| 专利名称： | 基于四连杆机构的回转夹紧装置 | ||
| 专利名称(英文)： | Rotation of the four-bar linkage mechanism-based clamping device | ||
| 专利号： | CN201620113951.4 | 申请时间： | 20160204 |
| 公开号： | CN205342316U | 公开时间： | 20160629 |
| 申请人： | 中国第一汽车股份有限公司 | ||
| 申请地址： | 130011 吉林省长春市西新经济技术开发区东风大街2259号 | ||
| 发明人： | 李哲; 宫正军; 宋贺亮; 曹弘 | ||
| 分类号： | B23K37/04 | 主分类号： | B23K37/04 |
| 代理机构： | 长春吉大专利代理有限责任公司 22201 | 代理人： | 朱世林; 张晶 |
| 摘要： | 本实用新型属于汽车白车身焊装制造领域，涉及一种基于四连杆机构的回转夹紧装置；克服现有技术中存在的由于摇臂较长导致标准气缸夹紧力不足的技术问题；主要由曲柄、摇臂、铰链板、主轴支座、底座和气缸组成；主轴支座与底座刚性连接，曲柄通过轴I与主轴支座连接，铰链板通过轴II与曲柄连接，铰链板通过轴IV与摇臂连接，气缸通过耳轴与曲柄连接，摇臂通过轴III与底座连接；气缸拉动曲柄绕轴I运动，曲柄通过铰链板拉动摇臂运动。本实用新型实现使用较小行程的气缸来达到较大的打开角度的目的，具有制造安装简单、成本低、定位精度较高等优点，可以满足自动化或者手动焊接夹具的生产需求。 | ||
| 摘要(英文)： | The utility model pertains to an automobile body-in-white welding manufacturing field, relates to a rotary of the four-bar linkage mechanism-based clamping device; overcome existing in the prior art that because standard cylinder rocker arm a relatively long lead to the technical problem of insufficient clamping force; is mainly composed of a crank, rocker arm, flap, the main shaft support, a base and a cylinder; a main shaft support is rigidly connected to the base, the crank through a shaft connected to the main shaft I, through the shaft flap is connected with the crank shaft II, IV flap through a shaft is connected with a rocker arm, cylinder through the trunnions and the crank is connected, through the shaft the rocker arm is connected with the base seat III; I movement of the crank around the cylinder, pulling the rocker arm movement of the crank through the hinge plate. The utility model relates to the use of a relatively small stroke of the large air cylinder, to the purpose of the opening angle, has the advantages of simple manufacture and installation, low cost, higher positioning precision, automatic or manually can meet the production requirements of the welding fixture. | ||
1.一种基于四连杆机构的回转夹紧装置，主要由曲柄(1)、摇臂(2)、铰链板(3)、 主轴支座(4)、底座(5)和气缸(10)组成；其特征在于： 所述主轴支座(4)与底座(5)刚性连接，曲柄(1)通过轴I(9)与主轴支座(4) 连接，铰链板(3)通过轴II(6与曲柄(1)连接，铰链板(3)通过轴IV(7)与摇臂(2) 连接，气缸(10)通过耳轴与曲柄(1)连接，摇臂(2)通过轴III(8)与底座(5)连 接； 气缸(10)拉动曲柄(1)绕轴I(9)运动，曲柄(1)通过铰链板(3)拉动摇臂(2) 运动。
1.一种基于四连杆机构的回转夹紧装置，主要由曲柄(1)、摇臂(2)、铰链板(3)、 主轴支座(4)、底座(5)和气缸(10)组成；其特征在于： 所述主轴支座(4)与底座(5)刚性连接，曲柄(1)通过轴I(9)与主轴支座(4) 连接，铰链板(3)通过轴II(6与曲柄(1)连接，铰链板(3)通过轴IV(7)与摇臂(2) 连接，气缸(10)通过耳轴与曲柄(1)连接，摇臂(2)通过轴III(8)与底座(5)连 接； 气缸(10)拉动曲柄(1)绕轴I(9)运动，曲柄(1)通过铰链板(3)拉动摇臂(2) 运动。
翻译：技术领域
本实用新型属于汽车白车身焊装制造领域，一种应用于焊接夹具上的四连杆夹紧装置， 具体涉及一种基于四连杆机构的回转夹紧装置。
背景技术
在汽车白车身焊接夹具中，必须要确保焊接规划所给出的定位夹紧点RPS(Reference pointsystem)的定位与夹紧，切实保证每一个焊点都能够顺利、准确、完整的焊接。通常 情况下要求在焊点的附近都应该有相应的定位夹紧，以保证在焊接的时候需要焊接的两个零 件之间要贴合上，避免由于焊钳焊接压力导致所焊接的零件产生机械式的变形。但是，对于 焊接像前地板或者是整个汽车地板这种大型零件的时候，通道上的焊点距离左右边地板的边 缘距离较远，这就导致在左右边地板外侧的夹紧装置上的夹臂要很长才能满足中通道上的定 位夹紧点RPS的定位。
通过对标准80缸径德克斯(TUENKERS)气缸摇臂长度与夹紧力的计算，当气缸摇臂超过 400mm时摇臂前端的定位块上的夹紧力急剧减小。在这种受制于标准件型号的情况下设计出 了这种基于四连杆机构的回转夹紧装置。TUENKERS标准80缸径夹紧气缸夹紧力随气缸摇臂 长度变化参阅图3所示。
现有技术中也存在这种把伸缩气缸的直线运动转变为摇臂的旋转运动的四连杆传动机构 但是有一定的缺点和弊端：
参阅图2所示：此种夹紧机构实现了把伸缩气缸的直线运动转变为摇臂的旋转运动的效 果，但是却有很多的弊端：
一个弊端是气缸夹紧力浪费较严重：此种机构单存的通过一个杠杆将伸缩气缸的直线运动 转变成摇臂带动夹紧块旋转的回转运动，由下面公式可以推导出夹紧块的夹紧力F2：
F1×LI＝F2×L2
F2＝F1×L1+L2
从图2中可以看出L2比L1大很多，因此F2与F1相比缩小了很多倍。若要获得很大的 输出力就要使用缸径更大的气缸。参阅图2，夹紧机构另一弊端是摇臂的打开角度受到限制。
表1表示将伸缩气缸的直线运动转变成摇臂带动夹紧块旋转的回转运动机构所能达到的 摇臂的打开角度列表；参阅图4，从表1中可以看出摇臂所能打开的最大打开角度是98.8度， 在有打开角度要求更大的时候这种机构不能满足要求。
表1
在焊接夹具的设计中夹紧力是一个很关键的因素，而夹紧力大小应以能克服制件的弹性 变形保证定位准确可靠为宜。夹紧时不应破坏制件定位时所处的位置，应使制件与定位面紧 密贴合，使制件处于正确的空间位置为保证使用安全，通常要求夹紧块的夹紧力为800N，工 厂中所使用的压缩空气压力通常为5bar＝0.5Mpa,根据公式：
F1＝P·S
其中F为伸缩气缸输出力，P为压缩空气压强，S为气缸活塞面积，可以求的80mm缸径 的伸缩气缸输出力为2512N。
根据公式：
F1×LI＝F2×L2
其中F1为气缸输出力矩，L1为F1力臂，F2为夹紧块上的夹紧力(暂定为最小力800N)， L2为F2力臂，可以求的在L1等于最大值90mm的时候L2＝282mm。
从以上数据可以看出对于80mm缸径的伸缩气缸，使用这种结构时可以带动的摇臂距离很 短，这就有了一定的局限性。
发明内容
本实用新型旨在解决由于摇臂较长导致标准气缸夹紧力不足的技术问题，提供了基于四 连杆机构的回转夹紧装置；本实用新型的目的是通过一种四连杆传动机构，通过把伸缩气缸 的直线运动转变为摇臂的旋转运动，从而来实现工件的夹紧。
为解决上述技术问题，本实用新型是采用如下技术方案实现的，结合附图说明：
参阅图1，一种基于四连杆机构的回转夹紧装置，主要由曲柄1、摇臂2、铰链板3、主 轴支座4、底座5和气缸10组成；
所述主轴支座4与底座5刚性连接，曲柄1通过轴I9与主轴支座4连接，铰链板3通过 轴II6与曲柄1连接，铰链板3通过轴IV7与摇臂2连接，气缸10通过耳轴与曲柄1连接， 摇臂2通过轴III8与底座5连接；
气缸10拉动曲柄1绕轴I9运动，曲柄1通过铰链板3拉动摇臂2运动。
其中，摇臂2为力矩输出端，气缸10为力矩输入端。当气缸10收到控制信号时气缸10 工作同时摇臂2做相应的动作，当摇臂2夹紧到位的时候，会有一个检测开关BT2检测到信 号，这时控制气缸的伐关闭气缸断气，同理摇臂2打开到位以后，会有一个检测开关BT1检 测到信号，这时控制气缸的伐关闭气缸断气，气缸也自动断气。
与现有技术相比本发明的有益效果是：
1.可以实现使用较小行程的气缸来达到较大的打开角度的目的，在现有技术下，要想达 到更大的打开角度，有两个途径：一是增大气缸行程，另外就是减小气缸力臂。增大气缸的 行程会增大整个机构的尺寸同时也会增加气缸的成本。减小气缸的力臂在同等夹紧力的情况 下会使所需气缸的缸径增大，这样也会增加气缸的成本。
2.克服标准件型号限制(TUENKERS夹紧气缸最大缸径为80，不能满足本套夹具特殊要 求)。所以这种情况下不能选用TUENKERS夹紧气缸了，这里需要选择FESTO直线伸缩气缸， 根据设计需要自行选择伸缩气缸的形成与缸径。通常情况下，直线伸缩气缸的形成与缸径种 类搭配情况较多。
3.奥迪标准中规定80缸径夹紧气缸摇臂上最多可以带4个夹紧块，而本实用新型突破了 80缸的限制，摇臂上可以带4～8个夹紧块，这样大大减少了夹紧气缸的使用量，同时也节 约了更多的空间，为机器人焊接操作留出了足够的空间。
4.克服了由于摇臂过长引起的夹紧力不足的弊端，保证了夹紧块上面的夹紧力。
5.本实用新型具有制造安装简单、成本低、定位精度较高等优点，可以满足自动化或者 手动焊接夹具的生产需求。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明：
图1为本实用新型所述的基于四连杆机构的回转夹紧装置的结构示意图；
图2为现有技术中存在的把伸缩气缸的直线运动转变为摇臂的旋转运动的机构；
图3为TUENKERS标准80缸径夹紧气缸夹紧力随气缸摇臂长度变化表；
图4为将伸缩气缸的直线运动转变成摇臂的回转运动的机构中摇臂的打开角度与气缸行 程及气缸轴与铰链板轴之间的距离的关系；
1、曲柄；2、摇臂；3、铰链板；4、主轴支座；5、底座；6、轴II；
7、轴IV；8、轴III；9、轴I；10、气缸；11、夹紧块；12、过渡板；13、夹紧到位检测 开关BT1；14、打开到位检测开关BT2。
具体实施方式
四连杆回转夹紧装置，底座5固定不动，主轴支座4通过螺钉连接与底座5进行刚性连 接，曲柄1通过轴I9与主轴支座连接，铰链板3通过轴II6与轴IV7分别与曲柄1和摇臂2 连接。气缸10拉动曲柄1绕轴I9运动，曲柄1通过铰链板3拉动摇臂2运动来达到加紧的 目的。
其中，摇臂2为力矩输出端，气缸10为力矩输入端。当气缸10收到控制信号时气缸10 工作同时摇臂2做相应的动作，当摇臂2夹紧到位的时候，会有一个检测开关BT2检测到信 号，这时控制气缸的伐关闭气缸断气，同理摇臂2打开到位以后，会有一个检测开关BT1检 测到信号，这时控制气缸的伐关闭气缸断气，气缸也自动断气。
