CN112032234B - 一种机加工装置的工作方法 - Google Patents

Abstract

一种机加工装置的工作方法，所述机加工装置包括：工作台、支架、驱动部、工作头、液压系统；其中所述工作台上方设有所述支架，所述支架上部悬挂所述驱动部，所述驱动部驱动所述工作头对工件进行加工；所述液压系统包括：油箱、油泵、过滤器、溢流阀、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、单向阀、第一液压缸、第二液压缸、第三液压缸；所述工作方法包括：夹持方法、进给方法。

Description

一种机加工装置的工作方法

技术领域

本发明涉及柔性机构在机加工中的应用领域，具体涉及一种机加工装置的工作方法。

背景技术

泊松比是结构变形的基本参数，在普通材料中的泊松比一般为正数，范围大多在0-0.5之间。当普通材料在沿一个方向受到拉伸时，其横截面会随着拉伸而收缩，然而负泊松比材料(拉胀材料)的横截面会随着拉伸而膨胀，如单晶体硫化矿、聚四氟乙烯(PTFE)和具有四面体的硅土。

受上述负泊松比材料物理性能的启发，国内外研究人员设计了许多不同的负泊松比结构。在负泊松比结构的轴向上受到压力作用时，会在轴向和径向同时产生收缩，且具有较好的回弹特性和抗断裂性能，在缓冲吸能、承压、防爆、调节机器人的空间尺寸等方面应用较为广泛。通常，负泊松比结构由特殊形状的胞元通过周期性叠加构成；

现有技术柔性机构和结构的具体不足如下：

1、现有技术的柔性机构，胞元都是完整的个体之间的连接，却没有考虑不同形态胞元之间的功能差异化，而如果用不同的胞元连接，不同结构形态之间的连接存在困难。

2、现有技术的胞元之间的连接就仅仅只是连接，却没有对连接进行细化处理，连接刚度、支撑性都无法保证。

3、现有技术的肋只是起到增加强度的作用，而对于受力方向、抗弯性能根本没有考虑。

4、现有技术的柔性机构应用时，都要额外借助连接机构与装置连接，适配性、可拆卸性能都没有考虑。

5、现有技术的液压缸柔性结构，往往只是缓冲垫，薄的话容易破损且效果不佳，厚的话损失了空间利用率。

6、现有技术柔性机构直接用于缓冲时，没有额外的导向机构，容易发生柔性机构在偏移受力方向上的不期待的变形。

7、现有技术的柔性机构的胞元，只利用弯曲变形提供缓冲力，而这种缓冲只是直线方向的变形力提供，效果只是单一力提供。

8、现有技术的柔性机构的胞元，大多是若干个相同的胞元通过线性叠加构成，难以实现更大强度的缓冲支撑。

发明内容

为了克服上述问题，本发明提出同时解决上述多种问题的方案。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种机加工装置的工作方法，所述机加工装置包括：工作台、支架、驱动部、工作头、液压系统；其中所述工作台上方设有所述支架，所述支架上部悬挂所述驱动部，所述驱动部驱动所述工作头对工件进行加工；所述工作方法包括：夹持方法、进给方法；

所述液压系统包括：油箱、油泵、过滤器、溢流阀、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、单向阀、第一液压缸、第二液压缸、第三液压缸；所述工件左侧设有第一液压缸、右侧设有第三液压缸；所述第二液压缸控制所述工件移动；所述油箱、过滤器、油泵、单向阀依次连接构成输油路；单向阀下游设有第一油路、第二油路，第一油路上设有第一电磁阀，第二油路上设有第二电磁阀，第一油路连接第一和第三液压缸的一端、同时连接第二液压缸的另一端；第二油路连接第一和第三液压缸的另一端、同时连接第二液压缸的一端；第一油路连接第一回油路，第二油路连接第二回油路，第一回油路上设有第四电磁阀，第二回油路上设有第三电磁阀，油泵与油箱之间还设有第三油路，第三油路中设有所述溢流阀；所述第一、第三液压缸作为夹持液压缸，所述第二液压缸作为进给液压缸；

第一至第三液压缸均包括缸体、驱动杆、活塞、导向柱、油口、柔性机构、连接套；所述柔性机构为中空圆柱形态，缸体中设有驱动杆，驱动杆与活塞连接，活塞表面设有导向柱，活塞运动过程中导向柱与柔性机构的中空内部结合或分离；所述柔性机构表面设有空洞，在柔性机构压缩状态下，所述油口的位置与所述柔性机构对应；所述柔性机构设置在所述连接套内；

所述柔性机构包括胞元，所述胞元包括：第一等腰梯形板、第二等腰梯形板、A方形块、B方形块、C方形块、D方形块、第一缺口式柔性铰链、第二缺口式柔性铰链、第三缺口式柔性铰链、第四缺口式柔性铰链、第一弯折式柔性铰链、第二弯折式柔性铰链；

A方形块与B方形块之间连接所述第一弯折式柔性铰链，C方形块与D方形块之间连接所述第二弯折式柔性铰链，所述A方形块与所述第一缺口式柔性铰链连接，所述B方形块与所述第二缺口式柔性铰链连接，所述C方形块与所述第三缺口式柔性铰链，所述D方形块与所述第四缺口式柔性铰链连接，所述第一缺口式柔性铰链与所述第四缺口式柔性铰链之间连接所述第一等腰梯形板，所述第二缺口式柔性铰链与所述第三缺口式柔性铰链之间连接所述第二等腰梯形板，第一等腰梯形板与第二等腰梯形板向下延伸设置；第一弯折式柔性铰链和第二弯折式柔性铰链中部均设有折弯线；所有方形块和等腰梯形板的厚度均为m，所有缺口式柔性铰链的厚度均为n，且满足：3＜m/n＜6；

所述柔性机构还包括：拱顶面、半方形块、嵌入板，所述半方形块以及拱顶面位于所述柔性机构的上部，所述柔性机构最下方设有所述嵌入板，所述嵌入板与三个液压缸底部的凹槽配合连接；

所述夹持方法包括：所述油泵提供油液，所述第一、第三电磁阀开启，所述第二、第四电磁阀关闭，油液进入第一、第三液压缸的一端，同时进入所述第二液压缸的另一端，从而所述第一、第三液压缸移动实现夹持功能，所述第二液压缸回退，油液通过第三电磁阀进行泄压回到油箱；

所述进给方法包括：所述油泵提供油液，所述第二、第四电磁阀开启，所述第一、第三电磁阀关闭，油液进入第一、第三液压缸的另一端，同时进入所述第二液压缸的一端，从而所述第一、第三液压缸从夹持状态回退，所述第二液压缸进给推动所述工件移动，油液通过第四电磁阀进行泄压回到油箱。

进一步的，第一等腰梯形板和第二等腰梯形板的底面相互平行。

进一步的，m/n数值为4。

进一步的，所述柔性机构的数量为五。

进一步的，所述柔性机构沿着圆周分布。

进一步的，所述导向柱数量为五。

进一步的，所述导向柱沿着圆周分布。

进一步的，所述方形块以四角作为连接位置。

进一步的，所述半方形块为三角块。

进一步的，所述胞元由多孔材质构成。

本发明的有益效果及发明点如下：

1、针对背景技术的第1点，采用了完整方形块与半方形块之间的连接，利用了半方形块的旋转力把对应的铰链与等腰梯形板向上顶升，形成拱顶面，拱顶面被压缩时向上顶升高于其它表面(如图3)，从而不仅仅利用材料本身的伸缩性能，更是利用了旋转力构建的顶升力。

2、针对背景技术的第2点，通过设置等腰梯形板、弯折式柔性铰链，从而被压缩时，单个压缩空间内等腰梯形板、弯折式柔性铰链向空间内突出，构建出了更稳定、支撑性更强的压缩空间。

3、针对背景技术的第3点，通过等腰梯形板的设置，等腰梯形板延伸的方向与压力的方向相同，且等腰梯形增强了抗弯性能和强度，从而构成抗弯结构，不仅增加强度，更是增强了抗弯性能。

4、针对背景技术的第4点，每个柔性机构的底面的等腰梯形板构成嵌入板，嵌入板与液压缸内的对应凹槽嵌入连接，提供更稳定的连接方式。

5、针对背景技术的第5点，柔性机构被压缩时周壁形成空洞，且柔性机构内部中空，油可以通入柔性机构内部，并从空洞中流出，提高了空间利用率，油口的位置与空洞对应，从而构建油路。

6、针对背景技术的第6点，设计了导向柱，导向柱位于活塞表面，并可与中空的柔性机构配合构建行程导向。

7、针对背景技术的第7点，通过胞元中的方形块设置，方形块被压缩时旋转形成螺旋力，螺旋力能提供更稳定的缓冲力。

8、针对背景技术的第8点，通过圆形排布的柔性机构，相比于现有技术的线性排布，使得缓冲能力更强。

注：上述设计不分先后，每一条都使得本发明相对现有技术具有区别和显著的进步。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1本发明柔性机构在不受力状态下的轴侧视图

图2本发明柔性机构在轴向受拉力状态下的轴侧视图

图3本发明柔性机构在轴向受压力状态下的轴侧视图

图4本发明的单个胞元在不受力状态下的轴侧视图

图5本发明的单个胞元在轴向受拉力状态下的轴侧视图

图6本发明的单个胞元在轴向受压力状态下的轴侧视图

图7本发明液压缸示意图

图8本发明液控系统图

图9本发明机加工装置示意图

图10本发明夹持进给示意图

图中，附图标记如下：

1-胞元，2-方形块组件，101-第一等腰梯形板，102-第二等腰梯形板，103-A方形块，104-B方形块，105-C方形块，106-D方形块，107-第一缺口式柔性铰链，108-第一弯折式柔性铰链，109-第二缺口式柔性铰链，110-第三缺口式柔性铰链，111-第二弯折式柔性铰链，112-第四缺口式柔性铰链，3-拱顶面，4-半方形块，5-嵌入板，6-驱动杆，7-活塞，8-柔性机构，9-导向柱，10-油口，11-缸体，12-连接套，13-油箱，14-油泵，15-过滤器，16-溢流阀，17-第一电磁阀，18-第二电磁阀，19-第三电磁阀，20-第四电磁阀，21-单向阀，22-第一液压缸，23-第二液压缸，24-第三液压缸，25-工作台，26-工件，27-支架，28-驱动部，29-工作头。

具体实施方式

如图所示：一种机加工装置的工作方法，所述机加工装置包括：工作台25、支架27、驱动部28、工作头29、液压系统；其中所述工作台25上方设有所述支架27，所述支架27上部悬挂所述驱动部28，所述驱动部28驱动所述工作头29对工件26进行加工；所述工作方法包括：夹持方法、进给方法；

所述液压系统包括：油箱13、油泵14、过滤器15、溢流阀16、第一电磁阀17、第二电磁阀18、第三电磁阀19、第四电磁阀20、单向阀21、第一液压缸22、第二液压缸23、第三液压缸24；所述工件26左侧设有第一液压缸22、右侧设有第三液压缸24；所述第二液压缸23控制所述工件26移动；所述油箱13、过滤器15、油泵14、单向阀21依次连接构成输油路；单向阀21下游设有第一油路、第二油路，第一油路上设有第一电磁阀17，第二油路上设有第二电磁阀18，第一油路连接第一和第三液压缸的一端、同时连接第二液压缸23的另一端；第二油路连接第一和第三液压缸的另一端、同时连接第二液压缸23的一端；第一油路连接第一回油路，第二油路连接第二回油路，第一回油路上设有第四电磁阀20，第二回油路上设有第三电磁阀19，油泵14与油箱13之间还设有第三油路，第三油路中设有所述溢流阀16；所述第一、第三液压缸作为夹持液压缸，所述第二液压缸23作为进给液压缸；

第一至第三液压缸均包括缸体11、驱动杆6、活塞7、导向柱9、油口10、柔性机构8、连接套12；所述柔性机构8为中空圆柱形态，缸体11中设有驱动杆6，驱动杆6与活塞7连接，活塞7表面设有导向柱9，活塞7运动过程中导向柱9与柔性机构8的中空内部结合或分离；所述柔性机构8表面设有空洞，在柔性机构8压缩状态下，所述油口10的位置与所述柔性机构8对应；所述柔性机构8设置在所述连接套12内；

所述柔性机构8包括胞元1，所述胞元1包括：第一等腰梯形板101、第二等腰梯形板102、A方形块103、B方形块104、C方形块105、D方形块106、第一缺口式柔性铰链107、第二缺口式柔性铰链109、第三缺口式柔性铰链110、第四缺口式柔性铰链112、第一弯折式柔性铰链108、第二弯折式柔性铰链111；

A方形块103与B方形块104之间连接所述第一弯折式柔性铰链108，C方形块105与D方形块106之间连接所述第二弯折式柔性铰链111，所述A方形块103与所述第一缺口式柔性铰链107连接，所述B方形块104与所述第二缺口式柔性铰链109连接，所述C方形块105与所述第三缺口式柔性铰链110，所述D方形块106与所述第四缺口式柔性铰链112连接，所述第一缺口式柔性铰链107与所述第四缺口式柔性铰链112之间连接所述第一等腰梯形板101，所述第二缺口式柔性铰链109与所述第三缺口式柔性铰链110之间连接所述第二等腰梯形板102，第一等腰梯形板101与第二等腰梯形板102向下延伸设置；第一弯折式柔性铰链108和第二弯折式柔性铰链111中部均设有折弯线；所有方形块和等腰梯形板的厚度均为m，所有缺口式柔性铰链的厚度均为n，且满足：3＜m/n＜6；

所述柔性机构8还包括：拱顶面3、半方形块4、嵌入板5，所述半方形块4以及拱顶面3位于所述柔性机构8的上部，所述柔性机构8最下方设有所述嵌入板5，所述嵌入板5与液压缸底部的凹槽配合连接；

所述夹持方法包括：所述油泵14提供油液，所述第一、第三电磁阀开启，所述第二、第四电磁阀关闭，油液进入第一、第三液压缸的一端，同时进入所述第二液压缸23的另一端，从而所述第一、第三液压缸移动实现夹持功能，所述第二液压缸23回退，油液通过第三电磁阀19进行泄压回到油箱13；

所述进给方法包括：所述油泵14提供油液，所述第二、第四电磁阀开启，所述第一、第三电磁阀关闭，油液进入第一、第三液压缸的另一端，同时进入所述第二液压缸的一端，从而所述第一、第三液压缸从夹持状态回退，所述第二液压缸23进给推动所述工件26移动，油液通过第四电磁阀20进行泄压回到油箱13。

第一等腰梯形板101和第二等腰梯形板102的底面相互平行。m/n数值为4。所述柔性机构8的数量为五。所述柔性机构8沿着圆周分布。所述导向柱9数量为五。所述导向柱9沿着圆周分布。所述方形块以四角作为连接位置。所述半方形块4为三角块。所述胞元1由多孔材质构成。

上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (10)

1.一种机加工装置的工作方法，其特征在于，所述机加工装置包括：工作台(25)、支架(27)、驱动部(28)、工作头(29)、液压系统；其中所述工作台(25)上方设有所述支架(27)，所述支架(27)上部悬挂所述驱动部(28)，所述驱动部(28)驱动所述工作头(29)对工件(26)进行加工；所述工作方法包括：夹持方法、进给方法；

所述液压系统包括：油箱(13)、油泵(14)、过滤器(15)、溢流阀(16)、第一电磁阀(17)、第二电磁阀(18)、第三电磁阀(19)、第四电磁阀(20)、单向阀(21)、第一液压缸(22)、第二液压缸(23)、第三液压缸(24)；所述工件(26)左侧设有第一液压缸(22)且右侧设有第三液压缸(24)；所述第二液压缸(23)控制所述工件(26)移动；所述油箱(13)、过滤器(15)、油泵(14)、单向阀(21)依次连接构成输油路；单向阀(21)下游设有第一油路、第二油路，第一油路上设有第一电磁阀(17)，第二油路上设有第二电磁阀(18)，第一油路连接第一和第三液压缸的一端且同时连接第二液压缸(23)的另一端；第二油路连接第一和第三液压缸的另一端且同时连接第二液压缸(23)的一端；第一油路连接第一回油路，第二油路连接第二回油路，第一回油路上设有第四电磁阀(20)，第二回油路上设有第三电磁阀(19)，油泵(14)与油箱(13)之间还设有第三油路，第三油路中设有所述溢流阀(16)；所述第一、第三液压缸作为夹持液压缸，所述第二液压缸(23)作为进给液压缸；

第一至第三液压缸均包括缸体(11)、驱动杆(6)、活塞(7)、导向柱(9)、油口(10)、柔性机构(8)、连接套(12)；所述柔性机构(8)为中空圆柱形态，缸体(11)中设有驱动杆(6)，驱动杆(6)与活塞(7)连接，活塞(7)表面设有导向柱(9)，活塞(7)运动过程中导向柱(9)与柔性机构(8)的中空内部结合或分离；所述柔性机构(8)表面设有空洞，在柔性机构(8)压缩状态下，所述油口(10)的位置与所述柔性机构(8)对应；所述柔性机构(8)设置在所述连接套(12)内；

所述柔性机构(8)包括胞元(1)，所述胞元(1)包括：第一等腰梯形板(101)、第二等腰梯形板(102)、A方形块(103)、B方形块(104)、C方形块(105)、D方形块(106)、第一缺口式柔性铰链(107)、第二缺口式柔性铰链(109)、第三缺口式柔性铰链(110)、第四缺口式柔性铰链(112)、第一弯折式柔性铰链(108)、第二弯折式柔性铰链(111)；

A方形块(103)与B方形块(104)之间连接所述第一弯折式柔性铰链(108)，C 方形块(105)与D方形块(106)之间连接所述第二弯折式柔性铰链(111)，所述A方形块(103)与所述第一缺口式柔性铰链(107)连接，所述B方形块(104)与所述第二缺口式柔性铰链(109)连接，所述C方形块(105)与所述第三缺口式柔性铰链(110)，所述D方形块(106)与所述第四缺口式柔性铰链(112)连接，所述第一缺口式柔性铰链(107)与所述第四缺口式柔性铰链(112)之间连接所述第一等腰梯形板(101)，所述第二缺口式柔性铰链(109)与所述第三缺口式柔性铰链(110)之间连接所述第二等腰梯形板(102)，第一等腰梯形板(101)与第二等腰梯形板(102)向下延伸设置；第一弯折式柔性铰链(108)和第二弯折式柔性铰链(111)中部均设有折弯线；所有方形块和等腰梯形板的厚度均为m，所有缺口式柔性铰链的厚度均为n，且满足：3＜m/n＜6；

所述柔性机构(8)还包括：拱顶面(3)、半方形块(4)、嵌入板(5)，所述半方形块(4)以及拱顶面(3)位于所述柔性机构(8)的上部，所述柔性机构(8)最下方设有所述嵌入板(5)，所述嵌入板(5)与液压缸底部的凹槽配合连接；

所述夹持方法包括：所述油泵(14)提供油液，所述第一、第三电磁阀开启，所述第二、第四电磁阀关闭，油液进入第一、第三液压缸的一端，同时进入所述第二液压缸(23)的另一端，从而所述第一、第三液压缸移动实现夹持功能，所述第二液压缸(23)回退，油液通过第三电磁阀(19)进行泄压回到油箱(13)；

所述进给方法包括：所述油泵(14)提供油液，所述第二、第四电磁阀开启，所述第一、第三电磁阀关闭，油液进入第一、第三液压缸的另一端，同时进入所述第二液压缸的一端，从而所述第一、第三液压缸从夹持状态回退，所述第二液压缸(23)进给推动所述工件(26)移动，油液通过第四电磁阀(20)进行泄压回到油箱(13)。

2.根据权利要求1所述的一种机加工装置的工作方法，其特征在于：第一等腰梯形板(101)和第二等腰梯形板(102)的底面相互平行。

3.根据权利要求1所述的一种机加工装置的工作方法，其特征在于：m/n数值为4。

4.根据权利要求1所述的一种机加工装置的工作方法，其特征在于：所述柔性机构(8)的数量为五。

5.根据权利要求4所述的一种机加工装置的工作方法，其特征在于：所述柔 性机构(8)沿着圆周分布。

6.根据权利要求5所述的一种机加工装置的工作方法，其特征在于：所述导向柱(9)数量为五。

7.根据权利要求6所述的一种机加工装置的工作方法，其特征在于：所述导向柱(9)沿着圆周分布。

8.根据权利要求1所述的一种机加工装置的工作方法，其特征在于：所述方形块以四角作为连接位置。

9.根据权利要求1所述的一种机加工装置的工作方法，其特征在于：所述半方形块(4)为三角块。

10.根据权利要求1所述的一种机加工装置的工作方法，其特征在于：所述胞元(1)由多孔材质构成。

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