CN215700341U - 一种刚性可控的载荷浮动装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种刚性可控的载荷浮动装置,包括：主体，其内设有空腔，空腔中安装有回正力产生装置；浮动连接器，其连接于主体上，用于将工具连接于主体上并与回正力产生装置对接；工具在受到径向作用力时绕浮动连接器的回转中心在一定范围内浮动；其中：回正力产生装置包括：压力调节装置，其设于空腔上部；球托，其设于空腔内，且位于压力调节装置下方，球托下表面向内凹陷一圆弧位，沿着圆弧位依次布设钢珠以及钢球；压盖，其密封于球托的下表面，将钢珠及钢球限制于球托的圆弧位内，压盖上开设有孔洞，钢球的底部露出压盖；连接块，其上顶端设为曲线抵接面，抵接面与钢球底部相抵接；连接块的下部与工具刚性连接。

Description

一种刚性可控的载荷浮动装置

技术领域

本实用新型涉及自动化生产中机械领域，更具体地说，是一种刚性可控的载荷浮动装置。

背景技术

工业生产中，经常需要对尺寸公差较大的工件进行处理，常见的例如对工件进行自动化打磨或去毛刺时，因为工件的尺寸偏差导致加工工具的加工力变化较大，当超出工具的许用加工力范围时，易导致工具损坏。

现有的解决方案多采用可浮动的工具进行加工，但所使用的方案多为径向气缸平衡式或弹簧式。两类现存的方案均存在较大缺陷，径向气缸平衡式多为进口设备，价格高昂，且存在刚性调整困难等问题；而弹簧式力度不可调整或调整精度低。

实用新型内容

由于现有技术存在上述技术缺陷，本申请提出一种刚性可控的载荷浮动装置，其目的在于克服现有技术中可浮动工具力度不可调或调整精度低等问题。

为达到上述技术问题，本申请采用下述技术方案：

一种刚性可控的载荷浮动装置,包括：主体，其内设有空腔，所述空腔中安装有回正力产生装置；浮动连接器，其连接于主体上，用于将工具连接于所述主体上并与所述回正力产生装置对接；所述工具在受到径向作用力时绕所述浮动连接器的回转中心在一定范围内浮动；其中：所述回正力产生装置包括：压力调节装置，其设于所述空腔上部；球托，其设于所述空腔内，且位于所述压力调节装置下方，所述球托下表面向内凹陷一圆弧位，沿着所述圆弧位依次布设钢珠以及钢球；压盖，其密封于所述球托的下表面，将所述钢珠及钢球限制于所述球托的圆弧位内，所述压盖上开设有孔洞，所述钢球的底部露出所述压盖；连接块，其上顶端设为曲线抵接面，所述抵接面与所述钢球底部相抵接；所述连接块的下部与所述工具刚性连接。

较佳的是，所述抵接面的母线为直线或曲线。

较佳的是，所述抵接面的母线为圆锥母线、圆弧线、摆线、双曲线、悬链线或不规则曲线。

较佳的是，所述压力调节装置包括：弹簧，所述弹簧置于所述滑动空腔内且所述弹簧的底部抵接所述球托的上表面；以及压力调节螺栓，所述主体的顶部开有连通空腔的穿孔，所述压力调节螺栓穿过所述穿孔以调节弹簧的伸缩。

较佳的是，所述压力调节装置包括：密封环，其设于所述球托的边缘，使得所述球托将所述空腔的底部密封；进气接头，其设于所述主体的顶部并与所述空腔相连通，所述进气接头上连接有一进气管；调压装置，其设于所述进气管上以控制进气压力。

较佳的是，所述调压装置为伺服比例阀。

较佳的是，所述浮动连接器为万向节或球肘接头。

较佳的是，所述主体的两侧分别伸出一连接部，所述浮动连接器的两端固定于所述连接部上。

由于采用上述技术特征，本申请以低廉的成本可以获得功能全面，可控性极高的浮动装置，通过加入伺服比例阀或伺服电机等实现了工作过程中实时调整浮动刚性的能力；可调整且精度准确。

附图说明

图1为本申请的第一实施例的结构示意图；

图2为第一实施例的剖面图；

图3为抵接面与钢球的受力示意图；

图4为本申请的第二实施例的剖面图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。

第一实施例：

如图1所示，本申请的第一实施例中刚性可控的载荷浮动装置包括了主体1、浮动连接器2。主体1上安装有浮动连接器2，工具3安装在浮动连接器2上。浮动连接器2可以是万向节，也可以使用球肘接头或其他类似功能的装置。

本申请的刚性可控的载荷浮动装置能使得工具3在受到径向作用力时可以绕浮动连接装置2的回转中心在一定范围内浮动。安装于主体1上的浮动力产生装置在工具3上的径向力撤去时，将工具3回复至初始状态。

参见图2所示，主体1整体为一矩形结构(本实施例中仅给出矩形结构，但其他结构如圆柱形等常规结构的变化都应属于本申请保护范围)，其两侧分别伸出一连接部11。主体1内设有空腔12，所述空腔12中安装回正力产生装置。浮动连接器2固定在两侧的连接部11之间。工具3连接在浮动连接器2上，且工具3的顶部与回正力产生装置相接。

如图2所示，所述回正力产生装置包括压力调节装置、球托42、钢珠43、钢球44、压盖45及连接块46等结构。其详细结构如下。

压力调节装置，设于所述空腔12内的上部。压力调节装置主要包括：置于所述空腔12内的弹簧411，且所述弹簧411的底部抵接所述球托42的上表面。设于所述主体顶部并连通空腔穿孔的压力调节螺栓412，通过所述压力调节螺栓412可以精准的调节弹簧的伸缩。球托42设于所述空腔12内，且位于所述压力调节装置下方。所述球托42下表面向内凹陷一圆弧位，沿着所述圆弧位在球托42内依次布设钢珠43，在球托42的下方设置钢球44，并以压盖45连接于所述球托42的下表面，限制所述钢珠43及钢球44。同时所述压盖45上开设有孔洞，所述钢球44的底部露出所述压盖45。连接块46的上顶端设为抵接面D，所述抵接面D与所述钢球44的底部相抵接。所述连接块46的下部与所述工具3刚性连接。

参见图3所示，为抵接面D与钢球44受力示意图。当工具3受到外力P的作用且P足够大时，此时P所产生的效应足够克服弹簧11的预压力使弹簧缩短，此时工具3可绕O_1’点旋转，如右图所示，此时，钢球44与连接块46顶部的抵接面D的一侧单边接触，钢球44对抵接面D的正压力F对工具产生F*O_1’T’的回复力矩，此力矩与外力的力矩P’*O₁’M达到平衡时工具处于新的稳定位置，此时弹簧的压缩量为Δ，这一对力矩之间的量化关系易于通过三角函数运算得出。此时，若压力P’减小，则工具3将在回复力矩F*O_1’T’作用时向原点位置还原，同时弹簧变长，Δ减小。

容易分析得知，被压缩的弹簧411具有使其弹性势能达到最小的趋势，因此，抵接面D只需满足以下条件即可保证钢球44始终具有向中心位置移动的趋势：钢球44在向远离其初始位置移动的过程中，弹簧持续被压缩并缩短，即钢球44中心到工具3轴心的距离与弹簧所受压力的大小始终正相关。

在上述条件中，因为钢球所滚动时的摩擦系数足够小，因此忽略了其摩擦力的影响，实际设计中，如有必要时，应考虑此摩擦力的影响。

利用此种特性，可以设计出随偏转程度变大回复力矩变大的装置，使用不同的抵接面D的形状，可以获得不同扭矩变化规律的浮动装置。可以看出，抵接面31的母线可以被设计为各种特殊曲线(如直线、圆锥母线，圆弧、摆线、双曲线、悬链线或不规则曲线等)，一般地，这种曲线应当关于工具轴心线对称(意味着抵接面为一个以工具轴心为轴的回转面)，使用不同的曲线可以获得各种不同变化特性的浮动装置，在弹簧的压缩量变化非常缓慢或弹性系数K足够小时，可以得到近似恒力矩的装置。由于力F与压力N正相关，因此通过调整顶部压力调节螺栓412从而改变压力N,可以改变回复力矩的大小，从而改变浮动装置的初始刚性(即改变启动力矩)。

综上，可以利用自由滚动的球体与不同形状抵接面的配合来获得不同回复特性的浮动装置，继而实现本申请的调整浮动刚性的能力。

实施例二

参见图4所示，所述第二实施例与实施例一不同之处在于压力调节装置的结构不相同。该第二实施例中，压力调节装置包括了密封环51、进气接头52、调压装置53。

密封环51设于所述球托42的边缘，使得所述球托42将所述空腔的底部密封，形成密封腔室Q。进气接头52设于所述主体1的顶部并与所述空腔12相连通，所述进气接头52上连接有一进气管54。调压装置53设于所述进气管54上以控制进气压力。通过调整对密封腔室7内充入的气压，可以获得对球托42的相应的下压力，从而调整***刚性，即初始启动力矩的大小。

此调压装置可以为手动或者为一伺服比例阀或其他自动调压装置进行调节。进一步的又可以通过传感器实时获得工具3的偏离轴心的位置，通过实时换算可以取得任意位置所期望的对应的回复力矩所需的气压，并实时调整空腔7内的气压值，可以获得柔性的，在任意点的任意刚性的浮动装置。

本申请中并压力调节并不局限于此，也可以使用压缩空气或者液压又或伺服电机的方式来产生压力。

以上所述的实施方式仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。本领域技术人员对本实用新型所做的均等变化与修饰，皆应属于本实用新型所附的权利要求书的涵盖范围。

Claims (8)

1.一种刚性可控的载荷浮动装置,其特征在于，包括：

主体，其内设有空腔，所述空腔中安装有回正力产生装置；

浮动连接器，其连接于主体上，用于将工具连接于所述主体上并与所述回正力产生装置对接；

所述工具在受到径向作用力时绕所述浮动连接器的回转中心在一定范围内浮动，并在外力减小或消除时具有自动回中心的能力；

其中：

所述回正力产生装置包括：

压力调节装置，其设于所述空腔上部；

球托，其设于所述空腔内，且位于所述压力调节装置下方，所述球托下表面向内凹陷一圆弧位，沿着所述圆弧位依次布设钢珠以及钢球；

压盖，其密封于所述球托的下表面，将所述钢珠及钢球限制于所述球托的圆弧位内，所述压盖上开设有孔洞，所述钢球的底部露出所述压盖；

连接块，其上顶端设为曲线抵接面，所述抵接面与所述钢球底部相抵接；所述连接块的下部与所述工具刚性连接。

2.根据权利要求1所述的刚性可控的载荷浮动装置,其特征在于，所述抵接面的母线为直线或曲线。

3.根据权利要求2所述的刚性可控的载荷浮动装置,其特征在于，所述抵接面的母线为圆锥母线、圆弧线、摆线、双曲线、悬链线或不规则曲线。

4.根据权利要求1至3中任一所述的刚性可控的载荷浮动装置,其特征在于，所述压力调节装置包括：

弹簧，所述弹簧置于所述空腔内且所述弹簧的底部抵接所述球托的上表面；以及

压力调节螺栓，所述主体的顶部开有连通空腔的穿孔，所述压力调节螺栓穿过所述穿孔以调节弹簧的伸缩。

5.根据权利要求1至3中任一所述的刚性可控的载荷浮动装置,其特征在于，所述压力调节装置包括：

密封环，其设于所述球托的边缘，使得所述球托将所述空腔的底部密封；

进气接头，其设于所述主体的顶部并与所述空腔相连通，所述进气接头上连接有一进气管；

调压装置，其设于所述进气管上以控制进气压力。

6.根据权利要求5所述的刚性可控的载荷浮动装置,其特征在于，所述调压装置为伺服比例阀。

7.根据权利要求1所述的刚性可控的载荷浮动装置,其特征在于，所述浮动连接器为万向节或球肘接头。

8.根据权利要求1所述的刚性可控的载荷浮动装置,其特征在于，所述主体的两侧分别伸出一连接部，所述浮动连接器的两端固定于所述连接部上。

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