本發(fā)明涉及機械制造設(shè)備領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種力傳遞和分配的裝置。

背景技術(shù)：

在機械制造和加工的過程中，經(jīng)常需要對部件施加壓力。例如在熱板焊接/震動摩擦焊接領(lǐng)域，被焊接物體在多個區(qū)域需要受到一定壓力才能有良好的焊接熔深及焊接質(zhì)量。在實際應(yīng)用中，需要在多個區(qū)域、或者多個平面上對多點同時施壓。在現(xiàn)有技術(shù)中，通常會以待施壓的物件為基礎(chǔ)制作模具，比如以被焊接物體為基礎(chǔ)，制作仿形的凹模承載被焊接物體，即在被焊接物體背面有與之形狀貼合的模具支撐，再使模具與物體上下(或左右)合并。在進(jìn)行施力時，對施力設(shè)備對模具施壓，由模具將力傳導(dǎo)至被焊接物體。圖6揭示了現(xiàn)有技術(shù)中使用的輔助施力裝置的示意圖。如圖6所示，被焊接物體為工件601、602、603和604。模具605的造型與工件601、602、603和604相匹配，在使用時，將工件601和602，603和604分別上下對齊，模具605放置在工件601和工件603的上方，使得工件601和602，603和604被壓緊，然后開始進(jìn)行焊接。

對模具進(jìn)行施壓的力源為單壓力源或者多壓力源。單壓力源(例如氣缸)作用于模具上的一個點，由于模具是剛體機構(gòu)，模具可以將力傳導(dǎo)至被施力物體。單壓力源受剛體結(jié)構(gòu)精度、被施力物體不同位置的彈性模量限制，不能將力均勻施加，也不能以不同比例施加。在極端情況下，由于力的不均勻，可能會損壞被施力物體或設(shè)備本身。另一種是多壓力源(例如伺服電機或氣缸)，分別在模具的不同位置施加力。多壓力源由于需要使用到多套施力設(shè)備，占用空間較大，控制復(fù)雜，由于多套設(shè)備之間的同步控制難度較大，因此施力比例控制的精度低，能耗高。

總體而言，這種剛性的模具在對簡單結(jié)構(gòu)的焊接物體進(jìn)行焊接時表現(xiàn)較好，但在包含曲面、多面的結(jié)構(gòu)時，往往因為被焊接物體精度、焊接設(shè)備精度、設(shè)備使用磨損等問題，而導(dǎo)致施力不均勻，降低焊接質(zhì)量。由于剛性模具的適應(yīng)性較差，隨著使用時間的增加，模具出現(xiàn)磨損或者變形時，會導(dǎo)致焊接質(zhì)量的持續(xù)下降。此外，一個模具只能適用于一種被焊接物件，使得使用的便利性較差，使用成本也較高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在提出進(jìn)行力傳遞和分配的裝置。

根據(jù)本發(fā)明的一實施例，提出一種力分配裝置，包括：力分配杠桿和力傳遞軸。力分配杠桿包括一個受力點、數(shù)個施力點和數(shù)個力臂，受力點和每一個施力點之間通過一個力臂相連，各個力臂的長度符合預(yù)定的比例。力傳遞軸連接到力分配杠桿的受力點和施力點，向力分配杠桿施力或者傳遞力分配杠桿所施加的力。

在一個實施例中，力分配杠桿的受力點和施力點形成球形結(jié)構(gòu)。力傳遞軸的兩端為球體，球體與球形結(jié)構(gòu)匹配，球體放置在球形結(jié)構(gòu)中。

根據(jù)本發(fā)明的一實施例，提出一種力分配裝置，包括：力分配杠桿、力傳遞軸和間隔板。力分配杠桿包括一個受力點、數(shù)個施力點和數(shù)個力臂，受力點和每一個施力點之間通過一個力臂相連，各個力臂的長度符合預(yù)定的比例。力傳遞軸連接到力分配杠桿的受力點和施力點，向力分配杠桿施力或者傳遞力分配杠桿所施加的力。間隔板上具有開孔，開孔的尺寸與力傳遞軸的本體的直徑相匹配。

在一個實施例中，力分配杠桿的受力點和施力點形成球形結(jié)構(gòu)。力傳遞軸的兩端為球體，球體與球形結(jié)構(gòu)匹配，球體放置在球形結(jié)構(gòu)中。

在一個實施例中，力分配裝置形成多層結(jié)構(gòu)：下一層的力分配杠桿的受力點通過力傳遞軸連接到上一層的力分配杠桿的施力點。不同的層之間設(shè)置間隔板，力傳遞軸穿過間隔板。

根據(jù)本發(fā)明的一實施例，提出一種力分配裝置，包括：力分配杠桿和力傳遞軸。力分配杠桿包括一個受力點、數(shù)個施力點和數(shù)個力臂，受力點和每一個施力點之間通過一個力臂相連，各個力臂的長度符合預(yù)定的比例，不同的力臂位于不同的平面內(nèi)。力傳遞軸，連接到力分配杠桿的受力點和施力點，向力分配杠桿施力或者傳遞力分配杠桿所施加的力。

在一個實施例中，力分配杠桿的受力點和施力點形成球形結(jié)構(gòu)。力傳遞軸的至少一端為球體，球體與球形結(jié)構(gòu)匹配，球體放置在球形結(jié)構(gòu)中。

根據(jù)本發(fā)明的一實施例，提出一種力分配裝置，包括：第一力分配杠桿、第二力分配杠桿和力傳遞軸。第一力分配杠桿包括一個受力點、數(shù)個施力點和數(shù)個力臂，受力點和每一個施力點之間通過一個力臂相連，各個力臂的長度符合預(yù)定的比例，各個力臂位于同一平面內(nèi)。第二力分配杠桿包括一個受力點、數(shù)個施力點和數(shù)個力臂，受力點和每一個施力點之間通過一個力臂相連，各個力臂的長度符合預(yù)定的比例，不同的力臂位于不同的平面內(nèi)。力傳遞軸連接到力分配杠桿的受力點和施力點，向力分配杠桿施力或者傳遞力分配杠桿所施加的力。

在一個實施例中，力分配杠桿的受力點和施力點形成球形結(jié)構(gòu)。力傳遞軸的至少一端為球體，球體與球形結(jié)構(gòu)匹配，球體放置在球形結(jié)構(gòu)中。

在一個實施例中，力分配裝置形成多層結(jié)構(gòu)：下一層的力分配杠桿的受力點通過力傳遞軸連接到上一層的力分配杠桿的施力點。至少最底層的力分配桿為第二力分配桿，第二力分配桿向位于互不平行的多個平面上的點分配力。

本發(fā)明的力分配裝置利用球形結(jié)構(gòu)連接的力分配杠桿和力傳遞軸來進(jìn)行力分配，解決了施力點適應(yīng)性、施力不均勻等問題而設(shè)計，使得焊接、壓裝、推拉測試時多個受力點的力經(jīng)過裝置的傳遞，按照使用者所需的比例分配，并且不產(chǎn)生額外的能耗，并可在較小的空間內(nèi)實現(xiàn)。

附圖說明

本發(fā)明上述的以及其他的特征、性質(zhì)和優(yōu)勢將通過下面結(jié)合附圖和實施例的描述而變的更加明顯，在附圖中相同的附圖標(biāo)記始終表示相同的特征，其中：

圖1揭示了根據(jù)本發(fā)明的一實施例的力分配裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2揭示了圖1所示的力分配裝置的部分截面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3a和圖3b揭示了根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的力分配裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4揭示了應(yīng)用本發(fā)明的力分配裝置的一個實例。

圖5揭示了應(yīng)用本發(fā)明的力分配裝置的另一個實例。

圖6揭示了現(xiàn)有技術(shù)中使用的輔助施力裝置的示意圖。

具體實施方式

本發(fā)明提出一種力分配裝置，包括：力分配杠桿和力傳遞軸。力分配杠桿包括一個受力點、數(shù)個施力點和數(shù)個力臂，受力點和每一個施力點之間通過一個力臂相連，各個力臂的長度符合預(yù)定的比例。力傳遞軸連接到力分配杠桿的受力點和施力點，向力分配杠桿施力或者傳遞力分配杠桿所施加的力。力分配杠桿的受力點和施力點形成球形結(jié)構(gòu)。力傳遞軸的兩端為球體，球體與球形結(jié)構(gòu)匹配，球體放置在球形結(jié)構(gòu)中。

參考圖1和圖2，圖1揭示了根據(jù)本發(fā)明的一實施例的力分配裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，其中圖2揭示了圖1所示的力分配裝置的部分截面結(jié)構(gòu)示意圖。參考圖1所示，力分配杠桿102包括一個受力點121、兩個施力點122和兩個力臂123。受力點121和每一個施力點122之間通過一個力臂123相連。各個力臂的長度符合預(yù)定的比例。在圖示的實施例中，兩個力臂的長度分別為a和b。力傳遞軸104通過將力分配杠桿102的受力點121、力臂123和施力點122的力傳遞后以fa或/和fb的傳遞力的方式將力傳遞出來。力分配杠桿102的受力點121和施力點122形成球形結(jié)構(gòu)。力傳遞軸104的兩端為球體，球體與球形結(jié)構(gòu)匹配。參考圖2所示的部分截面結(jié)構(gòu)，球體放置在球形結(jié)構(gòu)中。球體與球形結(jié)構(gòu)的連接可以使得力分配杠桿102和力傳遞軸104之間的連接具有充分的旋轉(zhuǎn)自由度，力傳遞軸104能夠具有很大的自由轉(zhuǎn)動角度而始終與力分配杠桿102保持很好的球性連接。并且，球體與球形結(jié)構(gòu)的連接使得接觸更加均勻和穩(wěn)定。位于各個施力點122的力傳遞軸上所分配的力與力臂的長度成反比。以圖1所示的實施例為例，左側(cè)的施力點的力臂長度為a，其力傳遞軸上分配的力為fa；右側(cè)的施力點的力臂長度為b，其力傳遞軸上分配的力為fb。fa:fb＝b:a，力傳遞軸上所分配的力與力臂的長度成反比。

圖3a和圖3b揭示了根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的力分配裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。參考圖3a所示，力分配杠桿302包括一個受力點321、三個施力點322和三個力臂323。受力點321和每一個施力點322之間通過一個力臂323相連。各個力臂的長度符合預(yù)定的比例。力傳遞軸304通過分配杠桿的施力點322、力臂323和受力點321連接。同時，力傳遞軸304通過將力分配杠桿302的受力點321、力臂323和施力點322的力傳遞后將傳遞力傳遞出來，。力分配杠桿302的受力點321和施力點322形成球形結(jié)構(gòu)。力傳遞軸304的兩端為球體，球體與球形結(jié)構(gòu)匹配。圖3b揭示了該實施例中各個力傳遞軸上所分配的力與各自的力臂的長度的關(guān)系。如圖3b所示，各個施力點處的力fx、fy和fz之間的關(guān)系滿足fx:fy:fz＝x:y:z，其中x、y和z為圖3b中所示的各個長度，三角形的三個定點為施力點，三角形中心的圓圈所在位置為受力點。圖3a和圖3b所示的實施例與圖1所示的實施例的區(qū)別在于增加了施力點的數(shù)量。需要說明的是，根據(jù)實際需求，可以進(jìn)一步增加施力點的數(shù)量，從而形成一分二、一分三甚至一分四的力分配結(jié)構(gòu)。

當(dāng)使用單個的力分配裝置時，常見的力分配結(jié)構(gòu)是一分二或者一分三，如果需要分配的施力點較多，例如多于五個時，會采用多層的力分配結(jié)構(gòu)。多層力分配結(jié)構(gòu)由數(shù)個一分二或者一分三組合形成，與直接一分五或者更多分配的結(jié)構(gòu)相比較，多層力分配結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，也更加容易實現(xiàn)。

圖4揭示了應(yīng)用本發(fā)明的力分配裝置的一個實例，圖4揭示了一種形成多層力分配結(jié)構(gòu)的力分配裝置。如圖4所示，該力分配裝置包括：力分配杠桿、力傳遞軸和間隔板。力分配杠桿包括一個受力點、數(shù)個施力點和數(shù)個力臂。受力點和每一個施力點之間通過一個力臂相連，各個力臂的長度符合預(yù)定的比例。力傳遞軸連接到力分配杠桿的受力點和施力點，力傳遞軸向力分配杠桿施力(位于受力點的力傳遞軸)或者傳遞力分配杠桿所施加的力(位于施力點的力傳遞軸)。力分配杠桿的受力點和施力點形成球形結(jié)構(gòu)。力傳遞軸的兩端為球體，球體與球形結(jié)構(gòu)匹配，球體放置在球形結(jié)構(gòu)中。間隔板上具有開孔，開孔的尺寸與力傳遞軸的本體的直徑相匹配。在圖4所示的實施例中，力分配裝置形成兩層力分配結(jié)構(gòu)：力分配杠桿421的受力點為整個力分配裝置的受力點，力分配杠桿421具有兩個施力點和兩個力臂。力傳遞軸441通過分配杠桿421的施力點、力臂與力分配杠桿421的受力點連接，力傳遞軸441用于向整個力分配裝置施力。力分配杠桿421也稱為二級力分配杠桿。力傳遞軸441位于整個多層力傳遞機構(gòu)的最上方，也稱為三級力傳遞軸。力傳遞軸442和力傳遞軸443分別連接到力分配杠桿421的兩個施力點。力傳遞軸442和力傳遞軸443也稱為二級力傳遞軸。力傳遞軸442和力傳遞軸443穿過間隔板461，間隔板461也稱為二級間隔板。力分配杠桿422的受力點連接到力傳遞軸442。力分配杠桿423的受力點連接到力傳遞軸443。力分配杠桿422具有兩個施力點和兩個力臂，而力分配杠桿423具有三個施力點和三個力臂。力分配杠桿422和力分配杠桿423也稱為初級力分配杠桿。力傳遞軸444和力傳遞軸445分別連接到力分配杠桿422的兩個施力點。力傳遞軸446、力傳遞軸447和力傳遞軸448分別連接到力分配杠桿423的三個施力點。力傳遞軸444、力傳遞軸445、力傳遞軸446、力傳遞軸447和力傳遞軸448形成五個最終施力點，因此力傳遞軸444、力傳遞軸445、力傳遞軸446、力傳遞軸447和力傳遞軸448也稱為初級傳遞軸。傳遞軸444、力傳遞軸445、力傳遞軸446、力傳遞軸447和力傳遞軸448穿過間隔板462，間隔板462也稱為初級間隔板。通過上述的兩層力分配結(jié)構(gòu)，最終單一的施力被分為五個施力點，實現(xiàn)了力分配。雖然圖示的力分配裝置具有兩層的力分配結(jié)構(gòu)，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠了解，該力分配裝置可以根據(jù)需要形成其他層數(shù)的結(jié)構(gòu)，并不局限于兩層結(jié)構(gòu)。該力分配裝置可以形成多層結(jié)構(gòu)：下一層的力分配杠桿的受力點通過力傳遞軸連接到上一層的力分配杠桿的施力點。不同的層之間設(shè)置間隔板，力傳遞軸穿過間隔板。

前述的實施例中，最終的施力點是位于一個平面上，所以前述的實施例是在同一個平面內(nèi)實現(xiàn)多點的力分配。圖5揭示了應(yīng)用本發(fā)明的力分配裝置的另一個實例。圖5所示的實例是在不同的平面內(nèi)實現(xiàn)多點力分配。在圖5中，待施力工件與圖6所示的現(xiàn)有技術(shù)中使用的待施力工件同相，該工件需要施力的點分布在幾個互不平行的平面上。該力分配裝置包括：第一力分配杠桿、第二力分配杠桿和力傳遞軸。第一力分配杠桿包括一個受力點、數(shù)個施力點和數(shù)個力臂，受力點和每一個施力點之間通過一個力臂相連，各個力臂的長度符合預(yù)定的比例，各個力臂位于同一平面內(nèi)。第一力分配杠桿與前述的實施例中使用的力分配杠桿類似。第二力分配杠桿包括一個受力點、數(shù)個施力點和數(shù)個力臂，受力點和每一個施力點之間通過一個力臂相連，各個力臂的長度符合預(yù)定的比例，不同的力臂位于不同的平面內(nèi)。第二力分配杠桿的各個力臂可以位于互不平行的平面內(nèi)，以適應(yīng)待施力點的分布。力傳遞軸連接到力分配杠桿的受力點和施力點，向力分配杠桿施力或者傳遞力分配杠桿所施加的力。力分配杠桿的受力點和施力點形成球形結(jié)構(gòu)。力傳遞軸的至少一端為球體，球體與所述球形結(jié)構(gòu)匹配，球體放置在球形結(jié)構(gòu)中。

繼續(xù)參考圖5所示，力分配裝置形成兩層的結(jié)構(gòu)：力分配杠桿521為第一層，力分配杠桿521為第一力分配杠桿，具有一個受力點和三個施力點。力分配杠桿521的三個力臂在同一平面內(nèi)。力傳遞軸561連接到力分配杠桿521的受力點。力傳遞軸562、563和564分別連接到力分配杠桿521的三個施力點。力傳遞軸562、563的兩端均為球形。力傳遞軸562、563繼續(xù)連接到下一層的力分配杠桿。力傳遞軸564的一端為球形，球形的一端與力分配杠桿521連接。力傳遞軸564的另一端為圓柱形，形成施力端，施力端直接作用于待施力部件。力分配杠桿522和523為第一層，力分配杠桿522和523為第二力分配杠桿，各自具有一個受力點和兩個施力點。力分配杠桿522和523各自的兩個力臂在不同的平面內(nèi)。如圖所示，力分配杠桿522和523各自均由一個力臂呈傾斜狀態(tài)。力分配杠桿522和523的力臂的方向與待施力部件的形狀相對應(yīng)。在圖示的實施例中，待施力部件形成一個平面和兩個斜面的結(jié)構(gòu)，相應(yīng)的，力分配杠桿522和523的力臂在相應(yīng)的平面和斜面內(nèi)分布。力傳遞軸565、566、567和568分別連接到力分配杠桿522和523的施力點，力傳遞軸565、566、567和568的一端為球形，球形的一端與力分配杠桿522或者523連接。力傳遞軸565、566、567和568的另一端為圓柱形，形成施力端，施力端直接作用于待施力部件。通過上述的兩層力分配結(jié)構(gòu)，最終單一的施力被分為五個施力點，且五個施力點分布在互不平行的不同平面內(nèi)，實現(xiàn)了不同平面內(nèi)的力分配。雖然圖示的力分配裝置具有兩層的力分配結(jié)構(gòu)，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠了解，該力分配裝置可以根據(jù)需要形成其他層數(shù)的結(jié)構(gòu)，并不局限于兩層結(jié)構(gòu)。該力分配裝置可以形成多層結(jié)構(gòu)：下一層的力分配杠桿的受力點通過力傳遞軸連接到上一層的力分配杠桿的施力點。至少最底層的力分配桿為第二力分配桿，第二力分配桿向位于互不平行的多個平面上的點分配力。

圖5所示的實施例中的第二力分配杠桿，即不同的力臂位于不同的平面內(nèi)的力分配杠桿也可以單獨使用，對數(shù)量較少且位于不同平面內(nèi)的施力點進(jìn)行力分配。該種力分配裝置包括：力分配杠桿和力傳遞軸。力分配杠桿包括一個受力點、數(shù)個施力點和數(shù)個力臂，受力點和每一個施力點之間通過一個力臂相連，各個力臂的長度符合預(yù)定的比例，不同的力臂位于不同的平面內(nèi)。力傳遞軸連接到力分配杠桿的受力點和施力點，向力分配杠桿施力或者傳遞力分配杠桿所施加的力。力分配杠桿的受力點和施力點形成球形結(jié)構(gòu)。力傳遞軸的至少一端為球體，球體與球形結(jié)構(gòu)匹配，球體放置在球形結(jié)構(gòu)中。

本發(fā)明的力分配裝置利用球形結(jié)構(gòu)連接的力分配杠桿和力傳遞軸來進(jìn)行力分配，解決了施力點適應(yīng)性、施力不均勻等問題而設(shè)計，使得焊接、壓裝、推拉測試時多個受力點的力經(jīng)過裝置的傳遞，按照使用者所需的比例分配，并且不產(chǎn)生額外的能耗，并可在較小的空間內(nèi)實現(xiàn)。

上述實施例是提供給熟悉本領(lǐng)域內(nèi)的人員來實現(xiàn)或使用本發(fā)明的，熟悉本領(lǐng)域的人員可在不脫離本發(fā)明的發(fā)明思想的情況下，對上述實施例做出種種修改或變化，因而本發(fā)明的保護(hù)范圍并不被上述實施例所限，而應(yīng)該是符合權(quán)利要求書提到的創(chuàng)新性特征的最大范圍。