基于直线电机驱动的恒增力杠杆与二次正交toggle机构的压紧装置VIP

基于 直线电 机 驱动的 恒增 力杠 杆与二 次正 交t o g g le 机构的 压紧 装置 口秦培亮 口王洋 口钟康民2 1 苏州农业职业技术学院 信息与机电工程 系 江苏苏州 2 1 5 0 0 8 2 苏州大学 机 电工程学 院江苏苏州2 1 5 0 2 1 摘要 基 于杆件 可重构 的理念 创新设计 了 2种直线 电机驱动 的基 于杠杆及二 次正交 t o g g l e增 力机构 的压 紧装 置 对其 工作 原理进行 了分析 并给 出 了相应 的力学计算公式 该压 紧装置可满足 不同结构尺寸及位置的要求 适应 了压 紧装 置绿 色化 的发展趋 势 具 有较 广阔的应 用前景 关键词 直线 电机杆件t o g g l e机构 压紧装置 中图分类号 T H1 1 2 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 0 4 9 9 8 2 0 1 3 0 8 0 0 7 5 0 2 直 线 电 机 是 近 年 来 国 内外 积 极 研 究 发 展 的 新 型 电 机 之 一 是 一 种 将 电 能 直 接 转 换 成 直 线 运 动 的 动 力 装 置 直 线 电 机 具 有 起 动 性 能 好 维 护 方 便 结 构 简 单 等 特 点 在 某 些 场 合 有 其 独 特 的 应 用 这 是 旋 转 电 机 所 不 能 代 替 的 直 线 电 机 特 别 适 合 应 用 于 需 要 频 繁 往 复 运 动 具 有 适 当 推 力 合 适 的 运 动 速 度 以 及 适 当 的 定 位 精 度 的 场 合 文 献 2 3 对 直 线 电 机 的 应 用 情 况 作 了 介 绍 本 文 在 此 基 础 上 将 直 线 电 机 与 机 械 增 力 机 构 进 行 串 联 组 合 利 用 杆 件 可 重 构 的理 念 创 新 设 计 了 2种 直 线 电 机 驱 动 的 基 于 杠 杆 与 二 次 正 交 t o g g l e增 力 机 构 的 压 紧 装 置 1 直 线 电机 驱动 的基 于 二次 正 交铰 杆与 恒增 力杠杆 组成的三级增 力压 紧装置 该 压 紧 装 置 由 直 线 电 机 O z 正 交 t o g g l e机 构 恒 增 力 杠 杆 压 头 等 部 分 组 成 它 的 工 作 原 理 如 图 1所 示 当 直 线 电机 的 初 级 三 相 绕 组 通 人 三 相 交 流 电 后 在 电磁 推 力 的 作 用 下 次 级 向左 作 直 线 运 动 驱 动 二 次 正 交 铰 杆 以 及 恒 增 力 杠 杆 运 动 电 磁 力 由二 次 正 交 铰 杆 以及 恒 增 力 杠 杆 产 生 三 次 放 大 最 后 由压 头 施 加 输 出 力 压 紧 工 件 待 工 件 加 工 完 毕 后 通 过 控 制 开 关 将 直 线 电 机 任 意 两 相 的 电 源 线 对 换 后 次 级 将 作 反 向 直 线 运 动 此 时 压 头 松 开 如 此 往 复 自动 工 作 如 图 1所 示 压 紧 装 置 的输 出 力 计 算 公 式 为 丽一 1 砌 1 式 中 为 直 线 电 机 的 电 磁 力 L 为 恒 增 力 杠 杆 主 动 臂 长 Z 为 恒 增 力 杠 杆 被 动 臂 长 7 为 机 构 的 机 械 效 率 1 2为 t o g g l e机 构 理 论 压 力 角 如 图 示 1 2为 铰 杆 两 铰 接 处 的 当 量 摩 擦 角 a r c s in 竽 r 为 铰 链 中 心 收稿 日期 2 0 1 3年 2月 机械制造 5 1 卷 第 5 8 8 期 距 Z 为铰 链 轴 的 半 径 厂为 铰 链 副 的 摩 擦 因 数 在 实 际 生 产 中 经 常 会 碰 到 各 种 各 样 的 情 况 比 如 对 压 紧 力 的要 求 不 同 对 压 紧 工 件 的位 置 要 求 不 同 以 及 压 紧 装 置 空 间 尺 寸 的 限 制 为 了 满 足 不 同 压 紧 的 要 求 基 于 杆 件 可 重 构 的 理 念 可 以 在 图 l基 础 上 对 杠 杆 机 构 作 适 当改 动 比 如 可 以 根 据 压 紧 力 的要 求 不 同 适 当 改 变 恒 增 力 杠 杆 主 动 臂 及 被 动 臂 的 长 度 根 据 工 件 位 置 不 同 将 直 杠 杆 改 为 曲 杠 杆 图 2是 其 中 一 种 直 角 杠 杆 的 情 况 其 工 作 原 理 及 输 出 力 计 算 公 式 与 图 1相 同 不 再 赘 述 对 照 图 1 图 2可 以 知 道 仅 仅 对 杆 件 的 结 构 形 式 稍 作 改 动 就 可 以 在 压 紧 装 置 结 构 尺 寸 以 及 直 线 电 机 没 有 改 变 的 情 况 下 满 足 不 同 的 压 紧 要 求 并 且 其 输 出 压 紧 力 也 可 以 适 当 增 加 需 要 说 明 的 是 当 对 工 件 进 行 加 工 时 在 压 头 的 运 动 行 程 结 束 后 一 般 需 要 压 紧 力 持 续 一 定 的 时 间 液 压 传 动 夹 具 有 此 种 功 能 而 一 般 机 械 夹 具 不 具 有 该 功 能 本 设 计 中 笔 者 巧 妙 地 利 用 了 t o g g l e增 力 机 构 过 临 界 点 后 能 大 幅 度 提 高 输 出 力 并 可 靠 自锁 加 压 的特 点 使 2 0 1 3 8 固 一 次 t o g g l e机 构 的 理 论 压 力 角 l O时 让 二 次 t o g g l e 机 构 的 理 论 压 力 角 越 过 临 界 点1 2 而 处 于 自锁 加 压 状 态 此 时 停 止 给 直 线 电 机 供 电 压 头 也 能 持 续 保 持 对 工 件 的 作 用 力 2 力学分析 图 1 图 2所 示 压 紧 装 置 的增 力 系 数 相 同 均 为 1 I 面1 一 1 2 广 2 I t a n l 1 t a n 2 2 J Z 1 为 方 便 分 析 计 算 假 设 2 0 5 2 将 其 代 入 式 2 得 一 3 经Ma t l a b 编 辑 运 算 后 可 得 出 上 述 压 紧 装 置 中 t o g g l e机 构 压 力 角 与 增 力 系 数 的 关 系 曲 线 为 方 便 分 析 计 算 假 设 O L l 2 l 2 0 5 如 图 3所 示 3 结束语 本 文 介 绍 的 2种 压 紧 装 置 功 能 较 为 完 善 增 力 效 果 明 显 但 是 实 际 生 产 中 对 于 压 紧 装 置 的 要 求 是 千 变 万 化 的 相 信 在 杆 件 可 重 构 思 想 的 指 引 下 定 能 发 明创 造 出 可 以 满 足 其 它 生 产 要 求 的 装 置 参 考 文 献 1 柏青 钟康民 基 于直线 电机驱动的三级增力压 紧装置 J 机械制造 2 0 0 7 4 5 9 6 5 6 6 2 柏青 钟康 民 基于直线电机驱动的双作用 双级传动增压装 置 J 液压 与气动 2 0 0 7 9 3 8 3 9 3 林文焕 陈本 通 机床夹具设计 M 北京 国防工业 出版社 1 9 8 7 编 辑 功 成 Un i v e r s a l Ro b o t s 优傲机器人 宣布成 立 中国分公司 2 0 1 3年 7月 2日 丹麦 创新 工业 机器 人制造 商 U n i v e r s a l R o b o t s 优傲机器人1 在 2 0 1 3年 中国 国际机 器人展上正式 宣布成 立 中 国 分 公 司 优 傲 机 器 人 上 海 有 限 公 司 旨在 为 中 国客 户提供更专 注的本地化服务 全力开拓 中国市场 分公司的成立 是 U n i v e r s a l R o b o t s 优傲机 器人 进一 步满足 中国的市 场需求所 采取的重要战略举措 标志着该公司在 中国发展迈 人全新阶段 为了表示对 中国市场 的充分重视 该公 司首席执行官恩里克 克罗 格 艾佛森 E n ri c o K r o g I v e rs e n 先生携 董事会成员专 程来 华出席 分公司成立庆典和新闻发布会 共同见证这一里程碑式的时刻 U n i v e r s a l R o b o t s 优傲机器 人1 自 2 0 0 5年成立 以来 在 8年 之 内迅速拓展 市场 业务遍及 欧洲 亚洲和北 美等 4 9个 国家和 地 区 该公 司于 2 0 1 1 年底进入 中国市 场 凭借业 内独一无二 的 创新 工业 机器人技术 成功吸引 了众多 自动化 解决 方案集成商 及制造 商的 目光和兴趣 得 以快速拓 展在华经销商 网络 业务发 展 和市场推广方面稳步前进 为 了更好地推 动公 司在华发展 全 1园 2 0 1 3 8 方位满足合作伙伴和客户 的需要 U n i v e r s a l R o b o t s 优傲机器人 正式成立 中国分公司 并组 建更为专注 的销售 和技 术支持 团队 为 客 户 提 供 快捷 的本 地 化 服 务 新成 立 的优傲 机器人 f 上海 有 限公 司总部 位 于上海 由 U n i v e rs a l R o b o t s f 优傲机器 人1 首席执行官 恩里克 克 罗格 艾佛 森 E n ri c o K r o g I v e rse n 先生兼任优傲机器人f 上海 有 限公司董事 长 全新组建 的本地销售 和技术支持 团队将进 一步加快该公 司 对市场需求的反应速度 并提升技术支持能力 艾佛森先生表示 随着 中国 自动化生 产步伐的加快和工业 机器人市场 的蓬勃 发展 U n i v e