CN104033356B - 曲轴式真空气泵及其擦玻璃装置 - Google Patents

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Abstract

一种曲轴式真空气泵，包括驱动电机（1）、气泵本体（2）和设置在气泵本体上的活塞气泵组件（3），气泵本体内设有曲轴单元，曲轴单元的顶端通过上偏心轮（4）与气泵本体相连，末端通过下偏心轮（5）与驱动电机相连，驱动电机输出动力给曲轴单元使其转动，曲轴单元与活塞气泵组件相连并带动其运动，完成活塞气泵组件的进气和排气。本发明结构简单紧凑，曲轴本身中心对称，使得一个或多个曲轴单元作为转轴，整体重心在转动过程中始终位于旋转中心上，不会因受到离心力而产生振动；转轴受到两侧活塞杆的力始终相对于旋转中心对称，使得转轴受到的径向力基本为零，大大减弱了转动过程中由于受力不平衡而产生的振动问题，工作状态稳定。

Description

曲轴式真空气泵及其擦玻璃装置
技术领域
本发明涉及一种曲轴式真空气泵及其擦玻璃装置，属于机械制造技术领域。
背景技术
图1为现有偏心轮式真空气泵的整体结构示意图。如图1所示，现有的真空气泵是通过安装在电机100输出轴110上的偏心轮200带动气泵活塞杆300，使其往复运动，以实现抽真空动作的。图2为现有偏心轮式真空气泵重心与转轴的距离与旋转角度之间的变化关系示意图。如图2所示，当旋转角度为0°时，距离也为0，随着旋转角度的变化距离值也随之加大，当旋转角度为90°时，距离达到最高值0.55mm；当旋转角度从90°到180°时，距离又逐渐变小。在旋转角度从180°到360°的过程中，重复前述的变化过程。由图2可知，由于使用高转速电机带动偏心轮转动，转动时重心与转轴的距离变化幅度较大。图3和图4分别为现有偏心轮式真空气泵转轴受到径向力X和Y受力分析图。如图3和图4所示，偏心轮转动产生的离心力和受到的活塞杆的力使得转轴在转动时受到沿活塞杆的X方向径向力和垂直于活塞杆的Y方向径向力，随着旋转角度的变化相应发生变化。如图3所示，随着旋转角度的变化，径向力X的最大值为1.625e-06N，最小值为-2.00e-06N；如图4所示，随着旋转角度的变化，径向力Y的最大值为0.9N，最小值为-0.9N，由图中数据可知，交替变化的力之间的差值较大，这使得真空气泵出现严重的抖动现象。如图1所示，为了减小振动，目前的做法是在偏心轮上增加一个配重块400，以平衡重心，但效果仍然很不理想。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对现有技术的不足，提供一种曲轴式真空气泵，结构简单紧凑，曲轴单元作为转轴，由于其中的每个曲轴本身都中心对称，使得整体的重心在转动过程中始终位于旋转中心上，不会受到离心力的影响而产生振动；转轴受到两侧活塞杆的力始终相对于旋转中心对称，使得转轴受到的径向力基本为零，大大减弱了转动过程中由于受力不平衡而产生的振动问题，工作状态稳定；同时，可以根据需要调整曲轴单元的安装数量，获得真空气泵适合的气量和体积。
本发明的所要解决的技术问题是通过如下技术方案实现的：
一种曲轴式真空气泵，包括驱动电机、气泵本体和设置在气泵本体上的活塞气泵组件，所述气泵本体内设有曲轴单元，曲轴单元的顶端通过上偏心轮与所述气泵本体相连，末端通过下偏心轮与驱动电机相连，驱动电机输出动力给曲轴单元使其转动，曲轴单元与活塞气泵组件相连并带动其运动，完成每个活塞气泵组件的进气和排气动作过程。
具体来说，所述的曲轴单元包括曲轴，在曲轴的上、下两侧分别套设有上活塞杆和下活塞杆，所述的下活塞杆和上活塞杆分别与设置在所述气泵本体不同侧面的活塞气泵组件相连。
所述曲轴包括曲轴本体和两个轴部，两个轴部自曲轴本体的左、右两端分别向上、向下延伸，曲轴的轴部包括活塞杆连接部和偏心轮连接部，活塞杆通过轴承套设在活塞杆连接部上，偏心轮连接部插入偏心轮的偏心孔内固定。
为了保证曲轴始终受力平衡并减少震动，所述的曲轴中心对称。
为了简化设计，所述上偏心轮和下偏心轮的结构相同，分别包括轮盘，在轮盘的一侧设有凸出的轮轴，另一侧设有偏心孔；所述上偏心轮和下偏心轮相对于所述曲轴单元对称设置。
根据需要，所述曲轴单元的设置数量为一个以上，相邻的两个曲轴单元之间通过连接盘相连，所述的连接盘包括盘体和设置在盘体上、下表面上的连接座，分别与相邻的两个曲轴单元中的不同曲轴相连。
通常情况下，所述曲轴单元的设置数量为2-3个。
本发明还提供一种擦玻璃装置，包含吸附单元和行走单元，擦玻璃装置通过吸附单元吸附于玻璃表面，其中，吸附单元包含吸盘和真空气泵，真空气泵为吸盘提供真空抽吸力，且该真空气泵采用上述的曲轴式真空气泵。
综上所述，本发明结构简单紧凑，曲轴单元作为转轴，由于其中的每个曲轴本身中心对称，使得整体的重心在转动过程中始终位于旋转中心上，不会受到离心力的影响而产生振动；转轴受到两侧活塞杆的力始终相对于旋转中心对称，使得转轴受到的径向力基本为零，大大减弱了转动过程中由于受力不平衡而产生的振动问题，工作状态稳定。且由于曲轴单元本身包括曲轴本体和两个轴部，活塞杆通过轴承可方便的套设在活塞杆连接部上，极大的缩短了真空气泵的装配时间。
下面结合附图和具体实施例，对本发明的技术方案进行详细地说明。
附图说明
图1为现有偏心轮式真空气泵的整体结构示意图；
图2为现有偏心轮式真空气泵重心与转轴的距离与旋转角度之间的变化关系示意图；
图3和图4分别为现有偏心轮式真空气泵转轴受到径向力X和Y受力分析图；
图5为本发明实施例一整体结构示意图；
图6为本发明实施例一重心与转轴的距离与旋转角度之间的变化关系示意图；
图7和图8分别为本发明实施例一曲轴受到径向力X和Y受力分析图；
图9为本发明实施例二曲轴单元的立体装配图；
图10为本发明实施例二曲轴单元的剖视图。
具体实施方式
实施例一
图5为本发明实施例一整体结构示意图。如图5所示，本发明提供一种曲轴式真空气泵，包括驱动电机1、气泵本体2和设置在气泵本体2内的活塞气泵组件3，所述气泵本体2上设有曲轴单元使其转动，驱动电机1输出轴的中心线与曲轴单元的旋转中心重合。曲轴单元的顶端通过上偏心轮4与所述气泵本体2相连，末端通过下偏心轮5与驱动电机1相连，驱动电机1输出动力给曲轴单元，曲轴单元与活塞气泵组件3相连并带动其运动，完成每个活塞气泵组件3的进气和排气动作过程。具体来说，所述的曲轴单元包括曲轴7，在曲轴7的上、下两侧分别套设有上活塞杆8和下活塞杆9，所述的下活塞杆9和上活塞杆8分别与设置在所述气泵本体2不同侧面的活塞气泵组件3相连。所述曲轴7包括曲轴本体71和两个轴部，两个轴部自曲轴本体71的左、右两端分别向上、向下延伸，曲轴7的轴部包括活塞杆连接部72和偏心轮连接部73，活塞杆通过轴承套设在活塞杆连接部72上，偏心轮连接部73插入偏心轮4的偏心孔内固定。下偏心轮5的轮轴与电机转轴固定连接，上偏心轮4的轮轴通过轴承连接在气泵本体2上。为了保证曲轴始终受力平衡并减少震动，所述的曲轴7本身中心对称，使得整体的重心在转动过程中始终位于旋转中心上。为了简化设计，所述上偏心轮4和下偏心轮5的结构相同，分别包括轮盘10，在轮盘10的一侧设有凸出的轮轴11，另一侧设有偏心孔12；所述上偏心轮4和下偏心轮5相对于所述曲轴单元对称设置。
结合图5所示，本发明所提供的曲轴式真空气泵的工作过程是这样的：驱动电机1开始工作，当电机转动时，曲轴7和上、下偏心轮4、5同步转动，带动上活塞杆8和下活塞杆9进行往复运动，使两端的活塞气泵组件3同时进行抽气和排气，从而对与活塞气泵组件3相连接的吸盘进行不间断地抽真空作业。
图6为本发明实施例一重心与转轴的距离与旋转角度之间的变化关系示意图；图7和图8分别为本发明实施例一曲轴受到径向力X和Y受力分析图。如图6所示，随着旋转角度的变化，重心与转轴的距离始终保持为0，没有发生任何变化。如图7所示，随着旋转角度的变化，径向力X的最大值为1.75e-09N，最小值为-1.75e-09N；如图8所示，随着旋转角度的变化，径向力Y的最大值为0N，最小值为-3.75e-09N。结合图6至图8中的上述数据可知，首先，本发明中的曲轴本身中心对称，使用曲轴式真空气泵使得整体的重心在转动过程中始终位于旋转中心上，转动的时候不会受到离心力的影响而产生振动。其次，在转动过程中，转轴受到两侧活塞杆的力始终相对于旋转中心对称，使得转轴受到的径向力基本为零，从而减弱了转动过程中由于受力不平衡而产生的振动问题。且由于曲轴单元本身包括曲轴本体和两个轴部，活塞杆通过轴承可方便的套设在活塞杆连接部上，极大的缩短了真空气泵的装配时间。
实施例二
图9为本发明实施例二曲轴单元的立体装配图；图10为本发明实施例二曲轴单元的剖视图。如图9并结合图10所示，根据需要，所述曲轴单元的设置数量为一个以上，相邻的两个曲轴单元之间通过连接盘6相连，所述的连接盘6包括盘体61和设置在盘体上、下表面上的连接座62，分别与相邻的两个曲轴单元中的不同曲轴相连。通常情况下，所述曲轴单元的设置数量为2-3个。
本实施例与实施例一的区别仅仅在于，在曲轴式真空气泵中设置的曲轴单元的数量有所不同，本实施例中的其他技术特征与实施例一基本相同，在此不再赘述。
本发明还提供一种擦玻璃装置，包含吸附单元和行走单元，擦玻璃装置通过吸附单元吸附于玻璃表面，其中，吸附单元包含吸盘和真空气泵，真空气泵为吸盘提供真空抽吸力，且该真空气泵采用上述实施例一或实施例二所述的曲轴式真空气泵。
另外，需要说明的是，本发明所提供的曲轴式真空气泵中的曲轴，采用了类似于汽车发动机曲轴的结构，可做成两个连杆，四个连杆或者更多，但与汽车发电机整体式曲轴的作用有所区别，汽车发动机曲轴是为了使其运动过程中作用的气缸数一定，使动作过程中对外作用力恒定。而本发明中的曲轴使用的是分段安装的方式，使装配方便，并在作用过程中曲轴始终受力平衡，从而保证了动平衡，减弱由于受力不平衡导致的震动；且使得气泵整体的重心与转轴重合，减弱了惯性力引起的震动。综上所述，本发明通过对曲轴单元结构的应用，取消了现有的配重块，结构简单紧凑，由于曲轴本身中心对称，使得整体的重心在转动过程中始终位于旋转中心上，不会受到离心力的影响而产生振动；转轴受到两侧活塞杆的力始终相对于旋转中心对称，使得转轴受到的径向力基本为零，大大减弱了转动过程中由于受力不平衡而产生的振动问题，有效地减弱振动感工作状态稳定。

Claims (7)

1.一种曲轴式真空气泵，包括驱动电机(1)、气泵本体(2)和设置在气泵本体上的活塞气泵组件(3)，其特征在于，所述气泵本体(2)内设有曲轴单元，曲轴单元的顶端通过上偏心轮(4)与所述气泵本体(2)相连，末端通过下偏心轮(5)与驱动电机(1)相连；
所述的曲轴单元包括曲轴(7)，在曲轴(7)的上、下两侧分别套设有上活塞杆(8)和下活塞杆(9)，所述的下活塞杆(9)和上活塞杆(8)分别与设置在所述气泵本体(2)不同侧面的活塞气泵组件(3)相连；
其中，驱动电机(1)输出动力给曲轴单元，使其以旋转中心进行转动，所述的下活塞杆(9)和上活塞杆(8)分别与设置在所述气泵本体(2)不同侧面的活塞气泵组件(3)相连并带动其运动，完成每个活塞气泵组件的进气和排气动作过程。
2.如权利要求1所述的曲轴式真空气泵，其特征在于，所述曲轴(7)包括曲轴本体(71)和两个轴部，两个轴部自曲轴本体(71)的左、右两端分别向上、向下延伸，曲轴的轴部包括活塞杆连接部(72)和偏心轮连接部(73)，活塞杆通过轴承套设在活塞杆连接部(72)上，偏心轮连接部(73)插入偏心轮的偏心孔内固定。
3.如权利要求2所述的曲轴式真空气泵，其特征在于，所述的曲轴(7)中心对称。
4.如权利要求2所述的曲轴式真空气泵，其特征在于，所述上偏心轮(4)和下偏心轮(5)的结构相同，分别包括轮盘(10)，在轮盘(10)的一侧设有凸出的轮轴(11)，另一侧设有偏心孔(12)；所述上偏心轮(4)和下偏心轮(5)相对于所述曲轴单元对称设置。
5.如权利要求3或4所述的曲轴式真空气泵，其特征在于，所述曲轴单元的设置数量为一个以上，相邻的两个曲轴单元之间通过连接盘(6)相连，所述的连接盘(6)包括盘体(61)和设置在盘体上、下表面上的连接座(62)，分别与相邻的两个曲轴单元中的不同曲轴(7)相连。
6.如权利要求5所述的曲轴式真空气泵，其特征在于，所述曲轴单元的设置数量为2-3个。
7.一种擦玻璃装置，包含吸附单元和行走单元，擦玻璃装置通过吸附单元吸附于玻璃表面，所述吸附单元包含吸盘和真空气泵，真空气泵为吸盘提供真空抽吸力，其特征在于，所述真空气泵为权利要求1-6任一项所述的曲轴式真空气泵。
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Address after: 215168 Wuzhong District, Jiangsu, Stone Lake Road West, No. 108

Applicant after: ECOVACS ROBOTICS Co.,Ltd.

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Applicant before: ECOVACS ROBOTICS (SUZHOU) Co.,Ltd.

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