一种超薄材料的夹持装置及其夹紧方法与流程

1.本发明属于材料夹紧技术领域，更具体地，涉及一种超薄材料的夹持装置及其夹紧方法。


背景技术：

2.随着激光切割技术的不断发展，激光可切割的材料范围也越来越广泛，现有激光切割技术中，需要将待切割的材料进行夹持，然后在激光切割设备的作用下进行切割。传统的夹持设备由于自身设计的局限，对于材料夹持的种类及材料的尺寸有较大的局限性，特别是在一些材料的质地和尺寸不一的情况下，切割时极易出现不稳定，夹持设备对于待切割材料的夹持作用将会影响激光加工过程中对材料的切割精度。由此在超薄材料切割领域中，应用激光切割技术的却很少，原因就是难以解决超薄材料的装夹问题，超薄材料太薄，极易变形，因此为了实现将激光切割技术应用到超薄材料切割领域中，急需设计一种夹持装置，可以快速装夹超薄材料，并且把超薄材料拉伸平整。
3.2016年06月22日公开的中国专利cn105690156a，名称为一种薄片板材工装夹具，该专利通过控制器的可控气缸推动夹板实现板材水平方向夹紧，采用气流输出装置对薄片板材进行竖直方向定位，不与薄片板材进行硬接触，控制器根据第一压力传感器传送的信号判断板材是否压紧的同时，检测板材的下表面是否平整，不平整则通过报警器发出报警信号，该专利虽然能进行水平和竖直方向的夹紧，但该专利只能通过传感器判断材料是否拉伸平整，无法控制不同的材料应该相应的使用多少拉力将材料拉紧，该专利很容易将材料过度拉伸或拉伸不够，装夹作用十分不稳定且容易损坏材料。


技术实现要素：

4.本发明为克服上述现有技术中的缺陷，提供一种超薄材料的夹持装置及其夹紧方法，可以快速装夹超薄材料，并且把超薄材料拉伸平整。
5.为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种超薄材料的夹持装置，包括拉伸装置、用于检测超薄材料的厚度的检测装置、机架及控制装置，所述超薄材料的一侧固定在所述机架上，所述拉伸装置的驱动端与所述超薄材料的另一侧连接，所述检测装置的信号输出端与所述控制装置的输入端连接，所述控制装置的输出端与所述拉伸装置的控制端连接，所述控制装置控制拉伸装置运动拉紧所述超薄材料，所述的拉伸装置及检测装置均固定在所述的机架上。
6.在其中一个实施例中，还包括夹持装置，所述的夹持装置包括固定夹持装置和活动夹持装置，所述超薄材料的一侧通过所述固定夹持装置与所述机架连接，所述拉伸装置的驱动端通过所述活动夹持装置与所述超薄材料的另一侧连接，其中所述的固定夹持装置固定在机架上，且所述固定夹持装置夹持所述超薄材料的一侧，所述活动夹持装置活动装设在所述机架上，所述活动夹持装置夹持所述超薄材料的另一侧，所述拉伸装置的驱动端与所述活动夹持装置连接，所述拉伸装置驱动所述活动夹持装置运动拉紧所述超薄材料。
7.在其中一个实施例中，所述的固定夹持装置包括第一下夹持板、第二上夹持板和第一升降气缸，所述第一下夹持板与所述机架连接，所述第二上夹持板与第一升降气缸的驱动端连接，所述第一升降气缸控制第二上夹持板与第一下夹持板贴合或分离，且所述第一升降气缸固定在所述机架上，所述超薄材料置于第一下夹持板与第一上夹持板之间。
8.在其中一个实施例中，所述的活动夹持装置包括第三下夹持板、第四上夹持板和第二升降气缸，所述第三下夹持板与所述拉伸装置的驱动端连接，所述第四上夹持板与第二升降气缸的驱动端连接，所述第二升降气缸控制第四上夹持板与第三下夹持板贴合或分离，且所述第二升降气缸固定在所述第三下夹持板上，所述超薄材料置于所述第二下夹持板与所述第二上夹持板之间。
9.在其中一个实施例中，还包括弹性垫，所述的弹性垫设在所述第一下夹持板与第二上夹持板的夹持面，以及所述第三下夹持板与第四上夹持板的夹持面。
10.在其中一个实施例中，所述拉伸装置包括驱动电机、螺杆、螺母，所述驱动电机的输出轴与螺杆连接，所述螺母与螺杆组成螺旋传动副，所述第三下夹持板的一侧与螺母连接，所述驱动电机、螺杆及导向杆均固定在所述机架上，且所述控制装置的输出端与驱动电机的控制端电连接。
11.在其中一个实施例中，所述第三下夹持板还套装有导向杆，所述导向杆的两端固定在机架上，所述第三夹持板能沿所述导向杆滑动。
12.在其中一个实施例中，所述的检测装置包括安装座、水平移动气缸和厚度测量机构，所述的厚度测量机构与水平移动气缸的驱动端连接，且所述水平移动气缸的驱动端与所述控制装置的输出端连接，所述的水平移动气缸固定在所述的安装座上，所述的安装座固定在所述的机架上。
13.在其中一个实施例中，所述的厚度测量机构包括支撑架、上探头、下探头、升降移动气缸和用于测量升降移动气缸移动距离的距离传感器，所述的上探头与所述升降移动气缸的驱动端连接，所述的下探头固定在所述的支撑架上，所述的上探头与下探头沿z轴方向同轴设置，所述支撑架与所述水平移动气缸的驱动端连接，所述的升降移动气缸及距离传感器均安装在所述的支撑架上，且所述的距离传感器与所述控制装置的输入端连接。
14.在其中一个实施例中，所述的控制装置包括控制器、第一传感器及第二传感器，所述的第一传感器设在所述的夹持装置上且所述第一传感器与所述控制器的输入端连接，所述的第二传感器设在所述的拉伸装置上且所述第二传感器与所述控制器的输入端连接。
15.本发明还提供一种超薄材料的夹紧方法，具体方法如下：
16.将所述超薄材料的两端通过夹持装置与所述机架及所述拉伸装置连接；
17.将所述超薄材料的夹持完成信号通过所述的第一传感器传递给所述的控制器，所述的控制器控制所述检测装置对超薄材料进行厚度测量；
18.所述距离传感器将测得的超薄材料的厚度数据传递给所述的控制器，所述的控制器根据厚度数据匹配拉伸装置的拉紧力；
19.所述控制器控制所述驱动电机启动，拉紧所述超薄材料；
20.所述第二传感器将拉伸完成信号传递给所述的控制器，所述的控制器控制驱动电机停止工作，完成将所述超薄材料的拉紧动作。
21.与现有技术相比，有益效果是：
22.本发明提供一种超薄材料的夹持装置及其夹紧方法，利用拉伸装置控制活动夹持装置远离固定夹持装置，实现超薄材料的拉伸平整，并且通过检测装置测量超薄材料的厚度匹配相应的拉紧力，防止将超薄材料拉伸过度，控制方便，结构简单。
附图说明
23.图1是本发明的其中一个视角的结构示意图；
24.图2是本发明的检测装置的结构示意图；
25.图3是本发明的厚度测量机构的结构示意图；
26.图4是本发明的另一个视角的结构示意图；
27.图5是本发明的控制装置的控制过程示意图。
28.附图标号说明：
[0029]1‑
拉伸装置；2
‑
超薄材料；3
‑
检测装置；4
‑
机架；5
‑
固定夹持装置；6
‑
活动夹持装置；7
‑
安装座；8
‑
水平移动气缸；9
‑
厚度测量机构；10
‑
支撑架；11
‑
上探头；12
‑
下探头；13
‑
升降移动气缸；14
‑
距离传感器；15
‑
第一下夹持板；16
‑
第二上夹持板；17
‑
第一升降气缸；18
‑
第三下夹持板；19
‑
第四上夹持板；20
‑
第二升降气缸；21
‑
驱动电机；22
‑
螺杆；23
‑
螺母；24
‑
导向杆；25
‑
控制器；26
‑
第一传感器；27
‑
第二传感器。
具体实施方式
[0030]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。下面结合具体实施方式对本发明作在其中一个实施例中说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
[0031]
在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义为，包括三个并列的方案，以“a和/或b”为例，包括a方案，或b方案，或a和b同时满足的方案。
[0032]
实施例
[0033]
如图1所示，一种超薄材料的夹持装置，包括拉伸装置1、用于检测超薄材料2的厚度的检测装置3、机架4及控制装置，超薄材料2的一侧固定在机架4上，拉伸装置1的驱动端与超薄材料2的另一侧连接，检测装置3的信号输出端与控制装置的输入端连接，控制装置的输出端与拉伸装置1的控制端连接，控制装置控制拉伸装置1运动拉紧超薄材料2，拉伸装
置1及检测装置3均固定在机架4上。
[0034]
需要说明的是，首先将超薄材料2的一侧在机架4上固定住，再将超薄材料2的另一侧与拉伸装置1的驱动端连接，这样可以使得拉伸装置1能够带动超薄材料2进行运动从而将超薄材料2拉紧，拉伸装置1对超薄材料2的拉紧力是通过控制装置根据检测装置3测量的超薄材料2的厚度数据匹配得到的，首先通过检测装置3对超薄材料2的厚度进行检测，然后检测装置3的信号输出端将厚度数据传递给控制装置，控制装置根据厚度数据，在对照系统中匹配到对应的拉紧力，从而控制拉伸装置1将超薄材料2进行拉紧。
[0035]
在其中一个实施例中，还包括夹持装置，夹持装置包括固定夹持装置5和活动夹持装置6，超薄材料2的一侧通过固定夹持装置5与机架4连接，拉伸装置1的驱动端通过活动夹持装置6与超薄材料2的另一侧连接，其中固定夹持装置5固定在机架4上，且固定夹持装置5夹持超薄材料2的一侧，活动夹持装置6活动装设在机架4上，活动夹持装置6夹持超薄材料2的另一侧，拉伸装置1的驱动端与活动夹持装置6连接，拉伸装置1驱动活动夹持装置6运动拉紧超薄材料。
[0036]
需要说明的是，首先通过固定夹持装置5将超薄材料2的一侧与机架4连接，进行固定夹持，再通过活动夹持装置6将超薄材料2的另一侧与拉伸装置1的驱动端连接，从而拉伸装置1控制活动夹持装置6远离固定夹持装置5，实现将超薄材料2的拉紧展平。
[0037]
在其中一个实施例中，如图1
‑
4所示，固定夹持装置5包括第一下夹持板15、第二上夹持板16和第一升降气缸17，第一下夹持板15与机架4连接，第二上夹持板16与第一升降气缸17的驱动端连接，第一升降气缸17控制第二上夹持板16与第一下夹持板15贴合或分离，且第一升降气缸17固定在机架4上，超薄材料2置于第一下夹持板15与第一上夹持板16之间。
[0038]
需要说明的是，第一下夹持板15与第二上夹持板16用于将超薄材料2的一侧夹紧，第一升降气缸17用于控制第二上夹持板16与第一下夹持板15贴合或分离，便于将超薄材料2的一侧放到第二上夹持板16与第一下夹持板15之间，并且也方便将加工后的超薄材料2拆卸下来。
[0039]
在其中一个实施例中，如图1
‑
4所示，活动夹持装置6包括第三下夹持板18、第四上夹持板19和第二升降气缸20，第三下夹持板18与拉伸装置1的驱动端连接，第四上夹持板19与第二升降气缸20的驱动端连接，第二升降气缸20控制第四上夹持板19与第三下夹持板18贴合或分离，且第二升降气缸20固定在第三下夹持板18上，超薄材料2置于第二下夹持板18与第二上夹持板19之间。
[0040]
需要说明的是，第三下夹持板18与第四上夹持板19用于将超薄材料2的另一侧夹紧，第二升降气缸20用于控制第四上夹持板19与第三下夹持板18贴合或分离，便于将超薄材料2的另一侧放到第三下夹持板18与第四上夹持板19之间，并且也方便将加工后的超薄材料2拆卸下来，并且第三下夹持板18与拉伸装置1的驱动端连接，可以将超薄材料2拉伸展平。
[0041]
在其中一个实施例中，还包括弹性垫，弹性垫设在第一下夹持板15与第二上夹持板16的夹持面，以及第三下夹持板18与第四上夹持板19的夹持面。
[0042]
需要说明的是，弹性垫用于防止夹持装置将超薄材料22损伤。
[0043]
在其中一个实施例中，拉伸装置1包括驱动电机21、螺杆22、螺母23，驱动电机21的
输出轴与螺杆22连接，螺母23与螺杆22组成螺旋传动副，第三下夹持板18的一侧与螺母23连接，驱动电机21、螺杆22及导向杆24均固定在机架4上，且控制装置的输出端与驱动电机21的控制端电连接。
[0044]
需要说明的是，控制装置控制驱动电机21启动，驱动电机21带动螺杆22转动，螺母23带动第三下夹持板18沿着螺杆22移动，使得第三下夹持板18与第四上夹持板19之间夹紧的超薄材料2相对固定夹持装置5动作。
[0045]
在其中一个实施例中，第三下夹持板18还套装有导向杆24，导向杆24的两端固定在机架4上，第三夹持板18能沿导向杆24滑动。
[0046]
需要说明的是，导向杆24可以支撑第三下夹持板18，使得第三下夹持板18移动的更加平稳。
[0047]
在其中一个实施例中，拉伸装置1包括驱动气缸、传动轨和移动装置，驱动气缸的驱动端与移动装置连接，移动装置滑动设在传动轨上，第三下夹持板18的一端与移动装置连接，驱动气缸和传动轨均固定在机架4上，且控制装置的输出端与驱动气缸连接。
[0048]
需要说明的是，当驱动气缸的驱动端与移动装置连接时，移动装置可以带动第三连接板在传动轨上滑动，实现将超薄材料2的拉伸，当然实现拉伸的结构有多种，包括但不限于上述结构。
[0049]
在其中一个实施例中，如图1
‑
4所示，检测装置3包括安装座7、水平移动气缸8和厚度测量机构9，厚度测量机构9与水平移动气缸8的驱动端连接，且水平移动气缸8的驱动端与控制装置的输出端连接，水平移动气缸8固定在安装座7上，安装座7固定在机架4上。
[0050]
需要说明的是，水平移动气缸8的驱动端与控制装置的输出端连接，是为了当超薄材料2的夹持动作完成后，自动实现检测装置3对超薄材料2的厚度测量功能，控制装置控制水平移动气缸8将厚度测量机构9靠近超薄材料2，使厚度测量机构9对超薄材料2进行厚度检测，并且控制装置还可以控制水平移动气缸8将厚度测量机构9远离超薄材料2，使厚度测量机构9完成对超薄材料2的厚度测量之后复位收回，安装座7用于将检测装置3固定在机架4上，可采用螺纹连接或其他连接方式，当然检测装置3也可以固定在其他便于测量超薄材料2厚度的位置上。
[0051]
在其中一个实施例中，如图1
‑
4所示，厚度测量机构9包括支撑架10、上探头11、下探头12、升降移动气缸13和用于测量升降移动气缸13移动距离的距离传感器14，上探头11与升降移动气缸13的驱动端连接，下探头12固定在支撑架10上，上探头11与下探头12沿z轴方向同轴设置，支撑架10与水平移动气缸8的驱动端连接，升降移动气缸13及距离传感器14均安装在支撑架10上，且距离传感器14与控制装置的输入端连接。
[0052]
需要说明的是，水平移动气缸8将厚度测量机构9靠近超薄材料2后，升降移动气缸13开始动作，升降移动气缸13控制上探头11靠近或者远离下探头12，距离传感器14通过测量升降移动气缸13控制上探头11行走的距离，并且根据上探头11与下探头12之间的距离变化得到超薄材料2的厚度，距离传感器14将测得的超薄材料2的厚度数据反馈给控制装置。
[0053]
在其中一个实施例中，如图1
‑
5所示，控制装置包括控制器25、第一传感器26及第二传感器27，第一传感器26设在夹持装置上且第一传感器26与控制器25的输入端连接，第二传感器27设在拉伸装置1上且第二传感器27与控制器25的输入端连接。
[0054]
需要说明的是，图5中的箭头方向表示控制器25的信号传递方向；第一传感器26用
于传递夹持装置已经将超薄材料2夹紧完成的信号给控制器25，控制器25接收到第一传感器26的信号后，启动检测装置3，检测装置3开始对超薄材料2的厚度进行测量，将测量得到的厚度数据传递给控制器25，控制器25接收到距离传感器14传输的厚度数据后，根据厚度测量数据匹配控制拉伸装置1的拉紧力，然后复位厚度测量装置并启动拉伸装置1，第二传感器27将拉伸完成信号传递给控制器25，控制器25控制驱动电机21停止，完成对超薄材料2的夹紧。
[0055]
本发明还提供一种超薄材料的夹紧方法，如图1
‑
5所示，方法如下：
[0056]
第一升降气缸17将第二上夹持板16与第一下夹持板15分离，第二升降气缸20将第四上夹持板19与第三下夹持板18分离；
[0057]
将超薄材料2的两端分别放到第二上夹持板16与第一下夹持板15之间、第四上夹持板19与第三下夹持板18之间；
[0058]
第一升降气缸17将第二上夹持板16与第一下夹持板15贴合，第二升降气缸20将第四上夹持板19与第三下夹持板18贴合，实现对超薄材料2的两端的夹紧；
[0059]
第一传感器26将夹紧完成信号传递给控制器25，控制器25控制启动检测装置3，检测装置3对超薄材料2的厚度进行检测，距离传感器14得到超薄材料2的厚度数据后，将数据信号传递给控制器25，并且检测装置3复位；
[0060]
控制器25根据厚度数据匹配拉伸装置1对超薄材料2的拉紧力；
[0061]
控制器25控制驱动电机21启动，使得螺母23带动活动夹持装置6在螺杆22上滑动，从而远离固定夹持装置5，将超薄材料2拉伸平整；
[0062]
第二传感器27将拉伸完成信号传递给控制器25，控制器25控制驱动电机21停止。
[0063]
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均应包含在本发明权利要求保护范围之内。