CN205524556U - 气动柱塞抽空吸附贴壁装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种气动柱塞抽空吸附贴壁装置，包括中部具有凹腔的橡胶密封垫橡胶密封垫后侧有芯轴，芯轴中部具有通孔，通孔背离凹腔的一端具有插入通孔内的抽空柱塞，芯轴外部靠近橡胶密封垫的一端外设有活塞，背离橡胶密封垫设有柱塞缸筒，柱塞缸筒外还套有与活塞外周侧紧密贴合的气缸筒，气缸筒与活塞及柱塞缸筒之间形成封闭的活塞内腔，气缸筒上具有与活塞内腔联通的进排气孔，柱塞缸筒内与抽空柱塞之间设有紧压弹簧，芯轴与柱塞缸筒之间具有间隙，柱塞缸筒上具有导气孔，导气孔位于活塞内侧面。本实用新型利用抽空柱塞产生抽吸作用，自动形成负压，取消真空泵，简化附壁爬行机器人的结构，减轻重量，减少成本，降低能耗；此外，还采用平面活塞增加密封面积，改善密封效果。

Description

气动柱塞抽空吸附贴壁装置

技术领域

本实用新型涉及一种气动柱塞抽空吸附贴壁装置。

背景技术

目前的附壁爬行机器人足部负压吸附贴壁装置，主要采用真空泵抽吸方式，形成负压吸附力。现有典型产品的技术结构如图1所示。当需要贴壁吸附时，贴壁装置放在固体壁面上，进排气孔接通高压气瓶，高压气体进入气缸，推动活塞左行，挤压橡胶密封垫的外缘，使密封垫与固体壁面间形成密封腔，中心孔接通真空泵，将密封腔中的空气尽可能抽出，在密封腔内外形成压差，产生真空吸附力，使贴壁装置吸附固定在壁面上，以承受附壁爬行机器人的重量(通常由多个气动负压吸附贴壁装置并联组合，构成吸附贴壁机构，增加承载能力)。当附壁爬行机器人需要提足时(需解除吸附作用)，进排气孔接通快速排气阀，排出活塞右腔的气体，同时中心孔接通高压气源。

高压气体进入橡胶密封垫下部，使橡胶密封垫恢复凹形状态，消除压差，解除贴壁吸附作用。现有的气动负压吸附贴壁装置存在三个问题：第一现有的气动负压吸附贴壁装置采用真空泵抽吸形成负压，需要安装一套真空泵装置，增加了机器人的结构复杂性和自重，同时真空泵的运转需要能量，增大了机器人的装机功率和能耗。第二由于仅在圆弧形橡胶密封垫的外缘形成密封面，密封面积较小，一旦壁面存在小坑或凹凸不平，密封的效果较差，难以可靠地形成负压区。第三气缸活塞将橡胶密封垫外缘压紧形成密封面后，橡胶密封垫受压差作用紧压变形时不能向外缘充分伸展，形成褶皱，影响橡胶密封垫的使用寿命。

发明内容

本实用新型对上述问题进行了改进，即本实用新型要解决的技术问题是现有的气动负压吸附贴壁装置存在成本高、结构复杂、密封效果差，橡胶密封垫的使用寿命短等问题。

本实用新型的具体实施方案是：一种气动柱塞抽空吸附贴壁装置，包括中部具有凹腔的橡胶密封垫，所述橡胶密封垫后侧中部连接有芯轴，所述芯轴中部具有与凹腔联通的通孔，所述通孔背离凹腔的一端具有插入通孔内的抽空柱塞，所述芯轴外部靠近橡胶密封垫的一端外设有活塞，背离橡胶密封垫的一端外罩设有柱塞缸筒，所述柱塞缸筒外还套有与活塞外周侧紧密贴合的气缸筒，所述气缸筒与活塞及柱塞缸筒之间形成封闭的活塞内腔，所述气缸筒上具有与活塞内腔联通的进排气孔，所述柱塞缸筒内与抽空柱塞之间设有紧压弹簧，所述芯轴与柱塞缸筒之间具有间隙，所述柱塞缸筒上具有使活塞内腔与间隙联通的导气孔，所述导气孔位于活塞内侧面。

进一步的，所述活塞朝向橡胶密封垫的一端为平面。

进一步的，所述柱塞缸筒与气缸筒固定连接。

进一步的，所述活塞外周与气缸筒之间、活塞与柱塞缸筒之间、抽空柱塞与柱塞缸筒之间均设有密封圈。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：（1）采用抽空柱塞产生抽吸作用，自动形成负压，取消真空泵，简化附壁爬行机器人的结构，减轻重量，减少成本，降低能耗；（2）采用平面活塞，首先推压橡胶密封垫的中部，使橡胶密封垫在受压过程中能充分的向外伸展，然后才挤压整个橡胶密封垫，既增加密封面积，改善密封效果，解决壁面存在小坑或凹凸不平，造成密封不严的问题，又使整个橡胶密封垫在受压后充分伸展，避免形成褶皱，延长其使用寿命。

附图说明

图1为现有抽空吸附贴壁装置结构示意图。

图2为本实用新型气动柱塞抽空吸附贴壁装置初始状态（未吸附贴壁）结构示意图。

图3为本实用新型结构示意图吸附贴壁状态结构示意图。

图中：1-橡胶密封垫；2-气缸筒；3、5、8、11、14-O型密封圈；4-活塞；6-芯轴；7-抽空柱塞；9-弹簧；10-柱塞缸筒；12-进排气孔；13-导气孔。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细的说明。

如图2～3所示，一种气动柱塞抽空吸附贴壁装置，包括中部具有凹腔的橡胶密封垫1，所述橡胶密封垫后侧中部连接有芯轴6，所述芯轴6中部具有与凹腔联通的通孔，所述通孔背离凹腔的一端具有插入通孔内的抽空柱塞7，所述芯轴6外部靠近橡胶密封垫的一端外设有活塞4，背离橡胶密封垫的一端外罩设有柱塞缸筒10，所述柱塞缸筒10外还套有与活塞4外周侧紧密贴合的气缸筒2，所述气缸筒2与活塞4及柱塞缸筒10之间形成封闭的活塞4内腔，所述气缸筒2上具有与活塞4内腔联通的进排气孔12，所述柱塞缸筒10内与抽空柱塞7之间设有紧压弹簧弹簧，所述芯轴6与柱塞缸筒10之间具有间隙，所述柱塞缸筒10上具有使活塞4内腔与间隙联通的的导气孔13，所述导气孔13位于活塞4内侧面。

本实施例中，所述活塞4朝向橡胶密封垫1的一端为平面，所述柱塞缸筒10与气缸筒2焊接。

进一步的，所述活塞4外周与气缸筒2之间、活塞4与柱塞缸筒10之间、抽空柱塞7与柱塞缸筒10之间均设有密封圈。

工作时，在贴壁装置的气缸没有进入压缩空气前，抽空柱塞7在弹簧9作用下底部紧贴在凹形橡胶密封垫平底处。当需要吸附贴壁时，通过进排气孔12向气缸输入高压气体，推动活塞4左行。活塞在左行过程中，首先推动凹形橡胶密封垫1的中部，使中部变形紧贴固体壁面，然后使整个橡胶密封垫被压紧贴在固体壁面上。橡胶密封垫在被压紧之前，已经向外缘充分伸展开了，可以避免产生褶皱。活塞向左推动橡胶密封垫的中部向左运动时，连接在橡胶密封垫上的芯轴6也向左运动，在运动即将结束时，柱塞缸筒10上的导气孔13露出，活塞右腔的高压气体由导气孔13进入抽空柱塞7与柱塞缸筒10间的环形空间，在抽空柱塞大圆柱体的左端形成高压区，推动柱塞7向右运动，使壁面和密封垫间已经形成的体积接近于零密闭空间的容积增大数十倍，原来密闭空间中的残留空气膨胀，密闭空间中的压力下降，形成负压，在橡胶密封垫的内外形成压差，产生负压贴壁吸附力，以承受附壁爬行机器人的重量(抽空柱塞右行抽空后的状态，如图3所示)。当附壁爬行机器人需要提足(即需解除吸附作用)时，进排气孔12接通快速排气阀，活塞右腔的气体压力迅速下降到与周围大气压力相同，抽空柱塞7在右端弹簧9作用下迅速左行，产生动压力，使橡胶密封垫与壁面间密封腔内的压力升高，消除密封垫内外的压差，在橡胶的回弹作用下，橡胶密封垫恢复凹形状态，芯轴向右运动，封闭导气孔13, 解除吸附贴壁作用。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本实用新型的涵盖范围。

Claims (4)

1.一种气动柱塞抽空吸附贴壁装置，其特征在于，包括中部具有凹腔的橡胶密封垫，所述橡胶密封垫后侧中部连接有芯轴，所述芯轴中部具有与凹腔联通的通孔，所述通孔背离凹腔的一端具有插入通孔内的抽空柱塞，所述芯轴外部靠近橡胶密封垫的一端外设有活塞，背离橡胶密封垫的一端外罩设有柱塞缸筒，所述柱塞缸筒外还套有与活塞外周侧紧密贴合的气缸筒，所述气缸筒与活塞及柱塞缸筒之间形成封闭的活塞内腔，所述气缸筒上具有与活塞内腔联通的进排气孔，所述柱塞缸筒内与抽空柱塞之间设有紧压弹簧，所述芯轴与柱塞缸筒之间具有间隙，所述柱塞缸筒上具有使活塞内腔与间隙联通的导气孔，所述导气孔位于活塞内侧面。

2.根据权利要求1所述的一种气动柱塞抽空吸附贴壁装置，其特征在于，所述活塞朝向橡胶密封垫的一端为平面。

3.根据权利要求1所述的一种气动柱塞抽空吸附贴壁装置，其特征在于，所述柱塞缸筒与气缸筒固定连接。

4.根据权利要求1～3任一所述的一种气动柱塞抽空吸附贴壁装置，其特征在于，所述活塞外周与气缸筒之间、活塞与柱塞缸筒之间、抽空柱塞与柱塞缸筒之间均设有密封圈。