CN202438861U - 气液复合传动双工位夹具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种气液复合传动双工位夹具，包括气压缸、运动件、铰杆增力机构、第一液压缸、第二液压缸以及夹头，所述气压缸包括活塞，所述运动件随活塞左右运动的同时能沿上下方向运动，所述铰杆增力机构包括对称铰接在运动件上的上铰杆及下铰杆，所述上铰杆及下铰杆与上下方向竖直线之间的夹角为锐角且位于上下方向竖直线的外侧。本实用新型的气液复合传动双工位夹具在原有气液复合传动双工位夹具的基础上，创新出了基于铰杆增力机构的非线性气液复合传动双工位夹具，有效利用了气体传动的无污染、反应快等优点，在力放大后又改用液体传动来防止气体传动输出力不大的缺陷，具有结构简单紧凑，环境适应性强的优点。

Description

气液复合传动双工位夹具

技术领域

本实用新型涉及气液复合传动技术，尤其涉及一种气液复合传动双工位夹具。

背景技术

基于可持续发展战略思想的绿色设计与绿色制造理念，目前制造业中对夹具传动介质的绿色化越来越成为人们关注的焦点，因此气动夹具越来越多地被使用，它的优点是没有污染，速度快，尤其是夹紧后利用的是势能，无能量消耗；但是，气压传动的致命缺点是系统压力不可能太高(一般P＝0.4～0.7MPa)，解决这一问题的有效途径是利用高倍增力机构将气缸的输出力加以放大后，再作用于工件，但即使这样做还是无法达到液压所能达到的压力，并且往往造成夹具的体积过于庞大。

所以，在需要较大压力的情况下多采用液压夹具，它的显著优点是夹紧力大；然而，液压传动系统对于环境产生污染：一是由传动介质的泄漏及挥发；二是由液压泵等元器件运转时产生的噪声，并且效率低，有溢流，在夹紧后若不使用蓄能器保压回路，就一直需要提供液体，但如果使用蓄能器体积将极为庞大。

请参阅图1所示，为常见的气-液复合传动夹具，显然它能够保存气压传动和液压传动的所有优点。但是，它是线性机构，由于单纯基于面积效应进行力放大，该夹具的最大缺点是夹紧速度慢。

用双工位夹具能大大提高生产效率，但是一般需要现有的两套装置，主要采用单缸单活塞，这样导致制造成本的提高。

因此，针对上述液体夹具存在的问题，有必要提供一种新型结构的气液复合传动双工位夹具，以解决现有技术中的一些问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供一种气液复合传动双工位夹具，该气液复合传动双工位夹具既保证了液压传动压力大的特点，又避免了造成环境污染。虽然其中利用了液压传动，但无泵无阀，尤其是没有油箱，即使有油液泄露也非常少。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种气液复合传动双工位夹具，其包括气压缸、调节气压缸运动的换向阀、安装于气压缸一端的第一运动件、安装于气压缸另一端的第二运动件、与第一运动件铰接的左铰杆增力机构、第一左液压缸、与第一左液压缸连接的第二左液压缸、与第二左液压缸连接的左夹头、与第二运动件铰接的右铰杆增力机构、第一右液压缸、与第一右液压缸连接的第二右液压缸以及与第二右液压缸连接的右夹头，所述气压缸包括主缸体以及可在主缸体内沿左右方向运动的活塞，所述第一运动件及第二运动件随活塞左右运动的同时均能沿上下方向运动，所述左铰杆增力机构包括对称铰接在第一运动件上的第一上铰杆及第一下铰杆，所述右铰杆增力机构包括对称铰接在第二运动件上的第二上铰杆与第二下铰杆，所述第一上铰杆及第一下铰杆与上下方向竖直线之间的夹角为锐角且位于上下方向竖直线的左侧，所述第一上铰杆及第一下铰杆两者之间的夹角为钝角，所述第二上铰杆及第二下铰杆与上下方向竖直线之间的夹角为锐角且位于上下方向竖直线的右侧，所述第二上铰杆及第二下铰杆两者之间的夹角为钝角。

优选的，在上述气液复合传动双工位夹具中，所述第一上铰杆上端固定，所述第一上铰杆下端与第一运动件铰接，所述第一下铰杆上端与第一运动件铰接，所述第一下铰杆下端与第一左液压缸连接。

优选的，在上述气液复合传动双工位夹具中，所述第二上铰杆上端固定，所述第二上铰杆下端与第二运动件铰接，所述第二下铰杆上端与第二运动件铰接，所述第二下铰杆下端与第一右液压缸连接。

优选的，在上述气液复合传动双工位夹具中，所述活塞为双出杆活塞，所述双出杆活塞包括左活塞杆以及右活塞杆，第一运动件与第二运动件均为滑块且分别安装在左活塞杆以及右活塞杆内。

优选的，在上述气液复合传动双工位夹具中，所述活塞为无杆活塞，所述无杆活塞包括左活塞端以及右活塞端，所述左活塞端以及右活塞端内沿径向均设有长方孔，第一运动件与第二运动件均为滚子且分别安装在左活塞端以及右活塞端的长方孔内。

优选的，在上述气液复合传动双工位夹具中，所述第一上铰杆与第一下铰杆铰接在滚子中心，所述第二上铰杆与第二下铰杆铰接在滚子中心。

优选的，在上述气液复合传动双工位夹具中，所述第一左液压缸与第二左液压缸之间采用管道油路连接，所述第一右液压缸与第二右液压缸之间采用管道油路连接。

从上述技术方案可以看出，本实用新型的气液复合传动双工位夹具在原有气液复合传动双工位高效夹具的基础上，创新出了基于铰杆增力机构的非线性气液复合传动双工位夹具，有效利用了气体传动的无污染、反应快等优点，在力放大后又改用液体传动来防止气体传动输出力不大的缺陷，具有结构简单紧凑，环境适应性强的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的有关本实用新型的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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是现有技术中一种气液复合传动夹具的结构示意图；

图2是本实用新型气液复合传动双工位夹具第一实施例的结构示意图；

图3是本实用新型气液复合传动双工位夹具第二实施例的结构示意图。

1、气压缸  2、换向阀  3、第一运动件  4、第二运动件  5、左铰杆增力机构  51、第一上铰杆  52、第一下铰杆  6、第一左液压缸  7、第二左液压缸  8、左夹头  9、右铰杆增力机构  91、第二上铰杆  92、第二下铰杆  10、第一右液压缸  11、第二右液压缸  12、右夹头  13、第一工件  14、第二工件

具体实施方式

请参阅图1所示，为常见的气-液复合传动夹具，显然它能够保存气压传动和液压传动的所有优点。但是，它是线性机构，由于单纯基于面积效应进行力放大，该夹具的最大缺点是夹紧速度慢。用双工位夹具能大大提高生产效率，但是一般需要现有的两套装置，主要采用单缸单活塞，这样导致制造成本的提高

本实用新型公开了一种气液复合传动双工位夹具，该气液复合传动双工位夹具在原有气液复合传动双工位夹具的基础上，创新出了基于铰链的非线性气液复合传动双工位夹具，有效利用了气体传动的无污染、反应快等优点，在力放大后又改用液体传动来防止气体传动输出力不大的缺陷，具有结构简单紧凑，环境适应性强的优点。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行详细的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图2所示，本实用新型第一实施例的气液复合传动双工位夹具，用以夹紧工件。气液复合传动双工位夹具包括气压缸1、调节气压缸1运动的换向阀2、安装于气压缸1一端的第一运动件3、安装于气压缸1另一端的第二运动件4、与第一运动件3铰接的左铰杆增力机构5、第一左液压缸6、与第一左液压缸6连接的第二左液压缸7、与第二左液压缸7连接的左夹头8、与第二运动件4铰接的右铰杆增力机构9、第一右液压缸10、与第一右液压缸10连接的第二右液压缸11以及与第二右液压缸11连接的右夹头12。所述气压缸1包括主缸体以及可在主缸体内沿左右方向运动的活塞，所述第一运动件3及第二运动件4随活塞左右运动的同时均能沿上下方向运动。所述换向阀2包括左工位及右工位。工件包括第一工件13与第二工件14。

请继续参阅图2所示，所述左铰杆增力机构5包括对称铰接在第一运动件3上的第一上铰杆51及第一下铰杆52。所述右铰杆增力机构9包括对称铰接在第二运动件4上的第二上铰杆91与第二下铰杆92。所述第一上铰杆51及第一下铰杆52与上下方向竖直线之间的夹角为锐角且位于上下方向竖直线的左侧，所述第一上铰杆51及第一下铰杆52两者之间的夹角为钝角。所述第二上铰杆91及第二下铰杆92与上下方向竖直线之间的夹角为锐角且位于上下方向竖直线的右侧，所述第二上铰杆91及第二下铰杆92两者之间的夹角为钝角。

请继续参阅图2所示，所述第一上铰杆51上端固定，所述第一上铰杆51下端与第一运动件3铰接，所述第一下铰杆52上端与第一运动件3铰接，所述第一下铰杆52下端与第一左液压缸6连接。所述第二上铰杆91上端固定，所述第二上铰杆91下端与第二运动件4铰接，所述第二下铰杆92上端与第二运动件4铰接，所述第二下铰杆92下端与第一右液压缸10连接。所述第一左液压缸6与第二左液压缸7之间采用管道油路连接，所述第一右液压缸10与第二右液压缸11之间采用管道油路连接。

在本实施方式中，所述活塞为双出杆活塞，所述双出杆活塞包括左活塞杆以及右活塞杆，第一运动件3与第二运动件4均为滑块且分别安装在左活塞杆以及右活塞杆内。本实施例的气液复合传动双工位夹具改善了受力状况、降低了噪声，采用增加低副运动构件法将以往普通的铰接式改为移动滑块，构成基于有杆活塞气缸与浮动滑块组合机构的夹具。

请继续参阅图2所示，所述第一实施例的气液复合传动双工位夹具的工作原理为：当换向阀处于图示左位状态时，气缸左腔进人压缩空气，双出杆活塞向右运动。右活塞杆带动右滑块传递到铰杆增力机构上的压力，通过铰杆机构的角度效应，进行力放大，继而将空气吸入主动液压缸，通过油液及管路，将压力放大作用至最后的夹头，使之夹紧待加工工件。同时，左活塞杆带动左滑块传递到铰杆增力机构上的拉力使左边的主动液压缸上端排出空气，同时夹具所在液压缸下端通入空气，使左夹头离开工件进行卸载。相应的，当换向阀处于图示右位状态时，运动则相反，即右夹头离开工件进行卸载，左夹头夹紧工件进行装载。

图2中所示的这种气液复合传动双工位夹具改善了受力状况、降低噪声，采用前苏联技术人员实用新型的增加低副运动构件法将以往普通的铰接式改为移动滑块，构成基于有杆活塞气缸与浮动滑块组合机构的夹具。

但是，美中不足的是，浮动滑块与滑槽之间的摩擦力较大。此外，在制造安装过程中，浮动滑块与上下两个铰杆铰接点对称位置的偏移，会使滑块在滑槽中受到附加的倾覆力矩作用，影响滑块的运动性能，这给制造和安装提出了较高的要求。

于是实用新型人又创新设计了基于无杆活塞缸与滚动高副铰杆增力机构的双工位夹具。请参照图3所示。该第二实施例的气液复合传动双工位夹具采用了创新的设计方法-用滚子高副代替低副滑块法。所述第二实施例的气液复合传动双工位夹具与第一实施例的气液复合传动双工位夹具的主要区别在于：所述活塞为无杆活塞，所述无杆活塞包括左活塞端以及右活塞端，所述左活塞端以及右活塞端内沿径向均设有长方孔，第一运动件3′与第二运动件4′均为滚子且分别安装在左活塞端以及右活塞端的长方孔内。所述第一上铰杆51′与第一下铰杆52′铰接在滚子中心，所述第二上铰杆91′与第二下铰杆92′铰接在滚子中心。

请继续参阅图3所示，所述第二实施例的气液复合传动双工位夹具的工作原理为：在活塞中部加工出一个径向长方孔，在孔内放置一个滚子，上下两只铰杆通过滚子中心对称铰接。当换向阀处于图示左位状态时，气压缸的左腔进人压缩空气，活塞便向右运动，处于活塞中部径向长方孔中的滚子，就会上下滚动。活塞传递到铰杆增力机构上的力，通过铰杆机构的角度效应，进行一次力放大，最后由夹头产生输出力F，对工件进行装载。

与第一实施例的气液复合传动双工位夹具相比，第二实施例的气液复合传动双工位夹具不仅保留了第一实施例的气液复合传动双工位夹具的全部优点，而且用滚子代替了滑块，将滑动摩擦变为滚动摩擦，使得摩擦力明显降低，力传递效率提高。尽管其输出力计算方法差不多，但是夹具的总效率明显高于图1所示的夹具。此外，由于上下两个铰杆被同时铰接在滚子中心，使压力机结构上更为简单、紧凑，保证了制造安装的力对称性。

本实用新型两个实施例的气液复合传动双工位夹具在原有气液复合传动双工位高效夹具的基础上，通过设置与上下方向竖直线呈锐角的铰杆增力机构，创新出了基于铰杆增力机构的非线性气-液复合传动双工位夹具，有效利用了气体传动的无污染、反应快等优点，在力放大后又改用液体传动来防止气体传动输出力不大的缺陷，具有结构简单紧凑，环境适应性强的优点。

现有技术的气-液复合传动夹具采用单缸单活塞来实现双工位夹紧，本实用新型采用单缸双出杆活塞就同样可以实现，并且相对于传统技术结构简单，降低了制造成本。

现有技术的气-液复合传动夹具单纯利用面积效应来进行力放大，而本实用新型的放大顺序是双出杆活塞-非线性铰杆机构-面积效应力放大装置。其中经历了两次力放大，显然，在输出活塞向下运动直到夹紧工件的过程中，速度逐步减小，但压力却是逐步增大的，因此输出活塞不仅实现了快速运动，缩短了夹紧时间，提高了夹紧效率，而且实现了大夹紧力输出，符合现代高效夹具的要求。

另外，本实用新型在主动活塞与输出活塞之间采用管路连接，目的是可以实现夹紧装置的安装位置柔性化，两个工位之间的距离远近都可以满足。

本实用新型在原有气-液复合传动双工位高效夹具的基础上，创新出了基于铰杆的非线性气-液复合传动双工位夹具，有效利用了气体传动的无污染、反应快等优点，在力放大后又改用液体传动来防止气体传动输出力不大的缺陷，具有结构简单紧凑，环境适应性强的优点。

本实用新型的气液复合传动双工位夹具还有如下优点：

(1)活塞杆与铰杆增力机构的组合设计法使得夹具的轴向尺寸小、刚性好、结构紧凑；

(2)用滚子高副代替低副滑块法，使机构的滑动摩擦变为滚动摩擦，减少了摩擦损失，提高了夹具的传动效率；

(3)通过将上下两铰杆同时铰接在滚子中心，使压力机结构上更为简单、紧凑，同时也保证了力分布的对称性，便于安装制造；

(4)两种夹具在它们的液压缸和夹具所在液压缸之间都通过管道油路连接，这样可以有效地控制左工位与右工位之间的距离，使得该夹具的柔性化大大增强。

本实用新型第二实施例的气液复合传动双工位夹具中用滚子高副代替低副滑块法，使机构的滑动摩擦变为滚动摩擦，减少了摩擦损失，提高了夹具的传动效率。

本实用新型第二实施例的气液复合传动双工位夹具中通过将上下两铰杆同时铰接在滚子中心，使压力机结构上更为简单、紧凑，同时也保证了力分布的对称性，便于安装制造。

本实用新型第一实施例及第二实施例的气液复合传动双工位夹具在它们的液压缸和夹具所在液压缸之间都通过管道油路连接，这样可以有效地控制左工位与右工位之间的距离，使得两种夹具的柔性化大大增强。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种气液复合传动双工位夹具，其特征在于：包括气压缸（1）、调节气压缸（1）运动的换向阀（2、2′）、安装于气压缸（1）一端的第一运动件（3、3′）、安装于气压缸（1）另一端的第二运动件（4、4′）、与第一运动件（3、3′）铰接的左铰杆增力机构（5、5′）、第一左液压缸（6）、与第一左液压缸（6）连接的第二左液压缸（7）、与第二左液压缸（7）连接的左夹头（8）、与第二运动件（4、4′）铰接的右铰杆增力机构（9、9′）、第一右液压缸（10）、与第一右液压缸（10）连接的第二右液压缸（11）以及与第二右液压缸（11）连接的右夹头（12），所述气压缸（1）包括主缸体以及可在主缸体内沿左右方向运动的活塞，所述第一运动件（3、3′）及第二运动件（4、4′）随活塞左右运动的同时均能沿上下方向运动，所述左铰杆增力机构（5、5′）包括对称铰接在第一运动件（3、3′）上的第一上铰杆（51、51′）及第一下铰杆（52、52′），所述右铰杆增力机构（9、9′）包括对称铰接在第二运动件（4、4′）上的第二上铰杆（91、91′）与第二下铰杆（92、92′），所述第一上铰杆（51、51′）及第一下铰杆（52、52′）与上下方向竖直线之间的夹角为锐角且位于上下方向竖直线的左侧，所述第一上铰杆（51、51′）及第一下铰杆（52、52′）两者之间的夹角为钝角，所述第二上铰杆（91、91′）及第二下铰杆（92、92′）与上下方向竖直线之间的夹角为锐角且位于上下方向竖直线的右侧，所述第二上铰杆（91、91′）及第二下铰杆（92、92′）两者之间的夹角为钝角。

2.根据权利要求1所述气液复合传动双工位夹具，其特征在于：所述第一上铰杆（51）上端固定，所述第一上铰杆（51）下端与第一运动件（3）铰接，所述第一下铰杆（52）上端与第一运动件（3）铰接，所述第一下铰杆（52）下端与第一左液压缸（6）连接。

3.根据权利要求1所述气液复合传动双工位夹具，其特征在于：所述第二上铰杆（91）上端固定，所述第二上铰杆（91）下端与第二运动件（4）铰接，所述第二下铰杆（92）上端与第二运动件（4）铰接，所述第二下铰杆（92）下端与第一右液压缸（10）连接。 

4.根据权利要求1所述气液复合传动双工位夹具，其特征在于：所述活塞为双出杆活塞，所述双出杆活塞包括左活塞杆以及右活塞杆，第一运动件（3）与第二运动件（4）均为滑块且分别安装在左活塞杆以及右活塞杆内。

5.根据权利要求1所述气液复合传动双工位夹具，其特征在于：所述活塞为无杆活塞，所述无杆活塞包括左活塞端以及右活塞端，所述左活塞端以及右活塞端内沿径向均设有长方孔，第一运动件（3′）与第二运动件（4′）均为滚子且分别安装在左活塞端以及右活塞端的长方孔内。

6.根据权利要求5所述气液复合传动双工位夹具，其特征在于：所述第一上铰杆（51′）与第一下铰杆（52′）铰接在滚子中心，所述第二上铰杆（91′）与第二下铰杆（92′）铰接在滚子中心。

7.根据权利要求1所述气液复合传动双工位夹具，其特征在于：所述第一左液压缸（6）与第二左液压缸（7）之间采用管道油路连接，所述第一右液压缸（10）与第二右液压缸（11）之间采用管道油路连接。 

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