CN206779748U - 力分配装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型揭示了一种力分配装置，包括：力分配杠杆和力传递轴。力分配杠杆包括一个受力点、数个施力点和数个力臂，受力点和每一个施力点之间通过一个力臂相连，各个力臂的长度符合预定的比例。力传递轴连接到力分配杠杆的受力点和施力点，向力分配杠杆施力或者传递力分配杠杆所施加的力。本实用新型的力分配装置利用球形结构连接的力分配杠杆和力传递轴来进行力分配，解决了施力点适应性、施力不均匀等问题而设计，使得焊接、压装、推拉测试时多个受力点的力经过装置的传递，按照使用者所需的比例分配，并且不产生额外的能耗，并可在较小的空间内实现。

Description

力分配装置

技术领域

本实用新型涉及机械制造设备领域，更具体地说，涉及一种力传递和分配的装置。

背景技术

在机械制造和加工的过程中，经常需要对部件施加压力。例如在热板焊接/震动摩擦焊接领域，被焊接物体在多个区域需要受到一定压力才能有良好的焊接熔深及焊接质量。在实际应用中，需要在多个区域、或者多个平面上对多点同时施压。在现有技术中，通常会以待施压的物件为基础制作模具，比如以被焊接物体为基础，制作仿形的凹模承载被焊接物体，即在被焊接物体背面有与之形状贴合的模具支撑，再使模具与物体上下(或左右)合并。在进行施力时，对施力设备对模具施压，由模具将力传导至被焊接物体。图6揭示了现有技术中使用的辅助施力装置的示意图。如图6所示，被焊接物体为工件601、602、603和604。模具605的造型与工件601、602、603和604相匹配，在使用时，将工件601和602，603和604分别上下对齐，模具605放置在工件601和工件603的上方，使得工件601和602，603和604被压紧，然后开始进行焊接。

对模具进行施压的力源为单压力源或者多压力源。单压力源(例如气缸)作用于模具上的一个点，由于模具是刚体机构，模具可以将力传导至被施力物体。单压力源受刚体结构精度、被施力物体不同位置的弹性模量限制，不能将力均匀施加，也不能以不同比例施加。在极端情况下，由于力的不均匀，可能会损坏被施力物体或设备本身。另一种是多压力源(例如伺服电机或气缸)，分别在模具的不同位置施加力。多压力源由于需要使用到多套施力设备，占用空间较大，控制复杂，由于多套设备之间的同步控制难度较大，因此施力比例控制的精度低，能耗高。

总体而言，这种刚性的模具在对简单结构的焊接物体进行焊接时表现较好，但在包含曲面、多面的结构时，往往因为被焊接物体精度、焊接设备精度、设备使用磨损等问题，而导致施力不均匀，降低焊接质量。由于刚性模具的适应性较差，随着使用时间的增加，模具出现磨损或者变形时，会导致焊接质量的持续下降。此外，一个模具只能适用于一种被焊接物件，使得使用的便利性较差，使用成本也较高。

实用新型内容

本实用新型旨在提出进行力传递和分配的装置。

根据本实用新型的一实施例，提出一种力分配装置，包括：力分配杠杆和力传递轴。力分配杠杆包括一个受力点、数个施力点和数个力臂，受力点和每一个施力点之间通过一个力臂相连，各个力臂的长度符合预定的比例。力传递轴连接到力分配杠杆的受力点和施力点，向力分配杠杆施力或者传递力分配杠杆所施加的力。

在一个实施例中，力分配杠杆的受力点和施力点形成球形结构。力传递轴的两端为球体，球体与球形结构匹配，球体放置在球形结构中。

根据本实用新型的一实施例，提出一种力分配装置，包括：力分配杠杆、力传递轴和间隔板。力分配杠杆包括一个受力点、数个施力点和数个力臂，受力点和每一个施力点之间通过一个力臂相连，各个力臂的长度符合预定的比例。力传递轴连接到力分配杠杆的受力点和施力点，向力分配杠杆施力或者传递力分配杠杆所施加的力。间隔板上具有开孔，开孔的尺寸与力传递轴的本体的直径相匹配。

在一个实施例中，力分配杠杆的受力点和施力点形成球形结构。力传递轴的两端为球体，球体与球形结构匹配，球体放置在球形结构中。

在一个实施例中，力分配装置形成多层结构：下一层的力分配杠杆的受力点通过力传递轴连接到上一层的力分配杠杆的施力点。不同的层之间设置间隔板，力传递轴穿过间隔板。

根据本实用新型的一实施例，提出一种力分配装置，包括：力分配杠杆和力传递轴。力分配杠杆包括一个受力点、数个施力点和数个力臂，受力点和每一个施力点之间通过一个力臂相连，各个力臂的长度符合预定的比例，不同的力臂位于不同的平面内。力传递轴，连接到力分配杠杆的受力点和施力点，向力分配杠杆施力或者传递力分配杠杆所施加的力。

在一个实施例中，力分配杠杆的受力点和施力点形成球形结构。力传递轴的至少一端为球体，球体与球形结构匹配，球体放置在球形结构中。

根据本实用新型的一实施例，提出一种力分配装置，包括：第一力分配杠杆、第二力分配杠杆和力传递轴。第一力分配杠杆包括一个受力点、数个施力点和数个力臂，受力点和每一个施力点之间通过一个力臂相连，各个力臂的长度符合预定的比例，各个力臂位于同一平面内。第二力分配杠杆包括一个受力点、数个施力点和数个力臂，受力点和每一个施力点之间通过一个力臂相连，各个力臂的长度符合预定的比例，不同的力臂位于不同的平面内。力传递轴连接到力分配杠杆的受力点和施力点，向力分配杠杆施力或者传递力分配杠杆所施加的力。

在一个实施例中，力分配杠杆的受力点和施力点形成球形结构。力传递轴的至少一端为球体，球体与球形结构匹配，球体放置在球形结构中。

在一个实施例中，力分配装置形成多层结构：下一层的力分配杠杆的受力点通过力传递轴连接到上一层的力分配杠杆的施力点。至少最底层的力分配杆为第二力分配杆，第二力分配杆向位于互不平行的多个平面上的点分配力。

本实用新型的力分配装置利用球形结构连接的力分配杠杆和力传递轴来进行力分配，解决了施力点适应性、施力不均匀等问题而设计，使得焊接、压装、推拉测试时多个受力点的力经过装置的传递，按照使用者所需的比例分配，并且不产生额外的能耗，并可在较小的空间内实现。

附图说明

本实用新型上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变的更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：

图1揭示了根据本实用新型的一实施例的力分配装置的结构示意图。

图2揭示了图1所示的力分配装置的部分截面结构示意图。

图3a和图3b揭示了根据本实用新型的另一实施例的力分配装置的结构示意图。

图4揭示了应用本实用新型的力分配装置的一个实例。

图5揭示了应用本实用新型的力分配装置的另一个实例。

图6揭示了现有技术中使用的辅助施力装置的示意图。

具体实施方式

本实用新型提出一种力分配装置，包括：力分配杠杆和力传递轴。力分配杠杆包括一个受力点、数个施力点和数个力臂，受力点和每一个施力点之间通过一个力臂相连，各个力臂的长度符合预定的比例。力传递轴连接到力分配杠杆的受力点和施力点，向力分配杠杆施力或者传递力分配杠杆所施加的力。力分配杠杆的受力点和施力点形成球形结构。力传递轴的两端为球体，球体与球形结构匹配，球体放置在球形结构中。

参考图1和图2，图1揭示了根据本实用新型的一实施例的力分配装置的结构示意图，其中图2揭示了图1所示的力分配装置的部分截面结构示意图。参考图1所示，力分配杠杆102包括一个受力点121、两个施力点122和两个力臂123。受力点121和每一个施力点122之间通过一个力臂123相连。各个力臂的长度符合预定的比例。在图示的实施例中，两个力臂的长度分别为a和b。力传递轴104通过将力分配杠杆102的受力点121、力臂123和施力点122的力传递后以FA或/和FB的传递力的方式将力传递出来。力分配杠杆102的受力点121和施力点122形成球形结构。力传递轴104的两端为球体，球体与球形结构匹配。参考图2所示的部分截面结构，球体放置在球形结构中。球体与球形结构的连接可以使得力分配杠杆102和力传递轴104之间的连接具有充分的旋转自由度，力传递轴104能够具有很大的自由转动角度而始终与力分配杠杆102保持很好的球性连接。并且，球体与球形结构的连接使得接触更加均匀和稳定。位于各个施力点122的力传递轴上所分配的力与力臂的长度成反比。以图1所示的实施例为例，左侧的施力点的力臂长度为a，其力传递轴上分配的力为FA；右侧的施力点的力臂长度为b，其力传递轴上分配的力为FB。FA:FB＝b:a，力传递轴上所分配的力与力臂的长度成反比。

图3a和图3b揭示了根据本实用新型的另一实施例的力分配装置的结构示意图。参考图3a所示，力分配杠杆302包括一个受力点321、三个施力点322和三个力臂323。受力点321和每一个施力点322之间通过一个力臂323相连。各个力臂的长度符合预定的比例。力传递轴304通过分配杠杆的施力点322、力臂323和受力点321连接。同时，力传递轴304通过将力分配杠杆302的受力点321、力臂323和施力点322的力传递后将传递力传递出来，。力分配杠杆302的受力点321和施力点322形成球形结构。力传递轴304的两端为球体，球体与球形结构匹配。图3b揭示了该实施例中各个力传递轴上所分配的力与各自的力臂的长度的关系。如图3b所示，各个施力点处的力Fx、Fy和Fz之间的关系满足Fx:Fy:Fz＝x:y:z，其中x、y和z为图3b中所示的各个长度，三角形的三个定点为施力点，三角形中心的圆圈所在位置为受力点。图3a和图3b所示的实施例与图1所示的实施例的区别在于增加了施力点的数量。需要说明的是，根据实际需求，可以进一步增加施力点的数量，从而形成一分二、一分三甚至一分四的力分配结构。

当使用单个的力分配装置时，常见的力分配结构是一分二或者一分三，如果需要分配的施力点较多，例如多于五个时，会采用多层的力分配结构。多层力分配结构由数个一分二或者一分三组合形成，与直接一分五或者更多分配的结构相比较，多层力分配结构更加稳定，也更加容易实现。

图4揭示了应用本实用新型的力分配装置的一个实例，图4揭示了一种形成多层力分配结构的力分配装置。如图4所示，该力分配装置包括：力分配杠杆、力传递轴和间隔板。力分配杠杆包括一个受力点、数个施力点和数个力臂。受力点和每一个施力点之间通过一个力臂相连，各个力臂的长度符合预定的比例。力传递轴连接到力分配杠杆的受力点和施力点，力传递轴向力分配杠杆施力(位于受力点的力传递轴)或者传递力分配杠杆所施加的力(位于施力点的力传递轴)。力分配杠杆的受力点和施力点形成球形结构。力传递轴的两端为球体，球体与球形结构匹配，球体放置在球形结构中。间隔板上具有开孔，开孔的尺寸与力传递轴的本体的直径相匹配。在图4所示的实施例中，力分配装置形成两层力分配结构：力分配杠杆421的受力点为整个力分配装置的受力点，力分配杠杆421具有两个施力点和两个力臂。力传递轴441通过分配杠杆421的施力点、力臂与力分配杠杆421的受力点连接，力传递轴441用于向整个力分配装置施力。力分配杠杆421也称为二级力分配杠杆。力传递轴441位于整个多层力传递机构的最上方，也称为三级力传递轴。力传递轴442和力传递轴443分别连接到力分配杠杆421的两个施力点。力传递轴442和力传递轴443也称为二级力传递轴。力传递轴442和力传递轴443穿过间隔板461，间隔板461也称为二级间隔板。力分配杠杆422的受力点连接到力传递轴442。力分配杠杆423的受力点连接到力传递轴443。力分配杠杆422具有两个施力点和两个力臂，而力分配杠杆423具有三个施力点和三个力臂。力分配杠杆422和力分配杠杆423也称为初级力分配杠杆。力传递轴444和力传递轴445分别连接到力分配杠杆422的两个施力点。力传递轴446、力传递轴447和力传递轴448分别连接到力分配杠杆423的三个施力点。力传递轴444、力传递轴445、力传递轴446、力传递轴447和力传递轴448形成五个最终施力点，因此力传递轴444、力传递轴445、力传递轴446、力传递轴447和力传递轴448也称为初级传递轴。传递轴444、力传递轴445、力传递轴446、力传递轴447和力传递轴448穿过间隔板462，间隔板462也称为初级间隔板。通过上述的两层力分配结构，最终单一的施力被分为五个施力点，实现了力分配。虽然图示的力分配装置具有两层的力分配结构，但本领域的技术人员能够了解，该力分配装置可以根据需要形成其他层数的结构，并不局限于两层结构。该力分配装置可以形成多层结构：下一层的力分配杠杆的受力点通过力传递轴连接到上一层的力分配杠杆的施力点。不同的层之间设置间隔板，力传递轴穿过间隔板。

前述的实施例中，最终的施力点是位于一个平面上，所以前述的实施例是在同一个平面内实现多点的力分配。图5揭示了应用本实用新型的力分配装置的另一个实例。图5所示的实例是在不同的平面内实现多点力分配。在图5中，待施力工件与图6所示的现有技术中使用的待施力工件同相，该工件需要施力的点分布在几个互不平行的平面上。该力分配装置包括：第一力分配杠杆、第二力分配杠杆和力传递轴。第一力分配杠杆包括一个受力点、数个施力点和数个力臂，受力点和每一个施力点之间通过一个力臂相连，各个力臂的长度符合预定的比例，各个力臂位于同一平面内。第一力分配杠杆与前述的实施例中使用的力分配杠杆类似。第二力分配杠杆包括一个受力点、数个施力点和数个力臂，受力点和每一个施力点之间通过一个力臂相连，各个力臂的长度符合预定的比例，不同的力臂位于不同的平面内。第二力分配杠杆的各个力臂可以位于互不平行的平面内，以适应待施力点的分布。力传递轴连接到力分配杠杆的受力点和施力点，向力分配杠杆施力或者传递力分配杠杆所施加的力。力分配杠杆的受力点和施力点形成球形结构。力传递轴的至少一端为球体，球体与所述球形结构匹配，球体放置在球形结构中。

继续参考图5所示，力分配装置形成两层的结构：力分配杠杆521为第一层，力分配杠杆521为第一力分配杠杆，具有一个受力点和三个施力点。力分配杠杆521的三个力臂在同一平面内。力传递轴561连接到力分配杠杆521的受力点。力传递轴562、563和564分别连接到力分配杠杆521的三个施力点。力传递轴562、563的两端均为球形。力传递轴562、563继续连接到下一层的力分配杠杆。力传递轴564的一端为球形，球形的一端与力分配杠杆521连接。力传递轴564的另一端为圆柱形，形成施力端，施力端直接作用于待施力部件。力分配杠杆522和523为第一层，力分配杠杆522和523为第二力分配杠杆，各自具有一个受力点和两个施力点。力分配杠杆522和523各自的两个力臂在不同的平面内。如图所示，力分配杠杆522和523各自均由一个力臂呈倾斜状态。力分配杠杆522和523的力臂的方向与待施力部件的形状相对应。在图示的实施例中，待施力部件形成一个平面和两个斜面的结构，相应的，力分配杠杆522和523的力臂在相应的平面和斜面内分布。力传递轴565、566、567和568分别连接到力分配杠杆522和523的施力点，力传递轴565、566、567和568的一端为球形，球形的一端与力分配杠杆522或者523连接。力传递轴565、566、567和568的另一端为圆柱形，形成施力端，施力端直接作用于待施力部件。通过上述的两层力分配结构，最终单一的施力被分为五个施力点，且五个施力点分布在互不平行的不同平面内，实现了不同平面内的力分配。虽然图示的力分配装置具有两层的力分配结构，但本领域的技术人员能够了解，该力分配装置可以根据需要形成其他层数的结构，并不局限于两层结构。该力分配装置可以形成多层结构：下一层的力分配杠杆的受力点通过力传递轴连接到上一层的力分配杠杆的施力点。至少最底层的力分配杆为第二力分配杆，第二力分配杆向位于互不平行的多个平面上的点分配力。

图5所示的实施例中的第二力分配杠杆，即不同的力臂位于不同的平面内的力分配杠杆也可以单独使用，对数量较少且位于不同平面内的施力点进行力分配。该种力分配装置包括：力分配杠杆和力传递轴。力分配杠杆包括一个受力点、数个施力点和数个力臂，受力点和每一个施力点之间通过一个力臂相连，各个力臂的长度符合预定的比例，不同的力臂位于不同的平面内。力传递轴连接到力分配杠杆的受力点和施力点，向力分配杠杆施力或者传递力分配杠杆所施加的力。力分配杠杆的受力点和施力点形成球形结构。力传递轴的至少一端为球体，球体与球形结构匹配，球体放置在球形结构中。

本实用新型的力分配装置利用球形结构连接的力分配杠杆和力传递轴来进行力分配，解决了施力点适应性、施力不均匀等问题而设计，使得焊接、压装、推拉测试时多个受力点的力经过装置的传递，按照使用者所需的比例分配，并且不产生额外的能耗，并可在较小的空间内实现。

上述实施例是提供给熟悉本领域内的人员来实现或使用本实用新型的，熟悉本领域的人员可在不脱离本实用新型的实用新型思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化，因而本实用新型的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。

Claims (10)

1.一种力分配装置，其特征在于，包括：

力分配杠杆，力分配杠杆包括一个受力点、数个施力点和数个力臂，受力点和每一个施力点之间通过一个力臂相连，各个力臂的长度符合预定的比例；

力传递轴，连接到力分配杠杆的受力点和施力点，向力分配杠杆施力或者传递力分配杠杆所施加的力。

2.如权利要求1所述的力分配装置，其特征在于，

力分配杠杆的受力点和施力点形成球形结构；

力传递轴的两端为球体，所述球体与所述球形结构匹配，球体放置在球形结构中。

3.一种力分配装置，其特征在于，包括：

力分配杠杆，力分配杠杆包括一个受力点、数个施力点和数个力臂，受力点和每一个施力点之间通过一个力臂相连，各个力臂的长度符合预定的比例；

力传递轴，连接到力分配杠杆的受力点和施力点，向力分配杠杆施力或者传递力分配杠杆所施加的力；

间隔板，间隔板上具有开孔，所述开孔的尺寸与力传递轴的本体的直径相匹配。

4.如权利要求3所述的力分配装置，其特征在于，

力分配杠杆的受力点和施力点形成球形结构；

力传递轴的两端为球体，所述球体与所述球形结构匹配，球体放置在球形结构中。

5.如权利要求4所述的力分配装置，其特征在于，所述力分配装置形成多层结构：

下一层的力分配杠杆的受力点通过力传递轴连接到上一层的力分配杠杆的施力点；

不同的层之间设置间隔板，力传递轴穿过间隔板。

6.一种力分配装置，其特征在于，包括：

力分配杠杆，力分配杠杆包括一个受力点、数个施力点和数个力臂，受力点和每一个施力点之间通过一个力臂相连，各个力臂的长度符合预定的比例，不同的力臂位于不同的平面内；

力传递轴，连接到力分配杠杆的受力点和施力点，向力分配杠杆施力或者传递力分配杠杆所施加的力。

7.如权利要求6所述的力分配装置，其特征在于，

力分配杠杆的受力点和施力点形成球形结构；

力传递轴的至少一端为球体，所述球体与所述球形结构匹配，球体放置在球形结构中。

8.一种力分配装置，其特征在于，包括：

第一力分配杠杆，第一力分配杠杆包括一个受力点、数个施力点和数个力臂，受力点和每一个施力点之间通过一个力臂相连，各个力臂的长度符合预定的比例，各个力臂位于同一平面内；

第二力分配杠杆，第二力分配杠杆包括一个受力点、数个施力点和数个力臂，受力点和每一个施力点之间通过一个力臂相连，各个力臂的长度符合预定的比例，不同的力臂位于不同的平面内；

力传递轴，连接到力分配杠杆的受力点和施力点，向力分配杠杆施力或者传递力分配杠杆所施加的力。

9.如权利要求8所述的力分配装置，其特征在于，

力分配杠杆的受力点和施力点形成球形结构；

力传递轴的至少一端为球体，所述球体与所述球形结构匹配，球体放置在球形结构中。

10.如权利要求9所述的力分配装置，其特征在于，所述力分配装置形成多层结构：

下一层的力分配杠杆的受力点通过力传递轴连接到上一层的力分配杠杆的施力点；

至少最底层的力分配杆为第二力分配杆，第二力分配杆向位于互不平行的多个平面上的点分配力。