CN1463906A - 真空夹具及其使用方法 - Google Patents
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一种真空夹具及其使用方法，该真空夹具包括基板、吸盘装置及支撑柱。其中该基板上设置有螺纹孔，该吸盘装置包括导气管以及连接在导气管一端的吸盘，该支撑柱包括用于支撑工件的支撑头部，该吸盘装置和支撑柱上均设有螺纹，通过螺纹配合可安装该吸盘装置和支撑柱在所述螺纹孔中，该吸盘装置和支撑柱相对于基板的高度可以分别调节。当工件被支撑柱支撑后，对所述吸盘装置施加真空，借助于该吸盘的吸附作用可将工件固定。
Description
【技术领域】
本发明涉及一种固持工件的夹具及其使用方法，尤指一种利用吸盘来吸附工件的真空夹具及其使用方法。
【技术背景】
随着3C产业的产品日趋轻薄化，若再使用传统的夹具对日趋轻薄化的薄件产品进行夹持定位，加工难度会越来越大，具体来说就是传统的夹具对工件进行夹持定位时，易使工件翘曲变形，甚至造成损伤。
为解决上述传统夹具中存在的问题，业者便使用真空夹具来代替传统夹具对这些薄件进行固定。虽然这里习惯地使用术语“真空”，实际情况是理想的真空从未达到过。更为常见的情况是真空度平均压力约为0.1巴。
如美国专利申请第3,598,006号揭露了一种真空夹具，这种真空夹具有一个支撑工件的水平支承板，在支承板上开有多个通孔，这些通孔与一个腔体连通。而工件就置放在这个水平支承板上，并且覆盖在这些通孔的表面，当一个真空发生装置对所述腔体施加真空时，由于通孔内的压强近似为零，通孔外的大气压便将该工件牢固的压紧在支承板上。
又如美国专利申请第5,035,409号揭示的真空夹具，它包括有一个上表面为平面的支承板，在支承板上开有多个通孔，每个通孔与一真空源相连，并且，每个通孔内都设置一阀门，通过这个阀门的开关动作可以控制通孔的开通和闭合。同样工件就平放在这个支承板上，并覆盖在这些通孔的表面，未被工件覆盖的通孔则通过所述阀门关闭。当真空源对所述通孔施加真空时，由于通孔内的压强近似为零，通孔外的大气压便将工件牢牢地压紧在支承板上。
还有PCT专利申请WO92/10336、美国专利申请第5,315,749号及第5,572,786号等相关专利揭示的真空夹具，都是利用真空将工件吸附在一个平的支撑板上。
但是，上述专利所揭示的真空吸盘都采用平面的支承板来支撑工件，则只能应用于平面的工件。而为获得流线型的外观表面，现在曲面薄件加工越来越常见。当然，为了固持这些曲面薄件，也可以将此支承板的上表面做成与工件表面一样的形状。然而，在实际运用中，每加工一种工件就要设计一种支承板，成本较高，而且当工件的表面较复杂的时候，制造支承板的难度更大。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种可固持薄件，且可适应于固持不同曲面薄件的真空夹具及其使用方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：本发明真空夹具包括基板、吸盘装置及支撑柱。其中该基板上设置有螺纹孔，该吸盘装置包括导气管以及连接在导气管一端的吸盘，该支撑柱包括用于支撑工件的支撑头部，该吸盘装置和支撑柱上均设有螺纹，通过螺纹配合可安装该吸盘装置和支撑柱在所述螺纹孔中，该吸盘装置和支撑柱相对于基板的高度可以分别调节。这样，当固持工件时，分别调节各个支撑柱和吸盘装置的高度以适应工件的表面，然后通过一个真空发生装置对吸盘装置施加真空，从而借助吸盘的吸附作用将工件固定。
与现有技术相比，本发明真空夹具中，对工件起定位作用的支撑柱及对工件起固定作用的吸盘装置的高度均可以调节，所以分别调节各支撑柱和吸盘装置的高度就可以达到固持曲面薄件的目的，并可以根据不同的曲面工件而进行调整，柔性很好。
【附图说明】
为了更好的理解本发明和展示实施本发明的情况，将结合附图，借助实例进行介绍。附图说明如下：
图1是本发明真空夹具的基板。
图2是本发明真空夹具的吸盘装置的立体图。
图3是本发明真空夹具的支撑柱的立体图。
图4是本发明真空夹具的立体组合图。
图5是本发明真空夹具的局部侧视平面图。
图6是本发明真空夹具用于固定曲面薄件时的局部平面图。
【具体实施方式】
图1是本发明真空夹具的基板10，该基板10四角端设有沉孔16，通过螺栓穿过这些沉孔16可将该基板10固定在一基座(图未示)上。所述基板10上贯穿设有多个螺纹孔12、14。
图2是本发明真空夹具的吸盘装置20，该吸盘装置20包括一导气管22及一连接在该导气管22一端的吸盘24。所述导气管22由刚性材料制成，其外表面设有螺纹，并在靠近吸盘24一端一体成型一横截面积较大的旋转座26，而在另一端设有一气管接口27。所述吸盘24设在该旋转座26端面上，该吸盘24呈碗状，由软性材料制成，其底部设有一与导气管22连通的开口25。
图3展示了本发明真空夹具的支撑柱30，该支撑柱30包括一螺纹杆34、一与螺纹杆34相连的较小断面积的颈部33、一与颈部33相连的较大断面积的旋转部36以及一与旋转部36相连的更大断面积的支撑头部32。所述旋转部36是在支撑头部32下方的外圆表面上对称的切去一部分材料而形成，其表面具有一对平面，以便于夹持工具夹持支撑柱30转动。所述支撑头部32顶部呈圆弧形，用于与工件表面接触。当工件被圆弧形的支撑头部支撑的时候，工件的局部表面(可近似为平面)始终与圆弧形的支撑头部相切，这种相切的接触方式可以使定位更平稳。
本发明真空夹具还包括与吸盘装置20的导气管22和支撑柱30的螺纹杆相配合的螺帽28及38，这些螺帽用于固定吸盘装置20及支撑柱30。
图4是本发明真空夹具的立体组合图，图5是其侧视平面图。装配该真空夹具时，先将一螺帽28及一螺帽38分别拧到吸盘装置20的导气管22上及支撑柱30的螺纹杆34上，再转动该吸盘装置20的旋转座26及支撑柱30的旋转部36，将该吸盘装置20及支撑柱30分别旋转穿过基板10的螺纹孔12、14，使该吸盘装置20及支撑柱30在基板10上侧保留适当高度(为了图示清楚，图4仅画出部分螺纹孔12、14中安装有吸盘装置20或支撑柱30的情形)，然后将另一螺帽28及另一螺帽38从基板10下侧拧到吸盘装置20的导气管22上及支撑柱30的螺纹杆34上，再分别拧紧位于基板10上侧及下侧的螺帽28及38，进而将吸盘装置20及支撑柱30固定安装在基板10上，最后将一真空发生装置(图未示)通过气管接口27连接到吸盘装置20上。从图4中可看出，当调节各个支撑柱30至适当高度后，多个支撑柱30的支撑头部32构成了一个实质意义上的支撑工件的支承面，然后将工件放置在该支承面上即可使用吸盘装置20将其固定。
虽然是为了图式清楚，图4并未示出基板10上所有螺纹孔12、14都安装吸盘装置20或支撑柱30的情形，但在实际使用中，也并不是每个基板10上的螺纹孔12、14都必须安装有吸盘装置20或支撑柱30，是否需要安装吸盘装置20或支撑柱30应根据工件的形状来确定，例如当工件有一缺口时，在缺口部位就不需要安装吸盘装置或支撑柱。
续请参照图5及图6，使用本发明真空夹具固持工件40时可以采用以下步骤：先大致调整各个支撑柱30和吸盘装置20的高度，使其大致符合工件40的曲表面，这个步骤主要是考虑到有些工件的表面较复杂，直接将工件放置到支撑柱30上时，工件会不平稳，给下一步的调节带来麻烦，但如果工件的曲面较简单，这个步骤也可以省略。然后将工件40放置到支撑柱30上，松开对应需要调节高度的吸盘装置20或支撑柱30的螺帽28及螺帽38，通过旋转吸盘装置20的旋转座26或支撑柱30的旋转部36来调节其高度，使每个支撑柱30都支撑工件40，每个吸盘24都贴紧工件40表面，高度调节适当后再拧紧螺帽28、38来锁定该状态。该步骤为精确定位工件，若有需要，可以通过一种电子扫描装置来辅助定位工件，此时吸盘装置20、支撑柱30、基板10可以带有参考标志，以便简化扫描工作。最后，通过真空发生装置对吸盘装置20施加真空，让吸盘24紧紧的贴到工件40表面上，从而牢固的吸住工件40，工件40即被吸盘24牢固固定，其固持状态如图6所示。
如图6所示的本发明真空夹具用于固持工件40的固持状态中，工件40底面两端上翘，整体呈一弧面。当工件40被吸附的局部表面(近似为平面)与吸盘口所在平面平行时，如图6所示的处于中间位置的吸盘装置20，其吸盘24能以均匀的方式变形，进而向下吸住工件。当工件40被吸附的局部表面(近似为平面)与吸盘口所在平面不平行时，其实这正是加工曲面薄件最常见的情形，如图5所示的处于两端位置的吸盘装置20，由于吸盘24是由软性材料制成的，吸盘24会自动变形以适应工件40的曲表面，因此吸盘24一样能紧紧的吸附工件40表面。
在实际情形中，工件的形状多种多样。很容易想到，针对不同的工件，为达到最佳的固持效果，吸盘装置20和支撑柱30不一定都如图4所示的那样设置。可以将导气管22、支撑柱30的螺纹杆34及基板10的螺纹孔12的直径做成一样的大小，这样可以根据工件的局部具体形状确定在相应的螺纹孔12中安装吸盘装置20还是支撑柱30。
另外，不同尺寸大小的吸盘固定工件的效果是不一样的，结合使用不同尺寸大小的吸盘，可以得到更佳的固定效果。尺寸大的吸盘吸附面积和吸附力大，固定工件的稳定性高，尺寸小的吸盘吸附面积和吸附力小，固定工件的稳定性相对较低，但可以通过增加吸盘的数量来弥补，并且小尺寸的吸盘与大尺寸的吸盘相比适应曲面的能力更强。选择尺寸大的吸盘还是选择尺寸小的吸盘应根据工件的表面形状来决定，一般而言，如果工件欲被吸附的局部表面曲率不大，一般使用尺寸大的吸盘，这样不但可以节约使用吸盘的数量，减少调节时间，又充分发挥尺寸大的吸盘的吸附面积和吸附力大的优点；而当工件欲被吸附的局部表面形状曲率较大时，则使用多个尺寸小的吸盘。
Claims (13)
1.一种真空夹具，其包括至少一承载装置及至少一吸附装置，其特征在于：所述吸附装置包括导气管以及连接在导气管一端的吸盘，所述承载装置包括用于支撑工件的支撑头部，所述真空夹具还包括一基板，所述吸附装置和承载装置可安装在该基板上且其相对于该基板的高度可以分别调节。
2.如权利要求1所述的真空夹具，其特征在于：所述基板设有用以安装吸附装置及承载装置的螺纹孔。
3.如权利要求2所述的真空夹具，其特征在于：所述导气管由刚性材料制成，其上设有螺纹，通过螺纹配合可安装在基板的螺纹孔中。
4.如权利要求3所述的真空夹具，其特征在于：所述导气管在靠近吸盘一端设有用于调节吸附装置高度的旋转座，在另一端设有气管接口。
5.如权利要求4所述的真空夹具，其特征在于：所述真空夹具还设有可拧到导气管上用于固定该吸附装置的螺帽。
6.如权利要求1所述的真空夹具，其特征在于：所述吸盘呈碗状，由软性材料制成，其底部设有与所述导气管相通的开口。
7.如权利要求2所述的真空夹具，其特征在于：所述承载装置呈柱状，其上设有螺纹，通过螺纹配合可安装在基板的螺纹孔中。
8.如权利要求7所述的真空夹具，其特征在于：所述承载装置的支撑头部呈圆弧形。
9.如权利要求8所述的真空夹具，其特征在于：所述承载装置在支撑头部下方设有用于调节承载装置高度的旋转部。
10.如权利要求9所述的真空夹具，其特征在于：所述真空夹具还设有可拧到承载装置上用于固定该承载装置的螺帽。
11.一种使用如权利要求1所述的真空夹具的方法，包括有如下步骤：
(1)调节各个承载装置的高度使其与工件表面接触，对工件进行定位；
(2)调节各个吸盘的高度使其贴紧工件表面；
(3)对吸附装置施加真空，让吸盘紧紧的吸附工件表面从而将工件固定。
12.如权利要求11所述的使用该真空夹具的方法，其特征在于，在步骤(1)之前，可根据工件的表面形状确定在基板具体位置安装承载装置还是吸附装置，并可进一步选择所用吸盘的大小。
13.如权利要求11所述的使用该真空夹具的方法，其特征在于，步骤(1)包括在工件放置前大致调节承载装置的高度和在工件放置后精确调节承载装置的高度两个步骤。
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