CN111022478B - 一种盘面角度可自适应匹配的真空吸附装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种盘面角度可自适应匹配的真空吸附装置，属于真空吸附技术领域，包括定位座，活动安装在定位座上的吸盘，以及调节吸盘方向的方向调整单元；方向调整单元包括：内部中空的吸盘底座，上部安装有吸盘，底部为一曲面；衬板，上表面与曲面活动贴合，下表面活动贴合在定位座上；中心杆，一端连接在吸盘的背面，另一端依次穿过吸盘底座、衬板和定位座；吸盘上设有通气孔，吸盘与定位座间设有与通气孔连通的真空气流通道。通过吸盘底座固定吸盘，吸盘底座与衬板之间以及衬板和定位座之间可以相对活动，从而实现吸盘方向的调整，具体使用时，可将底座固定在吸附设备上，将吸盘贴合到工装上，对于一些曲面工装，可通过吸盘的自适应调节角度。

Description

一种盘面角度可自适应匹配的真空吸附装置

技术领域

本发明涉及真空吸附技术领域，具体地说，涉及一种盘面角度可自适应匹配的真空吸附装置。

背景技术

在装配、屏幕涂层、包装等领域都需要用到固定抓取设备，这类固定抓取设备上通常设有真空吸附装置。真空吸附装置利用真空负压来“吸附”工件以达到夹持或固定工件的目的。当吸盘内部的空气压力低于吸盘外部的大气压力时，工件在外部压力的作用下就会被固定在吸盘上。

飞机装配具有零件形状复杂、气动外形要求严格以及精度要求高等特点，所以必须使用大量工装来保证装配质量。壁板类组件是构成飞机气动外形的主要结构件，具有尺寸大、刚度低、制造和装配精度高等特点，其装配精度直接影响后续机身、机翼部装和总装的装配质量，是保证飞机装配精度的基础。

由于壁板组件装配的质量要求与本身结构特点，国外各大飞机制造厂采用壁板组件先进装配技术，如波音、空客、法航及庞巴迪等大型军民用飞机的机身与机翼壁板组件、冀梁组件等广泛采用了先进装配工艺、自动钻铆、柔性装配及装配仿真分析等技术，快速实现并完成了壁板组件高质量、高效率及低成本的装配。

公布号为CN104564999A的中国专利文献公开了一种真空吸盘装置。其由柔性吸盘、作动机构和外壳体组成；外壳体包括壳体、多个内部竖直支撑杆和内部水平支撑件；作动机构包括多个内部水平连接杆、内部竖直连接杆、作动杠杆和杠杆定位销钉；柔性吸盘包括整体吸盘和多个小波形吸盘。该发明优点：可靠、高效、无污染及不损伤接触物。利用杠杆原理，在简单操纵下，不仅能得到需要的垂直吸附力还能提供足够的防侧滑力，中间加周边的吸盘设计也使吸盘的受力分布开来，而小波形吸盘的设计在提供防侧滑力的同时将整体吸盘十分牢靠地固定，为整体吸盘的工作提供了很好的环境，两个环形密封圈也使得整体吸盘密封性更好，分割真空区。该发明能够在保证吸盘的垂直吸力的同时，增加防侧滑力。

现有技术存在的问题是：吸附盘相对轴线方向通常是固定的，因此其只能沿固定方向进行吸附作业。当吸盘方向需要调整时，必须对整个吸附装置及其配套装置进行方向调整，导致效率较低、成本较高。

发明内容

本发明的目的为提供一种盘面角度可自适应匹配的真空吸附装置，能够解决现有技术中真空吸附装置盘面角度不可调整的问题。

为了实现上述目的，本发明提供的盘面角度可自适应匹配的真空吸附装置，包括定位座，活动安装在定位座上的吸盘，以及调节吸盘方向的方向调整单元；

方向调整单元包括：

内部中空的吸盘底座，上部安装有吸盘，底部为一曲面；

衬板，上表面与曲面活动贴合，下表面活动贴合在定位座上；

中心杆，一端连接在吸盘的背面，另一端依次穿过吸盘底座、衬板和定位座；

吸盘上设有通气孔，吸盘与定位座间设有与通气孔连通的真空气流通道。

上述技术方案中，通过吸盘底座固定吸盘，吸盘底座与衬板之间以及衬板和定位座之间可以相对活动，从而实现吸盘方向的调整，具体使用时，可将底座固定在吸附设备上，将吸盘贴合到工装上，对于一些曲面工装，可通过吸盘的自适应调节角度，经抽真空后实现吸附作用。装置安装方便，且操作简单。

为了方便调节，作为优选，吸盘底座的曲面为球面，衬板的上表面和下表面均为球面，定位座上具有贴合衬板球面的球形凹腔(球窝)。通过以上结构使吸盘底座、衬板和定位座三者之间形成双层类球铰结构，使调节更加方便。

作为优选，吸盘与吸盘底座之间通过螺栓固连，吸盘与吸盘底座之间设有密封垫圈。为了防止密封垫圈与吸盘或吸盘底座之间发生移位，作为优选，吸盘的底部设有内凸台，吸盘底座的顶部设有外凸台，密封垫圈为阶梯型结构，上下分别与内凸台和外凸台过盈配合。如此设置可使整个结构更加稳定。

作为优选，中心杆上设有整体式的上轴套和分片式的下轴套，吸盘的中心设有与上轴套气密配合的第一中心孔，定位座设有与下轴套气密配合的第二中心孔。

为了使中心杆的结构更加稳定，作为优选，中心杆上设有用于固定上轴套的第一限位阶梯以及用于固定下轴套的第二限位阶梯。第一限位阶梯和第二限位阶梯可以将上下轴套之间的部件紧密连接到一起，防止发生松散脱离。

作为优选，吸盘底座的顶部设有通气孔，吸盘底座的底部设有与中心杆间隙配合的第三中心孔，分片式的下轴套具有通气间隙，通气间隙、第三中心孔与中心杆之间的间隙、以及吸盘底座顶部的通气孔共同构成真空气流通道。

为了方便安装固定，作为优选，定位座上设有用于固定的切口以及垂直穿过切口的通孔，形成切口环形结构，切口环形结构上设有紧固螺钉。具体使用时，将设有螺孔的片状连接体插入切口内，使螺孔与通孔对齐，将紧固螺钉依次穿过通孔和螺孔对两部件进行拧紧固定。

作为优选，吸盘底座的外表面、衬板的内外表面以及定位座贴合所述衬板的上表面均喷涂有气密涂层。气密涂层作为内衬，加强气密性的同时减小摩擦系数。

作为优选，中心杆由柔性材料橡胶制成。通过柔性的中心杆，可以进一步扩大吸盘盘面角度的调整范围。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明的盘面角度可自适应匹配的真空吸附装置，能够解决现有技术中真空吸附装置盘面角度不可调整的问题，从而提高真空抓取装置的使用效率。

附图说明

图1为本发明实施例的真空吸附装置的整体结构示意图；

图2为本发明实施例的真空吸附装置的剖视图；

图3为本发明实施例中吸盘的俯视图；

图4为本发明实施例中吸盘的立体图；

图5为本发明实施例中密封垫圈的结构示意图；

图6为本发明实施例中吸盘底座的结构示意图；

图7为本发明实施例中吸盘底座的剖视图；

图8为本发明实施例中衬板的结构示意图；

图9为发明实施例中中心杆的结构示意图；

图10为本发明实施例中上轴套的结构示意图；

图11为本发明实施例中下轴套的结构示意图；

图12为本发明实施例中定位座的结构示意图。

图中各附图标记为：11、吸盘；12、吸盘底座；13、衬板；14、定位座；16、上轴套；17、密封垫圈；18、中心杆；19、下轴套；111、通气孔；112、中心孔；113、螺栓孔；114、裙边结构；115、内凸台；123、外凸台；124、螺栓孔；121、中心孔；122、通气孔；141、球形凹腔；142、螺栓紧固结构；181、第一限位阶梯；182、第二限位阶梯。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合实施例及其附图对本发明作进一步说明。

实施例

参见图1至图12，本实施例的盘面角度可自适应匹配的真空吸附装置包括：

吸盘11，吸盘11采用橡胶吸盘，周围具有裙边结构114，底部开有第一中心孔112、通气孔113以及螺栓孔111。设备内真空气流可以从通气孔113通过。吸盘11的底部外缘具有阶梯状的内凸台115，用于和密封垫圈17贴合；

方向调整单元，其包括开有中心孔的半封闭式的半球形吸盘底座12，和气密贴合在吸盘底座12底部的衬板13，吸盘底座12内部设有用于真空气流通过的通气孔122以及中心孔121；吸盘底座12的顶部设有外凸台123。吸盘底座12内部中空，上部通过螺栓安装固定吸盘11，底部为球面，衬板13的上表面和下表面均为球面。

密封垫圈17，密封垫圈17为阶梯型结构，参考图2、图5和图6，密封垫圈17的上下侧分别与吸盘11的内凸台115和吸盘底座12的外凸台123过盈配合。其内圈第一阶梯半径与吸盘的内凸台115半径相同，两者采用过盈配合；外圈第二阶梯半径与吸盘底座12上的外凸台123内径相同，两者采用过盈配合。吸盘11下表面、密封垫圈17下表面以及吸盘底座12上表面处于同一平面。定位座14，顶部设有与衬板13的底部气密贴合的球形凹腔141(球窝)。定位座14的中心设有依次穿过衬板13、吸盘底座12和吸盘11的柔性中心杆18，用于固定上述吸盘11及方向调整单元。

本实施例对于通气孔113、通气孔122以及螺栓孔111的具体设置数量、设置尺寸等不做限定，本领域技术人员可以根据实际情况进行设定。在实际使用中，一般设置4个十字对称布置的螺栓孔，通气孔在相邻螺栓孔之间布置数量相同，且两种孔的中心至盘面圆心距离相同。当盘面尺寸扩大时，各孔的数量可适当增加。

参见图1和图2，吸盘底座12的外表面和衬板13的内衬紧密贴合，形成气密结构。衬板13的外表面和定位座14上半部分球形凹腔141内衬紧密贴合，形成气密结构。吸盘底座12和衬板13之间可以相对转动，衬板13和定位座14的球形凹腔141可以相对转动，实现方向调整，双层类球铰结构增大了方向调整的角度范围。

参见图1和2所示，中心杆18依次穿过下轴套9、定位座14、衬板13、吸盘底座12、密封垫圈17、吸盘11和上轴套16，实现对整个真空吸附单元的连接和固定。真空气流则依次通过吸盘11上的通气孔111、吸盘底座上的通气孔122、衬板13中心孔和下轴套19间空隙进入配套真空管道，形成负压环境。

本实施例提供的真空吸附单元通过设置的类球铰结构实现了盘面角度的自适应匹配，从而提高了真空吸附的使用便捷性和安装效率，更加适应于柔性装配等工艺。

参见图2，上轴套16内表面与中心杆18上的第一限位阶梯181外形一致且采用过盈配合，形成气密性结构。下轴套19与中心杆18上的第二限位阶梯182配合，且装配后下轴套两个半片并不重合(参见图11)，之间的空隙用于真空气流通过。

参见图9，为进一步扩大盘面角度调整的范围，中心杆18采用具有一定弯曲性能的材料制作，实际应用中，可采用橡胶杆件。

参见图8和图11，衬板13和定位座14的球形凹腔141内表面均有气密性涂层内村，用以加强气密性并减小摩擦系数。

参见图11，定位座14下半部分具有螺栓紧固结构142，用于将真空吸附单元整体固定于吸附设备上。

本实施例对于吸盘材料不作严格限定，为了避免对吸附物造成损伤，一般采用具有一定变形量的材料制作，在实际应用中，吸盘11的制作材料一般为PEEK材料。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种盘面角度可自适应匹配的真空吸附装置，其特征在于，包括定位座，活动安装在所述定位座上的吸盘，以及调节所述吸盘方向的方向调整单元；

所述方向调整单元包括：

内部中空的吸盘底座，上部安装有所述的吸盘，底部为一曲面；

衬板，上表面与所述曲面活动贴合，下表面活动贴合在所述定位座上；

中心杆，一端连接在所述吸盘的背面，另一端依次穿过所述吸盘底座、衬板和定位座；所述中心杆上设有整体式的上轴套和分片式的下轴套，所述吸盘的中心设有与所述上轴套气密配合的第一中心孔，所述定位座设有与所述下轴套气密配合的第二中心孔；

所述吸盘上设有通气孔，吸盘与定位座间设有与所述通气孔连通的真空气流通道；所述吸盘与所述吸盘底座之间通过螺栓固连，所述吸盘与所述吸盘底座之间设有密封垫圈；所述吸盘的底部设有内凸台，所述吸盘底座的顶部设有外凸台，所述密封垫圈为阶梯型结构，上下分别与所述内凸台和所述外凸台过盈配合。

2.根据权利要求1所述的盘面角度可自适应匹配的真空吸附装置，其特征在于，所述的吸盘底座的曲面为球面，所述衬板的上表面和下表面均为球面，所述的定位座上具有贴合所述衬板球面的球形凹腔。

3.根据权利要求1所述的盘面角度可自适应匹配的真空吸附装置，其特征在于，所述的中心杆上设有用于固定所述上轴套的第一限位阶梯以及用于固定所述下轴套的第二限位阶梯。

4.根据权利要求1所述的盘面角度可自适应匹配的真空吸附装置，其特征在于，所述的吸盘底座的顶部设有通气孔，所述吸盘底座的底部设有与所述中心杆间隙配合的第三中心孔，所述的分片式的下轴套具有通气间隙，所述通气间隙、所述第三中心孔与所述中心杆之间的间隙、以及所述吸盘底座顶部的通气孔共同构成所述的真空气流通道。

5.根据权利要求1所述的盘面角度可自适应匹配的真空吸附装置，其特征在于，所述的定位座上设有用于固定的切口以及垂直穿过所述切口的通孔。

6.根据权利要求1所述的盘面角度可自适应匹配的真空吸附装置，其特征在于，所述的吸盘底座的外表面、所述的衬板的内外表面以及所述的定位座贴合所述衬板的上表面均喷涂有气密涂层。

7.根据权利要求1所述的盘面角度可自适应匹配的真空吸附装置，其特征在于，所述的中心杆由柔性材料橡胶制成。

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