专利名称：液压浮动支承装置及其支承方法
技术领域：
本发明涉及工装夹具领域，具体地涉及一种液压浮动支承装置及其支承方法。
背景技术：
在机械加工过程中，经常会遇到被加工工件为不规则件、薄壁件、大箱体件、异形件等，对这些零部件除了进行必要的定位、夹紧之外还需要用到一些辅助支承，目的是为了保证刀具、工件、夹具之间工作力的平衡，实现工作力的一个封闭系统。以防止工件由于切削力、自重、慢性力和夹紧力的相互作用而导致变形，以及防止由此而产生的加工误差导致废品。所以就需要应用到辅助支承机构来弥补因工件的不规则外形，以及在机加工过程中出现的振动和变形等带来的诸多不利因素。
发明内容
本发明的目的是为了至少部分地满足现有技术的需求，而提供一种新颖的液压浮动支承装置及其支承方法。按照本发明的一个方面，提供了一种液压浮动支承装置，包括:本体，所述本体在其内部限定了第一腔体和第二腔体以及分别与所述第一腔体和第二腔体连通的旁路通道；所述第一腔体能够接收来自液压液体源的液压液体；设置在所述旁路通道处的第一阀，用于关闭和打开所述旁路通道；所述旁路通道在打开时允许所述液压液体从所述第一腔体经由所述旁路通道进入所述第二腔体；设置在所述第一腔体内的第一活塞，所述第一活塞与所述第一腔体密封接触，并能够在所述液压液体的压力作用下沿所述第一腔体从初始位置移动至支承位置；由所述第一活塞驱动的压头，用于压靠并支承工件；设置在所述第二腔体内的第二活塞，所述第二活塞与所述第二腔体密封接触，并能够在所述液压液体的压力作用下沿所述第二腔体从释放位置移动至锁定位置；由所述第二活塞驱动的锁定元件，用于将所述第一活塞锁定在其支承位置。优选地，所述第一阀能够在所述第一腔体内的所述液压液体的压力升高到预定压力时打开所述旁路通道。优选地，所述第一阀为单向阀，更优选地，所述单向阀为由偏置弹簧作用的球阀。优选地，所述锁定元件为设置在所述第一腔体内的楔块，所述第一活塞形成有与所述楔块相配合的斜面；所述第二腔体朝向所述第一腔体开口，以允许所述第二活塞移动并伸入到所述第一腔体内，并推动所述楔块朝着所述斜面移动并抵靠所述斜面，从而防止所述第一活塞移动离开所述支承位置。优选地，所述第二腔体与所述第一腔体的延伸方向基本相互垂直。优选地，所述本体具有定位销；所述第一活塞具有沿其移动方向延伸的定位槽；所述定位销延伸进入到所述定位槽内，以防止所述第一活塞转动。
优选地，还包括复位弹簧，用于向所述第一活塞施加一复位力，以使得所述第一活塞退回到其初始位置。优选地，所述本体还具有与所述第一腔体连通的进液口，用于接收来自所述液压液体源的所述液压液体；所述进液口由所述本体的具有外螺纹的螺纹部限定。优选地，所述本体还具有与所述旁路通道和/或所述第二腔体连通的泄液口 ；并且在所述泄液口处设有用于打开和关闭所述泄液口的第二阀。优选地，所述第一活塞与所述压头一体成形。按照本发明的另一方面，提供了一种使用前述液压浮动支承装置的支承方法，包括:由所述液压液体源向所述第一腔体供应液压液体，所述第一活塞在所述液压液体的压力作用下沿所述第一腔体从初始位置开始向前移动，同时，所述第一活塞驱动压头一起移动，直至所述压头压靠并支承工件；由所述液压液体源向所述第一腔体供应液压液体，由所述工件通过压靠所述压头阻挡所述第一活塞继续向前移动，使得所述第一腔体内的液压液体的压力升高；当所述第一腔体内的所述液压液体的压力升高到预定压力时，所述第一阀打开所述旁路通道，使得所述液压液体从所述第一腔体经由所述旁路通道进入所述第二腔体；所述第二活塞在所述液压液体的压力作用下沿所述第二腔体从释放位置移动至锁定位置，同时，所述第二活塞驱动所述锁定元件一起移动，直至所述锁定元件将所述第一活塞锁定在其支承位置。优选地，所述第二阀为电磁换向阀。更优选地，所述电磁换向阀是两位两通型电磁换向阀。本发明的液压浮动支承装置和支承方法如有如下有益效果:I)结构紧凑且安装简单，适合于直接安装在夹具本体上，这样会节约许多空间，尤其对有些苛刻的安装条件更显宝贵。2)具备液压浮动功能，在加工前为待加工工件提供一个自动适应的支撑，接触工件轮廓。3)具有自锁紧功能，可以在自动适应工件的轮廓后锁死在该位置，且锁紧性能稳定可靠，起到辅助支承效果。4)具有复原功能，在加工结束后可以恢复到初始状态。5)密封性好，可以有效地防止冷却液进入装置。本发明的其它细节由下面的详细描述和附图给出，附图用于示例性描述本发明的液压浮动支承装置。显而易见，上述权利要求和全篇所描述的特征不仅适用于相应的图例，而且可用于其他组合或单独地使用，而不脱离本发明的权利范围。
图1是本发明一个具体实施例的液压浮动支承装置的透视图；图2是图1所示液压浮动支承装置的沿A-A线的剖视图，其中第一活塞处于初始位置；和图3是图1所示液压浮动支承装置的沿A-A线的剖视图，其中第一活塞处于支承位置。
具体实施例方式以下参照
本发明的优选实施方式。如图1所示的液压浮动支承装置，其包括本体I。本体I的一端具有进液口 17。在工作时，进液口 17可以与液压液体源(未图示)连接，以便接收液压液体进入本体I的内部。该液压液体例如可以是液压油。在一个实施例中，该进液口 17可以由本体I的外表面具有外螺纹的螺纹部限定，这样可以方便地利用该进液口 17将该液压浮动支承装置安装在夹具体上。在本体I的与进液口 17相反的另一端，压头18从本体I内伸出，用于支承待加工的工件。在本体I的侧面设有泄液口 8，用于在工作完成时，从本体I内部释放液压液体。该泄液口8可以由可拆卸地螺纹连接到本体I的接头来限定。并且该泄液口8的结构适合于连接其它管路，以便适当地回收从本体I内部释放出的液压液体。图1所示的液压浮动支承装置在图2和图3的剖视图中看的更清楚。如图2所示，本体I在其内部限定了第一腔体14和第二腔体15。第二腔体15与所述第一腔体14的延伸方向可以基本相互垂直。在图2所示的布置方式中，第一腔体14基本上是沿竖向延伸，第二腔体15基本上是沿水平方向延伸。该第一腔体14能够从进液口 17接收来自液压液体源的液压液体。本体I中还可以设有分别与第一腔体14和第二腔体15连通的旁路通道16。如图2所示，旁路通道16连接在第一腔体14和第二腔体15之间，并呈“L”形延伸。在旁路通道16的水平延伸部分中，在邻近于第一腔体14处设有第一阀9，用于关闭和打开该旁路通道16。当第一阀9将旁路通道16打开时，则允许液压液体从该第一腔体14经由旁路通道16进入第二腔体15。通过设置旁路通道16，该本体I仅需要来自一个液压液体源的液压液体便可以将液压液体输入第一腔体14和第二腔体15，以提供多个不同方向的液压压力。在其它实施例中，第一腔体14、第二腔体15和旁路通道16也可以以其它合适的方向和方式布置。该第一阀9可以为单向阀。在图2所示实施例中，该第一阀9为由偏置弹簧91作用的球阀92。在初始状态下，该第一阀9中的偏置弹簧91通过向例如钢珠的球阀92施加偏压力，使得球阀92封闭第一腔体14通向旁路通道16的入口，从而将旁路通道16关闭。当第一腔体14内的液压液体的液压压力增大到预定值时，该液压压力作用在球阀92上并克服偏置弹簧91的偏压力，从而使得球阀92远离第一腔体14通向旁路通道16的入口，从而打开旁路通道16。可以根据所述预定值来选择具有适当偏压力的偏置弹簧91。在其它实施例中，该第一阀9也可以选用其它形式的阀。旁路通道16中设置有第一阀9的部分，如图2所示的L形旁路通道16的水平延伸部分，最好是可以以直线延伸方向通向本体I的外部，并且其尺寸适合于该第一阀9进出本体I。这样，在组装该液压浮动支承装置时，可以方便地将第一阀9从本体I的外部安装到其在本体I内部的安装位置。在旁路通道16的设置有第一阀9的部分在本体I的出口处，可以设置该泄液口 8。该泄液口 8与旁路通道16连通，以便在工作结束时从旁路通道16释放液压液体。如前所述，该泄液口 8可以由可拆卸地螺纹连接到本体I的接头来限定。该泄液口 8设置成可拆卸的形式，这也便于第一阀9的安装。在其它实施例中，可替换或者附加地，也可以在第二腔体15处设置与其连通的泄液口。
在该泄液口 8处可以设置第二阀81，以便打开和关闭该泄液口 8。该第二阀81可以为电磁换向阀，该电磁换向阀工作常态为闭合状态，当工件加工完毕后，由控制器(未示出)向该电磁换向阀自动发出信号，使得电磁换向阀打开，这样，第二腔体15和旁路油道16中的液压液体可从该泄液口 8排出。可以在第一腔体14内设置第一活塞2。第一活塞2可以与第一腔体14密封接触，并能够在第一腔体14内的液压液体的压力作用下沿第一腔体14从初始位置移动至支承位置。第一活塞2的上端部可以成形为压头18。在其它实施例中，压头18可以与第一活塞2独立设置，并由第一活塞2驱动。第一活塞2的初始位置可以是液压液体未进入第一腔体14时，第一活塞2所处的位置。图2示例性地示出了第一活塞2的一个初始位置。第一活塞2的支承位置可以是液压液体进入第一腔体14时，第一活塞2在液压压力的作用下移动，从而驱动或带动压头18移动成压靠并支承待加工工件时，第一活塞2所处的位置。图3示例性地示出了第一活塞2的一个支承位置。可以通过在第一活塞2与第一腔体14之间设置第一密封圈12来增强它们之间的密封性。该第一活塞2可以在其中间位置具有直径增大的扩大部19，从而在该扩大部19的两侧分别提供了第一侧面191和第二侧面192。该第一腔体14最好是可以以直线延伸方向通向本体I的外部，并且其尺寸适合于该第一活塞2进出该第一腔体14。这样，在组装该液压浮动支承装置时，可以方便地将该第一活塞2从本体I的外部安装到其在本体I的第一腔体14内部的安装位置。为了方便于第一活塞2在工作结束时自动退回到其初始位置，可以设置复位弹簧4来向第一活塞2施加一复位力。可以在第一腔体14通向本体I外部的出口处设置弹簧帽5，并将该复位弹簧4设置在该弹簧帽5与第一活塞2的扩大部19的第二侧面192之间。该弹簧帽5设有供压头18伸出的开口。这样，在工作时，当第一腔体14内的液压压力推动第一活塞2从其初始位置向支承位置移动时，将会由其第二侧面192压缩该复位弹簧4。在工作结束后，由于第一腔体14内液压压力的降低，该复位弹簧4将会通过该第二侧面192向第一活塞2施加复位力，从而将其推回到初始位置。第一腔体14可以具有与第一活塞2的扩大部19的第一侧面191相对的台阶部141。通过该台阶部141，可以限定第一活塞2的初始位置。为了保持第一活塞2沿第一腔体14移动的稳定性，例如为了防止第一活塞2在第一腔体14内转动，从而影响加工精度，第一活塞2可以具有沿其移动方向延伸的定位槽193，本体I可以设有定位销6，并且该定位销6可以延伸进入到定位槽193内。这样，通过定位槽193和定位销6的协同工作，可以在允许第一活塞2沿第一腔体14移动的同时防止其相对于第一腔体14转动。可以在第二腔体15内设置第二活塞7。第二活塞7可以与第二腔体15密封接触，并能够在液压液体的压力作用下沿第二腔体15从释放位置移动至锁定位置。该释放位置可以液压液体未进入第二腔体15时，第二活塞7所处的位置。图2示例性地示出了第二活塞7的一个释放位置。该锁定位置可以是液压液体进入第二腔体15时，第二活塞7在液压压力的作用下朝着第一活塞2的方向移动并将第一活塞2锁定在其支承位置时,第二活塞7所处的位置。图3示例性地示出了第二活塞7的一个锁定位置。可以通过在第二活塞7与第二腔体15之间设置第二密封圈13来增强它们之间的密封性。
该第二腔体15最好是可以以直线延伸方向通向本体I的外部，并且其尺寸适合于该第二活塞7进出该第二腔体15。这样，在组装该液压浮动支承装置时，可以方便地将该第二活塞7从本体I的外部安装到其在本体I的第二腔体15内部的安装位置。可以在第二腔体15通向本体I的外部的出口处设置埋栓11来进行封闭，防止液压液体泄漏。该第二活塞7的一侧具有直径缩小的缩小部71，从而在该缩小部71的根部处提供了一个受压侧面72。该缩小部71用于防止第二活塞7将第二腔体15与旁路通道16断开(即，不连通)，并且该缩小部71的长度设置成使得该受压侧面72始终能够接受来自第二腔体15的液压液体的液压压力。如图2所示，即使第二活塞7移动至其最左的位置，即，第二活塞7的缩小部71与埋栓11抵靠(此时，埋栓11作为第二活塞7的左侧止挡件)，由于该缩小部71，使得第二活塞7不会封闭旁路通道16通向第二腔体15的入口，使得来自旁路通道16的液压液体依然能够进入到第二腔体15 ;并且第二腔体15内的液压液体可以通过在受压侧面72上施加液压压力，而使得第二活塞7向右移动。第二腔体15可以朝第一腔体14开口，以允许第二活塞7移动并伸入到第一腔体内，从侧向推动作为锁定元件的楔块3，以便将第一活塞2锁定在其支承位置，如图3所示。楔块3可以设置在第一腔体14内，并且第一活塞2可以在面对楔块3的侧面上形成有与楔块3相配合的斜面194。当第二活塞7推动楔块3抵靠第一活塞2的斜面194时，则可以防止第一活塞2移动离开支承位置，向其初始位置的方向移动。在其它实施例中，也可以采用不同于楔块3的其它类型的锁定元件，并由第二活塞7对其进行驱动。在另一个未示出的实施例中，该锁定元件例如可以成形在第二活塞7的右侧端部，并呈现为凹凸结构；同时可以在第一活塞2的表面上设置相配合的凹凸结构，从而使得第二活塞7向右移动并伸入第一腔体14内时，第二活塞7和第一活塞2各自的凹凸结构可以相互嵌合，以实现锁定。另外，L形旁路通道16的竖向延伸部分最好是可以以直线延伸方向通向本体I的外部，这样可以方便于本体I的加工。可以在旁路通道16的竖向延伸部分通向本体I外部的出口处设置埋栓10进行封闭，防止液压液体泄漏。下面参考图2和图3描述该液压浮动支承装置的工作过程。在图2所示的初始状态下，当液压液体从液压液体源经由进液口 17进入本体I时，首先在第一腔体14充入液压液体。第一活塞2在液压压力作用下并克服复位弹簧4的弹力而离开如如图2所示的初始位置向上移动，由压头18抵靠并支承待加工工件(未示出)，到达其如图3所示的支承位置。应当理解，在第一活塞2从初始位置向上移动时，其将可能会与楔块3分离开一定距离。当压头18抵靠工件后，第一活塞2前进的趋势受阻。此时，随着液压液体进一步注入第一腔体14，第一腔体14内的液压压力随之增大。当第一腔体14的液压压力升高到了预定的液压压力值后，第一阀9打开旁路通道16，液压液体经由旁路通道16进入第二腔体15。此时，第二阀81处于关闭状态。在第二腔体15内的液压压力的作用下，第二活塞7从释放位置开始向右移动，抵顶在楔块3上，并继续推动楔块3向右移动，直至楔块3与第一活塞2的斜面194接合并锁紧，从而将第一活塞2锁定在其支承位置。此时，第二活塞7处于其锁定位置，如图3所示。当工件加工完毕后，打开泄液口 8处的第二阀81，第二腔体15和旁路通道16中的液压液体可以经由泄液口 8排出。第一腔体14内的液压液体可以经由进液口 17返回至液压液体源。第一活塞2在复位弹簧4的弹力的作用下回到其初始位置。并且，在第一活塞2复位的过程中，第一活塞2也推动楔块3和第二活塞7复位，使得第二活塞返回其释放位置。这样，整个液压浮动支承装置恢复了例如图2所示的初始状态，以准备下一次工作。前述已经通过具体实施例说明和描述了本发明，但这并不意味着详尽或限定本发明到具体的所述结构。本领域可以理解的是，在不超出本发明范围下，可以得到多种变形和由可替换的部件构成的等同物。另外，根据不离开本发明的实质范围的教导，许多改进可以适应特别的位置或材料。因此，这表明本发明不局限在具体的实施例描述的最佳预期的方式来执行本发明。本发明包括所有的属于权利要求范围内的具体实施例。在不离开本发明精神或范围，本发明可以实践成和具体描述和说明不同的方式。本发明的保护范围由权利要求单独限定。
权利要求
1.一种液压浮动支承装置，包括: 本体(I)，所述本体(I)在其内部限定了第一腔体(14)和第二腔体(15)以及分别与所述第一腔体(14)和第二腔体(15)连通的旁路通道(16);所述第一腔体(14)能够接收来自液压液体源的液压液体； 设置在所述旁路通道处的第一阀(9)，用于关闭和打开所述旁路通道；所述旁路通道在打开时允许所述液压液体从所述第一腔体(14)经由所述旁路通道进入所述第二腔体(15)； 设置在所述第一腔体(14)内的第一活塞(2)，所述第一活塞(2)与所述第一腔体(14)密封接触，并能够在所述液压液体的压力作用下沿所述第一腔体(14)从初始位置移动至支承位置； 由所述第一活塞(2)驱动的压头(18)，用于压靠并支承工件； 设置在所述第二腔体(15)内的第二活塞(7)，所述第二活塞(7)与所述第二腔体(15)密封接触，并能够在所述液压液体的压力作用下沿所述第二腔体(15)从释放位置移动至锁定位置； 由所述第二活塞(7)驱动的锁定元件(3)，用于将所述第一活塞(2)锁定在其支承位置。
2.根据权利要求1所述的液压浮动支承装置，其特征在于，所述第一阀(9)能够在所述第一腔体(14)内的所述液压液体的压力升高到预定压力时打开所述旁路通道。
3.根据权利要求1或2所述的液压浮动支承装置，其特征在于，所述第一阀(9)为单向阀，优选地，所述单向阀为由偏置弹簧作用的球阀。
4.根据权利要求1-3中任一`项所述的液压浮动支承装置，其特征在于，所述锁定元件(3)为设置在所述第一腔体(14)内的楔块，所述第一活塞(2)形成有与所述楔块相配合的斜面； 所述第二腔体(15)朝向所述第一腔体(14)开口，以允许所述第二活塞(7)移动并伸入到所述第一腔体(14)内，并推动所述楔块朝着所述斜面移动并抵靠所述斜面，从而防止所述第一活塞(2)移动离开所述支承位置。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的液压浮动支承装置，其特征在于，所述第二腔体(15)与所述第一腔体(14)的延伸方向基本相互垂直。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的液压浮动支承装置，其特征在于，所述本体(I)具有定位销￠);所述第一活塞(2)具有沿其移动方向延伸的定位槽(193);其中，所述定位销(6)延伸进入到所述定位槽(193)内，以防止所述第一活塞(2)转动。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的液压浮动支承装置，其特征在于，还包括复位弹簧(4)，用于向所述第一活塞(2)施加一复位力，以使得所述第一活塞(2)退回到其初始位置。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的液压浮动支承装置，其特征在于，所述本体(I)还具有与所述第一腔体(14)连通的进液口(17)，用于接收来自所述液压液体源的所述液压液体； 所述进液口由所述本体(I)的具有外螺纹的螺纹部限定。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的液压浮动支承装置，其特征在于，所述本体(I)还具有与所述旁路通道(16)和/或所述第二腔体(15)连通的泄液口(8);并且在所述泄液口处设有用于打开和关闭所述泄液口的第二阀。
10.一种使用如权利要求1-9中任一项所述液压浮动支承装置的支承方法，包括:由所述液压液体源向所述第一腔体(14)供应液压液体，所述第一活塞(2)在所述液压液体的压力作用下沿所述第一腔体从初始位置开始向前移动，同时，所述第一活塞(2)驱动压头一起移动，直至所述压头压靠并支承工件； 由所述液压液体源向所述第一腔体(14)供应液压液体，由所述工件通过压靠所述压头阻挡所述第一活塞(2)继续向前移动，使得所述第一腔体内的液压液体的压力升高； 当所述第一腔体(14)内的所述液压液体的压力升高到预定压力时，所述第一阀(9)打开所述旁路通道，使得所述液压液体从所述第一腔体(14)经由所述旁路通道进入所述第二腔体(15); 所述第二活塞(7)在所述液压液体的压力作用下沿所述第二腔体(15)从释放位置移动至锁定位置，同时 ，所述第二活塞(7)驱动所述锁定元件(3) —起移动，直至所述锁定元件(3)将所述第一活塞(2)锁定在其支承位置。
全文摘要
本发明公开了一种液压浮动支承装置及其支承方法。所述液压浮动支承装置包括本体，其限定了第一腔体和第二腔体以及旁路通道；设置在旁路通道处的第一阀；旁路通道在打开时允许液压液体从第一腔体经由旁路通道进入第二腔体；设置在第一腔体内的第一活塞，与第一腔体密封接触，并能够在液压液体的压力作用下沿第一腔体从初始位置移动至支承位置；由第一活塞驱动的压头；设置在第二腔体内的第二活塞，与第二腔体密封接触，并能够在液压液体的压力作用下沿第二腔体从释放位置移动至锁定位置；由第二活塞驱动的锁定元件用于将第一活塞锁定在其支承位置。本发明结构紧凑，安装简单，不但具有液压浮动功能，而且具有自锁和复原功能。
文档编号B23Q3/00GK103100888SQ201310062148
公开日2013年5月15日 申请日期2013年2月27日 优先权日2013年2月27日
发明者赵乃博, 马洪侠, 孙枫舒, 李慧军, 由毅, 赵福全 申请人:浙江吉利汽车研究院有限公司杭州分公司, 浙江吉利汽车研究院有限公司, 浙江吉利控股集团有限公司