CN219520997U - 一种工件压紧装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及机械设备的领域，尤其是涉及一种工件压紧装置。本工件压紧装置包括直线驱动源、力传感器和压板，直线驱动源具有能够沿竖直方向往复移动的输出杆，力传感器的上端与输出杆的下端相连接，力传感器的下端与压板相连接，力传感器能够检测以下三种状态下的压力数据：①、直线驱动源的输出杆匀速上升，此时力传感器测得的拉力数据为Sup；②、直线驱动源的输出杆处于静止且非压紧状态，此时力传感器测得的拉力数据为S0；③、直线驱动源的输出杆向下移动，通过压板压紧工件，此时力传感器测得的压力数据为Sdown。本申请能够减小压板等零件的自重对压紧装置的压紧力计算精度的影响。

Description

一种工件压紧装置

技术领域

本申请涉及机械设备的领域，尤其是涉及一种工件压紧装置。

背景技术

在焊接等加工工件的过程中，通常会设计一套压紧装置用来对工件进行固定，并且通常通过气缸或电缸等来压紧工件，而为了提高焊接的精度，通常需要知道气缸或电缸作用于工件上的实际压紧力。

而目前的压紧装置在压紧工件时，工件所受到的力，除了气缸或电缸作用于工件上的压紧力，还包括压紧装置中的上夹具、气缸杆或电缸杆、导柱等零件自身重量所产生的压力，同时还夹杂了导柱沿轴承移动时产生的摩擦力，这些力共同作用于工件上，而操作人员需要得到的压紧装置对工件施加的压紧力数据，是指气缸或电缸作用于工件上的压紧力，相关技术中通过减去固定重量的方法来消除压板、夹具等的自重影响，但实际使用中，夹具可能会发生更换，重量也发生改变，通过减去固定重量的方法，会导致最终的计算结果不精确。

发明内容

为了减小压板等零件的自重对压紧装置的压紧力计算精度的影响，本申请提供一种工件压紧装置施加的压紧力的计算方法及工件压紧装置。

本申请提供一种工件压紧装置，采用如下的技术方案：

一种工件压紧装置，包括直线驱动源、力传感器和压板，所述直线驱动源具有能够沿竖直方向往复移动的输出杆，所述力传感器的上端与输出杆的下端相连接，所述力传感器的下端与所述压板相连接，所述力传感器能够检测以下三种状态下的压力数据：

1.直线驱动源的输出杆匀速上升，此时力传感器测得的拉力数据为Sup；

2.直线驱动源的输出杆处于静止且非压紧状态，此时力传感器测得的拉力数据为S0；

3.直线驱动源的输出杆向下移动，通过压板压紧工件，此时力传感器测得的压力数据为Sdown。

通过采用上述技术方案，力传感器测得的拉力数据Sup包括压板等零件的自身重力G，以及零件移动时受到的摩擦力f，通常是Sup＝G+f，力传感器测得的拉力数据S0包括压板等零件的自身重力G，通常S0＝G，力传感器测得的压力数据Sdown综合了压板等零件的自身重力G以及受到的摩擦力f，通过力传感器对上述三个数值进行检测，并且无论使用者的压板、夹具等零件的重量是否发生改变，均可通过力传感器即时测出，减小压板等零件的自重对压紧装置的压紧力计算精度的影响，提高后续计算压紧力时的精确性。压紧力可采用以下方式进行计算，如N＝K(Sdown+S0-Sup)，n为作用于压板上的直线驱动源的数量，K为实际压力值与压力信号数据之比的标定值，则消除了压紧装置在挤压工件时，摩擦力对压紧力的干扰，同时，即使后续压板下方加装不同重要的上夹具，又或者其它地方的重量改变，均可通过上述计算方法，将零件的重量改变因素消除，得到精确的压紧力。

优选的，所述直线驱动源和力传感器的数量均为1，所述力传感器为拉伸压缩双向力传感器。

通过采用上述技术方案，拉伸压缩双向力传感器可同时测量拉力和压力，Sup、S0和Sdown均通过同一力传感器进行检测，结构简单。

优选的，所述直线驱动源的数量和力传感器的数量均为2个，2个直线驱动源分别定义为第一直线驱动源和第二直线驱动源，2个力传感器分别定义为第一力传感器和第二力传感器，所述第一力传感器与第一直线驱动源的输出杆相连接，用于测量拉力数据Sup和拉力数据S0，所述第二力传感器与第二直线驱动源的输出杆相连接，用于测量压力数据Sdown。

通过采用上述技术方案，设计有两个直线驱动源，施加的压力更为稳定，压板多了一个受力处，受力更为均匀，使得压板对工件的压力更稳定。

优选的，所述第一力传感器为拉伸力传感器，所述第二力传感器为压缩力传感器。

通过采用上述技术方案，将第一力传感器设计为拉伸力传感器，第一直线驱动源的输出杆匀速上升及保持静止时，能够对拉伸力传感器施加拉力，第一力传感器能够测量此时受到的拉力，从而得到Sup、S0的压力数据，而由于第二力传感器为压缩力传感器，因此，此时压缩力传感器不进行测量；第二直线驱动源的输出杆下移通过压板压紧工件，第二力传感器为压缩力传感器，能够测量此时的压力数据Sdown，而第一力传感器不进行测量。

优选的，所述第一直线驱动源的输出杆包括第一杆体和第一连接件，所述第一连接件的上端与第一杆体的下端相连接，所述第一连接件的下端与所述第一力传感器相连接，所述第一连接件的侧壁开设有第一凹槽，所述工件压紧装置还包括第一支撑件，所述第一支撑件的上端与所述第一凹槽的上侧壁相连或相抵接，所述第一支撑件的上端与所述第一凹槽的下侧壁间隔分布；所述第二直线驱动源的输出杆包括第二杆体和第二连接件，所述第二连接件的上端与第二杆体的下端相连接，所述第二连接件的下端与所述第二力传感器相连接，所述第二连接件的侧壁开设有第二凹槽，所述工件压紧装置还包括第二支撑件，所述第二支撑件的上端与所述第二凹槽的上侧壁间隔分布，所述第二支撑件的上端与所述第二凹槽的下侧壁相连或相抵接。

通过采用上述技术方案，当第一驱动源的输出杆上升或静止时，由于第一支撑件的上端与第一凹槽的下侧壁间隔分布，因此不会干扰第一力传感器检测拉力数据Sup、S0，当第一驱动源的输出杆下移压紧工件时，由于第一支撑件的上端与第一凹槽的上侧壁相连或抵接，因此第一力传感器不会检测压力数据Sdown，当第二驱动源的输出杆上升或静止时，由于第二支撑件的上端与第二凹槽的下侧壁相连或抵接，因此第二力传感器不会检测拉力数据Sup、S0，当第二驱动源的输出杆下移压紧工件时，由于第二支撑件的上端与第二凹槽的上侧壁间隔分布，因此不会干扰第二力传感器检测压力数据Sdown。

优选的，所述第一支撑件的上端朝所述第一凹槽的方向弯折形成第一上折边，所述第一上折边的上表面与所述第一凹槽的上侧壁相连或相抵接，所述第一上折边的下表面与所述第一凹槽的下侧壁间隔分布，所述第二支撑件的上端朝所述第二凹槽的方向弯折形成第二上折边，所述第二上折边的上表面与所述第二凹槽的上侧壁间隔分布，所述第二上折边的下表面与所述第二凹槽的下侧壁相连或相抵接。

通过采用上述技术方案，第一支撑件通过第一上折边与第一凹槽配合，第二支撑件通过第二上折边与第二凹槽配合，以控制第一力传感器和第二力传感器在上升和下降状态时的受力情况。

优选的，所述工件压紧装置还包括框架，所述框架沿竖直方向滑动设置有导柱，所述导柱的下端与所述压板相连接，所述压板的下板面具有上夹具，所述压板的下方具有下夹具，所述工件设置于上夹具和/或下夹具上。

通过采用上述技术方案，设计有导柱后，可提高压板升降时的稳定性。

附图说明

图1是本申请实施例一未压紧状态时的结构示意图。

图2是本申请实施例一压紧状态时的结构示意图。

图3是本申请实施例二未压紧状态时的结构示意图。

图4是本申请实施例二压紧状态时的结构示意图。

附图标记说明：1、直线驱动源；11、第一直线驱动源；111、第一杆体；112、第一连接件；1121、第一凹槽；12、第二直线驱动源；121、第二杆体；122、第二连接件；1221、第二凹槽；2、力传感器；21、第一力传感器；22、第二力传感器；3、压板；4、第一支撑件；41、第一上折边；5、第二支撑件；51、第二上折边；6、框架；7、导柱；8、上夹具；9、下夹具。

具体实施方式

以下结合附图1-4对本申请作进一步详细说明。

实施例一：

如图1、图2所示，本实施例提供了一种工件压紧装置，包括直线驱动源1、力传感器2和压板3，直线驱动源1具有能够沿竖直方向往复移动的输出杆。

本实施例中，工件压紧装置还包括框架6，直线驱动源1包括固定于框架6上的缸体，缸体上滑动设置有活塞，输出杆可以为与活塞相连接的活塞杆，也可以是活塞连接有活塞杆，输出杆与活塞杆相连接。作为其它方案，直线驱动源1也可采用电缸，且直线驱动源1除了固定于框架6上，

作为其它方案，也可通过固定座等方式固定于工作台或其它地方。

如图1、图2所示，力传感器2的上端与输出杆的下端相连接，力传感器2的下端与压板3相连接。

本实施例中，输出杆的下端通过连接件与力传感器2相连接，作为其它方案，输出杆的下端也可直接与力传感器2相连接，即直接连接与间接连接均属于输出杆与力传感器2相连接。

如图1、图2所示，为了提高压板3升降时的稳定性，框架6沿竖直方向滑动设置有导柱7，本实施例中的导柱7有两根，分别位于直线驱动源1的两侧，关于直线驱动源1对称分布。作为其它方案，导柱7的数量也可设计为多根。导柱7的下端与压板3相连接，具体的滑动配合，可通过在框架6上设置轴承、轴套等方式，与导柱7配合，以实现导柱7的滑动。

如图1、图2所示，压板3的下板面具有上夹具8，压板3的下方具有下夹具9，工件设置于上夹具8和/或下夹具9上，本实施例中，工件优选设置于下夹具9上。

如图1、图2所示，力传感器2能够检测以下三种状态下的压力数据：

①、直线驱动源1的输出杆匀速上升，此时力传感器2测得的拉力数据为Sup；

②、直线驱动源1的输出杆处于静止状态且非压紧状态，此时力传感器2测得的拉力数据为S0；

③、直线驱动源1的输出杆向下移动，通过压板3压紧工件，此时力传感器2测得的压力数据为Sdown。

本实施例中，直线驱动源1和力传感器2的数量均为1，力传感器2为拉伸压缩双向力传感器。拉伸压缩双向力传感器可同时测量拉力和压力，Sup、S0和Sdown均通过同一力传感器2进行检测。

本实施例的工作原理如下：

当直线驱动源1的输出杆匀速上升时，力传感器2测得的拉力数据Sup包括压板3等零件的自身重力G，以及零件移动时受到的摩擦力f，通常是Sup＝G+f，当直线驱动源1的输出杆处于静止且非压紧状态，力传感器2测得的拉力数据S0包括压板3等零件的自身重力G，通常S0＝G，当直线驱动源1的输出杆通过压板3压紧工件时，力传感器2测得的压力数据Sdown综合了压板3等零件的自身重力G以及受到的摩擦力f，计算工件压紧装置施加的压紧力N＝K(Sdown+S0-Sup)。

需要注意的是，本工件压紧装置除了应用于本实施例中记载的压紧力的计算方法，也可应用于其它的方法中，只需计算时会利用到Sup、S0和Sdown即可。

实施例二：

如图3、图4所示，本实施例与实施例一大致相同，不同之处在于，本实施例中，作用于压板3上的直线驱动源1的数量n＝2，2个直线驱动源1分别定义为第一直线驱动源11和第二直线驱动源12，力传感器2的数量有2个，且分别定义为第一力传感器21和第二力传感器22，第一力传感器21与第一直线驱动源11的输出杆相连接，用于测量拉力数据Sup和拉力数据S0，第二力传感器22与第二直线驱动源12的输出杆相连接，用于测量压力数据Sdown。

作为优选，第一直线驱动源11的输出杆包括第一杆体111和第一连接件112，第一连接件112的上端与第一杆体111的下端相连接，第一连接件112的下端与第一力传感器21相连接，第一连接件112的侧壁开设有第一凹槽1121，工件压紧装置还包括第一支撑件4，第一支撑件4的上端与第一凹槽1121的上侧壁相连或相抵接，第一支撑件4的上端与第一凹槽1121的下侧壁间隔分布。

具体来讲，第一支撑件4呈“Z”字形，第一支撑件4的上端朝第一凹槽1121的方向弯折形成第一上折边41，第一支撑件4的下端朝远离第一力传感器21的方向弯折形成第一下折边，通过第一下折边固定于压板3上。

第一上折边41的上表面与第一凹槽1121的上侧壁相连或相抵接，第一上折边41的下表面与第一凹槽1121的下侧壁间隔分布。

本实施例中，第一连接件112呈圆柱形，第一凹槽1121为环形凹槽，与第一连接件112同轴设置，第一凹槽1121的上侧壁为位于上方的环形槽壁，第一凹槽1121的下侧壁为位于下方的环形槽壁，第一上折边41开设有与第一凹槽1121的槽底间隙配合的开口。

第二直线驱动源12的输出杆包括第二杆体121和第二连接件122，第二连接件122的上端与第二杆体121的下端相连接，第二连接件122的下端与第二力传感器22相连接，第二连接件122的侧壁开设有第二凹槽1221，工件压紧装置还包括第二支撑件5，第二支撑件5的上端与第二凹槽1221的上侧壁间隔分布，第二支撑件5的上端与第二凹槽1221的下侧壁相连或相抵接。

具体来讲，第二支撑件5与第一支撑件4的结构类型呈“Z”字形，第二支撑件5的上端朝第二凹槽1221的方向弯折形成第二上折边51，第二支撑件5的下端朝远离第二力传感器22的方向弯折形成第二下折边，第二下折边与压板3相固定。

第二上折边51的上表面与第二凹槽1221的上侧壁间隔分布，第二上折边51的下表面与第二凹槽1221的下侧壁相连或相抵接。

本实施例中，第二连接件122呈圆柱形，第二凹槽1221为环形凹槽，与第二连接件122同轴设置，第二凹槽1221的上侧壁为位于上方的环形槽壁，第二凹槽1221的下侧壁为位于下方的环形槽壁，第二上折边51开设有与第二凹槽1221的槽底间隙配合的开口。

作为其它方案，也可不设计第一支撑件4和第二支撑件5，第一力传感器21为拉伸力传感器，仅测量Sup、S0，第二力传感器22为压缩力传感器，仅测量Sdown。

本实施例的工作原理如下：

当第一驱动源的输出杆上升或静止时，第一力传感器21检测拉力数据Sup、S0，第二力传感器22不会检测拉力数据Sup、S0，当第一驱动源的输出杆下移压紧工件时，第一力传感器21不会检测压力数据Sdown，第二力传感器22检测压力数据Sdown，计算工件压紧装置施加的压紧力N＝2K(Sdown+S0-Sup)。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种工件压紧装置，其特征在于，包括直线驱动源(1)、力传感器(2)和压板(3)，所述直线驱动源(1)具有能够沿竖直方向往复移动的输出杆，所述力传感器(2)的上端与输出杆的下端相连接，所述力传感器(2)的下端与所述压板(3)相连接，所述力传感器(2)能够检测以下三种状态下的压力数据：

①、直线驱动源(1)的输出杆匀速上升，此时力传感器(2)测得的拉力数据为Sup；

②、直线驱动源(1)的输出杆处于静止且非压紧状态，此时力传感器(2)测得的拉力数据为S0；

③、直线驱动源(1)的输出杆向下移动，通过压板(3)压紧工件，此时力传感器(2)测得的压力数据为Sdown。

2.根据权利要求1所述的一种工件压紧装置，其特征在于，所述直线驱动源(1)和力传感器(2)的数量均为1，所述力传感器(2)为拉伸压缩双向力传感器。

3.根据权利要求1所述的一种工件压紧装置，其特征在于，所述直线驱动源(1)的数量和力传感器(2)的数量均为2个，2个直线驱动源(1)分别定义为第一直线驱动源(11)和第二直线驱动源(12)，2个力传感器(2)分别定义为第一力传感器(21)和第二力传感器(22)，所述第一力传感器(21)与第一直线驱动源(11)的输出杆相连接，用于测量拉力数据Sup和拉力数据S0，所述第二力传感器(22)与第二直线驱动源(12)的输出杆相连接，用于测量压力数据Sdown。

4.根据权利要求3所述的一种工件压紧装置，其特征在于，所述第一力传感器(21)为拉伸力传感器，所述第二力传感器(22)为压缩力传感器。

5.根据权利要求4所述的一种工件压紧装置，其特征在于，所述第一直线驱动源(11)的输出杆包括第一杆体(111)和第一连接件(112)，所述第一连接件(112)的上端与第一杆体(111)的下端相连接，所述第一连接件(112)的下端与所述第一力传感器(21)相连接，所述第一连接件(112)的侧壁开设有第一凹槽(1121)，所述工件压紧装置还包括第一支撑件(4)，所述第一支撑件(4)的上端与所述第一凹槽(1121)的上侧壁相连或相抵接，所述第一支撑件(4)的上端与所述第一凹槽(1121)的下侧壁间隔分布。

6.根据权利要求5所述的一种工件压紧装置，其特征在于，所述第二直线驱动源(12)的输出杆包括第二杆体(121)和第二连接件(122)，所述第二连接件(122)的上端与第二杆体(121)的下端相连接，所述第二连接件(122)的下端与所述第二力传感器(22)相连接，所述第二连接件(122)的侧壁开设有第二凹槽(1221)，所述工件压紧装置还包括第二支撑件(5)，所述第二支撑件(5)的上端与所述第二凹槽(1221)的上侧壁间隔分布，所述第二支撑件(5)的上端与所述第二凹槽(1221)的下侧壁相连或相抵接。

7.根据权利要求6所述的一种工件压紧装置，其特征在于，所述第一支撑件(4)的上端朝所述第一凹槽(1121)的方向弯折形成第一上折边(41)，所述第一上折边(41)的上表面与所述第一凹槽(1121)的上侧壁相连或相抵接，所述第一上折边(41)的下表面与所述第一凹槽(1121)的下侧壁间隔分布，所述第二支撑件(5)的上端朝所述第二凹槽(1221)的方向弯折形成第二上折边(51)，所述第二上折边(51)的上表面与所述第二凹槽(1221)的上侧壁间隔分布，所述第二上折边(51)的下表面与所述第二凹槽(1221)的下侧壁相连或相抵接。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的一种工件压紧装置，其特征在于，所述工件压紧装置还包括框架(6)，所述框架(6)沿竖直方向滑动设置有导柱(7)，所述导柱(7)的下端与所述压板(3)相连接，所述压板(3)的下板面具有上夹具(8)，所述压板(3)的下方具有下夹具(9)，所述工件设置于上夹具(8)和/或下夹具(9)上。