CN111203527A - 流体压力驱动长软体机械臂铸造模具的内脱模装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种流体压力驱动长软体机械臂铸造模具的内脱模装置及方法，其内脱模装置设置包括一用于容纳长软体机械臂铸造体的内壳体，一用于容纳长软体机械臂铸造体的外壳体，以及在该内壳体或外壳体中用于支撑所述长软体机械臂铸造体的芯棒，其中，在所述芯棒外侧紧贴所述芯棒设置有芯瓣，所述芯瓣设置采用两片以上。本发明流体压力驱动长软件机械臂铸造模具的内脱模装置及方法由于采用了在所述芯棒外侧贴近芯棒设置的芯瓣结构，方便了在脱模过程中的方便和迅速将芯棒和芯棒从硅胶弹性体中心抽出，从而方便了制造过程。

Description

流体压力驱动长软体机械臂铸造模具的内脱模装置及方法

技术领域

本发明涉及一种流体压力驱动长软体机械臂制造工艺，尤其涉及的是一种流体压力驱动长软体机械臂的铸造模具内脱模装置及其实现方法改进。

背景技术

现有技术中针对流体压力驱动的软体机械臂来说，一般较短的机械臂脱模问题不大，如图1所示的，现有短软体机械臂的制作过程，由于现存的软体机械臂自身长度比较短，在铸模时候中芯棒与形成的软体机械臂内腔之间的吸附力相对较小，容易实现内腔的脱模。另外，由于模具整体尺寸较短，芯棒的中间位置不容易出现塌陷问题，因此，铸造成型后的软体机械臂一般不会出现壁厚不均匀和压力泄露的问题。

但对于较长的软体机械臂，例如长度接近1米以及1米和超过1米的软体机械臂来说，如何在铸造过程中进行脱模以及保证壁厚的均匀，是有技术难度的。

对于流体压力驱动的软体机械臂，主要指的是利用空气或水等流体压力的变化进行驱动机械臂工作的一种方案。在超过1米的长软体机械臂铸造过程中，由于软体机械臂通常是以高压的流体冲入内腔来驱动其执行动作，流体压力驱动的软体机械臂通常是采用硅胶铸模成型，在铸造过程中，液体硅胶事先被注入到模具中，待硅胶干燥后再经过脱模形成带有空腔的软体机械臂，但是在长软体机械臂的铸造过程中由于模具过长而存在着制作上的困难。

常见的困难是内腔脱模的困难：由于软体机械臂内腔是通过芯棒模具脱模形成的，硅胶本身具有比较强的粘性，当硅胶干燥后在芯棒和内腔之间会形成较大的吸附力，而造成芯棒与软体机械臂的内腔脱模困难。

此外，由于流体驱动的软体机械臂进压口部位的密封性很关键，却经常处理不好，造成压力泄漏而影响软体机械臂的正常使用。

因此，现有技术还存在缺陷，而有待于改进和发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种流体压力驱动长软件机械臂铸造模具的内脱模装置及方法，针对现有技术存在的上述技术问题，提供能够方便脱模的制造结构及工艺。

本发明的技术方案如下：

一种流体压力驱动长软体机械臂铸造模具的内脱模装置，其设置包括一用于容纳长软体机械臂铸造体的内壳体，一用于容纳长软体机械臂铸造体的外壳体，以及在该内壳体或外壳体中用于支撑所述长软体机械臂铸造体的芯棒，其中，在所述芯棒外侧紧贴所述芯棒设置有芯瓣，所述芯瓣设置采用两片以上。

所述的流体压力驱动长软体机械臂铸造模具的内脱模装置，其中，所述芯瓣设置采用三片。

所述的流体压力驱动长软体机械臂铸造模具的内脱模装置，其中，所述芯棒及芯瓣在轴向上设置采用左右两段设置。

所述的流体压力驱动长软体机械臂铸造模具的内脱模装置，其中，所述内壳体设置采用内上壳体和内下壳体扣合在一起形成，在所述内上壳体和/或内下壳体的内壁设置有支撑所述芯棒及芯瓣的支撑柱部以及外支撑凹槽，所述支撑柱部用于保持所述芯棒及芯瓣处于轴向中央位置，所述外支撑凹槽用于在内层硅胶弹性体上形成硅胶支撑部；在所述内上壳体上设置有第一加注口并在所述内壳体外侧设置有多个第一锁扣。

所述流体压力驱动长软体机械臂铸造模具的内脱模装置，其中，所述外壳体设置采用外上壳体和外下壳体扣合在一起形成，在所述外上壳体上设置有第二加注口，并在所述外壳体外侧设置有多个第二锁扣。

所述的流体压力驱动长软体机械臂铸造模具的内脱模装置，其中，所述长软体机械臂铸造体的一端设置有封堵头结构，所述封堵头结构设置采用一双层法兰结构，并与所述长软体机械臂铸造体法兰体固连在一起。

一种采用所述流体压力驱动长软体机械臂铸造模具的内脱模装置的方法，其中，包括以下步骤：

A、将芯棒及对应芯瓣设置在所述内下壳体中，利用支撑柱部对芯棒和芯瓣位置进行支撑；

B、将所述内上壳体与所述内下壳体扣合，并锁固，通过所述内上壳体上的第一加注口注入满液体硅胶；

C、脱模去除内上壳体和内下壳体，形成内层弹性体。

所述的方法，其中，所述步骤C之后还包括：

D、用纤维线将所述内层弹性体与不可延展性布料缠绕在一起，将缠绕线后的内层弹性体放入到外下壳体中；

E、向外下壳体中注入液体硅胶，等硅胶注满整个外下壳体时盖上外上壳体，并锁固，通过外上壳体上的第二加注口继续加注硅胶，直至注满。

所述的方法，其中，所述步骤E之后还包括步骤：

F、在硅胶全体凝固并形成外层硅胶弹性体后，先抽出所述芯棒，后抽出所述芯瓣。

所述的方法，其中，所述步骤F之后还包括步骤：

G、将所述长软体机械臂铸造体的一端法兰结构装配入所述封堵头结构的双层法兰之间。

本发明所提供的一种流体压力驱动长软件机械臂铸造模具的内脱模装置及方法，由于采用了在所述芯棒外侧贴近芯棒设置的芯瓣结构，方便了在脱模过程中的方便和迅速将芯棒和芯棒从硅胶弹性体中心抽出，从而方便了制造过程。

附图说明

图1为现有技术的软体机械臂的制造工艺模具结构示意图。

图2为本发明所述流体压力驱动长软体机械臂铸造模具的内脱模装置及方法的内层模具结构示意图。

图3为本发明所述流体压力驱动长软体机械臂铸造模具的内脱模装置内层模具结构横截面示意图。

图4为本发明所述流体压力驱动长软体机械臂铸造模具的内脱模装置内层模具结构中间段示意图。

图5为本发明所述流体压力驱动长软体机械臂铸造模具的内脱模装置外层模具结构的两端段示意图。

图6为本发明所述流体压力驱动长软体机械臂铸造模具的内脱模装置的进压口部位的封堵头密封结构示意图。

图7所示为本发明所述流体压力驱动长软体机械臂铸造模具的内脱模装置的内层模具结构爆炸分解示意图。

具体实施方式

以下对本发明的较佳实施例加以详细说明。

本发明所公开的是一种流体压力驱动长软体机械臂铸造模具的内脱模装置及方法的较佳实施例，如图2和图5所示的，其设置包括了两套壳体模具，其中一为用于容纳长软体机械臂铸造体的内壳体210，一为用于容纳长软体机械臂铸造体的外壳体110，和在该内壳体210或外壳体110中设置有用于支撑所述长软体机械臂铸造体的芯棒120。在芯棒120和内壳体210或外壳体110之间形成容纳空间，通过注模凝固后形成硅胶软弹体即所述长软体机械臂铸造体。

为方便实现铸造过程，先在所述内壳体210上设置有用于支撑所述长软体机械臂铸造体也即软体弹性体的芯棒120，并在该芯棒120的外侧贴近该芯棒120设置有多片芯瓣130，如图3所示，围绕所述芯棒120设置，例如可以设置为两片、三片或以上，但芯瓣130之间须密合，以防止硅胶渗入。在所述芯瓣130之内设置所述芯棒120，所述芯棒120上可以设置有方便抽出时的导气槽，沿芯棒120外侧壁轴向平行设置。

为方便固定所述芯棒及芯瓣，在所述内壳体210的内侧壁上设置有数个离散或均匀轴向分布的支撑柱部211，如图7所示，以及外支撑槽212，同时参见图4所示，在所述内壳体210上还设置有用于加注硅胶的第一加注口213，例如设置在内上壳体上，通过所述支撑柱部211可以将所述芯棒120和芯瓣130支撑在内壳体211的轴向中央位置。所述内壳体210包括两半，即内上壳体214和内下壳体215，通过多个第一锁扣216保证锁扣牢靠。上述支撑柱部211、外支撑槽212可以选择设置在内上壳体214或内下壳体215上，或者两者同时设置。而所述第一加注口213则设置在内上壳体214上，如图4所示，这样就可以通过第一加注口213向内注入液体硅胶，并经过凝固干燥后形成内层弹性体。在所述内壳体210的两端设置有端盖217用来封堵整个注模空间。

在将内壳体210脱模后，即去除内上壳体和内下壳体(但保留芯棒和芯瓣)，所述外支撑槽212的作用是将在所述内层弹性体外表面上形成硅胶支撑部，以便后续进入外壳体的第二次注模时能够形成对内层弹性体及芯棒和芯瓣的支撑，保持其在外壳体的轴向中央位置。

在所述外壳体110上设置有对应的第二加注口，所述第二加注口可以设置设置在外上壳体上，所述第二加注口可以是设置在外壳体110的侧壁上的通孔，也可以设置在端部端盖上的开口孔，并且所述外壳体110可以设置包括可分离的多个扣合部件，如图5所示的，也设置采用了外上壳体112和外下壳体113两相可以扣合的结构(参照图7内壳体的扣合方式)，并且可以将所述第二加注口设置在所述外上壳体上，这样所述外上壳体112和所述外下壳体113的扣合配合就可以形成密闭的容纳空间，用来向内可以注模液体硅胶；在端部上设置有不同的封堵头，左侧端部111设置形成硅胶法兰，右侧端部116设置为与所述内壳体类似的堵头方式。在所述外壳体110的外侧还设置有多个第二锁扣114用来依次将所述外壳体110进行锁住，以便在注模过程中进行注入硅胶并留待所述硅胶凝固成硅胶软弹体后在拆开脱模。

在所述芯棒120的外侧，并贴近所述芯棒120还设置有所述芯瓣130结构，所述芯瓣130可以设置采用多片结构，并且在片与片之间设置密切配合，在所述芯瓣130内侧面与所述芯棒120的外侧壁两者之间的任一侧还可以设置有轴向设置的导气槽(图中未示出，可以设置所述芯棒采用异形截面，例如芯瓣圆形而芯棒采用三角形或椭圆形截面)，这样就可以方便所述芯棒120从所述芯瓣130内向外抽出的动作，以防止负压的阻碍作用。较好的是设置在所述芯棒120的外侧壁上，并延伸到所述芯瓣外侧的端部上来，这样抽出所述芯棒120时，导气槽将向内导入空气减少抽出的阻力。所述芯瓣130较佳地可以设置采用三片甚至四片的结构设置方式，起到支撑所述芯棒与硅胶软弹体的作用。

为方便实现所述长软体机械臂的铸造，可以将所述芯棒或芯棒及芯瓣在轴向长度上设置采用左右两段设置方式，如图4所示，并在中央位置设置所述芯棒具有相互卡合适配的凸口和凹口，以便在脱模是能够从两侧向外抽出所述芯棒，减少一整根芯棒抽出时可能因为更大摩擦或负压阻力造成脱模的困难。在所述芯棒与所述芯瓣的接触面上可以设置保证两者之间接触面的更光滑，以便减少抽出时的阻力，例如可以在所述芯棒和所述芯瓣之间以及在所述芯瓣外侧面预先涂抹滑石粉，以进一步降低脱模难度。

本发明所述流体压力驱动长软体机械臂铸造模具的内脱模装置中，在所述内壳体210或外壳体110与所述芯瓣130之间是容置注入液体硅胶的空间，但在注模制造过程中，可以首先是将液体硅胶注入到外下壳体中，此时，所述芯棒及芯瓣是需要设置在所述外壳体的中央位置，因此，就需要在内壳体210内侧设置离散的多个支撑柱部，用来支撑固定所述芯棒和芯瓣的位置，直至将外下壳体注满液体硅胶，并且凝固后，再将所述外上壳体扣合在外下壳体上，形成完整的扣合纳置腔，并将两端的端头进行封闭，然后由第一或第二加注口加注相应的液体硅胶，直至将所有的容置空间注满，并等候全部硅胶凝固干燥。通过在所述内壳体210内的第一次注模采用的所述支撑柱部和外支撑槽，就可以在硅胶固化后形成的内层弹性体上形成凹孔(支撑柱部脱模后形成的)以及硅胶支撑部(硅胶在外支撑槽内凝固形成的)，这样在第二次注模时(通过外壳体)就可以通过硅胶支撑部作为内层弹性体直接作为硅胶软弹体的组成部分，保持整个内层弹性体在轴向中央位置，这样所述硅胶支撑部本身也是硅胶材质，通过第一次注模完成，不会对后续注模的液体硅胶有排斥或分离性，很容易黏合形成在整体软弹体中。

所述封堵头结构140，如图6所示，是与硅胶弹性体一侧的末端用液体硅胶填充铸造上形成密封腔室、并最终形成硅胶法兰盘143(即图5中的左端)相配合，待硅胶干燥后便形成了流体压力驱动的长软体机械臂。所述封堵头结构140具有一前压盖141和相应的后压盖142，两者之间通过双层的法兰结构固定，以便形成刚好的密封结构和有一定的抗压能力。所述前压盖141具有一相比所述长软体机械臂铸造体外径尺寸略紧适配的颈部144，另一侧为一法兰盘145，该颈部144可以从所述机械臂没有硅胶法兰盘的一端套入(前压盖141的法兰盘145朝向硅胶法兰盘143方向)，这样移动到图5中左端时，所述硅胶法兰盘143就会嵌入前压盖141的法兰盘，然后再将所述后压盖142的法兰盘盖合在所述前压盖141的法兰盘上，并通过相应的螺钉进行紧固前后压盖的两个法兰盘(中间夹持着硅胶法兰盘)，就可以形成严密且强度极高的封堵头结构，实现进压口部位的密封。在所述封堵头结构140的中央设置有进压口零件146，用来在所述软体机械臂工作过程中的进出气压。

本发明采用上述流体压力驱动长软体机械臂铸造模具的内脱模装置的实现方法较佳实施例中，其包括了以下步骤：

A、将芯棒及对应芯瓣先设置在所述内下壳体中，利用支撑柱部进行对芯棒和芯瓣位置的支撑，并进行加注液体硅胶；

B、将所述内上壳体与所述内下壳体扣合，并锁固，通过所述内下壳体上(第一加注口也可以在内上壳体上设置)的第一加注口注入满液体硅胶。将所述内上壳体与所述内下壳体进行扣合形成容纳腔部后，通过第一加注口可以将液体硅胶注入，在所述模具两端可以设置堵头结构，并设置开口同时加压以便硅胶可以向所有的空隙内注入注满。

C、脱模去除内上壳体和内下壳体，形成内层弹性体。

本发明所述模具装置中，可以对所述软弹体进行两次注模加工，先是将模具的内下壳体平放在桌子上，三片芯瓣包裹在芯棒周围并一同被放入到模具的容纳空间中，盖上模具两端的端盖，此时分布在模具内圆轴上的内支撑柱部，会将芯棒中间支撑起来防止塌陷，然后在芯棒和芯瓣模具上涂上爽身粉。用注射器向内下壳体中注入液体硅胶，等硅胶注满整个内下壳体时盖上内上壳体，盖上内上壳体后的模具可以通过内上壳体留下的第一加注口继续加注硅胶。当硅胶注满后，扣上的第一锁扣的两半卡子并用螺栓紧固，使得内上壳体、内下壳体和端盖紧固在一起。等模具中的硅胶干燥以后会形成内层硅胶弹性体，此时，内层弹性体周围会因为硅胶填满外支撑槽而形成凸起的外支撑结构，对内层硅胶弹性体进行脱模处理，脱掉模具的内上壳体和内下壳体，取出带有芯棒和芯瓣的内层弹性体(此时支撑柱部会在内层弹性体外侧形成凹孔)。

为增强强度，需要用纤维线将带有芯棒和芯瓣的内层硅胶弹性体与不可延展性布料缠绕在一起，将缠绕线后的内层弹性体放入到外下壳体中，盖上外下壳体两端的端盖，此时分布在内层弹性体圆轴上的外支撑硅胶凸起结构，会将芯棒中间支撑起来防止塌陷。向外下壳体中注入液体硅胶，等硅胶注满整个外下壳体时盖上外上壳体，盖上外上层壳体后的模具可以通过外上壳体留下的第二加注口继续加注硅胶，此时，由于之前内层模具由于支撑柱部支撑芯棒而留在内层弹性体上的小孔会被硅胶填充，当硅胶注满后，扣上第二锁扣的两个卡子并用螺栓紧固，使得外上壳体、外下壳体和端盖紧固在一起。等外层模具内的硅胶干燥以后形成外层硅胶弹性体，对外层硅胶弹性体进行脱模处理，在脱模过程中首先脱掉模具的外上壳体和外下壳体。

当在脱模了外壳体后继续需要脱模时执行以下步骤：

在硅胶凝固并完全干燥形成外层硅胶弹性体后，从内层的脱模过程须要先解除各堵头结构，然后从中轴位置上先抽出所述芯棒，后抽出所述芯瓣；由于所述芯瓣与芯棒之间设置有空隙，或者在芯棒和芯瓣上还可以设置额外的通气导气的通道，以及在芯棒和芯瓣之间的滑石粉作用，所述芯棒可以很方便地从所述软弹体中间抽出，因为所述芯棒抽出之后芯瓣就可以向内塌陷松脱，因此所述芯瓣也可以很容易的抽出，由此方便了脱模过程。

最终芯棒的脱模首先将两段芯棒分别从外层硅胶弹性体的两端抽出，再捏动外层硅胶弹性体使芯瓣松动与外层弹性体分离，然后再将三片芯瓣从外层硅胶弹性体中抽出，脱模后得到外层弹性体。所述外层弹性体再装配如图6所示的封堵头结构，就可以实现完整的软体机械臂结构。

本发明所述流体压力驱动长软体机械臂铸造模具的内脱模装置由于采用了芯棒与多片芯瓣结合的方式实现弹性体内腔的脱模，通过降低硅胶弹性体内腔与芯棒之间的摩擦力和吸附阻力等，使硅胶弹性体的内腔脱模更容易；通过在芯棒中间采用增加支撑的方式，防止了由于芯棒在注模过程中会出现中间塌陷的问题，避免了硅胶弹性体壁厚不均匀和压力泄漏问题的产生；通过两个前压盖和后压盖中间的槽，利用螺栓紧固将弹性体法兰面压紧在进压口结构的内槽中，防止了进压口部位产生压力泄漏问题。同时本发明还可以采用3D打印的方法，利用光滑的光敏树脂材料进行模具制造，光滑表面材料的模具装置更容易实现硅胶弹性体的脱模过程。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种流体压力驱动长软体机械臂铸造模具的内脱模装置，其设置包括一用于容纳长软体机械臂铸造体的内壳体，一用于容纳长软体机械臂铸造体的外壳体，以及在该内壳体或外壳体中用于支撑所述长软体机械臂铸造体的芯棒，其特征在于，在所述芯棒外侧紧贴所述芯棒设置有芯瓣，所述芯瓣设置采用两片以上。

2.根据权利要求1所述的流体压力驱动长软体机械臂铸造模具的内脱模装置，其特征在于，所述芯瓣设置采用三片。

3.根据权利要求2所述的流体压力驱动长软体机械臂铸造模具的内脱模装置，其特征在于，所述芯棒及芯瓣在轴向上设置采用左右两段设置。

4.根据权利要求3所述的流体压力驱动长软体机械臂铸造模具的内脱模装置，其特征在于，所述内壳体设置采用内上壳体和内下壳体扣合在一起形成，在所述内上壳体和/或内下壳体的内壁设置有支撑所述芯棒及芯瓣的支撑柱部以及外支撑凹槽，所述支撑柱部用于保持所述芯棒及芯瓣处于轴向中央位置，所述外支撑凹槽用于在内层硅胶弹性体上形成硅胶支撑部；在所述内上壳体上设置有第一加注口并在所述内壳体外侧设置有多个第一锁扣。

5.根据权利要求4所述流体压力驱动长软体机械臂铸造模具的内脱模装置，其特征在于，所述外壳体设置采用外上壳体和外下壳体扣合在一起形成，在所述外上壳体上设置有第二加注口，并在所述外壳体外侧设置有多个第二锁扣。

6.根据权利要求5所述的流体压力驱动长软体机械臂铸造模具的内脱模装置，其特征在于，所述长软体机械臂铸造体的一端设置有封堵头结构，所述封堵头结构设置采用一双层法兰结构，并与所述长软体机械臂铸造体法兰体固连在一起。

7.一种采用如权利要求5所述流体压力驱动长软体机械臂铸造模具的内脱模装置的方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、将芯棒及对应芯瓣设置在所述内下壳体中，利用支撑柱部对芯棒和芯瓣位置进行支撑；

B、将所述内上壳体与所述内下壳体扣合，并锁固，通过所述内上壳体上的第一加注口注入满液体硅胶；

C、脱模去除内上壳体和内下壳体，形成内层弹性体。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤C之后还包括：

D、用纤维线将所述内层弹性体与不可延展性布料缠绕在一起，将缠绕线后的内层弹性体放入到外下壳体中；

E、向外下壳体中注入液体硅胶，等硅胶注满整个外下壳体时盖上外上壳体，并锁固，通过外上壳体上的第二加注口继续加注硅胶，直至注满。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述步骤E之后还包括步骤：

F、在硅胶全体凝固并形成外层硅胶弹性体后，先抽出所述芯棒，后抽出所述芯瓣。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述步骤F之后还包括步骤：

G、将所述长软体机械臂铸造体的一端法兰结构装配入所述封堵头结构的双层法兰之间。

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