申请/专利权人：哈尔滨工业大学(威海)

申请日：2018-03-29

公开（公告）日：2024-03-22

公开（公告）号：CN108489811B

主分类号：G01N3/08

分类号：G01N3/08;G01N15/08

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.22#授权;2019.04.09#实质审查的生效;2018.09.04#公开

摘要：本发明涉及材料拉伸或压缩处理技术领域，具体的说是一种多向自动等比例拉伸或压缩装置，设有工作台、动作分解机构，其特征在于所述动作分解机构由动作分解驱动盘、连杆、物料承载台组成，动作分解驱动盘经轴承固定在工作台上，并由工作台下方的电动机经减速器减速后驱动转动，动作分解驱动盘上设有由两个以上的铰链孔组成的铰链孔阵列，其中铰链孔中心到驱动盘中心的距离为Rn；本发明与现有技术相比，针对拉伸过程中载荷越到后来越大的特点，实现了等驱动力的情况下，随拉伸进行输出能力不断增大，锲合拉伸工作特点，确保采用较小功率输入便可全程满足，最大程度节约设备成本、减小功率占用和节能。

主权项：1.一种多向自动等比例拉伸或压缩装置，设有工作台、动作分解机构，其特征在于，所述动作分解机构由动作分解驱动盘、连杆、物料承载台组成，其中，动作分解驱动盘有两个作用：一是将一个动作任意分解成需要的几个动作，二是驱动盘输出力有拟合加工载荷规律曲线的作用，也就是随着拉伸挤压程度加深负载越来越大，动作分解驱动盘经轴承固定在工作台上，并由工作台下方的电动机经减速器减速后驱动转动，动作分解驱动盘上设有由两个以上的铰链孔组成的铰链孔阵列，其中铰链孔中心到驱动盘中心的距离为Rn；动作分解驱动盘的上方设有物料承载台及用于驱动物料承载台靠近或远离动作分解驱动盘中心的驱动机构，其中物料承载台至少设有两块，两块以上的物料承载台分别经驱动机构支撑设置在动作分解驱动盘的上方，且两块以上的物料承载台绕动作分解驱动盘的中心均匀布置；每块物料承载台上均设有物料夹具以及铰链孔，物料承载台的铰链孔的位置由公式R1R2...Rn=L1L2...Ln=S1S2...Sn确定；其中L为连杆长度；S为需要行程长度；n为对应维数；连杆通过销轴、轴承两端分别安装连接到动作分解驱动盘和承载台上的铰链孔中，所述驱动机构由滑块、直线导轨、直线导轨控制电路组成，其中物料承载台底部设有滑块，滑块与工作台上的直线导轨相连接，使物料承载台沿导轨做直线运动，直线导轨的中心线过动作分解驱动盘中心；所述物料承载台的背面开设铰链孔，物料承载台设置在动作分解驱动盘的上方，连杆连接在物料承载台与动作分解驱动盘之间，其中连杆的一端固定在动作分解驱动盘上的铰链孔上，另一端固定在物料承载台背面的铰链孔内；两块以上的物料承载台的形状相同，均具有内收的锥形前端，便于应用于多维拉伸机构时，降低相邻的物料承载台运动路径互相阻挡；所述物料承载台上设有平直的槽型且内带压板的夹具，夹具主体上开设固定槽，并设有螺钉孔，固定槽内设有压板，当物料放置在固定槽内，采用压板压紧物料，然后通过螺钉完成固定；所述动作分解驱动盘、连杆、承载台导轨组成的曲柄滑块机构，在各方向所需速度、行程不同时采取参数比例相关配置R1R2...Rn=L1L2...Ln=S1S2...Sn，灵活准确地满足不同行程工作；具体是先由所需工作维数确定动作分解驱动盘上铰链孔的列数，再由各向行程通过公式计算出Rn和L，进而算出承载台铰链孔位置。

全文数据：多向自动等比例拉伸或压缩装置技术领域：[0001]本发明涉及材料拉伸或压缩处理技术领域，具体的说是一种结构合理、操作简便、适应性广，特别适用于土木或机械领域中材料拉伸测试以及其他需求的多向、等比例均匀拉伸压缩材料的多向自动等比例拉伸或压缩装置。背景技术：[0002]在土木、机械领域中，对材料进行拉伸测试及其它处理时，往往需要对材料进行多向、等比例均匀拉伸、压缩处理。现阶段，对材料的拉伸压缩处理全部使用自动化控制设备，而自动化控制设备成本高、环境耐受性差对粉尘、潮湿、大温差等耐受性都非常敏感）、操作复杂、不能控制驱动力以适应实际工作中的变载规律、不能适应不同维数工况。发明内容：[0003]本发明针对现有技术中存在的缺点和不足，提出了一种结构合理、操作简便，采用纯机械传动方式，方便可靠地实现了任意维度等距、等速拉伸、压缩工作的多向自动等比例拉伸或压缩装置。[0004]本发明可以通过以下措施达到：[0005]—种多向自动等比例拉伸或压缩装置，设有工作台、动作分解机构，其特征在于所述动作分解机构由动作分解驱动盘、连杆、物料承载台组成，动作分解驱动盘经轴承固定在工作台上，并由工作台下方的电动机经减速器减速后驱动转动，动作分解驱动盘上设有由两个以上的铰链孔组成的铰链孔阵列，其中铰链孔中心到驱动盘中心的距离为Rn;动作分解驱动盘的上方设有物料承载台及用于驱动物料承载台靠近或远离动作分解驱动盘中心的驱动机构，其中物料承载台至少设有两块，两块以上的物料承载台分别经驱动机构支撑设置在动作分解驱动盘的上方，且两块以上的物料承载台绕动作分解驱动盘的中心均匀布置;每块物料承载台上均设有物料夹具以及铰链孔，物料承载台的铰链孔的位置由公式R1R2___Rn=LlL2.•.Ln=SlS2...Sn确定;其中L为连杆长度;S为需要行程长度;n为对应维数;连杆通过销轴、轴承两端分别安装连接到动作分解驱动盘和承载台上的铰链孔中，所述驱动机构由滑块、直线导轨、直线导轨控制电路组成，其中物料承载台底部设有滑块，滑块与工作台上的直线导轨相连接，使物料承载台沿导轨做直线运动，直线导轨的中心线过动作分解驱动盘中心。[0006]本发明所述物料承载台的背面开设铰链孔，物料承载台设置在动作分解驱动盘的上方，连杆连接在物料承载台与动作分解驱动盘之间，其中连杆的一端固定在动作分解驱动盘上的铰链孔上，另一端固定在物料承载台背面的较链孔内；两块以上的物料承载台的形状相同，均具有内收的锥形前端，便于应用于多维拉伸机构时，降低相邻的物料承载台运动路径互相阻挡。[0007]本发明所述物料承载台上设有平直的槽型且内带压板的夹具，夹具主体上开设固定槽，并设有螺钉孔，固定槽内设有压板，当物料放置在固定槽内，采用压板压紧物料，然后通过螺钉完成固定。[0008]本发明所述动作分解驱动盘、连杆、承载台导轨组成的曲柄滑块机构，在各方向所需速度、行程不同时采取参数比例相关配置R1R2.•.Rn=LlL2.•_Ln=SlS2_•_Sn，灵活准确地满足不同行程工作;具体是先由所需工作维数确定动作分解驱动盘上铰链孔的列数，再由各向行程通过公式计算出Rn和L，进而算出承载台铰链孔位置。[0009]本发明优先制备三、四列孔的两种动作分解驱动盘，根据模拟测试绝大多数工况都可以用三、四维工作台替代完成;工作台上对应制作物料承载台安装孔，物料承载台上设有用于固定待处理物料的夹具，同时设有对应直线导轨机构，直线导轨机构延动作分解驱动盘上铰链孔列方向分布。[0010]本发明还设有电气控制机构，由按键、电动机开闭控制电路、限位开关组成，其中电动机开闭控制电路与电动机相连接。[0011]本发明采用一套电动机驱动、减速器传动，带动动作分解驱动盘转动，动作分解驱动盘上根据动作所需维数制作铰链孔，对应数量的承载台上按需要尺寸及精度制作铰链孔，承载台与工作台之间经直线导轨支撑并连接；电机通过减速器带动动作分解驱动盘转动使驱动盘通过铰链、连杆带动承载台沿导轨滑动实现稳定、同步的运动，测试或加工的零件通过对应的夹具安装在承载台上;动作分解驱动盘有两个作用:一是将一个动作任意分解成需要的几个动作，这是自动化设备不能做到的却是拉伸测试、自动化抓取、包装整形、钣金件和塑料件内外成型、夹具等领域一直需求的；二是驱动盘输出力有拟合加工载荷规律曲线的作用，也就是随着拉伸挤压程度加深负载越来越大，自动化设备及传统设备只能靠极大地增加设备闲余功率来保证极限载荷需求，极大地增加成本，占用供电系统功率空间。而驱动盘连杆组成的曲柄滑块机构中，随驱动盘转动，曲柄连杆之间角度不断变化，在曲柄输出不变的情况下，连杆获得的推力不断增加，且输出增加速度大于载荷增加速度，因而在匹配功率的配置情况下就能极好的完成工作。[0012]本发明与现有技术相比，采用唯一运动输入源同步分化成多维动作，确定所有动作同步、准确无误;本装置针对拉伸过程中载荷越到后来越大的特点，装置也实现了等驱动力的情况下，随拉伸进行输出能力不断增大，锲合拉伸工作特点，确保采用较小功率输入便可全程满足，最大程度节约设备成本、减小功率占用和节能。附图说明：[0013]附图1是本发明的俯视图。[0014]附图2是本发明的结构示意图。[0015]附图3是本发明二维拉伸结构中收缩极限示意图。[0016]附图4是本发明二维拉伸结构中伸张极限示意图。[0017]附图5是本发明四维拉伸机构的收缩极限示意图。[0018]附图6是本发明中拉伸比例为1:1的机构运动简图。[0019]附图7是本发明中拉伸比例为1:2的机构运动简图。[0020]附图8是本发明中拉伸比例为3:4的机构运动简图。[0021]附图标记：1、工作台2、导轨3、导轨滑块4、连杆5、动作分解驱动盘6、承载台7、夹具8、销轴9、减速器10电动机。具体实施方式：[0022]下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。[0023]如附图所示，本发明提出了一种多向自动等比例拉伸或压缩装置，设有工作台丄、动作分解机构，其特征在于所述动作分解机构由动作分解驱动盘5、连杆4组成，动作分解驱动盘5经轴承固定在工作台1上，并由工作台丨下方的电动机1〇经减速器9减速后驱动转动，动作分解驱动盘5上设有由两个以上的铰链孔组成的铰链孔阵列，其中铰链孔中心到驱动盘中心的距离为Rn;动作分解驱动盘5的上方设有物料承载台8及用于驱动物料承载台8靠近或远离动作分解驱动盘5中心的驱动机构，其中物料承载台8至少设有两块，两块以上的物料承载台8分别经驱动机构支撑设置在动作分解驱动盘5的上方，且两块以上的物料承载台8绕动作分解驱动盘5的中心均匀布置;每块物料承载台8上均设有物料夹具7以及铰链孔，物料承载台8的铰链孔的位置由公式R1R2.•.Rn=LlL2...Ln=SlS2...Sn确定；其中L为连杆长度;S为需要行程长度;n为对应维数;连杆4通过销轴、轴承两端分别安装连接到动作分解驱动盘5和承载台8上的铰链孔中，所述驱动机构由滑块、直线导轨、直线导轨控制电路组成，其中物料承载台底部设有滑块，滑块与工作台〖上的直线导轨相连接，使物料承载台沿导轨做直线运动，直线导轨的中心线过动作分解驱动盘中心。[0024]本发明所述物料承载台的背面开设铰链孔，物料承载台设置在动作分解驱动盘的上方，连杆连接在物料承载台与动作分解驱动盘之间，其中连杆的一端固定在动作分解驱动盘上的铰链孔上，另一端固定在物料承载台背面的铰链孔内；两块以上的物料承载台的形状相同，均具有内收的锥形前端，便于应用于多维拉伸机构时，降低相邻的物料承载台运动路径互相阻挡。[0025]本发明所述物料承载台上设有平直的槽型且内带压板的夹具，夹具主体上开设固定槽，并设有螺钉孔，固定槽内设有压板，当物料放置在固定槽内，采用压板压紧物料，然后通过螺钉紧固。[0026]本发明所述动作分解驱动盘、连杆、承载台导轨组成的曲柄滑块机构，在各方向所需速度、行程不同时采取参数比例相关配置R1R2...Rn=LlL2...Ln=SlS2.•.Sn，灵活准确地满足不同行程工作;具体是先由所需工作维数确定动作分解驱动盘上铰链孔的列数，再由各向行程通过公式计算出Rn和L，进而算出承载台铰链孔位置。[0027]本发明优先制备三、四列孔的两种动作分解驱动盘，根据模拟测试绝大多数工况都可以用三、四维工作台替代完成;工作台上对应制作物料承载台安装孔，物料承载台上设有用于固定待处理物料的夹具，同时设有对应直线导轨机构，直线导轨机构延动作分解驱动盘上放射直列的铰链孔列方向分布。[0028]本发明在使用时，通过启动通过电气柜上的开关实现，停止可以通过停止开关实现，也可以通过行程限位开关准确控制行程。[0029]本发明对于不同运动维数可通过更换对应维数驱动盘，并对应配置相应承载台实现。各向运动行程不同只需对应改变驱动盘上铰链孔位置、连杆长度便可实现，工作时依然可以准确保证各向等比例同步运动，更换简单易行。各部尺寸先由所需工作维数确定动作分解驱动盘上铰链孔的列数，再由各向行程通过公式R1R2.•.Rn=LlL2_•_Ln=SlS2...Sn计算出Rn和L，进而算出承载台铰链孔位置。[0030]实施例1:[0031]二维拉伸机构：[0032]如附图3及附图4所示，设有工作台1、动作分解驱动盘5、连杆4以及两块对称设置的物料承载台8，动作分解驱动盘以及物料承载台上分别设有铰链孔，连杆的两端分别经轴销与物料承载台和动作分解驱动盘相连接;物料承载台8下方经滑块和直线导轨支撑，并在直线导轨的驱动下，沿动作分解驱动盘5的直径靠近或远离动作分解驱动盘5的中心点，物料承载台8上设有物料夹具，待处理物料经夹具固定后，通过直线导轨带动物料承载台运动，完成两个方向上的等比例拉伸。[0033]实施例2:[0034]四维拉伸机构：[0035]如附图5所示，实施方案为设计一台4承载台的双向拉伸设备，工作行程依据拉伸行程要求确定，电机功率和减速器根据载荷数据计算确定，针对性设计平直槽型带压板夹具用来夹住织物材料。[0036]测试时在拉伸完成以后按下停止按钮，装置运动停止保持位置，此时可以进行材料静载荷性能测试和拉伸变形后的渗水实验。对于双向拉伸量要求不同的情况需备制变比例驱动盘和连杆备用，数据由各向拉伸行程通过公式R1R2...Rn=LlL2...Ln=SlS2...Sn计算出Rn和L，进而算出承载台铰链孔位置。[0037]实施例3:[0038]如附图6所示，当拉伸比例为1:1时，多向连杆长度一致，物料在承载台及连杆的牵引下，沿四个方向等比例拉伸；[0039]如附图7所示，当拉伸比例要求为1:2时，通过设置不同方向上连杆的长度，使连杆长度符合比例要求，物料在承载台及连杆的牵引下按1:2比例拉伸；[0040]如附图8所示，当拉伸比例要求为3:4时，通过设定连杆长度，使连杆长度比例符合拉伸比例要求，物料在承载台及连杆的牵引下按3:4被拉伸。[0041]本f明与现有技术相比具有以下明显优势：（1装置为纯机械自动等比例运动机构，环境耐受性强、成本低、刚性好、故障率低，解决了电气控制自动化设备不足。（2驱动盘一连杆的动力输出机构具有曲线式递增输出规律，理想对应实用中负载需求，不需对设备功率预留余量。（3装置采用动作分解驱动盘结构，可方便的将运动分解成需要的任意多个。⑷f各方向所需速度、行程不同时，动作分解驱动盘、连杆、承载台导轨组成的曲柄滑块机构采取参数按公式R1R2...Rn=LlL2...Ln=SlS2.•_Sn计算配置，灵活准确地满足各向不同速度、行程工作。

权利要求：1.一种多向自动等比例拉伸或压缩装置，设有工作台、动作分解机构，其特征在于所述动作分解机构由动作分解驱动盘、连杆、物料承载台组成，动作分解驱动盘经轴承固定在工作台上，并由工作台下方的电动机经减速器减速后驱动转动，动作分解驱动盘上设有由两个以上的铰链孔组成的铰链孔阵列，其中铰链孔中心到驱动盘中心的距离为Rn;动作分解驱动盘的上方设有物料承载台及用于驱动物料承载台靠近或远离动作分解驱动盘中心的驱动机构，其中物料承载台至少设有两块，两块以上的物料承载台分别经驱动机构支撑设置在动作分解驱动盘的上方，且两块以上的物料承载台绕动作分解驱动盘的中心均匀布置;每块物料承载台上均设有物料夹具以及铰链孔，物料承载台的铰链孔的位置由公式則R2.•.Rn=LlL2.•.Ln=SlS2.•.Sn确定;其中L为连杆长度;s为需要行程长度;n为对应维数;连杆通过销轴、轴承两端分别安装连接到动作分解驱动盘和承载台上的铰链孔中，所述驱动机构由滑块、直线导轨、直线导轨控制电路组成，其中物料承载台底部设有滑块，滑块与工作台上的直线导轨相连接，使物料承载台沿导轨做直线运动，直线导轨的中心线过动作分解驱动盘中心。2.根据权利要求1所述的一种多向自动等比例拉伸或压缩装置，其特征在于所述物料承载台的背面开设较链孔，物料承载台设置在动作分解驱动盘的上方，连杆连接在物料承载台与动作分解驱动盘之间，其中连杆的一端固定在动作分解驱动盘上的较链孔上，另一端固定在物料承载台背面的铰链孔内；两块以上的物料承载台的形状相同，均具有内收的锥形前端，便于应用于多维拉伸机构时，降低相邻的物料承载台运动路径互相阻挡。3.根据权利要求1所述的一种多向自动等比例拉伸或压缩装置，其特征在于所述物料承载台上设有平直的槽型且内带压板的夹具，夹具主体上开设固定槽，并设有螺钉孔，固定槽内设有压板，当物料放置在固定槽内，采用压板压紧物料，然后通过螺钉完成固定。4.根据权利要求1所述的一种多向自动等比例拉伸或压缩装置，其特征在于所述动作分解驱动盘、连杆、承载台导轨组成的曲柄滑块机构，在各方向所需速度、行程不同时采取参数比例相关配置R1R2...Rn二L1L2.•_Ln=SlS2.•.Sn，灵活准确地满足不同行程工作;具体是先由所需工作维数确定动作分解驱动盘上铰链孔的列数，再由各向行程通过公式计算出Rn和L，进而算出承载台铰链孔位置。5.根据权利要求1所述的一种多向自动等比例拉伸或压缩装置，其特征在于还设有电气控制机构，由按键、电动机开闭控制电路、限位开关组成，其中电动机开闭控制电路与电动机相连接。

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