CN103889876B - 用于在真空动力工具中非线性压缩/伸展的波纹管的插入件 - Google Patents

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Abstract

一种波纹管插入件(25)，该波纹管插入件能够安装在用于真空动力工具的波纹管的内部，并且该波纹管插入件在安装位置中有效地局部限制波纹管的由引入至波纹管内的负压引起的沿其纵向方向的压缩能力。波纹管插入件包括接合部(26)，接合部(26)具有与波纹管的内部互补的形状，并且在波纹管插入件的安装位置中，接合部(26)在波纹管的圆周的有限区域内填充波纹管的褶部的一些或全部。

Description

用于在真空动力工具中非线性压缩/伸展的波纹管的插入件
技术领域
本发明总体上涉及真空动力工具。更准确地，本发明涉及一种具有波纹管的真空动力工具，波纹管能够连接至真空源并且布置成由于波纹管中的负压而沿波纹管的纵向方向压缩以及在负压中止时弹性地返回至原始长度。在另一方面中，本发明涉及一种波纹管插入件，波纹管插入件能够分离地引入至用于真空驱动工具的波纹管内。
背景技术
真空动力工具从真空源被供应负压，该真空源可以为邻近工具布置的喷射器或者作用于数个抓握器具的居中布置的喷射器或泵。比如为吸盘的器具可以连接至真空源，以便通过抽吸效应与待被真空动力工具处理的物体产生接合。
在用于处理具有不规则或倾斜表面的物体的真空动力工具中，吸盘可以形成为波纹管。波纹管的柔性和压缩能力允许适应物体的形状或位置，使得可以在物体与波纹管之间或在物体与联接至波纹管的诸如吸盘的器具之间获得所需的密封。波纹管的柔性在处理敏感或可变形的表面和材料方面也是有利的，并且因此波纹管是在真空动力工具中的常用部件。
为此目的，波纹管可以由橡胶或合成橡胶混合物制成，并且最常具有圆形截面但也可以具有多边形截面。典型地，波纹管具有由堆叠彼此之上的多个板状环的外周构成的均匀直径尺寸，这些板形环在纵向截面中形成齿形或正弦剖面。波纹管由于其结构而是抗扭的，但其他方面是普遍柔性的。然而，当在波纹管中引入负压时波纹管一般经历基本直线式的轴向压缩，以便当负压终止时波纹管通过固有的弹簧力返回其原始形状，弹簧力旨在使波纹管回到其原始长度。
布置有波纹管的真空动力工具通常被应用于分类或拾取物品或包裹。然而，各种类型的物品和包裹并不都同等地适于借助负压和通过抽吸效应而被抓持。因此，从硬包裹改变为软包裹时可能会使得必须将波纹管和/或连接至波纹管的器具更换为经历比如为挤合、夹持、锁定等等的其他形式接合的器具。
发明内容
通过本发明，提供一种真空动力工具，该真空动力工具可以布置有波纹管，该波纹管特别地形成为扩展真空驱动工具的适用性和能力，以处理不适于通过抽吸效应抓握的那些物体或包装。
该目的在包括如下波纹管的真空动力工具中实现，该波纹管能够连接至真空源，该波纹管布置成由于波纹管中的负压而沿波纹管的纵向方向压缩以及在负压中止时弹性地返回至原始长度，并且该波纹管具有布置在波纹管的自由端部的、用于器具的附接部。波纹管的压缩能力被局部地限制，由此在负压下的波纹管被迫使经历受控的非线性压缩，通过非线性压缩，器具附接部以及安装在附接部中的器具，如果有的话，被驱动进行侧向导向的冲程运动。
通过该解决方案，当在需要与器具发生不同类型的接合的不同类型的处理物体之间变换时，获得对现有工具的简单调节。
该解决方案可以通过利用具有圆形截面的波纹管来应用，其中，波纹管的褶部的一些或全部在截面的角度间隔范围内相互固定不发生压缩。
该解决方案还可以通过利用具有多边形截面的波纹管来应用，其中，波纹管的褶部的一些或全部在波纹管的至少一侧相互固定不发生压缩。
在上述两种情况中，波纹管的褶部都可以通过波纹管褶部的填充件在波纹管的圆周的有限区域内相互固定不发生压缩，填充件固定地锚定在波纹管中或一体地形成在波纹管中。
所述填充件优选地附接至波纹管的内部，但是可替代地可以附接至波纹管的外部。
可替代地，波纹管的褶部可以借助于分离的插入件而在波纹管的圆周的有限区域内相互固定不发生压缩，插入件能够引入至波纹管内并且形成为能够在不损坏波纹管的情况下进行安装和拆卸。插入件具有与波纹管的内部互补的形状并且在该插入件的安装位置中在波纹管内部填充波纹管的褶部。插入件优选地能够以旋转被固定的方式安装在波纹管的内部。根据该解决方案，可以重新调节真空动力工具用于替代的操作模式并且无需从装置中拆卸波纹管。
波纹管的自由端部中的器具附接部形成用于器具的防泄漏安装。波纹管中的器具附接部例如可以包括器具与密闭地连接至波纹管的端壁之间的密封的螺纹式连结或卡合式连接。在此情况中，器具附接部可以包括穿过端壁的开口，该开口可以制造有用于端壁中的器具的螺纹连接的内螺纹。
在优选的实施方式中，波纹管布置有用于从波纹管的自由端部伸出的臂的附接部，其中在臂的自由端部布置有冲击、抓握或夹持工具。所述器具可以被给予变化的设计用于所处理物体上的不同类型的作用。
作为示例，可以提到以下一种实施方式，其中，在包括抵靠物体的外部或抵靠物体的内部夹持的应用中，臂在其自由端部支承摩擦元件。在另一实施方式中，在包括抓握或保持物体的应用中，臂可以在其自由端部支承爪部。在通过抽吸效应建立的接合的应用中，例如与所处理物体的横向表面接合的应用中，第三实施方式示例包括具有通槽的臂，该通槽的口部设置在承载于臂的自由端部的吸盘中。
本发明可以有利地在以下实施方式中实现，其中，两个或更多个波纹管布置并定向成以便在压缩时驱动其各个器具进行对着彼此导向或者远离彼此导向的冲程运动。这样，通过对引入波纹管内的负压的共同控制或单独控制，器具的运动被适当地协调以同时或顺序地发生。
在本发明另外的方面中，上述目的通过以下的插入件实现，该插入件能够安装在用于真空动力工具的波纹管的内部，并且该插入件在安装位置中有效地局部限制波纹管的由引入波纹管内的负压引起的沿其纵向方向的压缩能力。波纹管插入件中包括的接合部具有与波纹管的内部互补的形状，并且该接合部在波纹管插入件的安装位置中在波纹管的圆周的有限区域内填充波纹管的褶部的一些或全部。
所述接合部在第一端部与第二端部之间延伸，并且接合部在第一端部包括固定构件，固定构件用于使波纹管插入件相对于波纹管旋转地固定。固定构件包括形成有通槽的销，并且销在波纹管插入件的安装位置中形成为以旋转被固定的方式容纳在接合波纹管的真空连接工具中。销通过从接合部的第一端部向内伸出的能够弯曲的弹性舌状部被承载于波纹管的中心。
在第二端部中，波纹管插入件的接合部包括用于使波纹管插入件相对于波纹管轴向锚定的构件。所述锚定构件包括硬板，该硬板能够联接至波纹管的自由端部并且经由能够弯曲的弹性铰接部连接至接合部的第二端部。板具有用于将器具安装在波纹管插入件中的附接部。附接部可以具有用于向安装在附接部中的器具供应负压的通槽。
在纵向截面中，波纹管插入件的接合部优选地具有连续的齿形或正弦形的外部。
在横截面中，波纹管插入件的接合部具有适应具有圆形截面的波纹管的内部的局部圆形的外部，或可替代地，具有适应具有多边形截面的波纹管的内部的直的外部。
波纹管插入件优选地由诸如热塑性合成材料的可铸造材料制成，并且一体地模制。
解释解决方案中的上述细节的实施方式可以以不同的相互结合方式利用，以使现有工具适应不同的需求并且适应待处理物体上的不同类型的作用。
附图说明
下面参照所附示意图更加详细地说明本发明的实施方式示例。在附图中：
图1示出根据现有技术作用的包括波纹管的真空动力工具；
图2示出根据本发明的真空动力工具，其包括具有受控的非线性压缩的波纹管；
图3A和图3B示出穿过根据本发明的真空动力工具的可替代结构的截面，真空动力工具分别具有在静止位置(3A)和工作位置(3B)的波纹管；
图4A至图4G示出多个器具的汇集，这些器具形成为用于根据本发明的真空动力工具；
图5示出分离的插入件的侧视图，该分离的插入件用于根据本发明的真空动力工具中的波纹管；
图6示出穿过图5中的波纹管的截面；
图7示出根据图5和图6的波纹管插入件的上端部的端视图，以及
图8示出穿过具有安装的波纹管插入件的波纹管的截面。
具体实施方式
在图1中，示出本领域普通技术人员周知的在总体上由附图标记1指示的真空动力工具中的常规波纹管的典型操作模式。
波纹管2由保持器3承载，波纹管2本身通常是能够运动的并被控制成作用在由波纹管抓持的物体上。真空源连接至保持器，从保持器经由波纹管的联接端部中的开口可以将负压引入至波纹管内。真空源可以为集成在保持器中的喷射器4，但是可替代地也可以为设置在保持器外部的泵或喷射器，负压从负压源经由管道通向波纹管。波纹管的自由端部可以形成有用于与物体的表面气密接触的密封环5。密封环5可以集成在波纹管中，或者可以为能够联接至波纹管的单独的环或抽吸盘。
图1中由实线示出了如下的状态，其中，引入至波纹管内的负压已造成波纹管的基本直线的压缩(为了清楚的原因已排除被抓持的物体)。由虚线示出了如下的状态，其中，在波纹管的静止位置处，波纹管已伸展至其原始形状并且正常压力占据波纹管的内部。
对于本领域技术人员来说不需要对初始已描述的波纹管结构进行进一步的解释用以理解本发明。
在图2中，示出根据本发明布置的具有波纹管11的真空动力工具10，波纹管的操作模式与常规波纹管的操作模式不同。波纹管11的静止位置再次由虚线示出，同时波纹管的压缩位置由实线示出。如图2中所示，引入至波纹管11内的负压造成波纹管经历非线性压缩，在非线性压缩期间，波纹管的自由端部12在从几何中心线CL导向侧面的冲程运动S中被驱动。参照图3在下面更加详细地说明波纹管11中的迫使波纹管进行受控的非线性压缩的措施。
图3示出其中两个波纹管11布置成用于协作的真空动力工具。更准确地，图3A示出波纹管的静止位置，图3B示出波纹管的压缩状态或操作位置，在压缩状态或操作位置中，波纹管11提供与物体的两侧接合，该物体夹持在安装于各个波纹管的自由端部中的器具13之间。
具有波纹管11的特征的受控的非线性压缩由波纹管褶部的填充件14提供，填充件14附接在波纹管中或一体形成在波纹管中。填充件14提供波纹管褶部的相互固定并且有效地防止波纹管在波纹管圆周的有限区域中的轴向压缩。在每个单独的情况中，填充件在波纹管圆周方向上的伸展必须适应波纹管材料的固有弹性和波纹管的柔性。作为指导数值，可以假定填充件覆盖圆形截面的波纹管的截面的至多90°，并且填充件的伸展量优选地达到大约30°-60°的角度间隔。换言之，波纹管中处于负压的情况下，填充件使得所产生的压缩集中于波纹管的相对侧，在此，填充件对波纹管压缩能力的影响最小或不存在。由于波纹管内部体积的可能的减小同时被限制，因此仅需要体积方面较小的抽空以达到波纹管11的最大压缩，这可被用于引起安装在波纹管中的器具的相对快的运动，如果安装有任何器具的话。
可替代地，相应的填充件可以定位在波纹管的外部并且布置为波纹管的褶部之间的空间的完全填充件。可替代地，填充件可以定位在波纹管的外部并且布置成相互固定波纹管褶部的外周，在该连接中填充件仅部分地填充波纹管的褶部之间的空间。然而，优选地，填充件14附接至波纹管的内部。在所用情况中，填充件可以在波纹管的制造中一体形成。
填充件14的有利的实施方式包括分离的插入件，分离的插入件能够引入至波纹管内并且可以在波纹管中没有附加措施的情况下进行安装和拆卸。参照图5至图8在下面将对这种波纹管插入件进行更详细地描述。
再次参照图3A和图3B，波纹管11的非线性压缩被用于使器具13运动。器具13能够安装在波纹管的自由端部中，为此目的，波纹管具有器具附接部15。器具附接部15形成为提供器具13在波纹管11中的气密安装，使得当负压占据波纹管的内部时不会吸入周围空气。在图3中的实施方式示例中，器具附接部15制造为内螺纹孔，器具的螺纹端部16可被紧固在内螺纹孔中。密封环(附图中未示出)可以在适当位置处附接在器具与器具附接部之间。所述孔凹入在端板17中，端板17具有圆周槽，形成在波纹管的自由端部的内部的凸缘18以气密方式被容纳在圆周槽中。固定地锚定或形成在器具上的套圈19(图3B)可以在适当位置处布置成抵靠波纹管的端部并且提供器具与波纹管之间的连结的增强的稳固性。
在安装位置，器具13以臂20的形式沿波纹管的纵向方向延伸。在臂的自由端部承载有构件，该构件的形状可以关于该构件与所处理物体的适当的接合类型而改变。在图3A和图3B的是实施方式示例中，构件实现为紧固至臂并且具有滚花(knurl)的板21的形式，滚花在沿互相相反的方向驱动器具13以将物体夹持在板21之间时用于增加摩擦和更好的抓握。
参照图4A-4G，示出形成为利用冲程运动的器具的其他示例，冲程运动由波纹管的非线性压缩提供。
因此，图4A-4E示出器具的替代实施方式，其中器具形成为冲击(shock)工具、夹持工具或抓握工具并且具有为此目的适当地成形的唇部(4A)、勺部(4B)或爪部(4C)，而图4F和图4G示出形成为通过抽吸效应来抓握物体的器具。更准确地，根据图4F和图4G的器具制造为具有通槽22的臂20，该通槽22的口部设置在承载在臂的端部中的吸盘23中。槽中的固定限制部24保证波纹管首先被压缩并使得吸盘变成抵靠物体，由此波纹管中的降压致使吸盘内部的空气排空。
在根据本发明的真空动力工具中，通过对引入至波纹管内的负压的共同或单独的控制，可以使两个或更多个波纹管11互相配合以同时或顺序地驱动相应的器具。
即使图3A和图3B示出如下装置，在该装置中，两个波纹管11布置并定向成在压缩时在冲程运动中驱动其相应的器具彼此抵靠地导向以用于接合物体的外部，但是应当理解的是，可替代地，波纹管可以旋转180度以驱动器具远离彼此地运动以用于接合中空物体的内部。
在协作式波纹管的其他可行组合中，可以提到如下一种实施方式(在图中未示出)，其中，三个波纹管布置成具有120°的相互角距离的三角形。三个波纹管可以定向成将其附接的器具朝向中心向外或向内转动。器具可以制造为勺部(图4B)，该勺部用于在转入(turned-in)位置中形成从下方抓握蛋形或球形物体的碗状部。
参照图5至图8，现在将对能够引入至常规波纹管内的分离的插入件进行描述，处于引入位置的分离的插入件在负压引入至波纹管内时迫使波纹管发生受控的非线性压缩。
波纹管插入件25包括接合部26，接合部26在安装位置中形成为沿着波纹管的内部延伸。接合部26具有与波纹管的内部互补的形状并且在安装位置中填充波纹管的褶部之间的空间。接合部的外部可以以图6中示出的方式形成正弦状，但可替代地可以具有其他适应于波纹管的内部的形状。
在安装位置中，波纹管插入件25形成为相对于波纹管以旋转被固定的方式锚定。为此目的，波纹管插入件具有布置在接合部的第一端部中的固定构件，更准确地，固定构件承载在可弯曲的弹性舌状部27中，舌状部27从所述第一端部伸出并且将固定构件保持在波纹管的中心位置中。固定构件可以为销29，销29形成有通槽28并且布置成在波纹管插入件的安装位置中引入至连接工具30(图2)，波纹管通过连接工具30联接至保持器3并且与真空源连通。这种真空连接工具通常具有槽31，由此负压被引导至波纹管。因此，与波纹管插入件的旋转固定接合可以例如通过销29和穿过连接工具并且具有防止相互旋转的形状的所述槽31来实现。销的外部例如可以形成为螺母，而真空连接工具的槽形成为用于引入六角头扳手。
此外，波纹管插入件25形成为以气密方式锚定在波纹管的自由端部。为此目的，波纹管插入件具有硬板32的形式的可锚定构件，硬板32能够联接至波纹管的自由端部并且经由能够弯曲的弹性铰接部33连接至接合部26的第二端部。硬板32可以以上述方式包括圆周凹槽34，通过凹槽34波纹管插入件能够联接至从波纹管的内部向内伸出的凸缘18(图8)。在硬板32中，用于器具的附接部15以上述方式布置。
应当理解的是，本发明通过允许对现有安装的简单调节以改变需求而提供灵活性。还应当理解的是，在不偏离所附权利要求中限定的本发明的基本解决方案和总体思想的情况下，可以对本发明关于实施方式示例中包括的元件的具体设计进行修改。

Claims (9)

1.一种波纹管插入件(25)，所述波纹管插入件(25)能够安装在用于真空动力工具的波纹管的内部，并且所述波纹管插入件(25)在安装位置中有效地局部限制所述波纹管的由引入至所述波纹管内的负压引起的沿所述波纹管的纵向方向的压缩能力，所述波纹管插入件包括接合部(26)，所述接合部(26)具有与所述波纹管的内部互补的形状，并且在所述波纹管插入件的安装位置中，所述接合部(26)在所述波纹管的圆周的有限区域内填充所述波纹管的褶部中的一些或全部，其中，所述接合部(26)在第一端部与第二端部之间延伸，其特征在于，所述接合部(26)在所述第一端部具有固定构件，所述固定构件用于相对于所述波纹管旋转固定所述波纹管插入件，所述固定构件包括销(29)，所述销(29)形成有通槽(28)并且所述销(29)在所述波纹管插入件的所述安装位置中形成为以旋转被固定的方式容纳在接合所述波纹管的真空连接工具中。
2.根据权利要求1所述的波纹管插入件，其中，所述销(29)通过能够弯曲的弹性舌状部(27)承载在所述波纹管的中心，所述能够弯曲的弹性舌状部(27)从所述接合部(26)的第一端部向内伸出。
3.根据权利要求1所述的波纹管插入件，其中，所述接合部(26)在所述第二端部包括锚定构件，所述锚定构件以硬板(32)的形式用于相对于所述波纹管轴向锚定所述波纹管插入件，所述硬板(32)能够联接至所述波纹管的自由端部并且经由能够弯曲的弹性铰接部(33)连接至所述接合部(26)的所述第二端部。
4.根据权利要求3所述的波纹管插入件，其中，所述硬板(32)具有用于将器具安装在所述波纹管插入件中的附接部(15)。
5.根据权利要求4所述的波纹管插入件，其中，所述附接部(15)具有用于向所述器具供应负压的通槽。
6.根据权利要求1-5中的任一项所述的波纹管插入件，其中，所述接合部(26)在纵向截面中具有连续的齿形或正弦形的外部。
7.根据权利要求1-5中的任一项所述的波纹管插入件，其中，所述接合部(26)在横截面中具有局部圆形的外部，所述局部圆形的外部适应具有圆形横截面的波纹管的内部。
8.根据权利要求1-5中的任一项所述的波纹管插入件，其中，所述接合部(26)在横截面中具有直的外部，所述直的外部适应具有多边形横截面的波纹管的内部。
9.根据权利要求1-5中的任一项所述的波纹管插入件，通过铸造一体地形成。
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