[發明專利]剪切側向力實時測量裝置及測量方法

有效

• 申請號: 202110574191.2
• 申請日: 2021-05-25
• 公開（公告）號: CN113324689B
• 公開（公告）日: 2022-08-26
• 發明（設計）人: 周杰;劉捷舟;王時龍;任亨斌;楊波;易力力;康玲;董建鵬;陳航;陳運;蒲鏡羽;向柔潼;張璐;王朝陽;譚傲霜
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G01L5/168
• 分類號: G01L5/168
• 代理公司: 重慶航圖知識產權代理事務所(普通合伙) 50247
• 代理人: 胡小龍

1.一種剪切側向力實時測量裝置，其特征在于：包括對應設置的下剪切刀組件和上剪切刀組件；

所述下剪切刀組件包括下剪切刀(2)和用于將待剪切工件(1)壓緊固定在所述下剪切刀(2)上的壓緊座(3)；

所述上剪切刀組件包括上剪切刀(4)和用于驅動所述上剪切刀(4)移動剪切待剪切工件(1)的軌道運動副；所述軌道運動副包括支撐軌道(5)和滑動配合安裝在所述支撐軌道(5)內的剪切刀座(6)；

所述支撐軌道(5)包括分別位于所述剪切刀座(6)的前后兩側面的前支撐滑板(5a)和后支撐滑板(5b)，所述剪切刀座(6)內沿著軸向方向間隔設有至少兩組力測量機構，所述力測量機構用于在對待剪切工件進行剪切作業過程中測量所述剪切刀座(6)與所述前支撐滑板(5a)或后支撐滑板(5b)之間的作用力；

所述剪切刀座(6)的前側面的下部設有刀具安裝工位，所述上剪切刀(4)安裝在所述刀具安裝工位內；

所述力測量機構包括安裝在所述剪切刀座(6)內的拉壓力傳感器(7)，所述拉壓力傳感器(7)的前后兩側分別設有用于與前支撐滑板(5a)和后支撐滑板(5b)滾動配合的滾動組件，所述滾動組件將其受到的力傳遞至所述拉壓力傳感器(7)；

所述滾動組件包括安裝支座(8)，所述安裝支座(8)內設有安裝槽(9)，所述安裝槽(9)的兩側壁之間設有滾輪軸(10)，所述滾輪軸(10)上設有與其轉動配合的滾輪(11)，所述安裝支座(8)固定安裝在所述剪切刀座(6)內。

2.根據權利要求1所述的剪切側向力實時測量裝置，其特征在于：所述安裝支座(8)內設有用于定位所述滾輪軸(10)的定位螺釘(12)。

3.根據權利要求1所述的剪切側向力實時測量裝置，其特征在于：所述滾輪(11)與所述滾輪軸(10)之間設有軸承(13)；所述滾輪軸(10)包括大徑段(10a)和小徑段(10b)，所述大徑段(10a)和小徑段(10b)之間形成用于與所述軸承(13)內圈的一端配合的軸肩，所述小徑段(10b)上套裝設有與所述軸承(13)內圈的另一端配合的軸套(22)，所述滾輪(11)的一端設有徑向向內延伸并與所述軸承(13)外圈的一端配合的擋環(11a)、另一端設有與所述軸承(13)外圈的另一端配合的軸承蓋(14)。

4.根據權利要求3所述的剪切側向力實時測量裝置，其特征在于：所述擋環(11a)套裝在所述大徑段(10a)上并與所述大徑段(10a)之間設有第一密封圈(15)；所述軸承蓋(14)套裝在所述小徑段(10b)上并與所述小徑段(10b)之間設有第二密封圈(16)。

5.根據權利要求1所述的剪切側向力實時測量裝置，其特征在于：所述剪切刀座(6)內與每一個力測量機構分別對應設有前安裝槽(17)和后安裝槽(18)，所述前安裝槽(17)的槽口設置在所述剪切刀座(6)的前側面上，所述后安裝槽(18)的槽口設置在所述剪切刀座(6)的后側面上，對應設置的所述前安裝槽(17)和后安裝槽(18)之間設有連接通孔(19)。

6.根據權利要求5所述的剪切側向力實時測量裝置，其特征在于：所述拉壓力傳感器(7)安裝在所述前安裝槽(17)的槽底，屬于同一個所述力測量機構的兩個所述滾動組件中，其中一個為前滾動組件并安裝在所述前安裝槽(17)內、另一個為后滾動組件并安裝在所述后安裝槽(18)內，所述前滾動組件的所述安裝支座(8)與所述拉壓力傳感器(7)接觸配合，所述后滾動組件的所述安裝支座(8)上設有延伸穿過所述連接通孔(19)的連接桿(20)并與所述拉壓力傳感器(7)固定連接。

7.根據權利要求6所述的剪切側向力實時測量裝置，其特征在于：所述拉壓力傳感器(7)上設有螺孔，所述連接桿(20)上設有與所述螺孔配合的外螺紋。

8.一種采用如權利要求1-7任一項所述剪切側向力實時測量裝置的剪切側向力實時測量方法，其特征在于：設所述上剪切刀(4)受到的位于軸向方向的軸向等效力位于其刀刃上，設利用所述剪切側向力實時測量裝置對待剪切工件(1)進行剪切的整個過程滿足靜力學平衡，可得：

F_N-F_y＝0

其中，F_N為剪切刀座(6)受到的軸向方向的剪切驅動力，且力矩平衡的支點為剪切驅動力F_N作用在所述剪切刀座(6)上的作用點；F_y表示上剪切刀(4)受到的位于軸向方向的軸向等效力；F_i表示第i個力測量機構測量得到的力，且當F_i的方向為從前向后時為正，反之為負；a_i表示F_i相對于力矩平衡支點的力臂；n表示力測量機構的數量，且n≥2；F_x表示上剪切刀(4)受到的位于側向方向上的側向等效力；b₁表示F_x相對于力矩平衡支點的力臂，b₂表示F_y相對于力矩平衡支點的力臂；

從而得到側向力比例系數：

其中，k表示側向力比例系數。