CN1005031B - 工业用真空夹持器 - Google Patents

Abstract

本发明是关干一种通过真空抽吸连接的工业用夹持器。真空是由从真空源到夹持器之间的一条管路或类似装置实现的。该管路由一刚性吸盘体（３）、一个柔性密封元件（２）和一个中心距离保持元件１组成。密封元件（２）有一具有相对刚度的密封环件（９），其上有一密封缘，在使用中与要固定的物件相贴合，中心距离保持元件（１）与吸盘体（３）刚性连接，密封元件（２）的密封环件（９）可以通过一弹性突缘１７向外回弹。

Description

工业用真空夹持器

本发明是关于一种工业用的夹持器，该夹持器通过用真空源保持真空并以其前侧面附着连接到要起吊、运输或固定的物件上。

在制造业中，自动装卸的物料常见的是原材料、半成品件以及成品件的运输。在多数情况下，主要考虑的是半成品件的搬运问题，因为在这些零件上未专门为起吊设置所需的吊装部位。目前起吊、夹持和移动这种工件通常采用的是吸盘。这些吸盘刚性地连接到专用的装置上。通过吸盘里的负压和与其相连通的真空系统，使吸盘附着于合适的、相当平整或略带弧度的需夹持的、横向移动或起吊的工件表面上。

目前，为此而采用的吸盘设计非常简单。在移动过程中或实施附着时，若一个吸盘未能附牢或脱开，空气便被吸进处于真空状态的系统中，导致失压，从而增加其他吸盘（当一个系统中有多个吸盘时）脱开的危险。不言而喻，随之而来的是附着和搬运程序失败的巨大危险。目前，这种危险由于采用至少两个负压系统而得以减少。这两个系统相互独立，每一个吸盘或每一个负压系统由一个主动控制阀进行控制。上述脱开的危险，还由于使用比无漏泄系统快速抽气实际需要的能量大得多的泵而得以减少。但因超尺寸，其成本自然要增加，而且无漏泄系统工作时音级较大。

我现在已惊奇地发现，上述起吊和夹持力矩可用一种新型吸盘来承受，它不需要先进的控制和调节技术，也不需要超尺寸的真空泵。这种吸盘具有在空载状态下的自密封特性。

本发明的目的就是提供这样一种吸盘，以下亦称作真空夹持器。这种吸盘具有以上所述的那些优良特性。它可以连接于一个真空泵，或一个真空罐，永久性地或临时性地附着在一个起吊装置，或一个横向移动装置或只是为了固定的装置上，将其前面贴合于需移动、起吊或固定的物件（以下亦称作工件）。这种吸盘由一个刚性的吸盘体和至少部分柔性的密封装置和一个具有相当刚度的中心距离保持元件所组成。该密封装置有一环绕在密封缘内的密封环。当吸盘固定于工件时，密封装置便贴合到工件的一个相当平整或呈平缓曲度的表面上。这样，由所述表面和密封装置所限定的、与真空源相连通的一个容积便确定下来。上述距离保持元件与所述的密封缘在由弹性装置产生的回弹力作用下可移动地设置。这种回弹力使得距离保持元件脱离由密封缘所限定的一个平面，从一个工作位置移至一个空载位置，以此使阀门机构动作，关闭真空源与上述容积的通道，具体步骤是：不论距离保持元件处于工作位置还是空载位置，其相对吸盘体来说都处在同一个位置上，所述密封缘座在一个可移动的环上，并顶在处于工作位置的吸盘体上。

在较大型工件的起吊、搬运或固定系统中，通常要使用若干个吸盘。采用本发明的自密封吸盘就无须与多套独立系统或超尺寸真空泵联用，以便获得必要的安全性。采用本发明吸盘的系统在工作时也比采用现有技术的吸盘的系统要安静得多。当吸盘附着于工件时，需要给予一个小的力使吸盘工作。该作用力通过将夹持器连同一部分起吊装置朝工件表面移动，或用吸盘或吸盘和与其刚性连接的部分起吊装置的重量来产生。这样，当吸盘停靠在工件表面上时，即可用其本身的重量启动。

吸盘最适合附着在平整的或略呈弧度的表面上。通过改变置于密封缘里的密封环相对于距离保持元件的位置以及将直对工作表面的距离保持元件表面设计成带有弧度，那么，即使工件没有合适的平面或稍带弧度，也可以保持被吸附。在这种或其他情况下，如，欲将夹持器固定在带有不应被其他方式划伤或损害的表面的物件上时，该表面或距离保持元件可用弹性材料制造或涂敷。

按照本发明，吸盘的真空是通过一种柔性真空管实现的，也可以通过刚性连接在吸盘上的起吊装置或夹持装置里的金属管或通道进行。

吸盘可以刚性地或临时性地安装在起吊装置上或横向搬运装置上或夹持装置上，也可以安装在具有其中两种功能或几种功能的装置上。

吸盘用于起吊或固定而需要快速吸附和脱开时，最好是采用主动方式以外部控制的力进行冲击来实现吸附，通过在公知装置里产生的增压空气脉冲给吸盘加压来实现脱开。这种增压装置位于吸盘和真空源之间，因此可同时以压力脉冲暂时关闭直对着真空源的真空系统部分。如果重复工作的频率不需要用压力脉冲实现脱开，那么，仅在吸盘和真空系统之间安装一通气阀就足够了，最好能与一个用于临时关闭对着真空源系统的传导装置配套使用。

现以一个优选实施方案作参考（但不限于此），对本发明进行描述。图1示出由三个元件组成的真空夹持器的分解图。图2示出了处于空载状态的夹持器横截面图。图3示出处于工作状态的夹持器横截面图，即夹持器附着在物件上，该物件正要被吊起、横向移动或仅仅将被固定的状态。

从图1可以清楚地看到该实施方案的各个部件。距离保持元件1，以其表面4触于工件，图中示出的表面是一个平面。表面4被一薄层橡皮遮盖着（图中未示出）。除此之外，距离保持元件1的外形由上述夹持器的其他部分尤其是密封缘14所限定。距离保持元件1在其直对吸盘体3的部分中有一杆式部件，其端部开一外螺纹5，与吸盘体3里的一个内螺纹6相啮合。因此元件1可以靠螺旋固定在吸盘体上。吸盘体3里和杆5上的螺纹深度可保证表面4与夹持器的其他部分，特别是与环件9上的密封缘13之间的正确距离。杆5穿过一与环件9结合成一体的密封元件2上的孔18。吸盘体3备有连接装置7，以便与起吊、运输或附着装置相连接。另外，在吸盘体3上还有一根连接在一真空泵或真空罐（未示出）上的真空管。管8与吸盘体3联接通至吸盘体上部的一个容室空间，在吸盘体上有若干个孔20圆周地围着中心距离保持元件，形成从上述空间至朝着密封元件2的吸盘体表面的通道。当图1所示的三个部件装妥后，便呈图2所示状态。密封元件2的中间部分，即围绕中心距离保持元件1的杆段的部分，沿距离保持元件1的杆段的方向固定，其中一部分表面贴合在中心距离保持元件1的上部凸台表面30上，另一部分表面贴合在朝着密封元件的吸盘体3的相应部分上。为了清晰起见，仅图1上标明了序号，但很容易进行对照。

在所示实施例中，部件1和2为旋转对称体，这样可以简化制造过程，但并非确属必要。

部件2用橡胶或一些类似的弹性材料制成，其环件9具有一定的刚度，在其沿圆周方向有密封缘。密封缘13在工作位置时密封在工件上。从空载位置开始工作的动作，将参照图2加以说明。

显而易见，密封元件2具有一定刚度的中间部分，其上有孔18，将贴合在吸盘体3里的密封缘15上，吸盘体中间部分的前部，通过同心地设置在所述元件上的密集的孔11，连接在密封元件的上部，在密封元件的前部设有另一个密封缘14。该密封缘将贴合在距离保持元件1的后部。密封缘14和15将把在距离保持元件1中段周围的处在真空下的第一个容室V1密封起来。此时，密封元件2的中段即产生一定量的弯曲，同时也使得密封元件2的突缘17弹性地贴合于吸盘体3处的边缘16。在图2所示的状态下，仅距离保持元件1中段周围的上述容室V1处于真空状态，尽管会发生微不足道的漏泄。

如图2所示，当夹持器处于真空状态、并与物件接触时，便会出现以下情况：在将圆周形边缘部件压抵工件时，压力将通过具有相对刚度的环件9影响突缘17，该突缘便发生弹性变形，部件2的中段变形量更大。密封缘14将从距离保持元件的后部脱出。

第2个容室V2，其容积由密封元件2的圆周段、物件由带密封缘13的环件9所限定的部分以及中心距离保持元件1的圆周部分所确定。它通过上述第一个容室V1与真空源相通。因为在密封元件2的周边有孔12，第三个容室V3将会变成真空，该容室置于密封元件2的周边和吸盘体3之间。因此密封缘13和16可以密封吸盘体3和工件表面之间的部分，得到图3所示的状态。从图3中可以看出吸盘体3和环件9以密切协调的整体工作着，尽管一个弹性变形力矩沿吸盘体3通过突缘17的径向方向上影响着环件9。但这种弹性变形力矩与气压相比是微乎其微的。一种影响吸盘及被吸附物表面之间的分离力距，将导致密封元件2的变形，直至密封缘13不能贴合、空气进入。于是夹持器脱开，密封缘14弹回，从而达到图2示出的由于密封缘14和距离保持元件1联合作用而形成的阀密封再次处于有效状态的位置，即关闭位置而产生密封。

因此，为了获得良好的功效，必须把处于图2所示位置的距离保持元件1的表面4相对于环件9上的密封缘13向里吸。

所述实施方案运转正常，例如，在一个0.1千磅/厘米²的负压下，环件9的直径为30毫米的一台试验机表明可吊起一个有平整表面、重三百克的工件。当加大夹持器的尺寸时，当然要用更高的负压，对密封元件2必须有相对刚度的部分需予以加强，如用加强件。如果要制造大尺寸的夹持器，最好是不要把密封元件2做成单一体，而是把若干部件组装起来，在尺寸上和材质上给以协调。

如果影响夹持器的载荷不大，并且当希望使距离保持元件1和密封元件2易于互换，以便清洗，那么，距离保持元件1和吸盘体3之间的连接也可以采用压柱式，或类似的形式。

Claims (5)

1、一种工业用夹持器，该夹持器通过用真空源保持真空以其前侧附着连接到要起吊、运输或固定的物件上，它包括一刚性吸盘体（3），一通过所述吸盘体的通孔（20）和一固定在所述吸盘体上的距离保持元件（1），其特征在于所述的距离保持元件（1）基本上是刚性的并同心地联接到吸盘体（3）上，并且所述的距离保持元件（1）还具有一与吸盘体表面连接的杆件（5）和适于与物件接触的表面（4），此外该夹持器还包括一基本为弹性的密封元件（2），它围绕着距离保持元件（1）的具有外螺纹的杆件（5），该杆件（5）穿过密封元件（2）上的中心孔（18）与吸盘体（3）上的内螺纹（6）啮合，所述密封元件（2）包括一圆周密封环件（9），该密封环件（9）终端的密封缘（13）与所述物件接触形成容室V2，密封元件（2）进一步还包括一个密封缘（14）它能与距离保持元件（1）的适于与物件接触的平面（4）相反的那个平面接触，一个弹性突缘17适于与吸盘体（3）接触，孔（11）同心地围绕中心孔（18）设置，以适于当距离保持元件（1）的杆件（5）穿过中心孔（18）与吸盘体（3）连接时，孔（11）正好与吸盘体上的孔（20）连通并且使密封缘（14）与距离保持元件（1）之间形成容室V1，而孔（12）在密封缘（14）和弹性突缘（17）之间圆周设置并形成容室V₃。

2、根据权利要求1所述的夹持器，其特征在于，所述的夹持器通过一个弹性真空管与真空源相连通。

3、根据权利要求1所述的夹持器，其特征在于，在夹持器和真空源之间的连接处装有一个或若干个阀门，使夹持器和阀门之间的系统可以根据需要进行增压。

4、根据权利要求1至3所述的夹持器，其特征在于，所述的密封元件（2）由若干不同材质的部件所组成。

5、根据权利要求1所述的夹持器，其特征在于，密封元件（2）是用橡胶或类似的材料制成。

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