專利名稱：液壓浮動支承裝置及其支承方法
技術領域：
本發明涉及工裝夾具領域，具體地涉及一種液壓浮動支承裝置及其支承方法。
背景技術：
在機械加工過程中，經常會遇到被加工工件為不規則件、薄壁件、大箱體件、異形件等，對這些零部件除了進行必要的定位、夾緊之外還需要用到一些輔助支承，目的是為了保證刀具、工件、夾具之間工作力的平衡，實現工作力的一個封閉系統。以防止工件由于切削力、自重、慢性力和夾緊力的相互作用而導致變形，以及防止由此而產生的加工誤差導致廢品。所以就需要應用到輔助支承機構來彌補因工件的不規則外形，以及在機加工過程中出現的振動和變形等帶來的諸多不利因素。
發明內容
本發明的目的是為了至少部分地滿足現有技術的需求，而提供一種新穎的液壓浮動支承裝置及其支承方法。按照本發明的一個方面，提供了一種液壓浮動支承裝置，包括:本體，所述本體在其內部限定了第一腔體和第二腔體以及分別與所述第一腔體和第二腔體連通的旁路通道；所述第一腔體能夠接收來自液壓液體源的液壓液體；設置在所述旁路通道處的第一閥，用于關閉和打開所述旁路通道；所述旁路通道在打開時允許所述液壓液體從所述第一腔體經由所述旁路通道進入所述第二腔體；設置在所述第一腔體內的第一活塞，所述第一活塞與所述第一腔體密封接觸，并能夠在所述液壓液體的壓力作用下沿所述第一腔體從初始位置移動至支承位置；由所述第一活塞驅動的壓頭，用于壓靠并支承工件；設置在所述第二腔體內的第二活塞，所述第二活塞與所述第二腔體密封接觸，并能夠在所述液壓液體的壓力作用下沿所述第二腔體從釋放位置移動至鎖定位置；由所述第二活塞驅動的鎖定元件，用于將所述第一活塞鎖定在其支承位置。優選地，所述第一閥能夠在所述第一腔體內的所述液壓液體的壓力升高到預定壓力時打開所述旁路通道。優選地，所述第一閥為單向閥，更優選地，所述單向閥為由偏置彈簧作用的球閥。優選地，所述鎖定元件為設置在所述第一腔體內的楔塊，所述第一活塞形成有與所述楔塊相配合的斜面；所述第二腔體朝向所述第一腔體開口，以允許所述第二活塞移動并伸入到所述第一腔體內，并推動所述楔塊朝著所述斜面移動并抵靠所述斜面，從而防止所述第一活塞移動離開所述支承位置。優選地，所述第二腔體與所述第一腔體的延伸方向基本相互垂直。優選地，所述本體具有定位銷；所述第一活塞具有沿其移動方向延伸的定位槽；所述定位銷延伸進入到所述定位槽內，以防止所述第一活塞轉動。
優選地，還包括復位彈簧，用于向所述第一活塞施加一復位力，以使得所述第一活塞退回到其初始位置。優選地，所述本體還具有與所述第一腔體連通的進液口，用于接收來自所述液壓液體源的所述液壓液體；所述進液口由所述本體的具有外螺紋的螺紋部限定。優選地，所述本體還具有與所述旁路通道和/或所述第二腔體連通的泄液口 ；并且在所述泄液口處設有用于打開和關閉所述泄液口的第二閥。優選地，所述第一活塞與所述壓頭一體成形。按照本發明的另一方面，提供了一種使用前述液壓浮動支承裝置的支承方法，包括:由所述液壓液體源向所述第一腔體供應液壓液體，所述第一活塞在所述液壓液體的壓力作用下沿所述第一腔體從初始位置開始向前移動，同時，所述第一活塞驅動壓頭一起移動，直至所述壓頭壓靠并支承工件；由所述液壓液體源向所述第一腔體供應液壓液體，由所述工件通過壓靠所述壓頭阻擋所述第一活塞繼續向前移動，使得所述第一腔體內的液壓液體的壓力升高；當所述第一腔體內的所述液壓液體的壓力升高到預定壓力時，所述第一閥打開所述旁路通道，使得所述液壓液體從所述第一腔體經由所述旁路通道進入所述第二腔體；所述第二活塞在所述液壓液體的壓力作用下沿所述第二腔體從釋放位置移動至鎖定位置，同時，所述第二活塞驅動所述鎖定元件一起移動，直至所述鎖定元件將所述第一活塞鎖定在其支承位置。優選地，所述第二閥為電磁換向閥。更優選地，所述電磁換向閥是兩位兩通型電磁換向閥。本發明的液壓浮動支承裝置和支承方法如有如下有益效果:I)結構緊湊且安裝簡單，適合于直接安裝在夾具本體上，這樣會節約許多空間，尤其對有些苛刻的安裝條件更顯寶貴。2)具備液壓浮動功能，在加工前為待加工工件提供一個自動適應的支撐，接觸工件輪廓。3)具有自鎖緊功能，可以在自動適應工件的輪廓后鎖死在該位置，且鎖緊性能穩定可靠，起到輔助支承效果。4)具有復原功能，在加工結束后可以恢復到初始狀態。5)密封性好，可以有效地防止冷卻液進入裝置。本發明的其它細節由下面的詳細描述和附圖給出，附圖用于示例性描述本發明的液壓浮動支承裝置。顯而易見，上述權利要求和全篇所描述的特征不僅適用于相應的圖例，而且可用于其他組合或單獨地使用，而不脫離本發明的權利范圍。
圖1是本發明一個具體實施例的液壓浮動支承裝置的透視圖；圖2是圖1所示液壓浮動支承裝置的沿A-A線的剖視圖，其中第一活塞處于初始位置；和圖3是圖1所示液壓浮動支承裝置的沿A-A線的剖視圖，其中第一活塞處于支承位置。
具體實施例方式以下參照
本發明的優選實施方式。如圖1所示的液壓浮動支承裝置，其包括本體I。本體I的一端具有進液口 17。在工作時，進液口 17可以與液壓液體源(未圖示)連接，以便接收液壓液體進入本體I的內部。該液壓液體例如可以是液壓油。在一個實施例中，該進液口 17可以由本體I的外表面具有外螺紋的螺紋部限定，這樣可以方便地利用該進液口 17將該液壓浮動支承裝置安裝在夾具體上。在本體I的與進液口 17相反的另一端，壓頭18從本體I內伸出，用于支承待加工的工件。在本體I的側面設有泄液口 8，用于在工作完成時，從本體I內部釋放液壓液體。該泄液口8可以由可拆卸地螺紋連接到本體I的接頭來限定。并且該泄液口8的結構適合于連接其它管路，以便適當地回收從本體I內部釋放出的液壓液體。圖1所示的液壓浮動支承裝置在圖2和圖3的剖視圖中看的更清楚。如圖2所示，本體I在其內部限定了第一腔體14和第二腔體15。第二腔體15與所述第一腔體14的延伸方向可以基本相互垂直。在圖2所示的布置方式中，第一腔體14基本上是沿豎向延伸，第二腔體15基本上是沿水平方向延伸。該第一腔體14能夠從進液口 17接收來自液壓液體源的液壓液體。本體I中還可以設有分別與第一腔體14和第二腔體15連通的旁路通道16。如圖2所示，旁路通道16連接在第一腔體14和第二腔體15之間，并呈“L”形延伸。在旁路通道16的水平延伸部分中，在鄰近于第一腔體14處設有第一閥9，用于關閉和打開該旁路通道16。當第一閥9將旁路通道16打開時，則允許液壓液體從該第一腔體14經由旁路通道16進入第二腔體15。通過設置旁路通道16，該本體I僅需要來自一個液壓液體源的液壓液體便可以將液壓液體輸入第一腔體14和第二腔體15，以提供多個不同方向的液壓壓力。在其它實施例中，第一腔體14、第二腔體15和旁路通道16也可以以其它合適的方向和方式布置。該第一閥9可以為單向閥。在圖2所示實施例中，該第一閥9為由偏置彈簧91作用的球閥92。在初始狀態下，該第一閥9中的偏置彈簧91通過向例如鋼珠的球閥92施加偏壓力，使得球閥92封閉第一腔體14通向旁路通道16的入口，從而將旁路通道16關閉。當第一腔體14內的液壓液體的液壓壓力增大到預定值時，該液壓壓力作用在球閥92上并克服偏置彈簧91的偏壓力，從而使得球閥92遠離第一腔體14通向旁路通道16的入口，從而打開旁路通道16。可以根據所述預定值來選擇具有適當偏壓力的偏置彈簧91。在其它實施例中，該第一閥9也可以選用其它形式的閥。旁路通道16中設置有第一閥9的部分，如圖2所示的L形旁路通道16的水平延伸部分，最好是可以以直線延伸方向通向本體I的外部，并且其尺寸適合于該第一閥9進出本體I。這樣，在組裝該液壓浮動支承裝置時，可以方便地將第一閥9從本體I的外部安裝到其在本體I內部的安裝位置。在旁路通道16的設置有第一閥9的部分在本體I的出口處，可以設置該泄液口 8。該泄液口 8與旁路通道16連通，以便在工作結束時從旁路通道16釋放液壓液體。如前所述，該泄液口 8可以由可拆卸地螺紋連接到本體I的接頭來限定。該泄液口 8設置成可拆卸的形式，這也便于第一閥9的安裝。在其它實施例中，可替換或者附加地，也可以在第二腔體15處設置與其連通的泄液口。
在該泄液口 8處可以設置第二閥81，以便打開和關閉該泄液口 8。該第二閥81可以為電磁換向閥，該電磁換向閥工作常態為閉合狀態，當工件加工完畢后，由控制器(未示出)向該電磁換向閥自動發出信號，使得電磁換向閥打開，這樣，第二腔體15和旁路油道16中的液壓液體可從該泄液口 8排出。可以在第一腔體14內設置第一活塞2。第一活塞2可以與第一腔體14密封接觸，并能夠在第一腔體14內的液壓液體的壓力作用下沿第一腔體14從初始位置移動至支承位置。第一活塞2的上端部可以成形為壓頭18。在其它實施例中，壓頭18可以與第一活塞2獨立設置，并由第一活塞2驅動。第一活塞2的初始位置可以是液壓液體未進入第一腔體14時，第一活塞2所處的位置。圖2示例性地示出了第一活塞2的一個初始位置。第一活塞2的支承位置可以是液壓液體進入第一腔體14時，第一活塞2在液壓壓力的作用下移動，從而驅動或帶動壓頭18移動成壓靠并支承待加工工件時，第一活塞2所處的位置。圖3示例性地示出了第一活塞2的一個支承位置。可以通過在第一活塞2與第一腔體14之間設置第一密封圈12來增強它們之間的密封性。該第一活塞2可以在其中間位置具有直徑增大的擴大部19，從而在該擴大部19的兩側分別提供了第一側面191和第二側面192。該第一腔體14最好是可以以直線延伸方向通向本體I的外部，并且其尺寸適合于該第一活塞2進出該第一腔體14。這樣，在組裝該液壓浮動支承裝置時，可以方便地將該第一活塞2從本體I的外部安裝到其在本體I的第一腔體14內部的安裝位置。為了方便于第一活塞2在工作結束時自動退回到其初始位置，可以設置復位彈簧4來向第一活塞2施加一復位力。可以在第一腔體14通向本體I外部的出口處設置彈簧帽5，并將該復位彈簧4設置在該彈簧帽5與第一活塞2的擴大部19的第二側面192之間。該彈簧帽5設有供壓頭18伸出的開口。這樣，在工作時，當第一腔體14內的液壓壓力推動第一活塞2從其初始位置向支承位置移動時，將會由其第二側面192壓縮該復位彈簧4。在工作結束后，由于第一腔體14內液壓壓力的降低，該復位彈簧4將會通過該第二側面192向第一活塞2施加復位力，從而將其推回到初始位置。第一腔體14可以具有與第一活塞2的擴大部19的第一側面191相對的臺階部141。通過該臺階部141，可以限定第一活塞2的初始位置。為了保持第一活塞2沿第一腔體14移動的穩定性，例如為了防止第一活塞2在第一腔體14內轉動，從而影響加工精度，第一活塞2可以具有沿其移動方向延伸的定位槽193，本體I可以設有定位銷6，并且該定位銷6可以延伸進入到定位槽193內。這樣，通過定位槽193和定位銷6的協同工作，可以在允許第一活塞2沿第一腔體14移動的同時防止其相對于第一腔體14轉動。可以在第二腔體15內設置第二活塞7。第二活塞7可以與第二腔體15密封接觸，并能夠在液壓液體的壓力作用下沿第二腔體15從釋放位置移動至鎖定位置。該釋放位置可以液壓液體未進入第二腔體15時，第二活塞7所處的位置。圖2示例性地示出了第二活塞7的一個釋放位置。該鎖定位置可以是液壓液體進入第二腔體15時，第二活塞7在液壓壓力的作用下朝著第一活塞2的方向移動并將第一活塞2鎖定在其支承位置時,第二活塞7所處的位置。圖3示例性地示出了第二活塞7的一個鎖定位置。可以通過在第二活塞7與第二腔體15之間設置第二密封圈13來增強它們之間的密封性。
該第二腔體15最好是可以以直線延伸方向通向本體I的外部，并且其尺寸適合于該第二活塞7進出該第二腔體15。這樣，在組裝該液壓浮動支承裝置時，可以方便地將該第二活塞7從本體I的外部安裝到其在本體I的第二腔體15內部的安裝位置。可以在第二腔體15通向本體I的外部的出口處設置埋栓11來進行封閉，防止液壓液體泄漏。該第二活塞7的一側具有直徑縮小的縮小部71，從而在該縮小部71的根部處提供了一個受壓側面72。該縮小部71用于防止第二活塞7將第二腔體15與旁路通道16斷開(即，不連通)，并且該縮小部71的長度設置成使得該受壓側面72始終能夠接受來自第二腔體15的液壓液體的液壓壓力。如圖2所示，即使第二活塞7移動至其最左的位置，即，第二活塞7的縮小部71與埋栓11抵靠(此時，埋栓11作為第二活塞7的左側止擋件)，由于該縮小部71，使得第二活塞7不會封閉旁路通道16通向第二腔體15的入口，使得來自旁路通道16的液壓液體依然能夠進入到第二腔體15 ;并且第二腔體15內的液壓液體可以通過在受壓側面72上施加液壓壓力，而使得第二活塞7向右移動。第二腔體15可以朝第一腔體14開口，以允許第二活塞7移動并伸入到第一腔體內，從側向推動作為鎖定元件的楔塊3，以便將第一活塞2鎖定在其支承位置，如圖3所示。楔塊3可以設置在第一腔體14內，并且第一活塞2可以在面對楔塊3的側面上形成有與楔塊3相配合的斜面194。當第二活塞7推動楔塊3抵靠第一活塞2的斜面194時，則可以防止第一活塞2移動離開支承位置，向其初始位置的方向移動。在其它實施例中，也可以采用不同于楔塊3的其它類型的鎖定元件，并由第二活塞7對其進行驅動。在另一個未示出的實施例中，該鎖定元件例如可以成形在第二活塞7的右側端部，并呈現為凹凸結構；同時可以在第一活塞2的表面上設置相配合的凹凸結構，從而使得第二活塞7向右移動并伸入第一腔體14內時，第二活塞7和第一活塞2各自的凹凸結構可以相互嵌合，以實現鎖定。另外，L形旁路通道16的豎向延伸部分最好是可以以直線延伸方向通向本體I的外部，這樣可以方便于本體I的加工。可以在旁路通道16的豎向延伸部分通向本體I外部的出口處設置埋栓10進行封閉，防止液壓液體泄漏。下面參考圖2和圖3描述該液壓浮動支承裝置的工作過程。在圖2所示的初始狀態下，當液壓液體從液壓液體源經由進液口 17進入本體I時，首先在第一腔體14充入液壓液體。第一活塞2在液壓壓力作用下并克服復位彈簧4的彈力而離開如如圖2所示的初始位置向上移動，由壓頭18抵靠并支承待加工工件(未示出)，到達其如圖3所示的支承位置。應當理解，在第一活塞2從初始位置向上移動時，其將可能會與楔塊3分離開一定距離。當壓頭18抵靠工件后，第一活塞2前進的趨勢受阻。此時，隨著液壓液體進一步注入第一腔體14，第一腔體14內的液壓壓力隨之增大。當第一腔體14的液壓壓力升高到了預定的液壓壓力值后，第一閥9打開旁路通道16，液壓液體經由旁路通道16進入第二腔體15。此時，第二閥81處于關閉狀態。在第二腔體15內的液壓壓力的作用下，第二活塞7從釋放位置開始向右移動，抵頂在楔塊3上，并繼續推動楔塊3向右移動，直至楔塊3與第一活塞2的斜面194接合并鎖緊，從而將第一活塞2鎖定在其支承位置。此時，第二活塞7處于其鎖定位置，如圖3所示。當工件加工完畢后，打開泄液口 8處的第二閥81，第二腔體15和旁路通道16中的液壓液體可以經由泄液口 8排出。第一腔體14內的液壓液體可以經由進液口 17返回至液壓液體源。第一活塞2在復位彈簧4的彈力的作用下回到其初始位置。并且，在第一活塞2復位的過程中，第一活塞2也推動楔塊3和第二活塞7復位，使得第二活塞返回其釋放位置。這樣，整個液壓浮動支承裝置恢復了例如圖2所示的初始狀態，以準備下一次工作。前述已經通過具體實施例說明和描述了本發明，但這并不意味著詳盡或限定本發明到具體的所述結構。本領域可以理解的是，在不超出本發明范圍下，可以得到多種變形和由可替換的部件構成的等同物。另外，根據不離開本發明的實質范圍的教導，許多改進可以適應特別的位置或材料。因此，這表明本發明不局限在具體的實施例描述的最佳預期的方式來執行本發明。本發明包括所有的屬于權利要求范圍內的具體實施例。在不離開本發明精神或范圍，本發明可以實踐成和具體描述和說明不同的方式。本發明的保護范圍由權利要求單獨限定。
權利要求
1.一種液壓浮動支承裝置，包括: 本體(I)，所述本體(I)在其內部限定了第一腔體(14)和第二腔體(15)以及分別與所述第一腔體(14)和第二腔體(15)連通的旁路通道(16);所述第一腔體(14)能夠接收來自液壓液體源的液壓液體； 設置在所述旁路通道處的第一閥(9)，用于關閉和打開所述旁路通道；所述旁路通道在打開時允許所述液壓液體從所述第一腔體(14)經由所述旁路通道進入所述第二腔體(15)； 設置在所述第一腔體(14)內的第一活塞(2)，所述第一活塞(2)與所述第一腔體(14)密封接觸，并能夠在所述液壓液體的壓力作用下沿所述第一腔體(14)從初始位置移動至支承位置； 由所述第一活塞(2)驅動的壓頭(18)，用于壓靠并支承工件； 設置在所述第二腔體(15)內的第二活塞(7)，所述第二活塞(7)與所述第二腔體(15)密封接觸，并能夠在所述液壓液體的壓力作用下沿所述第二腔體(15)從釋放位置移動至鎖定位置； 由所述第二活塞(7)驅動的鎖定元件(3)，用于將所述第一活塞(2)鎖定在其支承位置。
2.根據權利要求1所述的液壓浮動支承裝置，其特征在于，所述第一閥(9)能夠在所述第一腔體(14)內的所述液壓液體的壓力升高到預定壓力時打開所述旁路通道。
3.根據權利要求1或2所述的液壓浮動支承裝置，其特征在于，所述第一閥(9)為單向閥，優選地，所述單向閥為由偏置彈簧作用的球閥。
4.根據權利要求1-3中任一`項所述的液壓浮動支承裝置，其特征在于，所述鎖定元件(3)為設置在所述第一腔體(14)內的楔塊，所述第一活塞(2)形成有與所述楔塊相配合的斜面； 所述第二腔體(15)朝向所述第一腔體(14)開口，以允許所述第二活塞(7)移動并伸入到所述第一腔體(14)內，并推動所述楔塊朝著所述斜面移動并抵靠所述斜面，從而防止所述第一活塞(2)移動離開所述支承位置。
5.根據權利要求1-4中任一項所述的液壓浮動支承裝置，其特征在于，所述第二腔體(15)與所述第一腔體(14)的延伸方向基本相互垂直。
6.根據權利要求1-5中任一項所述的液壓浮動支承裝置，其特征在于，所述本體(I)具有定位銷￠);所述第一活塞(2)具有沿其移動方向延伸的定位槽(193);其中，所述定位銷(6)延伸進入到所述定位槽(193)內，以防止所述第一活塞(2)轉動。
7.根據權利要求1-6中任一項所述的液壓浮動支承裝置，其特征在于，還包括復位彈簧(4)，用于向所述第一活塞(2)施加一復位力，以使得所述第一活塞(2)退回到其初始位置。
8.根據權利要求1-7中任一項所述的液壓浮動支承裝置，其特征在于，所述本體(I)還具有與所述第一腔體(14)連通的進液口(17)，用于接收來自所述液壓液體源的所述液壓液體； 所述進液口由所述本體(I)的具有外螺紋的螺紋部限定。
9.根據權利要求1-8中任一項所述的液壓浮動支承裝置，其特征在于，所述本體(I)還具有與所述旁路通道(16)和/或所述第二腔體(15)連通的泄液口(8);并且在所述泄液口處設有用于打開和關閉所述泄液口的第二閥。
10.一種使用如權利要求1-9中任一項所述液壓浮動支承裝置的支承方法，包括:由所述液壓液體源向所述第一腔體(14)供應液壓液體，所述第一活塞(2)在所述液壓液體的壓力作用下沿所述第一腔體從初始位置開始向前移動，同時，所述第一活塞(2)驅動壓頭一起移動，直至所述壓頭壓靠并支承工件； 由所述液壓液體源向所述第一腔體(14)供應液壓液體，由所述工件通過壓靠所述壓頭阻擋所述第一活塞(2)繼續向前移動，使得所述第一腔體內的液壓液體的壓力升高； 當所述第一腔體(14)內的所述液壓液體的壓力升高到預定壓力時，所述第一閥(9)打開所述旁路通道，使得所述液壓液體從所述第一腔體(14)經由所述旁路通道進入所述第二腔體(15); 所述第二活塞(7)在所述液壓液體的壓力作用下沿所述第二腔體(15)從釋放位置移動至鎖定位置，同時 ，所述第二活塞(7)驅動所述鎖定元件(3) —起移動，直至所述鎖定元件(3)將所述第一活塞(2)鎖定在其支承位置。
全文摘要
本發明公開了一種液壓浮動支承裝置及其支承方法。所述液壓浮動支承裝置包括本體，其限定了第一腔體和第二腔體以及旁路通道；設置在旁路通道處的第一閥；旁路通道在打開時允許液壓液體從第一腔體經由旁路通道進入第二腔體；設置在第一腔體內的第一活塞，與第一腔體密封接觸，并能夠在液壓液體的壓力作用下沿第一腔體從初始位置移動至支承位置；由第一活塞驅動的壓頭；設置在第二腔體內的第二活塞，與第二腔體密封接觸，并能夠在液壓液體的壓力作用下沿第二腔體從釋放位置移動至鎖定位置；由第二活塞驅動的鎖定元件用于將第一活塞鎖定在其支承位置。本發明結構緊湊，安裝簡單，不但具有液壓浮動功能，而且具有自鎖和復原功能。
文檔編號B23Q3/00GK103100888SQ201310062148
公開日2013年5月15日 申請日期2013年2月27日 優先權日2013年2月27日
發明者趙乃博, 馬洪俠, 孫楓舒, 李慧軍, 由毅, 趙福全 申請人:浙江吉利汽車研究院有限公司杭州分公司, 浙江吉利汽車研究院有限公司, 浙江吉利控股集團有限公司