CN114889035A - 一种柔性手指的二次成型方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柔性手指的二次成型方法，将柔性手指分为两部分，即指腹部和气囊部，成型方法如下：首先通过第一模具将气囊部加工成型；然后将指腹部的成型材料放入第二模具中；接着将成型后的气囊部放入第二模具中，所述第二模具包括通气管，所述通气管与所述进气通道连通；最后合上第二模具，将指腹部的成型材料固化成形，固化成形的同时，往通气管中通入高压气体。本发明通过将柔性手指分为两部分二次成型，可以提高成型的效率，同时，指腹部与气囊部在二次成型后连接更加紧密，而且在第二次成型的时候，通过往柔性手指中通入高压气体，可以提高产品的成型质量。

Description

一种柔性手指的二次成型方法

技术领域

本发明涉及柔性手指的成型方法，特别是二次成型方法。

背景技术

目前利用硅橡胶等弹性材料制作而成的软体作动单元、执行器，是利用内外压差实现变形和作动的，一般使用流体(例如，气体)作为驱动介质，改变软体作动单元的内部压力，实现压差驱动。作为软体作动单元或执行器的一种实例，柔性手指在工商业中有很多应用场景。参见图1、图2，现有的柔性手指通常包括用于进气的接口、与接口连接的多个指节、与指节一一对应的气囊、连通所述多个气囊与接口的路通道和连接两个相邻指节的节间。

参见图3～图4，现有的柔性手指在成型的时候一般分为两部分，即指腹部分a和气囊部分b，指腹部分用于抓取部件，气囊部分用于充放气以改变指腹的弯曲程度。生产的时候，分别将指腹部分与气囊部分单独注塑成型，然后再通过胶水将指腹与气囊部分粘接一起。但是，当柔性手指的腔体壁厚较小且柔性手指的弯曲程度较大，在高压力下气囊的局部膨胀还可能使这些局部膨胀区域破裂，进而破坏气密性，进而影响软体机器人的寿命。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：在于提供一种柔性手指的二次成型，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。

本发明解决其技术问题的解决方案是：一种柔性手指的二次成型方法，将柔性手指分为两部分，即指腹部和气囊部，所述指腹部为扁平状，所述气囊部包括多节的指节，所述气囊部的后端设有进气通道，每个所述的指节均包括空腔，所述气囊部的下方设有通槽，所述进气通道与所述通槽连通，所述通槽与所述空腔连通，所述气囊部的底面的外形轮廓与所述指腹部的形状相同；成型方法如下：首先通过第一模具将气囊部加工成型；然后将指腹部的成型材料注入第二模具中；接着将成型后的气囊部放入第二模具中，所述第二模具包括通气管，所述通气管与所述进气通道连通；最后合上第二模具，将指腹部的成型材料固化成形，固化成形的同时，往通气管中通入高压气体。

本发明的有益效果是：本发明通过将柔性手指分为两部分二次成型，可以提高成型的效率，同时，指腹部与气囊部在二次成型后连接更加紧密，而且在第二次成型的时候，通过往柔性手指中通入高压气体，可以提高产品的成型质量。

作为上述技术方案的进一步改进，所述高压气体为普通的空气，所述高压气体的压力为0.4～0.8Mpa。通入的气压不宜过小，也不宜过大。

作为上述技术方案的进一步改进，所述指腹部的材料的硬度大于所述气囊部的材料的硬度。由于指腹部的材料较气囊部的材料要硬，工作的时候，当柔性手指在通气变形的时候，可以使得手指的变形更加可靠。

作为上述技术方案的进一步改进，所述气囊部在成型的时候，需要对模具进行抽真空。当气囊部在成型的时候，通过对模具内进行抽真空，可以使得气囊部的成型质量更好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他设计方案和附图。

图1是现有技术中的柔性手指的立体示意图；

图2是现有技术中的柔性手指的剖视图；

图3是现有技术中的柔性手指的指腹部分立体示意图；

图4是现有技术中的柔性手指的气囊部分立体示意图；

图5是本发明的第一模具立体示意图；

图6是本发明的第二模具的立体示意图。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。同时，本发明创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。

参照图1～图4，本柔性手指10由两部分组成，分别是指腹部100和气囊部200，所述指腹部100整体为扁平状，所述指腹部100包括中间板110，所中间板110上设有多个的底板120，所述底板120的长度方向与中间板110的长度方向互相垂直。且所述中间板110位于所述底板120的中间。在所述中间板110的前端与后端分别设有前堵板130与后堵板140。所述气囊部200包括多个的指节210，每个所述的指节210的横截面呈“几”字形，所述指节210包括开口向下的空腔211，在所述气囊部200的下方还设有通槽220，所述通槽220与所有的空腔211连通。所述的气囊部200的前端与后端分别设有连接头230与堵头240，所述连接头230中设有进气通道231，所述进气通道231与所述通槽220连通，所述堵头240将所述通槽220的后端隔断。

所述指节210的数量与所述底板120的数量与位置一一对应。且所述底板120的外形轮廓与其位置对应的指节210的空腔211的开口形状相对应。即所述底板120能将所述空腔211封堵住。所述连接头230的底面形状与所述前堵板130的形状相同，所述堵头240的底面的形状与所述后堵板140的形状相同。

本柔性手指10，其多个指节210的外形尺寸自前往后逐渐减少。且相邻的两个指节210之间通过连接段连接，所述的连接段的为弧形面，所述指节210包括前壁、后壁与顶壁，其中所述顶壁为拱形面，所述顶壁的最薄处的厚度小于所述前壁与后壁的厚度。所述前壁与后壁的厚度基本相同。所述的连接段的底面与所述指腹部100的上表面抵接。同时，所述气囊部200的底面的外形轮廓与所述指腹部100的形状相同。

使用的时候，通过将连接头230与外设的机器手进行连接，通常机器手上设有多个的柔性手指10，当同时往多个柔性手指10通气的时候，柔性手指10在气体的作用下，所述的气囊部200会受气碰撞，从而引起指腹部100的定向弯曲，在多个柔性手指10的共同作用下，即可实现对物品的抓取。而且由于柔性手指10为柔软的材料制造而成，因此其抓取动作轻柔，不会破坏物品，而且动作灵活。

从上述柔性手指的结构可知，该柔性手指10包括一个封闭的腔体，为了加工出上述结构的柔性手指，现有技术中，有通过一次成型的方式加工得出，但是一次成型的方法复杂，而且生产效率低。为此，本发明采用的是二次成型的方法，下面结合图5～图6，详细阐述本柔性手指10的是如何成型的。

参见图5，本成型方法中用到的第一模具20，该第一模具20包括第一模腔21，所述第一模腔21中包括第一型芯22，所述第一型芯22的形状与所述气囊部200的所有空腔211以及通槽220的形状对应，第一模腔21中还包括芯棒23，所芯棒23与所述进气通道231的形状对应。当然，所述的第一模具20还包括第一上模(附图未示)，所述的第一上模中包括型腔，所述型腔的形状与所述气囊部200的外形轮廓相同。且所述第一上模中设有抽真空孔。

参见图6，本成型方法用到的第二模具30，该第二模具30包括第二模腔31，所述第二模腔31的底部包括第二型腔32，所述第二型腔32的形状与所述指腹部100的外形轮廓相同。同时，所述第二模具30上还设有通气管33，所述通气管33的前端设有通气接头34。所述的第二模具30还包括第二上模，所述第二上模可以与第一上模相同。

加工柔性手指的时候，可以采用如下方法：

第一步，通过第一模具将气囊部200加工成型；

具体的，准备好第一模具20，先对第一模具20进行预加热，使得第一模具20升温到100±5℃，接着在第一型芯22的外表面喷涂上脱模剂；然后合上第一模具20，对第一模具20进行抽真空，使得第一模腔21中行为负压；接着通过将熔融状态的硅胶材料浇注进去第一模具中；然后通过硫化处理，将第一模具20中的材料固化成型。具体的，在硫化的时候，保持模具的温度在100±5℃的范围内，然后保温硫化30±10分钟；最后打开第一模具20，得出所需的气囊部200。打开模具20后，可以直接将气囊部200从第一模腔21中取下。

趁着气囊部200还比较高温，马上将气囊部200送入到第二次模具30中进行最终的产品成型。

第二步，加工出最终的产品。

同样，先对第二模具30进行升温处理，使得第二模具30的温度也上升到100±5℃；接着将指腹部的成型材料注入第二模具30的第二型腔32中；所述指腹部的成型材料此时处于熔融状态(即非固态状态)，此时，应保证所述的第二型腔32中充满所述的指腹部的成型材料；

接着将第一步中成型后的气囊部200放入第二模具30中，此时，所述的气囊部200刚从第一模具20中取出，因此气囊部200的温度还较高；放置的时候，应保证气囊部200的底面对准所述的第二型腔32；放好气囊部200后，插入通气管33，使得通气管33从气囊部200的进气通道231深入到气囊部200的内部；

最后合上第二模具30，将指腹部的成型材料进行保温硫化处理，使得柔性手指最终能固化成形。在固化成形的同时，需要不断地往通气管33中通入高压气体。

指腹部在固化成型的时候，可以与气囊部200结合在一起。当指腹部100完成固化成型后，即可以与气囊部200有机的结合为一体。两者之间的连接可靠性高。而且，指腹部100在固化的时候，通过往气囊部200中通入高压气体，利用高压气体压紧指腹部，使得指腹部在固化成型的时候始终收到压力，该压力可以显著提高指腹部100的成型质量，使得指腹部100的厚度更加均匀、表面粗糙度更低，而且指腹部100与气囊部200的连接处，在固化成型的时候始终收到气压的作用，从而使得指腹部100与气囊部200在成型后，连接强度更高。

具体的，往气囊部200通入的为普通的压缩空气，该空气的压力为0.4～0.8Mpa，优选地，本实施例中，通入的为0.6Mpa的压缩空气。

在完成保温硫化后，即可打开第二模具30，将成型后的柔性手指10取出。

在一些其他实施例中，当气囊部200加工成型的时候，可以不进行抽真空，或者不在第一模具中喷涂脱模剂。

由于本柔性手指10采用了二次成型的方式，使得产品在加工生产的时候操作更加简单，模具的设计也更加简单方便。而且，在第二次成型的时候，为了使得指腹部100与气囊部200能够良好地结合在一起，创新地通过在二次成型的时候通入高压气体，利用该高压气体使得柔性手指10的最终成型的时候，处于受压膨胀的状态，利用该压力可以使得指腹部100的表面更加平整，成型后的柔性手指10的使用寿命更长。

当然，由于第二模具30的上模可以与第一模具的上模一样，为了节省成本，可以直接利用第一模具的上模作为第二模具的上模使用，而由于第一模具的上模包括了抽真空孔，因此，当第一模具的上模用于第二次成型的时候，需要将该抽真空孔封堵住。

进一步作为优选的实施方式，所述指腹部100的材料的硬度大于所述气囊部200的材料的硬度。指腹部100与气囊部200由于采用不同硬度的材料，从而使得柔性手指10在受气变形的时候，气囊部200与指腹部100的变形系数不一样，从而可以使得柔性手指10更能定向弯曲，提高使用的灵活度。

以上对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (4)

1.一种柔性手指的二次成型方法，其特征在于：将柔性手指分为两部分，即指腹部和气囊部，所述指腹部为扁平状，所述气囊部包括多节的指节，所述气囊部的后端设有进气通道，每个所述的指节均包括空腔，所述气囊部的下方设有通槽，所述进气通道与所述通槽连通，所述通槽与所述空腔连通，所述气囊部的底面的外形轮廓与所述指腹部的形状相同；成型方法如下：

首先通过第一模具将气囊部加工成型；

然后将指腹部的成型材料注入第二模具中；

接着将成型后的气囊部放入第二模具中，所述第二模具包括通气管，所述通气管与所述进气通道连通；

最后合上第二模具，将指腹部的成型材料固化成形，固化成形的同时，往通气管中通入高压气体。

2.根据权利要求1所述的柔性手指的二次成型方法，其特征在于：所述高压气体为普通的空气，所述高压气体的压力为0.4～0.8Mpa。

3.根据权利要求1所述的柔性手指的二次成型方法，其特征在于：所述指腹部的材料的硬度大于所述气囊部的材料的硬度。

4.根据权利要求1所述的柔性手指的二次成型方法，其特征在于：所述气囊部在成型的时候，需要对模具进行抽真空。

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