本發(fā)明涉及復合運動控制領域，具體地，涉及直接驅(qū)動擺轉(zhuǎn)動的組合運動及復合加工裝置及其使用方法。

背景技術：

對于一些顆粒類零件，如螺釘、螺母、鋼珠等，其制造工藝多為將金屬粉末與粘結性介質(zhì)均勻攪拌，形成具有一定粘稠性，塑性好的大塊胚料，然后通過擠壓模具和擠壓工藝，制成線材或管材。然后，將線材或管材通過集束、碼放裁切等多道工序完成線材或管材的顆?；w粒配料用于后續(xù)顆粒類零件成品制造。

除了上述的線料切割之外，機床加工領域中的沖銑切削動作，制造物流中的零件夾持抓取，以及精密加工中的定位等等，均設計到如何提供復雜運動軌跡的問題。

因此，有必要設計一種能夠有助于實現(xiàn)多種運動形式相組合的復合運動軌跡的裝置。

技術實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種直接驅(qū)動擺轉(zhuǎn)動的組合運動及復合加工裝置及其使用方法。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種直接驅(qū)動擺轉(zhuǎn)動的組合運動及復合加工裝置，包括電磁驅(qū)動線圈、擺轉(zhuǎn)體、磁體、前端工具；

擺轉(zhuǎn)體緊固連接磁體；磁體位于電磁驅(qū)動線圈的內(nèi)部或者外部；擺轉(zhuǎn)體的前端連接前端工具。

優(yōu)選地，電磁驅(qū)動線圈按照長周期擺轉(zhuǎn)信號與短周期振動信號疊加而成的控制信號，驅(qū)動磁體以帶動擺轉(zhuǎn)體進行擺轉(zhuǎn)和往復振動的復合運動。

優(yōu)選地，擺轉(zhuǎn)體的數(shù)量為一個；或者，擺轉(zhuǎn)體的數(shù)量為多個，不同擺轉(zhuǎn)體之間在二維平面內(nèi)或者三維空間內(nèi)進行分布；不同擺轉(zhuǎn)體分別通過獨立的電磁驅(qū)動線圈進行驅(qū)動或者通過同一電磁驅(qū)動線圈進行驅(qū)動；電磁驅(qū)動線圈為一個或者多個；擺轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)軸偏心或者非偏心設置；

所述磁體為永磁體、電磁體或者永磁體與電磁體的連接組合體；磁體的數(shù)量為一個，或者磁體的數(shù)量為多個，多個磁體之間串聯(lián)和/或并聯(lián)設置；

所述前端工具包括：

-回轉(zhuǎn)工具；

-固定刀具；

-夾持工具；或者

-定位工具。

優(yōu)選地，包括工件驅(qū)動裝置；

工件驅(qū)動裝置能夠驅(qū)動工件進行回轉(zhuǎn)或者平動運動，使得工件能夠接觸到前端工具；

其中，工件驅(qū)動裝置驅(qū)動工件進行平動運動時，依次或者同時接觸到多個前端工具，其中，所述多個前端工具為相同的工具或者不同的工具。

優(yōu)選地，包括框架結構；

電磁驅(qū)動線圈、擺轉(zhuǎn)體安裝在框架結構上；

框架結構為機床機架或者手持設備殼體。

優(yōu)選地，擺轉(zhuǎn)體與框架結構滑動連接，使得擺轉(zhuǎn)體能夠相對于框架結構進行平動運動。

優(yōu)選地，框架結構包括多個容納腔室；

容納腔室內(nèi)安裝有擺轉(zhuǎn)體；

擺轉(zhuǎn)體能夠在探出位置與隱藏位置之間擺轉(zhuǎn)；

當位于探出位置時，擺轉(zhuǎn)體前端連接的前端工具探出容納腔室；

當位于隱藏位置時，擺轉(zhuǎn)體前端連接的前端工具縮回容納腔室。

優(yōu)選地，將前端工具和連接該前端工具的一個或者多個擺轉(zhuǎn)體記為擺轉(zhuǎn)組件；所述擺轉(zhuǎn)組件的數(shù)量為一個或者多個；

擺轉(zhuǎn)組件之間的關系為：

-擺轉(zhuǎn)組件的前端工具之間位于不同平面內(nèi)；擺轉(zhuǎn)組件之間能夠在分開位置和交錯位置之間相對運動；當位于分開位置時，擺轉(zhuǎn)組件的前端工具之間在擺轉(zhuǎn)平面的法向上不重疊；當位于交錯位置時，擺轉(zhuǎn)組件的前端工具之間在擺轉(zhuǎn)平面的法向上部分重疊或者全部重疊；或者

-擺轉(zhuǎn)組件的前端工具之間位于同一平面內(nèi)；擺轉(zhuǎn)組件之間能夠在分開位置和剪切位置之間相對運動；當位于分開位置時，擺轉(zhuǎn)組件的前端工具之間的最小距離為距離A；當位于剪切位置時，擺轉(zhuǎn)組件的前端工具之間的最小距離為距離B，距離A大于距離B，且距離B等于或者大于零。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種直接驅(qū)動擺轉(zhuǎn)動的組合運動及復合加工方法，通過電磁驅(qū)動方式驅(qū)動擺轉(zhuǎn)體進行大幅擺轉(zhuǎn)和小幅振動，從而實現(xiàn)組合運動，進而按照組合運動的運動軌跡對工件進行復合加工；

其中，所述組合運動具體為如下任一種方式：

-擺轉(zhuǎn)與振動組合得到的組合運動；

-擺轉(zhuǎn)、振動、平動組合得到的組合運動；其中，組合運動中的平動由擺轉(zhuǎn)體平動實現(xiàn)；

-擺轉(zhuǎn)、振動、回轉(zhuǎn)組合得到的組合運動；其中，組合運動中的回轉(zhuǎn)由連接擺轉(zhuǎn)體的前端工具回轉(zhuǎn)實現(xiàn)，或者由工件回轉(zhuǎn)實現(xiàn)；

-擺轉(zhuǎn)、振動、平動、回轉(zhuǎn)組合得到的組合運動。

優(yōu)選地，利用上述的直接驅(qū)動擺轉(zhuǎn)動的組合運動及復合加工裝置，執(zhí)行如下步驟：

-在機床加工平臺中，令機床工具按照組合運動的運動軌跡，從工件的任一角度進入進行加工；

-在夾持裝置中，令夾持臂的末端按照組合運動的運動軌跡，移動被夾持工件；

-在定位裝置中，令定位臂的末端按照組合運動的運動軌跡，進行定位。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：

1、本發(fā)明能夠作為擺轉(zhuǎn)直接驅(qū)動及復合驅(qū)動的加工方案，應用于機床等加工設備，從而實現(xiàn)擺轉(zhuǎn)切斷、擺轉(zhuǎn)車銑磨削、拋光去毛刺及復合驅(qū)動等加工操作。

2、本發(fā)明中可以同時并行安置刀割刀片，同時多組切動，或多個工具同時切動，以滿足工件的不同加工要求，提高加工效率，并能夠?qū)崿F(xiàn)進給過程的振動輔助加工。

3、本發(fā)明還可以作為抓取或精密定位驅(qū)動裝置，而使本發(fā)明作為空間工件的操縱平臺或空間精密定位或加工平臺；本發(fā)明也可以應用在便攜式手持設備中，從而方便對建筑物或者其它大型工件的加工。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯：

圖1為本發(fā)明中回轉(zhuǎn)刀具進行切削的結構示意圖。

圖2為本發(fā)明中電磁驅(qū)動線圈的結構示意圖。

圖3為本發(fā)明中工件回轉(zhuǎn)配合切削的結構示意圖。

圖4為本發(fā)明中對圓管進行加工的結構示意圖。

圖5為本發(fā)明中多個前端工具統(tǒng)一驅(qū)動的驅(qū)動結構示意圖。

圖6為本發(fā)明中多個前端工具獨立驅(qū)動的驅(qū)動結構示意圖。

圖7為本發(fā)明中多個前端工具在二維平面內(nèi)分布的結構示意圖。

圖8為本發(fā)明中多個前端工具在三維空間內(nèi)分布的結構示意圖。

圖9為本發(fā)明中多個前端工具對平移工件進行加工的結構示意圖。

圖10為本發(fā)明中一個擺轉(zhuǎn)組件的結構示意圖。

圖11為本發(fā)明中兩個擺轉(zhuǎn)組件相配合形成剪切加工形式的結構示意圖。

圖中：

1-電磁驅(qū)動線圈

2-擺轉(zhuǎn)體

3-磁體

4-前端工具

5-工件驅(qū)動裝置

6-框架結構

7-容納腔室

8-工件

N、S表示磁極

H表示磁場

Δd表示切削深度

ω表示轉(zhuǎn)動方向

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領域的技術人員進一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干變化和改進。這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種直接驅(qū)動擺轉(zhuǎn)動的組合運動及復合加工裝置，包括電磁驅(qū)動線圈、擺轉(zhuǎn)體、磁體、前端工具；擺轉(zhuǎn)體緊固連接磁體；磁體位于電磁驅(qū)動線圈的內(nèi)部或者外部；擺轉(zhuǎn)體的前端連接前端工具。電磁驅(qū)動線圈按照長周期擺轉(zhuǎn)信號與短周期振動信號疊加而成的控制信號，驅(qū)動磁體以帶動擺轉(zhuǎn)體進行擺轉(zhuǎn)和往復振動的復合運動。

擺轉(zhuǎn)體的數(shù)量為一個；或者，擺轉(zhuǎn)體的數(shù)量為多個，不同擺轉(zhuǎn)體之間在二維平面內(nèi)或者三維空間內(nèi)進行分布；不同擺轉(zhuǎn)體分別通過獨立的電磁驅(qū)動線圈進行驅(qū)動或者通過同一電磁驅(qū)動線圈進行驅(qū)動；電磁驅(qū)動線圈為一個或者多個；擺轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)軸偏心或者非偏心設置；所述磁體為永磁體、電磁體或者永磁體與電磁體的連接組合體；磁體的數(shù)量為一個，或者磁體的數(shù)量為多個，多個磁體之間串聯(lián)和/或并聯(lián)設置；當磁體為電磁體時，能夠配合電磁驅(qū)動線圈，主動進行擺轉(zhuǎn)和振動，從而控制的靈活度大為提高。

所述前端工具包括：

-回轉(zhuǎn)工具；例如，砂輪、齒輪；

-固定刀具；例如刀片、纜繩、鋼絲、敲擊錘、叉、車刀、銑刀、磨頭、回轉(zhuǎn)電機、轉(zhuǎn)軸、鉆頭；

-夾持工具；或者

-定位工具。

所述直接驅(qū)動擺轉(zhuǎn)動的組合運動及復合加工裝置還包括工件驅(qū)動裝置；工件驅(qū)動裝置能夠驅(qū)動工件進行回轉(zhuǎn)或者平動運動，使得工件能夠接觸到前端工具。工件驅(qū)動裝置驅(qū)動工件進行平動，依次或者同時接觸到多個前端工具，其中，所述多個前端工具為相同的工具或者不同的工具。

所述直接驅(qū)動擺轉(zhuǎn)動的組合運動及復合加工裝置還包括框架結構；電磁驅(qū)動線圈、擺轉(zhuǎn)體安裝在框架結構上；框架結構為機床機架或者手持設備殼體。擺轉(zhuǎn)體與框架結構滑動連接，使得擺轉(zhuǎn)體能夠相對于框架結構進行平動運動。框架結構包括多個容納腔室；容納腔室內(nèi)安裝有擺轉(zhuǎn)體；擺轉(zhuǎn)體能夠在探出位置與隱藏位置之間擺轉(zhuǎn)；當位于探出位置時，擺轉(zhuǎn)體前端連接的前端工具探出容納腔室；當位于隱藏位置時，擺轉(zhuǎn)體前端連接的前端工具縮回容納腔室。

將前端工具和連接該前端工具的一個或者多個擺轉(zhuǎn)體記為擺轉(zhuǎn)組件；例如圖11中有2個擺轉(zhuǎn)組件，在紙面上分別位于上方與下方；所述擺轉(zhuǎn)組件的數(shù)量為一個或者多個；擺轉(zhuǎn)組件之間的關系為：

-擺轉(zhuǎn)組件的前端工具之間位于不同平面內(nèi)；擺轉(zhuǎn)組件之間能夠在分開位置和交錯位置之間相對運動；當位于分開位置時，擺轉(zhuǎn)組件的前端工具之間在擺轉(zhuǎn)平面的法向上不重疊；當位于交錯位置時，擺轉(zhuǎn)組件的前端工具之間在擺轉(zhuǎn)平面的法向上部分重疊或者全部重疊；或者

-擺轉(zhuǎn)組件的前端工具之間位于同一平面內(nèi)；擺轉(zhuǎn)組件之間能夠在分開位置和剪切位置之間相對運動；當位于分開位置時，擺轉(zhuǎn)組件的前端工具之間的最小距離為距離A；當位于剪切位置時，擺轉(zhuǎn)組件的前端工具之間的最小距離為距離B，距離A大于距離B，且距離B等于或者大于零。

本發(fā)明還提供一種直接驅(qū)動擺轉(zhuǎn)動的組合運動及復合加工方法，其通過電磁驅(qū)動方式驅(qū)動擺轉(zhuǎn)體進行大幅擺轉(zhuǎn)和小幅振動，從而實現(xiàn)組合運動，進而按照組合運動的運動軌跡對工件進行復合加工；

其中，所述組合運動具體為如下任一種方式：

-擺轉(zhuǎn)與振動組合得到的組合運動；

-擺轉(zhuǎn)、振動、平動組合得到的組合運動；其中，組合運動中的平動由擺轉(zhuǎn)體平動實現(xiàn)；

-擺轉(zhuǎn)、振動、回轉(zhuǎn)組合得到的組合運動；其中，組合運動中的回轉(zhuǎn)由連接擺轉(zhuǎn)體的前端工具回轉(zhuǎn)實現(xiàn)，或者由工件回轉(zhuǎn)實現(xiàn)；

-擺轉(zhuǎn)、振動、平動、回轉(zhuǎn)組合得到的組合運動。

進一步地，利用上述的直接驅(qū)動擺轉(zhuǎn)動的組合運動及復合加工裝置，執(zhí)行如下步驟：

-在機床加工平臺中，令機床工具按照組合運動的運動軌跡，從工件的任一角度進入進行加工；

-在夾持裝置中，令夾持臂的末端按照組合運動的運動軌跡，移動被夾持工件；

-在定位裝置中，令定位臂的末端按照組合運動的運動軌跡，進行定位。

下面對本發(fā)明進行更為具體的說明。

如圖1所示，前端工具為砂輪，通過砂輪對工件表面進行拋光。擺轉(zhuǎn)體能夠平動，從而起到加杠桿放大機構或力放大機構的作用，例如圖1中實線示出的擺轉(zhuǎn)體起到加杠桿放大機構的作用，虛線示出的擺轉(zhuǎn)體起到力放大機構的作用。其中，工件可以是金屬、硬脆性材料，砂輪可以替換為鋸齒，以通過砂輪磨切、鋸齒輪切的手段，以擺轉(zhuǎn)體平動、擺轉(zhuǎn)體大幅擺轉(zhuǎn)、擺轉(zhuǎn)體小幅振動、砂輪轉(zhuǎn)動組合的直接進給加工方式進行加工，從而同時實現(xiàn)水平往復振動與平動切動的運動軌跡。將砂輪替換為刀片后，還可以對軟、韌性材料進行直接切斷，例如對管件進行直接切斷。

如圖2所示，電磁驅(qū)動線圈可以采用雙線圈或C/雙C或多C型線圈閉合的形式。磁體可以是永磁體、電磁體或者導磁體，例如軟磁或軟磁非晶材料制成的磁體。

如圖3所示，前端工具為刀片，工件安裝在工件驅(qū)動裝置上，工件驅(qū)動裝置為轉(zhuǎn)軸，在轉(zhuǎn)軸的帶動下，工件進行回轉(zhuǎn)運動，當?shù)镀佑|回轉(zhuǎn)的工件能夠?qū)ぜM行切削，從而實現(xiàn)工件端面或者側(cè)面的光整加工，其中，工件驅(qū)動裝置可以是機床主軸。

其中，由于本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)組合運動，因此，不但可以按照傳統(tǒng)方式從工件的側(cè)面進入進行加工，還可以從工件的其它位置進入進行加工。

如圖4所示，是對圓管件的內(nèi)壁進行加工，本發(fā)明的擺轉(zhuǎn)體、前端工具均位于圓管件內(nèi)部，其中，擺轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)軸與圓管件的軸線偏心設置，從而前端工具可以對圓管件中的部分區(qū)域進行開槽等加工或沿圓周內(nèi)壁進行車、鏜、銑、磨、拋光等內(nèi)壁加工。其中，虛線示出了擺轉(zhuǎn)體的可到達位置。

例如，圓管件的內(nèi)壁可以預先開設沿軸向延伸的槽，將前端工具的末端置于槽內(nèi)，從而擺轉(zhuǎn)體可以在不與圓管件內(nèi)壁接觸的情況下移動進入到圓管件內(nèi)部，然后可選的調(diào)整擺轉(zhuǎn)體與其轉(zhuǎn)軸的相對位置；接下來電磁驅(qū)動擺轉(zhuǎn)體，以對圓管件內(nèi)部進行加工。

又例如，首先調(diào)整擺轉(zhuǎn)體與其轉(zhuǎn)軸的相對位置，使得回轉(zhuǎn)半徑最小或者變小，其中，回轉(zhuǎn)半徑是指轉(zhuǎn)軸中心與前端工具之間的最大距離；接下來將擺轉(zhuǎn)體在不與圓管件內(nèi)壁接觸的情況下移動進入到圓管件內(nèi)部，然后調(diào)整擺轉(zhuǎn)體與其轉(zhuǎn)軸的相對位置，使得回轉(zhuǎn)半徑增大；然后電磁驅(qū)動擺轉(zhuǎn)體，以對圓管件內(nèi)部進行加工。

如圖5所示，工件用虛線示出，并且示出了多種不同刀具結構的前端工具，其中，工件的運動為平動，從而依次接觸到不同的刀具結構，也可以沿朝向或遠離前端工具的方向平動，從而基本同時接觸到不同的刀具。其中，多種前端工具設置在同一擺轉(zhuǎn)體上。

如圖6所示，多種前端工具分別設置在不同的擺轉(zhuǎn)體上，從而能夠獨立運動。例如，各個前端工具的初始固定位置可以各不相同，實現(xiàn)擺轉(zhuǎn)方向上存在的角度偏差的同步轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動中刀具接觸工件的次序根據(jù)加工工藝確定的先后次序。多種前端工具組合的組合刀具也可以非同步加工，每一個刀具的轉(zhuǎn)動驅(qū)動獨立實現(xiàn)，轉(zhuǎn)動中刀具接觸工件的次序根據(jù)加工工藝確定的先后次序，通過相應控制每一個刀具的擺轉(zhuǎn)動角度或速度實現(xiàn)。

如圖7、圖8所示，多個前端工具之間可以根據(jù)加工工藝要求進行刀具立體布置，或立體陣列布置。被加工工件可以是非回轉(zhuǎn)體和回轉(zhuǎn)體。工件的空間位置與刀具的放置位置可以根據(jù)加工工件的構型和工藝要求任意相對放置。如加工工件為軸類回轉(zhuǎn)體，其軸線方向可與刀具的某一方向，如刀具的長度方向，呈0-360°放置。除此之外，刀具的運動或擺動方向可以是相對工件的前后、左右或上下方向，或三個方向的矢量合方向。

如圖9所示，框架結構包括多個容納腔室；容納腔室內(nèi)安裝有擺轉(zhuǎn)體；擺轉(zhuǎn)體能夠在探出位置與隱藏位置之間擺轉(zhuǎn)；當位于探出位置時，擺轉(zhuǎn)體前端連接的前端工具探出容納腔室；當位于隱藏位置時，擺轉(zhuǎn)體前端連接的前端工具縮回容納腔室。當工件緊貼容納腔室的口沿移動時，能夠?qū)崿F(xiàn)切削等加工操作。

如圖10所示，電磁驅(qū)動線圈對2個擺轉(zhuǎn)體進行驅(qū)動，這2個擺轉(zhuǎn)體鉸接于同一個前端工具，如砂輪(如圖10所示)，并且同步驅(qū)動砂輪靠近或者遠離工件，從而增加切削力度并且切削更為穩(wěn)定。

如圖11所示，有2組擺轉(zhuǎn)組件，每組擺轉(zhuǎn)組件中包括2個擺轉(zhuǎn)體和共同鉸接的前端工具，如砂輪(如圖10所示)。這2個砂輪之間在垂直于紙面的方面上存在高度差，從而當2個砂輪相互交錯時能夠起到剪斷線料等工件的作用。

以上對本發(fā)明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實施方式，本領域技術人員可以在權利要求的范圍內(nèi)做出各種變化或修改，這并不影響本發(fā)明的實質(zhì)內(nèi)容。在不沖突的情況下，本申請的實施例和實施例中的特征可以任意相互組合。