通过支撑螺栓下固定螺母6固定有下夹板7。

首先将上、下夹板与中间支撑螺栓进行组装，用上、下螺母对支撑螺栓进行固定，两夹板间距离为夹具可加持的最大深度；随后在两侧孔中组装连接两个施力螺栓；最后平面轴承与压力传感器通过螺母安装在施力螺栓端部，结构示意图如图2所示。

实施例3

如图3所示，本发明实施例提供中带有压力传感器的多功能夹具为多功能夹具的C字型夹具形式，施力螺栓1通过螺纹孔旋接在上夹板3一端，并通过施力螺杆固定螺母2进行紧固。上夹板3一端通过螺纹孔旋接有两个支撑螺栓5，并通过支撑螺栓上固定螺母4进行紧固。两个支撑螺栓5下端分别通过螺纹孔旋接在下夹板7上，并通过支撑螺栓下固定螺母6进行固定。

首先将上、下与两个支撑螺栓进行组装，两个支撑螺栓固定位置为夹板一侧的相邻两个转孔中，两夹板间距离为夹具可加持的最大深度，并用上、下螺母对支撑螺栓进行固定，随后在中间孔中组装连接施力螺栓；最后平面轴承与压力传感器通过螺母安装在施力螺栓端部，结构示意图如图3所示。

实施例4

如图4所示，本发明实施例提供中带有压力传感器的多功能夹具为多功能夹具的圆弧型夹具形式，施力螺栓1通过施力螺杆固定螺母2固定在上夹板3中间位置，施力螺栓1下端通过螺纹固定有压力传感器固定螺母8，压力传感器固定螺母8与压力传感器11和平面轴承开槽方块9连接，平面轴承开槽方块9上设置有轴承滚珠10。上夹板3两端设置有螺纹孔，螺纹孔旋接有支撑螺栓5，支撑螺栓5上侧旋接有支撑螺栓上固定螺母4，支撑螺栓5下端旋接有支撑螺栓下固定螺母6，支撑螺栓下固定螺母6之间加持有下夹板7，下夹板7为圆弧板。

首先将夹板、圆弧板与两个支撑螺栓进行组装，用上、下螺母对支撑螺栓进行固定，随后在中间孔中组装连接施力螺栓；最后平面轴承与压力传感器通过螺母安装在施力螺栓端部，结构示意图如图4所示。

下面结合实验对本发明的技术效果作详细的描述。

本发明应用实验背景：本发明应用的实验为钢筋混凝土半圆柱体拉拔实验。根据边界条件分析，与一般传统的拉拔实验相比，很明显半圆柱体试件缺少另一半混凝土的横向约束，于是实验中采用本发明实施例4，即带有圆弧形夹板的约束夹具，来模拟缺失的混凝土对半圆柱体试件的约束。实验试件分为半圆柱体实验组和完整圆柱体对照组。这里需要指出：对于本实验中夹具系统是否有效，最有效最直接的评估标准就是看约束后的半圆柱体对比实验结果能否和整体圆柱体试件结果相对应，其中结果主要从荷载滑移曲线以及粘结强度两个方面进行对比。

本实验前期预实验采用常见的传统C字型夹具来约束半圆柱体试件，然而传统的夹具的约束出现以下的问题：首先，由于试件是半圆柱体的，夹具夹头在背后圆弧面上很难固定住，在钢筋拔出过程中，夹具自身稳定性较差；其次，c型夹具无法提供足够的加持力。传统夹具约束实验组与对照组粘结滑移曲线对比如图8所示，从图中可以发现：在达到最大载荷后，半圆柱体试样BM15-1,BM15-2的承载力会立即降低，这与对照试样M15-1,M15-2，M15-3的结果有明显的不同。传统夹具约束实验组与对照组粘结强度结果对比如图9所示，从粘结强度上看，对于半圆柱体试件实验组中粘结强度较高的BM15-2也仅达到对照组M15-1、2、3粘结强度平均值的20.6％。造成以上现象的原因是传统夹具在实验过程中稳定性较差，并且无法有效提供足够的约束。另外，在传统的夹具夹头上很难安装压力传感器，无法定量的描述加持力的大小。综上，传统夹具出现的问题为约束过程稳定性较差、无法提供足够的约束和无法定量测得加持力的大小。

为克服传统夹具的存在的以上问题，并将本发明实施例4应用在本实验中，在试件的上，中，下位置采用本发明实施例4对试件进行约束。本实验中试件编号原则为:编号有三部分组合，第一部分表示试件的类型，即以M15开头为完整圆柱的对照组，以BM15开头为半圆柱体的实验组；第二部分表示试件中钢筋的直径大小；第三部分表示重复实验的序号。例如BM15-10-1表示钢筋直径为10mm的半圆柱体试件的第一个试件。

实验效果：首先，如图9所示，通过本发明约束的半圆柱体试件和对照组荷载滑移曲线对比，实验组和对照组的曲线都具有相似的趋势特征：由上升段、下降段，以及残余段三部分。另外，从图中还可以发现无论哪种直径类型的实验组与对应的对照组的曲线几乎是一致的，这说明从荷载滑移曲线的规律上看，本发明实施例4约束的半圆柱体试件是和完整圆柱体可以对应上的。其次，由于本发明实施例4中，施力螺栓前端设有压力传感器，可以定量描述约束大小，各位置加持力大小汇总于表1，相应的对照组结果汇总于表2。关于粘结强度，从图10以及结合表1中约束大小情况可以看出，通过调整约束夹具，可以调整加持力的大小，随着加持力的增加，相应试件的粘结强度也相应提高，其中半圆柱体试件BM15-10-3，BM15-12-4，BM15-14-4，BM15-16-3的粘结强度分别能达到相应的对照组试件粘结强度平均值的99.9％，104.46％，77.75％，91.06％。考虑到混凝土实验结果的离散型，特别是在拉拔试验中，这些差异可以认为是可接受的。综上，通过本发明实施例4约束的半圆柱体试件与整体圆柱体试件的粘结滑移结果可以对应，是可以用来研究钢筋混凝土间的粘结机理的。

总结：通过实验发现本发明实施例4较传统夹具有以下特点；由于是中间螺杆施力，约束过程中更加稳定；能够提供更大的加持力，满足实验的需求；安装带有压力传感器，能定量描述加持力大小，用以研究不同加持力对实验结果的影响。

表1：本发明约束实验组结果汇总

/^a:无中间约束

表2：本发明约束对照组结果汇总

在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种带有压力传感器的多功能夹具，其特征在于，所述带有压力传感器的多功能夹具设置有：

用以对工件进行支撑的夹板；夹板设置有上夹板和下夹板；

用以对工件施加加持力的施力结构；

用以对加持力监控测量的压力传感器；

为整体夹具提供支撑作用的支撑结构；

所述施力结构设置有施力螺栓，施力螺栓上旋接有施力螺杆固定螺母；

所述施力结构设置在上夹板的中间位置、两端或者一端；

所述施力螺栓下端通过螺纹固定有压力传感器固定螺母，压力传感器固定螺母与压力传感器通过胶粘连接，压力传感器和平面轴承开槽方块胶粘连接，平面轴承开槽方块内设置有轴承滚珠；

所述平面轴承开槽方块设置有开槽，滚珠紧密排列在方槽内；

所述支撑结构设置在夹板的两端、中间位置或者一端；

所述支撑结构设置有支撑螺栓，支撑螺栓上旋接有支撑螺栓下固定螺母；

上夹板上设置有三个螺纹孔，三个螺纹孔分别旋接有施力螺栓和支撑螺栓；

下夹板上在两端、中间位置、一端设置有螺纹孔，螺纹孔旋接支撑螺栓；

所述夹板设置有下夹板为圆弧板，圆弧板可通过钢管进行线切割而成，或者通过钢板卷成；

所述上夹板和下夹板采用普通不锈钢金属加工，施力螺栓和支撑螺栓采用标准不锈钢螺栓，每个螺栓配套3个螺母。

2.一种如权利要求1所述带有压力传感器的多功能夹具的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括首先将上螺母、下螺母与两个支撑螺栓进行组装，两个支撑螺栓固定位置为夹板两侧的转孔中；两夹板间距离为夹具可加持的最大深度，并用上、下螺母对支撑螺栓进行固定；随后在中间孔中组装连接施力螺栓，最后压力传感器和平面轴承通过螺母安装在施力螺栓端部。

3.如权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：首先将上、下夹板与中间支撑螺栓进行组装，用上、下螺母对支撑螺栓进行固定，两夹板间距离为夹具可加持的最大深度；随后在两侧孔中组装连接两个施力螺栓；最后压力传感器和平面轴承通过螺母安装在施力螺栓端部。

4.如权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：首先将上、下夹板与两个支撑螺栓进行组装，两个支撑螺栓固定位置为夹板一侧的相邻两个转孔中，两夹板间距离为夹具可加持的最大深度，并用上、下螺母对支撑螺栓进行固定，随后在侧孔中组装连接施力螺栓；最后压力传感器和平面轴承通过螺母安装在施力螺栓端部。

5.如权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：首先将夹板、圆弧板与两个支撑螺栓进行组装，用上、下螺母对支撑螺栓进行固定，随后在中间孔中组装连接施力螺栓；最后压力传感器和平面轴承通过螺母安装在施力螺栓端部。

6.一种工件加持装置，其特征在于，所述工件加持装置安装有权利要求1所述带有压力传感器的多功能夹具。

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