CN115647884B - 一种电磁夹紧装置及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电磁夹紧装置及使用方法，该装置包括快速移动***、微调夹紧***和控制***。本发明提供的装置可消除现有的电磁夹具夹紧时对工件表面的巨大冲击，保护工件表面不被损伤；本发明装置的自动化水平高，操作简单，装夹工件的柔性大，动作响应快，夹紧力恒定，效率高，特别适合于大批量易变形薄壁零件的夹紧作业。

Description

一种电磁夹紧装置及使用方法

技术领域

本发明涉及电磁及相关技术，是利用电磁力快速夹紧工件并且夹紧力精确可控的夹紧装置，具体涉及一种电磁夹紧装置及使用方法。

背景技术

机床夹具是工艺装备一个主要组成部分，被广泛用于机械制造领域。它将工件装夹在机床工作台上，能准确确定工件与刀具、机床之间相对位置关系，从而保证了零件的机械加工精度。传统的手动夹具在装夹工件时，不仅工人的劳动强度大，而且装夹动作慢，辅助加工时间长，生产效率低下，传统的手动夹具已经越来越难满足现代企业高效的生产要求。目前，液动或气动等新型夹具已在企业生产中得到广泛应用，大大提高了加工自动化水平和生产效率。然而，液压夹具和气压夹具的传动效率低，结构复杂，元件的制造精度高，密封比较困难，对维修人员的要求较高，而且附属设备较多，需要专用的外部动力源为它们提供动作的执行力，这些附属设备的液压站或空压站的体积往往较大，液压夹具的介质一旦泄漏，容易污染环境。在自动快速夹紧过程中，夹具容易对工件形成冲击，夹紧力也不能随工件尺寸的变化而自动调节，难以应用于薄壁类工件的装夹加工。

电磁夹具已开始在生产中得到了应用，如平面磨床中的电磁工作台，用来吸附转运工件或者码垛的电磁吸盘等。它们主要是通过电磁线圈通电后吸盘体产生的吸力来固定工件，电磁夹具无需传动介质，结构简单。电磁夹具通电产生的吸附力强劲，单位面积产生的电磁吸附力远大于刀具切削力，对工件的定位和夹紧方便，动作灵活，不需要繁琐与费劲的人力操作，它是现代夹具优先发展方向之一。目前，电磁夹具主要依靠通电产生“电磁吸力”来夹持工件的，夹持对象必须是磁性材料，夹持的大型工件必须有平整的平面，对于非磁性金属材料或非金属材料，电磁夹具无法夹紧。电磁夹具在工作时，工件与夹具之间相对距离不同，工件受电磁作用力大小不一样，工件距离夹具越近，电磁作用力越大，在距离较近时，电磁夹具对工件产生很大的吸附力，致使工件快速运动以撞击方式被吸附夹具上，撞击容易对工件表面造成损伤。对于薄壁易变形的工件，由于工件尺寸在上道工序加工过程中出现误差不可避免，造成了工件与夹具接触瞬间的撞击力更加难以有效控制。撞击不仅导致薄壁件表面损伤，还会使其局部区域产生变形，甚至直接导致产品的报废。这些不足都大大限制了电磁夹具的进一步应用。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种夹紧力精确可控的电磁夹紧装置及其使用方法。该装置包括快速移动***、微调夹紧***和控制***；所述快速移动***包括上台板0101、下台板0102、左支承板0201、右支承板0202、第一铁芯0301、第二铁芯0302、第三铁芯0303、第四铁芯0304、第一线圈0401、第二线圈0402、第三线圈0403、第四线圈0404、左夹板0501、左基板0701、活塞杆17、气缸18、电控箱20、第一压板2101和第二压板2102；所述第一压板2101通过螺钉固定在所述上台板0101上，所述第一压板2101安装在所述左夹板0501矩形导轨上方；所述第二压板2102通过螺钉固定在所述下台板0102上，所述第二压板2102安装在所述左基板0701矩形导轨上方；所述气缸18通过螺钉固定在所述下台板0102上，所述活塞杆17安装在所述气缸18中，所述左基板0701与所述活塞杆17通过螺钉刚性连接，所述左基板0701下方的导轨安装在所述下台板0102的滑槽内，所述左基板0701上端穿过所述上台板0101的槽孔，所述左基板0701上端与所述左夹板0501通过螺钉刚性连接，所述左夹板0501下方的导轨安装在所述上台板0101的滑槽内；所述第一铁芯0301右端穿过所述左基板0701上的通孔，所述第一铁芯0301通过螺钉固定在所述左基板0701上，所述第一线圈0401安装在所述第一铁芯0301上，所述第二铁芯0302右端穿过所述左基板0701上的通孔，所述第二铁芯0302通过螺钉固定在所述左基板0701上，所述第二线圈0402安装在所述第二铁芯0302上，所述第一线圈0401与所述第二线圈0402串联；所述第一线圈0401和所述第二线圈0402的另一端分别连接在所述电控箱20的接线柱上，所述第三铁芯0303左端穿过所述右支承板0202上的通孔，所述第三铁芯0303通过螺钉固定在所述右支承板0202上，所述第三线圈0403安装在所述第三铁芯0303上，所述第四铁芯0304左端穿过所述右支承板0202上的通孔，所述第四铁芯0304通过螺钉固定在所述右支承板0202上，所述第四线圈0404安装在所述第四铁芯0404上，所述第三线圈0403与所述第四线圈0404串联，所述第三线圈0403和所述第四线圈0404的另一端分别连接在所述电控箱20的接线柱上；所述上台板0101和所述下台板0102的左端与所述左支承板0201分别通过螺钉固接，所述上台板0101和下台板0102的右端与所述右支承板0202分别通过螺钉固接；所述电控箱20通过螺钉固定在所述下台板0102下方；

所述微调夹紧***包括右夹板0502、第一双头螺柱3201、右基座0702、端盖08、挡圈09、圆锥滚子轴承10、丝杆11、联轴器12、L形支架13、伺服电机14、衬套15、支撑座16以及第一压板2101；所述伺服电机14通过螺钉固定在所述L形支架13上，所述L形支架13和所述支撑座16分别通过螺钉固定在所述上台板0101上，所述衬套15通过螺纹旋合在所述支撑座16螺孔中，所述衬套15左端面固定在所述支撑座16上；所述丝杆11通过螺纹连接安装在衬套15上；所述圆锥滚子轴承10内圈安装在所述丝杆11左端外圆上，所述圆锥滚子轴承10的外圈安装在所述右基座0702的阶梯孔内，所述挡圈09通过螺钉固定在所述丝杆11左端外圆上，所述丝杆11的左端台阶端面和所述挡圈09的右端面对所述圆锥滚子轴承10内圈轴向固定，所述端盖08通过螺钉固定在所述右基座0702左阶梯端面上，所述端盖08右端面压紧所述圆锥滚子轴承10的外圈端面，所述端盖08右端面和所述右基座0702的阶梯端面对所述圆锥滚子轴承10的外圈轴向固定，所述第一双头螺柱3201左端穿过所述右基座0702通孔安装在所述右夹板0502的螺孔中，所述第一双头螺柱3201右端与螺母固接，所述右夹板0502与所述右基座0702可相对移动。所述右基座0702下方的导轨安装在所述上台板0101的滑槽内；所述第一压板2101安装在所述右基座0702矩形导轨上方，所述第一压板2101通过螺钉固定在所述上台板0101上；所述联轴器12左端与所述丝杆11右端通过花键连接，所述联轴器12右端的中孔与所述伺服电机14的输出轴刚性连接；

所述控制***包括行程开关19、压力传感器06、U形板23、硬弹簧25、第一调节螺母2601、第二调节螺母2602、第三调节螺母2603、直杆27、导向架28、阀芯29、阀套30、吊轨31、第二双头螺柱3202、钩形板22、第一挡销2401、第二挡销2402、第一弹簧销3301、第二弹簧销3302、软弹簧34以及控制面板35；所述行程开关19安装在所述下台板0102上，所述行程开关19与所述电控箱20通过导线连接，所述压力传感器06安装在所述右基座0702的阶梯孔内；所述阀套30通过管路与所述气缸18连接，所述阀套30通过螺钉固定在所述下台板0102上；所述导向架28通过螺钉固定在所述下台板0102上，所述直杆27右端与所述阀芯29通过螺纹连接，所述阀芯29上开有三角形的节流槽，所述阀芯29安装在所述阀套30中，所述直杆27左端依次穿过所述导向架28中孔、第三调节螺母2603螺孔、U形板23右端凸缘上通孔、第二调节螺母2602螺孔、第一调节螺母2601螺孔和所述硬弹簧25中孔，所述第一调节螺母2601、第二调节螺母2602、第三调节螺母2603与所述直杆27分别通过螺纹连接，所述直杆27被所述第二调节螺母2602和第三调节螺母2603固定在所述U形板23上；所述第一挡销2401和第二挡销2402安装在所述下台板0102上，所述吊轨31通过螺钉固定在所述下台板0102的下方，所述U形板23通过燕尾槽安装在所述吊轨31下方；所述第一弹簧销3301安装在所述钩形板22上，所述第二弹簧销3302安装在所述U形板23上，所述软弹簧34一端安装在所述第一弹簧销3301上，所述软弹簧34另一端安装在所述第二弹簧销3302上；所述第二双头螺柱3202的一端穿过所述钩形板22通孔后通过螺纹固定在所述U形板23上，所述第二双头螺柱3202的另一端与螺母固接，所述钩形板22能绕所述第二双头螺柱3202转动；所述U形板23中心线两侧对称分布着所述钩形板22、第一挡销2401、第二挡销2402、吊轨31、第二双头螺柱3202、第一弹簧销3301、第二弹簧销3302和软弹簧34，所述控制面板35通过螺钉固定在所述上台板0101上，所述控制面板35的导线连接在所述电控箱20的接线柱上。

本发明提供的一种电磁夹紧装置，其使用时的具体步骤如下：

1)所述控制面板35上的夹紧按钮被按下，电源接通，所述第一线圈0401和第二线圈0402通电产生的磁场与所述第三线圈0403和第四线圈0404通电产生的磁场方向相同，在电磁引力作用下，所述左基板0701在所述第一铁芯0301和第二铁芯0302作用下带着所述左夹板0501向着所述右夹板0502快速移动；所述活塞杆17在所述左基板0701带动下向右快速移动；

2)所述左基板0701向右快速移动一段距离后与所述硬弹簧25接触，所述左基板0701推动所述硬弹簧25、直杆27及所述阀芯29向右移动；所述左基板0701通过所述直杆27带动所述U形板23沿所述吊轨31向右移动，所述U形板23带动所述钩形板22向右移动一段距离后，所述钩形板22与所述第一挡销2401分离，所述钩形板22与所述第二挡销2402接触；在所述第二挡销2402的作用下，所述钩形板22转动，所述阀芯29在所述直杆27推动下逐渐进入所述阀套30中，所述阀芯29与所述阀套30之间的节流阀口通流面积逐渐减小，所述气缸18右腔的排气阻力逐渐加大，所述活塞杆17向右的移动速度逐渐降低，所述左基板0701和所述左夹板0501的速度逐渐降低，所述左夹板0501降速后移动与工件接触，所述钩形板22左端卡在所述左基板0701左端面，所述行程开关19被所述左基板0701压下；所述阀芯29上的节流通道被所述阀套30完全关闭，所述气缸18右腔中的气体无法排出，所述左基板0701和所述左夹板0501不再向右移动；

3)所述行程开关19被压下后，所述伺服电机14通电转动，所述伺服电机14通过所述联轴器12带动所述丝杆11转动，所述丝杆11带动所述右基座0702和所述右夹板0502向左移动，所述右夹板0502逐渐夹紧工件，所述右夹板0502与工件之间的压力逐渐增大，所述右夹板0502与所述压力传感器06之间的压力逐渐增大，所述右夹板0502与工件之间的夹紧力达到预先设定值时，所述压力传感器06被触发，所述压力传感器06将压力信号反馈给所述电控箱20，所述电控箱20使所述伺服电机14断电停止转动，所述右基座0702和所述右夹板0502不再向左移动，所述左夹板0501和所述右夹板0502完成了对工件的夹紧；

4)工件被加工完成后，所述控制面板35上松开按钮被按下，所述伺服电机14通入反向电流，所述第一线圈0401和第二线圈0402通入反向电流，所述第一线圈0401和第二线圈0402产生的磁场与所述第三线圈0403和第四线圈0404产生的磁场方向相反，在电磁斥力作用下，所述第一铁芯0301和第二铁芯0302带动所述左基板0701和所述左夹板0501向左移动，所述伺服电机14通入反向电流后反向转动，所述丝杆11反向转动并带动所述右基座0702和所述右夹板0502向右移动，所述左夹板0501与所述右夹板0502之间的间距逐渐增加，工件被逐渐松开；所述左基板0701向左移动一段距离后，所述行程开关19回复原位，所述伺服电机14断电，所述右基座0702及所述右夹板0502停止移动；所述左基板0701在电磁力作用下继续向左移动，所述左基板0701通过所述钩形板22带动所述U形板23向左移动，所述U形板23带动所述直杆27和所述阀芯29左移，所述阀芯29与所述阀套30之间相对位置改变，所述阀芯29上节流通道逐渐被打开，所述左基板0701和所述左夹板0501向左移动速度加快；

5)所述左基板0701向左移动过程中，所述钩形板22与所述第一挡销2401接触时，所述钩形板22在所述第一挡销2401作用下发生转动，所述钩形板22与所述左基板0701左端面脱离分开，所述左基板0701在电磁斥力和所述硬弹簧25回复弹力作用下继续向左快速移动，触碰到停止开关后，左基板0701停止移动复位；

6)当需要再次夹紧工件、松开工件时，重复上述步骤1)-步骤5)。

与已有的技术相比，本技术方案具有无可比拟的优势：

1)本发明采用电磁力作为动力源，相比于气动或液动夹具，它无需附属设备，无传动介质，装置结构简单，不存在介质泄露问题，夹紧对象可以是磁性材料工件，也可以是非磁性材料工件。

2)本发明相对于已有电磁夹具，本发明的夹紧速度可控，有快进和慢进等多种速度，具有良好的动态反馈功能，既缩短了辅助时间，又消除了一般电磁夹具在夹紧瞬间存在的极大撞击力，保护工件表面不被损伤。

3)本发明对工件施加的夹紧力精确可控，夹紧力恒定，不受工件上道工序尺寸加工误差的影响，可适用于不同刚度工件的夹紧，不仅可夹持厚壁的高刚度的工件，也能夹持低刚度易变性的薄壁零件。

4)本发明装置的导向性好，对工件的夹紧部位准确，抗倾覆性能好，伺服电机无需长时间工作，只需要进行短时间的正转或反转，有效保护昂贵的电机，延长其使用寿命。

5)本发明体积小，结构紧凑，夹紧过程自动化程度高，操作简单，可控性好，鲁棒性强，装夹安全可靠，工作效率高。

附图说明

图1为一种电磁夹紧装置的轴测图；

图2为一种电磁夹紧装置的主视图；

图3为一种电磁夹紧装置的俯视图；

图4为图3中为沿A-A剖面的剖视图；

图5为图4中Ⅰ处的放大图；

图6为图2中沿B-B剖面的剖视图；

图7为图4中沿C-C剖面的剖视图；

图8为图7中Ⅱ处的放大图；

图9为本发明装置未夹紧工件时仰视图(下方的导线被断开)；

图10为本发明装置夹紧工件时仰视图(下方的导线被断开)；

图11为U形板23形状示意图。

图中：0101：上台板；0102：下台板；0201：左支承板；0202：右支承板；0301：第一铁芯；0302：第二铁芯；0303：第三铁芯；0304：第四铁芯；0401：第一线圈；0402：第二线圈；0403：第三线圈；0404：第四线圈；0501：左夹板；0502：右夹板；06：压力传感器；0701：左基板；0702：右基座；08：端盖；09：挡圈；10：圆锥滚子轴承；11：丝杆；12：联轴器；13：L形支架；14：伺服电机；15：衬套；16：支撑座；17：活塞杆；18：气缸；19：行程开关；20：电控箱；2101：第一压板；2102：第二压板；22：钩形板；23：U形板；2401：第一挡销；2402：第二挡销；25：硬弹簧；2601：第一调节螺母；2602：第二调节螺母；2603：第三调节螺母；27：直杆；28：导向架；29：阀芯；30：阀套；31：吊轨；3201：第一双头螺柱；3202：第二双头螺柱；3301：第一弹簧销；3302：第二弹簧销；34：软弹簧；35：控制面板。

具体实施方式

本发明提供一种电磁夹紧装置及使用方法，通过结合附图1-11来详细说明本发明的装置细节和使用方法。

本发明装置包括微调夹紧***、快速移动***和控制***。快速移动***包括上台板0101、下台板0102、左支承板0201、右支承板0202、第一铁芯0301、第二铁芯0302、第三铁芯0303、第四铁芯0304、第一线圈0401、第二线圈0402、第三线圈0403、第四线圈0404、左夹板0501、左基板0701、活塞杆17、气缸18、第一压板2101、第二压板2102和电控箱20。上台板0101和下台板0102的左端与左支承板0201都是通过螺钉连接固定，它们的右端与右支承板0202通过螺钉固接，如图1所示，左支承板0201和右支承板0202的底板上有安装用的U形槽，以便将夹具安装在机床工作台上。气缸18通过螺钉固定在下台板0102上，活塞杆17安装在气缸18中，活塞杆17上活塞与气缸18之间能够滑动且不漏气。左基板0701上端穿过上台板0101的槽孔后与左夹板0501通过螺钉刚性连接，左基板0701中部通过螺钉与活塞杆17左端连接固定，左夹板0501下方的三角形导轨和矩形导轨分别安装在上台板0101的两个滑槽内，左基板0701下方左右两侧的三角形导轨和矩形导轨安装在下台板0102的两个滑槽内，如图7所示。第一压板2101通过螺钉固定在上台板0101上，位于左夹板0501矩形导轨上方。第二压板2102通过螺钉固定在下台板0102上，位于左基板0701矩形导轨上方。左夹板0501和左基板0701上的导轨以及上台板0101和下台板0102滑槽的表面应光滑，导轨与滑槽相互运动的阻力小，无阻滞现象，使用时可涂润滑油，进一步减小导轨与滑槽之间的阻力。左夹板0501和左基板0701上使用三角形导轨，在夹持工件时，左夹板0501只能沿直线运动，提高了导轨直线运动的精度和导向性能，便于夹具准确夹紧工件的部位，矩形导轨接触面积大，提高了夹具承载能力。在使用过程中，三角形导轨的磨损还能够自动补偿。调整第一压板2101与左夹板0501矩形导轨之间的间隙以及第二压板2102与左基板0701矩形导轨之间的间隙，减小导轨副在运动时阻力，提高夹具***的动刚度和抗倾覆力矩的能力。第一铁芯0301右端穿过左基板0701上的通孔，第一铁芯0301通过螺钉固定在左基板0701上，第一线圈0401安装在第一铁芯0301上，第二铁芯0302右端穿过左基板0701上的通孔，第二铁芯0302通过螺钉固定在左基板0701上，第二线圈0402安装在第二铁芯0302上，第一线圈0401与第二线圈0402串联。第一线圈0401和第二线圈0402的另一端分别连接在电控箱20的接线柱上，如图6所示，第三铁芯0303左端穿过右支承板0202上的通孔，第三铁芯0303通过螺钉固定在右支承板0202上，第三线圈0403安装在第三铁芯0303上，第四铁芯0304左端穿过右支承板0202上的通孔，第四铁芯0304通过螺钉固定在右支承板0202上，第四线圈0404安装在第四铁芯0404上，第三线圈0403与第四线圈0404串联，第三线圈0403和第四线圈0404的另一端分别连接在电控箱20的接线柱上，电控箱20通过螺钉固定在下台板0102下方，如2所示。左端的第一铁芯0301和第二铁芯0302与右端的第三铁芯0303和第四铁芯0304对称分布，左端的第一线圈0401和第二线圈0402与右端的第三线圈0403和第四线圈0404也对称分布，如图6所示。

微调夹紧***包括右夹板0502、第一双头螺柱3201、右基座0702、端盖08、挡圈09、圆锥滚子轴承10、丝杆11、联轴器12、L形支架13、伺服电机14、衬套15、支撑座16以及第一压板2101。L形支架13和支撑座16都是通过螺钉固定在上台板0101上，伺服电机14左端法兰通过螺钉固定在L形支架13上。衬套15通过螺纹安装支撑座16螺孔中，衬套15左端面通过螺钉固定在支撑座16上，伺服电机14输出轴的中心线与衬套15的中心线等高同轴。丝杆11通过螺纹旋合在衬套15上。圆锥滚子轴承10内圈安装在丝杆11左端外圆上，圆锥滚子轴承10的外圈安装在右基座0702的阶梯孔内，挡圈09通过螺钉固定在丝杆11左端外圆上，丝杆11左端的台阶面与挡圈09的右端面对圆锥滚子轴承10内圈轴向固定，端盖08通过螺钉固定在右基座0702的左阶梯端面上，端盖08的右端面压紧圆锥滚子轴承10的外圈端面，端盖08的右端面和右基座0702的阶梯端面对圆锥滚子轴承10的外圈轴向固定，如图5所示，圆锥滚子轴承10能够承受夹具在夹持工件时的轴向力。第一双头螺柱3201左端穿过右基座0702通孔安装在右夹板0502的螺孔中，第一双头螺柱3201右端与螺母固接，右夹板0502与右基座0702之间有间隙，如图4所示。在夹紧时，右夹板0502可向右少许移动，右夹板0502与右基座0702之间的间隙消除，夹紧力通过右夹板0502传给压力传感器06，这种装配关系可防止表面不平整工件与传感器6之间可能存在的不良接触，提高了压力测量的准确性。右基座0702下方的导轨安装在上台板0101的滑槽内。第一压板2101通过螺钉固定在上台板0101上，它位于右基座0702导轨上方，以提高夹具的动刚度和抗倾覆的能力。联轴器12左端与丝杆11右端通过花键配合连接，联轴器12右端的中孔与伺服电机14的输出轴通过螺钉固接，联轴器12与丝杆11之间采用花键配合，不但使伺服电机14的转动和扭矩传递给丝杆11，而且丝杆11与联轴器12的相对位置能够改变，丝杆11不仅能转动，还能够轴向移动，带动右夹板0502夹紧和放松工件。

控制***包括行程开关19、压力传感器06、U形板23、硬弹簧25、第一调节螺母2601、第二调节螺母2602、第三调节螺母2603、直杆27、导向架28、阀芯29、阀套30、吊轨31、第二双头螺柱3202、钩形板22、第一挡销2401、第二挡销2402、第一弹簧销3301、第二弹簧销3302、软弹簧34以及控制面板35等。行程开关19通过螺钉安装在下台板0102上，行程开关19通过导线与电控箱20连接，压力传感器06安装在右基座0702的阶梯孔内，与右夹板0502右端面紧密接触。阀套30通过管路与气缸18连接，阀套30通过螺钉固定在下台板0102上。导向架28通过螺钉固定在下台板0102上，直杆27右端与阀芯29通过螺纹连接，阀芯29上开有三角形的节流槽，阀芯29安装在阀套30中，阀芯29和阀套30之间相对位置可以改变，如图9和图10所示，阀芯29上通过节流口的排气通道被阀套30完全关闭时，阀芯29与阀套30之间应有着良好的气密性，阀套30中气体不能排出。直杆27左端依次穿过导向架28中孔、第三调节螺母2603螺孔、U形板23右端凸缘上通孔、第二调节螺母2602螺孔、第一调节螺母2601螺孔和硬弹簧25中孔。第一调节螺母2601、第二调节螺母2602、第三调节螺母2603分别与直杆27通过螺纹连接。根据夹持对象工件的大小，通过调整第一调节螺母2601位置以调整硬弹簧25的轴向位置，从而调整阀芯29与阀套30之间的位置关系和阀芯29节流通道的封口位置。U形板23的右端凸起，其上开有通孔和燕尾槽，如图11所示，第二调节螺母2602和第三调节螺母2603位于U形板23右端凸缘的左右两侧，它们与U形板23上凸缘靠紧，把直杆27和U形板23上固定在一起，这样左基板0701在推动直杆27向右运动时也带动了U形板23运动。第一挡销2401和第二挡销2402安装在下台板0102上，吊轨31上开有沉孔，螺钉安装在沉孔中将吊轨31固定在下台板0102的下方，U形板23通过燕尾槽安装在吊轨31下方，U形板23能在吊轨31上滑动且不掉落下来。第二双头螺柱3202的一端穿过钩形板22中孔后通过螺纹固定在U形板23上，第二双头螺柱3202的另一端与螺母固接，钩形板22能绕第二双头螺柱3202转动。第一弹簧销3301安装在钩形板22上，第二弹簧销3302安装在U形板23上，软弹簧34一端安装在第一弹簧销3301上，软弹簧34另一端安装在第二弹簧销3302上，软弹簧34保证钩形板22不因其转动角度过大而脱位。U形板23中心线两侧对称分布着所述钩形板22、第一挡销2401、第二挡销2402、吊轨31、第二双头螺柱3202、第一弹簧销3301、第二弹簧销3302和软弹簧34。气缸18在向右移动过程中，排出气体经过阀套30与阀芯29之间的节流口排出，并且阀芯29上节流口的通流面积逐渐减小，气缸18的右腔的压力逐渐增加，回路中的刚度逐渐增大，活塞杆17的快速移动受阻，左夹板0501减速。当阀芯29上的节流口被阀套30最后完全关闭，气缸18右腔中的气体不能排出，气缸18右腔的压力迅速增加，活塞杆17向右移动的阻力迅速增加，左基板0701和左夹板0501不再向右运动，从而避免了左夹板0501与待夹紧工件之间的剧烈碰撞。当第一线圈0401、第二线圈0402、第三线圈0403和第四线圈0404通入越大电流，电磁力越大，越大的电磁力使左基板0701推动直杆27向右运动的速度就越快，阀芯29节流口关闭的速度就越快，活塞杆17向右移动的阻力增加就越快，阻力使左夹板0501降速就越快，因此，夹具仍然能够避免左夹板0501与工件之间的剧烈碰撞，夹具***具有良好的动态反馈功能和很强的鲁棒性。

一种电磁夹紧装置使用时，其具体的操作步骤如下：

1)控制面板35上的夹紧按钮被按下，电源接通，第一线圈0401和第二线圈0402通电产生的磁场与第三线圈0403和第四线圈0404通电产生的磁场方向相同，在电磁引力作用下，左基板0701在第一铁芯0301和第二铁芯0302作用下带着左夹板0501朝着右夹板0502方向快速移动，活塞杆17在左基板0701带动下向右快速移动。

2)左基板0701向右快速移动一段距离后与硬弹簧25接触，左基板0701推动硬弹簧25、直杆27及阀芯29向右移动。左基板0701通过直杆27带动U形板23沿吊轨31向右移动，U形板23带动钩形板22向右移动一段距离后，钩形板22与第一挡销2401分离，钩形板22与第二挡销2402接触。在第二挡销2402的作用下，钩形板22转动，阀芯29在直杆27推动下逐渐进入阀套30中，阀芯29与阀套30之间的节流阀口的通流面积逐渐减小，气缸18右腔的排气阻力逐渐加大，活塞杆17向右的移动速度逐渐降低，左基板0701和左夹板0501的速度逐渐降低，左夹板0501降速后与工件接触，钩形板22左端卡在左基板0701左端面上，行程开关19被左基板0701压下，阀芯29上的节流通道被阀套30完全关闭，气缸18右腔中的气体无法排出，左基板0701和左夹板0501不再向右移动，如图9所示。

3)行程开关19被压下后，伺服电机14通电转动，伺服电机14通过联轴器12带动丝杆11转动，丝杆11带动右基座0702和右夹板0502向左移动，右夹板0502逐渐夹紧工件，右夹板0502与工件之间的压力逐渐增大，压力传感器06所受的压力逐渐增大，右夹板0502与工件之间的压力达到预先设定值时，压力传感器06被触发，压力传感器06将压力信号反馈给电控箱20，电控箱20使伺服电机14断电停止转动，右基座0702和右夹板0502不再向左移动，左夹板0501和右夹板0502完成了对工件的夹紧。

4)工件被加工完成后，控制面板35上的松开按钮被按下，伺服电机14通入反向电流，第一线圈0401和第二线圈0402也通入反向电流，而第三线圈0403和第四线圈0404的电流方向一直保持不变，第一线圈0401和第二线圈0402产生的磁场与第三线圈0403和第四线圈0404产生的磁场方向相反，在电磁斥力作用下，第一铁芯0301和第二铁芯0302带动左基板0701和左夹板0501向左移动。所述伺服电机14通入反向电流后反向转动，所述丝杆11反向转动并带动所述右基座0702和所述右夹板0502向右移动，所述左夹板0501与所述右夹板0502之间的间距逐渐增加，工件被逐渐松开。左基板0701向左移动一段距离后，被压下的行程开关19回复原位，伺服电机14断电，右基座0702及右夹板0502停止移动。左基板0701在电磁力作用下继续向左移动，左基板0701通过钩形板22带动U形板23向左移动，U形板23带动直杆27和阀芯29左移，阀芯29与阀套30之间相对位置改变，阀芯29上节流通道逐渐被打开，左基板0701和左夹板0501向左移动速度加快。

5)左基板0701向左移动过程中，钩形板22与第一挡销2401接触时，钩形板22在第一挡销2401的作用下发生转动，钩形板22与左基板0701左端面脱离分开，硬弹簧25要回复到被压缩前的状态，左基板0701在电磁斥力和硬弹簧25的回复弹力作用下继续向左快速移动，触碰到停止开关后，左基板0701停止移动复位。

6)当需要再次夹紧工件、松开工件时，重复上述步骤1)-步骤5)。

Claims (2)

1.一种电磁夹紧装置，其特征在于：该装置包括快速移动***、微调夹紧***和控制***；所述快速移动***包括上台板(0101)、下台板(0102)、左支承板(0201)、右支承板(0202)、第一铁芯(0301)、第二铁芯(0302)、第三铁芯(0303)、第四铁芯(0304)、第一线圈(0401)、第二线圈(0402)、第三线圈(0403)、第四线圈(0404)、左夹板(0501)、左基板(0701)、活塞杆(17)、气缸(18)、电控箱(20)、第一压板(2101)和第二压板(2102)；所述第一压板(2101)通过螺钉固定在所述上台板(0101)上，所述第一压板(2101)安装在所述左夹板(0501)矩形导轨上方；所述第二压板(2102)通过螺钉固定在所述下台板(0102)上，所述第二压板(2102)安装在所述左基板(0701)矩形导轨上方；所述气缸(18)通过螺钉固定在所述下台板(0102)上，所述活塞杆(17)安装在所述气缸(18)中，所述左基板(0701)与所述活塞杆(17)通过螺钉刚性连接，所述左基板(0701)下方的导轨安装在所述下台板(0102)的滑槽内，所述左基板(0701)上端穿过所述上台板(0101)的槽孔，所述左基板(0701)上端与所述左夹板(0501)通过螺钉刚性连接，所述左夹板(0501)下方的导轨安装在所述上台板(0101)的滑槽内；所述第一铁芯(0301)右端穿过所述左基板(0701)上的通孔，所述第一铁芯(0301)通过螺钉固定在所述左基板(0701)上，所述第一线圈(0401)安装在所述第一铁芯(0301)上，所述第二铁芯(0302)右端穿过所述左基板(0701)上的通孔，所述第二铁芯(0302)通过螺钉固定在所述左基板(0701)上，所述第二线圈(0402)安装在所述第二铁芯(0302)上，所述第一线圈(0401)与所述第二线圈(0402)串联；所述第一线圈(0401)和所述第二线圈(0402)的另一端分别连接在所述电控箱(20)上，所述第三铁芯(0303)左端穿过所述右支承板(0202)上的通孔，所述第三铁芯(0303)通过螺钉固定在所述右支承板(0202)上，所述第三线圈(0403)安装在所述第三铁芯(0303)上，所述第四铁芯(0304)左端穿过所述右支承板(0202)上的通孔，所述第四铁芯(0304)通过螺钉固定在所述右支承板(0202)上，所述第四线圈(0404)安装在所述第四铁芯(0304)上，所述第三线圈(0403)与所述第四线圈(0404)串联，所述第三线圈(0403)和所述第四线圈(0404)的另一端分别连接在所述电控箱(20)上；所述上台板(0101)和所述下台板(0102)的左端与所述左支承板(0201)分别通过螺钉固接，所述上台板(0101)和下台板(0102)的右端与所述右支承板(0202)分别通过螺钉固接；所述电控箱(20)通过螺钉固定在所述下台板(0102)下方；

所述微调夹紧***包括右夹板(0502)、第一双头螺柱(3201)、右基座(0702)、端盖(08)、挡圈(09)、圆锥滚子轴承(10)、丝杆(11)、联轴器(12)、L形支架(13)、伺服电机(14)、衬套(15)、支撑座(16)以及第一压板(2101)；所述伺服电机(14)通过螺钉固定在所述L形支架(13)上，所述L形支架(13)和所述支撑座(16)通过螺钉分别固定在所述上台板(0101)上，所述衬套(15)通过螺纹旋合在所述支撑座(16)螺孔中，所述衬套(15)通过螺钉固定在所述支撑座(16)左端面上；所述丝杆(11)通过螺纹连接安装在衬套(15)上；所述圆锥滚子轴承(10)内圈安装在所述丝杆(11)左端外圆上，所述圆锥滚子轴承(10)的外圈安装在所述右基座(0702)的阶梯孔内，所述挡圈(09)通过螺钉固定在所述丝杆(11)左端外圆上，所述丝杆(11)的左端台阶端面和所述挡圈(09)的右端面对所述圆锥滚子轴承(10)内圈轴向固定，所述端盖(08)通过螺钉固定在所述右基座(0702)左阶梯端面上，所述端盖(08)右端面压紧所述圆锥滚子轴承(10)的外圈端面，所述端盖(08)右端面和所述右基座(0702)的阶梯端面对所述圆锥滚子轴承(10)的外圈轴向固定，所述第一双头螺柱(3201)左端穿过所述右基座(0702)通孔安装在所述右夹板(0502)的螺孔中，所述第一双头螺柱(3201)右端与螺母固接，所述右夹板(0502)与所述右基座(0702)可相对移动；所述右基座(0702)下方的导轨安装在所述上台板(0101)的滑槽内；所述第一压板(2101)安装在所述右基座(0702)矩形导轨上方；所述联轴器(12)左端与所述丝杆(11)右端通过花键连接，所述联轴器(12)右端的中孔与所述伺服电机(14)的输出轴刚性连接；

所述控制***包括压力传感器(06)、行程开关(19)、钩形板(22)、U形板(23)、第一挡销(2401)、第二挡销(2402)、硬弹簧(25)、第一调节螺母(2601)、第二调节螺母(2602)、第三调节螺母(2603)、直杆(27)、导向架(28)、阀芯(29)、阀套(30)、吊轨(31)、第二双头螺柱(3202)、第一弹簧销(3301)、第二弹簧销(3302)、软弹簧(34)以及控制面板(35)；所述行程开关(19)安装在所述下台板(0102)上，所述行程开关(19)与所述电控箱(20)通过导线连接，所述压力传感器(06)安装在所述右基座(0702)的阶梯孔内；所述阀套(30)通过管路与所述气缸(18)连接，所述阀套(30)通过螺钉固定在所述下台板(0102)上；所述导向架(28)通过螺钉固定在所述下台板(0102)上，所述直杆(27)右端与所述阀芯(29)通过螺纹连接，所述阀芯(29)上开有三角形的节流槽，所述阀芯(29)安装在所述阀套(30)中，所述直杆(27)左端依次穿过所述导向架(28)中孔、第三调节螺母(2603)螺孔、U形板(23)右端的通孔、第二调节螺母(2602)螺孔、第一调节螺母(2601)螺孔和所述硬弹簧(25)中孔，所述第一调节螺母(2601)、第二调节螺母(2602)、第三调节螺母(2603)与所述直杆(27)分别通过螺纹连接，所述直杆(27)被所述第二调节螺母(2602)和第三调节螺母(2603)固定在所述U形板(23)上；所述第一挡销(2401)和第二挡销(2402)安装在所述下台板(0102)上，所述吊轨(31)通过螺钉固定在所述下台板(0102)的下方，所述U形板(23)通过燕尾槽安装在所述吊轨(31)下方；所述第一弹簧销(3301)安装在所述钩形板(22)上，所述第二弹簧销(3302)安装在所述U形板(23)上，所述软弹簧(34)一端安装在所述第一弹簧销(3301)上，所述软弹簧(34)另一端安装在所述第二弹簧销(3302)上；所述第二双头螺柱(3202)的一端穿过所述钩形板(22)通孔后通过螺纹安装在所述U形板(23)上，所述第二双头螺柱(3202)的另一端与螺母固接，所述钩形板(22)能绕所述第二双头螺柱(3202)转动；所述U形板(23)中心线两侧对称分布着所述钩形板(22)、第一挡销(2401)、第二挡销(2402)、吊轨(31)、第二双头螺柱(3202)、第一弹簧销(3301)、第二弹簧销(3302)和软弹簧(34)，所述控制面板(35)通过螺钉固定在所述上台板(0101)上，所述控制面板(35)的导线连接在所述电控箱(20)上。

2.根据权利要求1所述的一种电磁夹紧装置，其特征在于：该装置使用时的具体操作步骤如下：

1)所述控制面板(35)上的夹紧按钮被按下，电源接通，所述第一线圈(0401)和第二线圈(0402)通电产生的磁场与所述第三线圈(0403)和第四线圈(0404)通电产生的磁场方向相同，在电磁吸引力的作用下，所述左基板(0701)在所述第一铁芯(0301)和第二铁芯(0302)作用下带着所述左夹板(0501)朝着所述右夹板(0502)方向快速移动；所述活塞杆(17)在所述左基板(0701)带动下向右快速移动；

2)所述左基板(0701)向右快速移动一段距离后与所述硬弹簧(25)接触，所述左基板(0701)推动所述硬弹簧(25)、直杆(27)及所述阀芯(29)向右移动；所述左基板(0701)通过所述硬弹簧(25)和所述直杆(27)带动所述U形板(23)沿所述吊轨(31)向右移动，所述U形板(23)带动所述钩形板(22)向右移动一段距离后，所述钩形板(22)与所述第一挡销(2401)分离，所述钩形板(22)与所述第二挡销(2402)接触；在所述第二挡销(2402)的作用下，所述钩形板(22)转动，所述阀芯(29)在所述直杆(27)推动下逐渐进入所述阀套(30)中，所述阀芯(29)与所述阀套(30)之间节流阀口的通流面积逐渐减小，所述气缸(18)右腔的排气阻力逐渐加大，所述活塞杆(17)向右的移动速度逐渐降低，所述左基板(0701)和所述左夹板(0501)的速度逐渐降低，所述左夹板(0501)降速后与工件接触，所述钩形板(22)左端卡在所述左基板(0701)左端面上，所述行程开关(19)被所述左基板(0701)压下，所述阀芯(29)上的节流通道被所述阀套(30)完全关闭，所述气缸(18)右腔中的气体无法排出，所述左基板(0701)和所述左夹板(0501)不再向右移动；

3)所述行程开关(19)被压下后，所述伺服电机(14)通电转动，所述伺服电机(14)通过所述联轴器(12)带动所述丝杆(11)转动，所述丝杆(11)带动所述右基座(0702)和所述右夹板(0502)向左移动，所述右夹板(0502)逐渐夹紧工件，所述右夹板(0502)与工件之间的压力逐渐增大，所述右夹板(0502)受到的压力传递给所述压力传感器(06)，所述右夹板(0502)与工件之间的夹紧力达到预先设定值时，所述压力传感器(06)被触发，所述压力传感器(06)将压力信号反馈给所述电控箱(20)，所述电控箱(20)使所述伺服电机(14)断电停止转动，所述右基座(0702)和所述右夹板(0502)不再向左移动，所述左夹板(0501)和所述右夹板(0502)完成了对工件的夹紧；

4)工件被加工完成后，所述控制面板(35)上的松开按钮被按下，所述伺服电机(14)通入反向电流，所述第一线圈(0401)和第二线圈(0402)通入反向电流，所述第一线圈(0401)和第二线圈(0402)产生的磁场与所述第三线圈(0403)和第四线圈(0404)通电产生的磁场方向相反，在电磁排斥力作用下，所述第一铁芯(0301)和第二铁芯(0302)带动所述左基板(0701)和所述左夹板(0501)向左移动，所述伺服电机(14)通电反向转动，所述丝杆(11)反向转动并带动所述右基座(0702)和所述右夹板(0502)向右移动，所述左夹板(0501)与所述右夹板(0502)之间的间距逐渐增加，工件被逐渐松开，所述左基板(0701)向左移动一段距离后，所述行程开关(19)回复原位，所述伺服电机(14)断电，所述右基座(0702)及所述右夹板(0502)停止移动；所述左基板(0701)在电磁斥力作用下继续向左移动，所述左基板(0701)通过所述钩形板(22)带动所述U形板(23)向左移动，所述U形板(23)带动所述直杆(27)和所述阀芯(29)左移，所述阀芯(29)与所述阀套(30)之间相对位置改变，所述阀芯(29)上节流通道逐渐被打开，所述左基板(0701)和所述左夹板(0501)向左移动的速度加快；

5)所述左基板(0701)向左移动过程中，所述钩形板(22)与所述第一挡销(2401)接触时，所述钩形板(22)在所述第一挡销(2401)的作用下发生转动，所述钩形板(22)与所述左基板(0701)左端面脱离分开，所述左基板(0701)在电磁斥力和所述硬弹簧(25)回复弹力的作用下继续向左移动快速复位；

6)当需要再次夹紧工件、松开工件时，重复上述步骤1)-步骤5)。