CN104626174B - 吸盘 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种吸盘，包括吸盘本体，所述的吸盘本体内具有横截面为圆形的腔体，腔体具有一个封闭端面和一个开口端面，所述的开口端面形成吸附物体的端面，所述的腔体的壁面上设置有切向喷嘴，还包括环形隔板和垫块，所述的垫块间隔设置在所述的吸盘本体的底面外缘，所述的环形隔板的上表面通过垫块与吸盘本体的底面外缘固定连接；所述的垫块遮盖环形隔板的部分面积，所述的垫块与垫块之间的间距形成吸盘本体底面外缘与环形隔板之间的固定流道，所述的固定流道连通内部腔体与外周环境。本发明能够吸附起柔软的、表面粗糙不平整的物体，并且所需的耗气量很小，吸力受物体的柔软度及表面粗糙度的影响的程度较小。

Description

吸盘

技术领域

本发明涉及一种吸盘。

背景技术

机械式夹取工具通常具有能够开合的两块或多块夹板，通过加力收紧夹板来实现夹取操作。然而，机械式夹取工具无法夹取柔软的片状工件（如，面包片、西红柿的切片等），并且，因为机械部件之间存在着磨损，日常维护的工作量大。

橡胶真空吸盘有着结构简单、易于维护的优点，是食品生产线上常用的抓取工具。利用真空泵或是真空发生器将吸盘内部抽吸成负压是最常见的一种方式。但是，因为真空吸盘内部的负压和外部的大气压之间存在着巨大的压力差，所以，一旦吸盘边缘产生缝隙（即便是很微小的缝隙），压力差都会吸入大量的空气从而导致吸力大幅下降。这个问题在吸附抓取粗糙表面的工件时尤为突出，橡胶吸盘不可能和被吸附的工件表面完全贴合。并且，在一些有残渣、汁液的情况下（比如食品生产线），残渣、汁液等杂物会被吸入真空管路中造成堵塞。

专利公开号CN3640313，公开了一种吸盘（图2a和2b所示），在其圆筒形腔体的壁面上加工了两个切线喷嘴，流体喷出后沿着圆筒形腔体的壁面流动形成旋转流动，旋转流动的离心力使腔体内部形成低于吸盘外周环境压力的低压分布，从而能够实现吸附下方的板状工件。但是该技术存在着以下缺陷：

1、从喷嘴进入腔体的流体将会从该吸盘的下方排出，因此，该吸盘在吸起下方工件的同时会和工件保持一定的间距，吸盘底面外缘和工件之间形成缝隙，流体流入该缝隙并经该缝隙排出。这导致了该吸盘和工件没有发生接触，因此，该吸盘无法给工件在横向上提供摩擦力，没有横向的摩擦力，工件就无法在横向跟随吸盘移动。

2、当流体流经吸盘底面外缘和工件之间的缝隙流道时，在粘性的作用下会形成高于外周环境压力的高压分布（参见图3），底面外缘的高压分布不仅会对下方的工件施加一个排斥力，而且还会使得腔体内的低压分布向高压方向移动，这些都导致吸力的减弱。

3、当下方的工件表面比较粗糙或是凹凸不平整时，工件表面和吸盘底面外缘所组成的缝隙流道的流阻会增加，并且，如果工件的表面粗糙程度是不规则的话，流阻在圆周方向上也是不规则的，即有些地方的流阻会大些，有些地方的流阻会小些。于是，流体在流经这样的流道时必然发生紊乱（参见图4a和4b），这会导致吸力急剧下降且吸附变得不稳定。研究发现，吸盘底面外缘的压力分布与腔体内的低压分布是一个连动的关系，也就是说，外缘的压力分布变得紊乱，腔体内的低压分布也会变得紊乱，从而导致吸力变得不稳定。而且，工件的表面变得粗糙还导致流体排出时的流阻增加，底面外缘所形成的高于环境压力的高压分布还会继续增大，作用在工件上的排斥力增加，同时，还会使得腔体内的低压分布向高压方向移动。这些因素最终导致吸力急剧减小且变的不稳定。

4、当工件是柔软材质时，工件在腔体内的低压作用下发生变形从而导致中心部分陷入腔体内。这样的变形很有可能导致工件和吸盘发生局部接触（参见图5）。发生局部接触的部位无法排出流体，从而导致了流体排出时在圆周方向上严重不对称，发生混乱。流体排出时的混乱会破坏腔体内的流体旋转的状态，其结果就是导致吸力大幅下降。

发明内容

为了克服现有吸盘吸附柔软或表面粗糙不平整的工件时存在的吸力减弱且不稳定的缺点，本发明提供一种吸力受工件表面的粗糙度及柔软度影响较小的吸盘。

本发明采用的技术方案是：

吸盘，包括吸盘本体，所述的吸盘本体内具有横截面为圆形的腔体，腔体具有一个封闭端面和一个开口端面，所述的开口端面形成吸附物体的端面，所述的腔体的壁面上设置有切向喷嘴，其特征在于：还包括环形隔板和垫块，所述的垫块间隔设置在所述的吸盘本体的底面外缘，所述的环形隔板的上表面通过垫块与吸盘本体的底面外缘固定连接；所述的垫块遮盖环形隔板的部分面积，所述的垫块与垫块之间的间距形成吸盘本体底面外缘与环形隔板之间的固定流道，所述的固定流道连通内部腔体与外周环境。

进一步，所述的垫块等间距设置在吸盘本体的底面外缘。

本发明通过在吸盘本体的下方设置一个环形隔板，环形隔板与吸盘本体之间设置有垫块，吸盘本体的底面外缘和环形隔板之间形成固定的流道，该流道连通吸盘内部腔体和外周环境。因此，流体不会流入工件和环形隔板之间，这使得环形隔板的下端面和工件之间有一个充分的接触，因此能够在横向上产生足够的摩擦力确保工件在横向搬运过程中不会发生滑动和脱落。本发明还可以通过在环形隔板的下端面粘贴柔软材质（如，橡胶）以取得更好的摩擦效果。

上述所述垫块的高度，也就是固定流道的高度的设计非常重要。通过实验分析发现，如果垫块的高度太小，流体在狭窄的固定流道中流动时会在粘性摩擦的作用下形成很高的高压分布，该高压分布会使腔体内的低压分布向高压方向移动，从而减弱了吸力；若逐渐增加垫块的高度，可以减弱固定流道中的粘性作用的影响，也就能够降低固定流道中的高压分布，同时也能够使腔体内的低压向下移动，从而增大吸力；但是，如果把垫块的高度继续增大时，我们又发现吸力反而会逐渐减弱，这是因为过大的固定流道会使得流体没能进行充分的旋转就流入了流道，这会削弱腔体内的流体旋转，从而导致吸力下降。在供给给切线喷嘴的流量为一定的情况下，垫块的高度和吸力的关系如图6所示，随着垫块高度的增加，吸力呈先增加后逐渐减小的变化趋势。吸力和垫块高度的关系曲线是一条弯折的曲线，该曲线的顶点就是最大吸力，最大吸力所对应的垫块的高度就是最佳设定值。

本发明的有益效果体现在：

1、环形隔板在吸盘本体下方的外缘形成了一个平整且畅通的流道，腔体内的流体能够通过这一流道均匀地排出。因此，流体不会流入工件和环形隔板之间，这使得环形隔板的下端面和工件有一个充分的接触，因此能够在横向上产生足够的摩擦力确保工件在横向搬运过程中不会发生滑动和脱落。

2、通过将垫块的高度设定为最佳值，可以在确保流体良好的旋转状态的同时最大限度地减弱粘性作用所产生的高压分布。并且，环形隔板阻隔了流体通过固定流道时因粘性作用而形成高压分布及其产生的向下排斥力，使工件不必承受这一排斥力。

3、环形隔板在腔体的外缘建立起一个平整且畅通的流道，这样从切向喷嘴流入腔体内的流体能够通过这一流道平稳且均匀地排出。即使是吸附表面粗糙的工件的情况，工件的表面粗糙度并不会影响流体的排出，从而能够避免流体排出时产生的流动紊乱等问题，也就避免了腔体内的流体旋转的紊乱问题，减小了工件的粗糙表面对吸力产生的影响，且有利于吸力的稳定。

4、在吸附柔软材质的工件时，工件会在腔体的吸力的作用下发生变形（如图7所示）。工件即使因为形变和环形隔板发生接触，也不会堵塞流体排出的通道，因此也不会影响流体的排出。环形隔板的存在能够确保流体通畅排出，最大限度地抑制工件的变形对腔体内的旋转流动所带来的影响。

附图说明

图1a是本发明吸盘前视剖面图。

图1b是本发明吸盘的俯视图。

图2a是专利公开号CN3640313公开的吸盘的前视剖面图。

图2b是专利公开号CN3640313公开的吸盘的俯视图。

图3是未设置环形隔板时，流体流经工件和吸盘底面外缘之间的流道所产生的正压分布图。

图4a是专利公开号CN3640313公开的吸盘在吸附表面比较粗糙或凹凸不平的工件时的示意图。

图4b是上述图4a中的局部放大图（流体在流经缝隙流道时发生紊乱）。

图5是是专利公开号CN3640313公开的吸盘在吸附柔软物体时的示意图。

图6是垫块的高度和吸力的关系图。

图7是本发明吸盘在吸附柔软物体时的示意图。

具体实施方式

参照图1a和1b，吸盘，包括吸盘本体1，所述的吸盘本体1内具有横截面为圆形的腔体12，腔体12具有一个封闭端面和一个开口端面，所述的开口端面形成吸附物体的端面，所述的腔体12的壁面上设置有切向喷嘴11，还包括环形隔板3和垫块2，所述的垫块2间隔设置在所述的吸盘本体1的底面，所述的环形隔板3的上表面通过垫块2与吸盘本体1的底面外缘固定连接；所述的垫块2遮盖环形隔板3的部分面积，所述的垫块与垫块之间的间距形成吸盘本体1底面外缘与环形隔板3之间的固定流道，所述的固定流道连通内部腔体12与外周环境。

进一步，所述的垫块2等间距设置在吸盘本体1的底面外缘，本实施例中垫块设置了4块。

本发明通过在吸盘本体的下方设置一个环形隔板，环形隔板与吸盘本体之间设置有垫块，吸盘本体的底面外缘和环形隔板之间形成固定的流道，该流道连通吸盘腔体和外周环境。因此，流体不会流入工件和环形隔板之间，这使得环形隔板的下端面和工件之间有一个充分的接触，因此能够在横向上产生足够的摩擦力确保工件在横向搬运过程中不会发生滑动和脱落。本发明还可以通过在环形隔板的下端面粘贴柔软材质（如，橡胶）以取得更好的摩擦效果。

本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (2)

1.吸盘，包括吸盘本体，所述的吸盘本体内具有横截面为圆形的腔体，腔体具有一个封闭端面和一个开口端面，所述的开口端面形成吸附物体的端面，所述的腔体的壁面上设置有切向喷嘴，其特征在于：还包括环形隔板和垫块，所述的垫块间隔设置在所述的吸盘本体的底面外缘，所述的环形隔板的上表面通过垫块与吸盘本体的底面外缘固定连接；所述的垫块遮盖环形隔板的部分面积，所述的垫块与垫块之间的间距形成吸盘本体底面外缘与环形隔板之间的固定流道，所述的固定流道连通内部腔体与外周环境。

2.如权利要求1所述的吸盘，其特征在于：所述的垫块等间距设置在吸盘本体的底面。