专利名称：夹持力测量仪及夹持力测量方法
技术领域：
本发明涉及仪器测量领域，尤其涉及一种夹持力测量仪及夹持力测量方法。
背景技术：
PCB生产制造过程中，前后有多种夹具，如湿膜线的内层薄板夹具，电镀线用的电镀夹具，静电喷涂用的喷涂和烘箱专用夹具等。夹具由于产品的厚度、加工要求、使用环境的不同，每种夹具的大小、夹持力也各不相同。到目前未至，PCB夹具的夹持力测量工具一直为空缺。平时对夹持力的检验，一般为人工按压弹簧或夹一片板材，进行人工拉扯，靠经验进行夹持力的判定，结果各不相同，这对夹具的维护与定期更换，都带来很大的麻烦。如果有了一个夹持力检验工具，不但可以节约夹具的维护成本，而且还可以降低人工夹持力检查的工作量；从目前几万个夹具的检查工作来看，是十分重要的。中国实用新型专利号为“ZL98M5162. 8”，专利名称为“一种测量微夹力的微夹钳”的专利文件中公开了一种测量微夹力的微夹钳，其包括有动力源、杠杆支点、杠杆动力臂、杠杆阻力臂、悬臂梁、应变片、钳体、基座、铰链、驱动电路、电桥、放大电路，它能对微夹钳的夹持力进行测量、监视、控制并感知被夹持物表面的软硬程度。该专利文件中的夹持力测量是通过电子电桥的测量方式得到微夹持力的，虽然其可以准确测量夹持力，但是电子电桥的测量需要用到多个电路进行信号处理，信号处理势必会显著增加成本。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种夹持力测量仪及夹持力测量方法，采用纯机械式的夹持力测量方式，在显著降低成本的基础上对夹持力进行准确测量，适用于PCB 板行业内多种夹具的保养与维护。为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是提供一种夹持力测量仪，用于测量夹具的夹持力，包括可更换的适合不同夹具夹持的标准块、弹簧、显示夹持力大小的夹持力指示机构和产生拉力的拉力机构；所述标准块与弹簧固定连接，弹簧与夹持力指示机构固定连接，夹持力指示机构与拉力机构固定连接；夹持力指示机构的指示数值与弹簧的形变量成正比。其中，所述夹持力测量仪还包括使标准块定向拔出的第一导向机构，所述第一导向机构连接于标准块与弹簧之间，所述导向机构包括与标准块固定连接的第一滑块和与容置滑块定向滑动的第一导轨。其中，所述夹持力测量仪还包括使标准块定向拔出的第二导向机构，所述第二导向机构连接于指示机构与拉力机构之间，所述第二导向机构包括与指示机构固定连接的第二滑块和与容置滑块定向滑动的第二导轨。其中，所述拉力机构包括旋转手柄、丝杆和主传动杆，所述旋转手柄与丝杆螺纹连接，丝杆与主传动杆连接，丝杆将旋转手柄的旋转位移转换为主传动杆的直线位移，主传动杆与弹簧固定连接。
其中，所述夹持力指示机构包括仪表盘、拉力指针、直线齿条和齿轮，所述直线齿条和主传动杆固定连接，齿轮与拉力指针固定连接，直线齿条与齿轮配合，主传动杆的直线位移通过齿轮转换为拉力指针的在仪表盘内偏转指示，所述仪表盘数值与所述弹簧形变量成正比。其中，所述夹持力指示机构包括拉力指针和力矩表，所述拉力指针与主传动轴固定连接，主传动轴的直线位移功过拉力指针在力矩表中移动指示，所述力矩表数值与所述弹簧形变量成正比。为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是提供一种夹持力测量方法，包括以下步骤a.将适合测量夹具夹持的标准块与弹簧、夹持力指示机构及拉力机构顺序固定连接；b.拉力机构产生拉力，拉动夹持于夹具内的标准块，弹簧产生形变，指示机构中产生指示数值；c.夹持于夹具内的标准块被拉力机构拉出时产生的最大拉力，记录下夹持力指示机构中的指示数值。其中，在步骤c中所述的夹持力指示机构包括仪表盘、拉力指针、直线齿条和齿轮，所述直线齿条和主传动杆固定连接，齿轮与拉力指针固定连接，直线齿条与齿轮配合， 主传动杆的直线位移通过齿轮转换为拉力指针的在仪表盘内偏转指示，所述仪表盘数值与所述弹簧形变量成正比。其中，在步骤c中所述的夹持力指示机构包括拉力指针和力矩表，所述拉力指针与主传动轴固定连接，主传动轴的直线位移功过拉力指针在力矩表中移动指示，所述力矩表数值与所述弹簧形变量成正比。本发明的有益效果是区别于现有技术的夹持力测量仪采用电子电桥的测量方式得到夹持力的，结构负载且成本高的缺陷，本发明提供一种纯机械式的夹持力测量仪，运用弹簧的形变量与拉力成正比的原理，通过拉力机构产生使夹持在夹具内的标准块拉出的力，并将拉力机构产生的拉力通过弹簧的形变在指示机构中直观地指示出来，准确地对夹具的夹持力做出测量结果，适用于PCB板行业内多种夹具的保养与维护。进一步地，为保证拉力机构的拉力是定向拉出，在标准块与弹簧之间设置第一导向机构。加入了第一导向机构，能够保证力能够在一条直线上传递，不会产生影响拉力的阻力存在，使得夹持力测量更加准确。进一步地，由于弹簧为软性连接件，为保证拉力能够在一条直线上传递，优选地在指示机构与拉力机构之间设置第二导向机构。
图1是本发明夹持力测量仪第一实施例的结构方框图；图2是本发明夹持力测量仪第二实施例与夹具配合的结构示意图；图3是本发明夹持力测量仪第三实施例与夹具配合的结构示意图；图4是本发明夹持力测量方法的步骤流程图。
具体实施例方式为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。请参阅图1，本发明的夹持力测量仪，用于测量夹具107的夹持力，包括可更换的适合不同夹具夹持的标准块101、弹簧102、显示夹持力大小的夹持力指示机构103和产生拉力的拉力机构104 ；所述标准块101与弹簧102固定连接，弹簧102与夹持力指示机构固定连接，夹持力指示机构与拉力机构固定连接；夹持力指示机构的指示数值与弹簧的形变量成正比。区别于现有技术的夹持力测量仪采用电子电桥的测量方式得到夹持力的，结构负载且成本高的缺陷，本发明提供一种纯机械式的夹持力测量仪，运用弹簧的形变量与拉力成正比的原理，通过拉力机构产生使夹持在夹具内的标准块拉出的力，并将拉力机构产生的拉力通过弹簧的形变在指示机构中直观地指示出来，准确地对夹具的夹持力做出测量结果，适用于PCB板行业内多种夹具的保养与维护。参见图2，在一实施例中，所述夹持力测量仪还包括使标准块定向拔出的第一导向机构105，所述第一导向机构连接于标准块与弹簧之间，所述导向机构包括与标准块固定连接的第一滑块1051和与容置滑块定向滑动的第一导轨1052。为保证拉力机构的拉力是定向拉出，在标准块与弹簧之间设置第一导向机构。加入了第一导向机构，能够保证力能够在一条直线上传递，不会产生影响拉力的阻力存在，使得夹持力测量更加准确。参见图3，在一实施例中，所述夹持力测量仪还包括使标准块定向拔出的第二导向机构106，所述第二导向机构连接于指示机构与拉力机构之间，所述第二导向机构包括与指示机构固定连接的第二滑块1061和与容置滑块定向滑动的第二导轨1062。由于弹簧为软性连接件，为保证拉力能够在一条直线上传递，优选地还在指示机构与拉力机构之间设置第二导向机构。参见图2及图3，在一实施例中，所述拉力机构104包括旋转手柄1043、丝杆1042 和主传动杆1041，所述旋转手柄与丝杆螺纹连接，丝杆与主传动杆连接，丝杆将旋转手柄的旋转位移转换为主传动杆的直线位移，主传动杆与弹簧固定连接。本发明中，通过设置旋转手柄丝杆和主传动杆组成的拉力机构，其目的是在将弹簧的伸长量通过螺旋位移定向可控形变，且螺旋增强拉力的结构，其直线位移具有自锁性， 因此使测量的精度和平稳性更高。参见图2，在一实施例中，所述夹持力指示机构103包括拉力指针1031和力矩表 1032，所述拉力指针与主传动轴固定连接，主传动轴的直线位移功过拉力指针在力矩表中移动指示，所述力矩表数值与所述弹簧形变量成正比。参见图3，在一实施例中，所述夹持力指示机构103包括仪表盘1033、拉力指针 1034、直线齿条(未示出)和齿轮(未示出)，所述直线齿条和主传动杆固定连接，齿轮与拉力指针固定连接，直线齿条与齿轮配合，主传动杆的直线位移通过齿轮转换为拉力指针的在仪表盘内偏转指示，所述仪表盘数值与所述弹簧形变量成正比。参见图4，本发明的夹持力测量方法，包括以下步骤a.将适合测量夹具夹持的标准块与弹簧、夹持力指示机构及拉力机构顺序固定连接；
b.拉力机构产生拉力，拉动夹持于夹具内的标准块，弹簧产生形变，指示机构中产生指示数值；c.夹持于夹具内的标准块被拉力机构拉出时产生的最大拉力，记录下夹持力指示机构中的指示数值。在一实施例中，在步骤c中所述的夹持力指示机构包括仪表盘、拉力指针、直线齿条和齿轮，所述直线齿条和主传动杆固定连接，齿轮与拉力指针固定连接，直线齿条与齿轮配合，主传动杆的直线位移通过齿轮转换为拉力指针的在仪表盘内偏转指示，所述仪表盘数值与所述弹簧形变量成正比。在一实施例中，在步骤c中所述的夹持力指示机构包括拉力指针和力矩表，所述拉力指针与主传动轴固定连接，主传动轴的直线位移功过拉力指针在力矩表中移动指示， 所述力矩表数值与所述弹簧形变量成正比。本发明的工作原理是手柄旋转-丝杆后移-拉动传动杆-拉动标准件-力传导至夹具上，夹具弹簧力与本设计工具的标准弹簧力会形成压力差，压力差再产生位移。然后经过读取位移的数据，确定夹持力的大小。本发明设计的夹持力测量，实际上就是标准弹簧力与夹具的弹簧力进行对比，输出之间的差异，以确定夹持力。本发明的力传导过程为经过旋转手柄，将旋转丝杆后移，在主传动杆上产生拉力，拉力拉动弹簧、弹簧再将拉力传导至标准块，形成一个旋转力变为标准拉力的传导过程。本发明的定向引导过程为主传动杆在联动滑块在导轨上运动，保证力能够在一条直线上传递，不会产生影响标准拉力的阻力存在。本发明的测量系统主要是将位移量转换为指针方向，然后再读取指针所指方向的刻度数。参见图3，下面以一优选的实施例来说明本发明的工作原理旋转手柄，带动丝杆，丝杆将拉力传递主传动杆，主传动杆将力传递给拉力弹簧，然后再将拉力经过滑块，滑块再拉动标准块，标准块另一端被夹具夹住，由于夹具弹簧力的作用，需要一定的引力，才能将标准块慢慢的从夹具中拉出，拉力弹簧弹簧力与夹具弹簧拉力形成拉力差，会在仪表盘表示为指针方向。这时，传动杆的直线运动转换为指针的旋转运动，就是直线齿条与圆形齿轮配合，把齿条的直线运动转换为齿轮的圆周旋转，齿轮带动指针同步旋转。然后，再读取刻度，刻度上的数值就是夹具的夹持力。滑块和导块为上下两组，都起到引导作用，由于拉力弹簧为软连接，前后两段必须增加相应的引导机构，才能保证拉力弹簧前后两段导杆做同轴直线运动。夹持力的大小是将标准块从夹具中拉出所需要的力，拉力弹簧为一个标准件，是与夹具弹簧形成比较，如果只有刚性轴，则只有位移量，不管夹具夹持力的大小，只要有一定的位移，就可以将标准块从夹具中拉出，如果增加弹簧，夹持力大的，拉力弹簧形变就大，就会被拉伸长，如果夹持力�。Φ删突岜湫。饬考谐至Υ笮。褪怯肜Φ尚伪浯笮〉谋冉�。本发明的应用领域有DPCB生产制造中板件夹持，测量夹持力大�。�2)电镀行业中的板件夹持，测量夹持力大�。�3)自动化工业机械手夹持力的测量；
4)汽车制造行业中50公斤物件搬运手臂夹持力的检验。本发明具有以下优点1)使夹具夹持力进行标准化测量，还可以进行数据记录与分析，解决以往夹持力无法测量的历史；2)作业简单，操作方便，一个人可手持操作；3)可在线或设备保养时作业，不影响生产；4)工具制作简单，可标准化生产；5)用途广泛，可使用于各种夹具的夹持力测量。以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
权利要求
1.一种夹持力测量仪，用于测量夹具的夹持力，其特征在于包括可更换的适合不同夹具夹持的标准块、弹簧、显示夹持力大小的夹持力指示机构和产生拉力的拉力机构；所述标准块与弹簧固定连接，弹簧与夹持力指示机构固定连接，夹持力指示机构与拉力机构固定连接；夹持力指示机构的指示数值与弹簧的形变量成正比。
2.根据权利要求1所述的夹持力测量仪，其特征在于所述夹持力测量仪还包括使标准块定向拔出的第一导向机构，所述第一导向机构连接于标准块与弹簧之间，所述导向机构包括与标准块固定连接的第一滑块和与容置滑块定向滑动的第一导轨。
3.根据权利要求2所述的夹持力测量仪，其特征在于所述夹持力测量仪还包括使标准块定向拔出的第二导向机构，所述第二导向机构连接于指示机构与拉力机构之间，所述第二导向机构包括与指示机构固定连接的第二滑块和与容置滑块定向滑动的第二导轨。
4.根据权利要求1 3任一项所述的夹持力测量仪，其特征在于所述拉力机构包括旋转手柄、丝杆和主传动杆，所述旋转手柄与丝杆螺纹连接，丝杆与主传动杆连接，丝杆将旋转手柄的旋转位移转换为主传动杆的直线位移，主传动杆与弹簧固定连接。
5.根据权利要求4所述的夹持力测量仪，其特征在于所述夹持力指示机构包括仪表盘、拉力指针、直线齿条和齿轮，所述直线齿条和主传动杆固定连接，齿轮与拉力指针固定连接，直线齿条与齿轮配合，主传动杆的直线位移通过齿轮转换为拉力指针的在仪表盘内偏转指示，所述仪表盘数值与所述弹簧形变量成正比。
6.根据权利要求4所述的夹持力测量仪，其特征在于所述夹持力指示机构包括拉力指针和力矩表，所述拉力指针与主传动轴固定连接，主传动轴的直线位移功过拉力指针在力矩表中移动指示，所述力矩表数值与所述弹簧形变量成正比。
7.一种夹持力测量方法，其特征在于，包括以下步骤a.将适合测量夹具夹持的标准块与弹簧、夹持力指示机构及拉力机构顺序固定连接；b.拉力机构产生拉力，拉动夹持于夹具内的标准块，弹簧产生形变，指示机构中产生指示数值；c.夹持于夹具内的标准块被拉力机构拉出时产生的最大拉力，记录下夹持力指示机构中的指示数值。
8.根据权利要求7所述的夹持力测量方法，其特征在于在步骤c中所述的夹持力指示机构包括仪表盘、拉力指针、直线齿条和齿轮，所述直线齿条和主传动杆固定连接，齿轮与拉力指针固定连接，直线齿条与齿轮配合，主传动杆的直线位移通过齿轮转换为拉力指针的在仪表盘内偏转指示，所述仪表盘数值与所述弹簧形变量成正比。
9.根据权利要求7所述的夹持力测量方法，其特征在于在步骤c中所述的夹持力指示机构包括拉力指针和力矩表，所述拉力指针与主传动轴固定连接，主传动轴的直线位移功过拉力指针在力矩表中移动指示，所述力矩表数值与所述弹簧形变量成正比。
全文摘要
本发明公开了一种夹持力测量仪及夹持力测量方法，用于测量夹具的夹持力，所述夹持力测量仪包括可更换的适合不同夹具夹持的标准块、弹簧、显示夹持力大小的夹持力指示机构和产生拉力的拉力机构；所述标准块与弹簧固定连接，弹簧与夹持力指示机构固定连接，夹持力指示机构与拉力机构固定连接；夹持力指示机构的指示数值与弹簧的形变量成正比。本发明提供一种纯机械式的夹持力测量仪，运用弹簧的形变量与拉力成比例的原理，通过拉力机构产生使夹持在夹具内的标准块拉出的力，并将拉力机构产生的拉力通过弹簧的形变在指示机构中直观地指示出来，准确地对夹具的夹持力做出测量结果，适用于PCB板行业内多种夹具的保养与维护。
文档编号G01L1/04GK102183321SQ201110039818
公开日2011年9月14日 申请日期2011年2月17日 优先权日2011年2月17日
发明者孙键, 曹阳, 闵秀红, 陈阳 申请人:深南电路有限公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
