CN208246855U - 基于分级蜂窝结构的真空吸盘 - Google Patents

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本实用新型涉及基于分级蜂窝结构的真空吸盘,有效的解决了现有的真空吸盘抓取不牢和定位夹紧不牢的问题;其解决的技术方案是包括圆形的吸盘上板,所述吸盘上板向上延伸出贯通吸盘上板的抽气管,所述抽气管另一端和空压机相连,空压机外接电源,所述吸盘上板侧壁四周呈环形密封的固定连接有内吸盘,所述吸盘上板和内吸盘组合形成倒扣的碗形,所述内吸盘下端内部固定连接有和内吸盘内壁密封贴合的蜂窝板,所述蜂窝板上均匀的开设有若干正六边形的蜂窝孔,所述正六边形孔壁上均匀的开设有若干次级蜂窝孔,若干所述的蜂窝孔和次级蜂窝孔共同组合形成分级蜂窝结构;本实用新型通过多级蜂窝结构增加了本真空吸盘的吸附力,提高了本真空吸盘的稳定性。

Description

基于分级蜂窝结构的真空吸盘
技术领域
本实用新型涉及通用夹具技术领域,具体是基于分级蜂窝结构的真空吸盘。
背景技术
目前,随着企业生产的自动化程度越来越高,能够极大提高生产效率,解放生产力的机器人应用越来越广泛。与之配套的末端抓取装置也发展迅速,形成了多种类型,多种结构,多种原理的抓取装置。但是现有抓取装置多为刚性抓取式机械手,易损坏抓取物,且抓取位置受限。基于真空吸盘的末端抓取装置,不仅可以抓取各类型物品,还不易损坏抓取物,抓取位置灵活。但是常常出现抓取不牢,漏气等现象。
由此可见,真空吸盘适用范围广泛,能够运用于末端抓取装置,也可运用于零件的定位夹紧装置,而且方便可靠,可以有效的提高工作效率和加工质量。
本真空吸盘属于通用夹具的一种,不仅适用于夹紧各种金属类零件,还可用于塑料、玻璃等非磁性零件加工中的定位夹紧。本真空吸盘无须真空泵抽真空,只要透过空气压缩机便能运转使用。真空吸盘里就算已吸进切削油、切削液或铁屑也可以轻易地将其排出。其结构简单、使用方便、故障少、维修简便,可加工各种不同尺寸大小的零件。
而现有的真空吸盘多为传统单孔吸盘结构,单孔设计孔的大小不可调,当遇到吸附材料表面凹凸不平时很难将材料吸附起来,吸附概率小导致有效吸附面积小,使得有时很难有效吸附起零件或者出现定位不准确现象,同时增大了吸附材料的表面受力情况,可能导致材料变形,甚至损坏。
因此,本实用新型提供一种新的基于分级蜂窝结构的真空吸盘来解决此问题。
实用新型内容
针对上述情况,为克服现有技术之缺陷,本实用新型提供一种基于分级蜂窝结构的真空吸盘,有效的解决了现有的真空吸盘抓取不牢和定位夹紧不牢的问题。
本实用新型为基于分级蜂窝结构的真空吸盘,其特征在于,包括圆形的吸盘上板,所述吸盘上板向上延伸出贯通吸盘上板的抽气管,所述抽气管另一端和空压机相连,空压机外接电源,所述吸盘上板侧壁四周呈环形密封的固定连接有内吸盘,所述吸盘上板和内吸盘组合形成倒扣的碗形,所述内吸盘下端内部固定连接有和内吸盘内壁密封贴合的蜂窝板,所述蜂窝板上均匀的开设有若干正六边形的蜂窝孔,所述蜂窝孔壁上均匀的开设有若干次级蜂窝孔,若干所述的蜂窝孔和次级蜂窝孔共同组合形成分级蜂窝结构。
优选的,所述内吸盘、蜂窝板材质均为柔性材料。
优选的,所述内吸盘外设有滑动套设在抽气管上的吸盘外壳,所述吸盘外壳包括滑动套设在抽气管外的上端板,所述上端板侧壁呈环形固定连接有直径大于内吸盘的外吸盘,所述外吸盘下端面为分级蜂窝结构,所述外吸盘材质为柔性材料。
优选的,所述吸盘上板上开设有多个通气孔,通气孔内密封的固定安装有换气阀,所述换气阀经密封的穿过上端板的电线和吸盘控制单元相连,吸盘控制单元在控制上端板下落的同时控制换气阀打开。
优选的,所述吸盘上板下表面固定连接有电磁铁,所述电磁铁经密封的穿过所述吸盘上板和上端板的电线与外接电源相连,所述电磁铁上开设有多个通孔。
本实用新型针对现有的真空吸盘抓取不牢和定位夹紧不牢的缺陷做出改进,吸盘端面采用多级蜂窝结构,增加吸盘吸附力,吸盘内增设电磁铁,以进一步增加本装置的稳定性,同时在外部增设吸盘外壳,增加本装置的适用性和稳定性。
附图说明
图1为本实用新型不含吸盘外壳的主视示意图。
图2为本实用新型不含吸盘外壳的立体示意图一。
图3为本实用新型不含吸盘外壳的立体示意图二。
图4为本实用新型主视示意图。
图5为本实用新型剖视示意图。
图6为传统蜂窝结构示意图。
图7为本实用新型分级蜂窝结构示意图。
图8为本实用新型分级蜂窝结构中单个孔的结构平面示意图。
图9为本实用新型吸盘、蜂窝板多种表面形态截面示意图。
具体实施方式
有关本实用新型的前述及其他技术内容、特点与功效,在以下配合参考附图1至图9对实施例的详细说明中,将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的结构内容,均是以说明书附图为参考。
下面将参照附图描述本实用新型的各示例性的实施例。
实施例一,本实用新型为基于分级蜂窝结构的真空吸盘,其特征在于,包括圆形的吸盘上板1,所述吸盘上板1为本装置后续结构提供固定基础,材质为刚性材质,所述吸盘上板1向上延伸出贯通吸盘上板1的抽气管2,所述抽气管2另一端和空压机相连,现有的真空吸盘抽气装置多为真空泵,本装置选用的空压机相对于真空泵更加便捷,空压机即可以将空压机气罐内的高压气体从与空压机出气孔相连的抽气管2中压出,用于将抓取表面的异物如灰尘、小颗粒等吹走并使抓取表面更加洁净,提高了抓取成功率;同时空压机还可以将空压机气罐内的气体压出到外界,使空压机气罐内的气压低于本真空吸盘内的气压并以此实现真空泵抽真空的功能,空压机外接电源,所述吸盘上板1侧壁四周呈环形密封的固定连接有内吸盘3,所述吸盘上板1和内吸盘3组合形成倒扣的碗形,便于在抓取物体时内吸盘3扣合在抓取表面,使空压机在抽真空后内吸盘可在紧密贴合在目标抓取物抓取表面,此时内吸盘3、吸盘上板1和目标抓取物抓取表面形成的密封气室内的气压远低于外接正常气压,并依靠此压差完成对目标抓取物的抓取,所述内吸盘3下端内部固定连接有和内吸盘3内壁密封贴合的蜂窝板4,蜂窝板4和内吸盘3贴合处密封以保证本真空吸盘抽真空时的气密性和工作时的稳定性,参考图7,所述蜂窝板4上均匀的开设有若干正六边形的蜂窝孔15,所述蜂窝孔15壁上均匀的开设有若干次级蜂窝孔16,正六边形风蜂窝孔15的设置相对的于常见的单孔真空吸盘增加了抓取的成功率和工作时的稳定性,常见单孔吸盘若因密封不严密或抓取物表面不平整则必然会造成真空气室进气从而导致抓取失败,而若干所述蜂窝孔15的设置则使本真空吸盘在抽真空后形成若干对应的微型真空气室,而若因某些外界原因而导致的密封不严密造成进气的情况发生后,若干所述蜂窝孔15中只有部分相关的蜂窝孔15因进气而失效,并不会对整块蜂窝板4造成太大的影响,以保证本真空吸盘抓取目标物体的概率大大增加,工作稳定性大幅度提高,而次级蜂窝孔16设置在蜂窝孔15的间隙之间,增加了蜂窝板4的柔性的同时更有效的降低了因密封不严密导致的蜂窝孔15进气造成蜂窝孔15真空失效的发生概率,即本真空吸盘因外界原因造成密封不严密导致进气时会先使次级蜂窝孔16失效,若干密布在蜂窝孔15间隙之间的次级蜂窝孔16能层层削弱进气造成的不利影响,从而有效的保护蜂窝孔15的真空性能,总的来说,次级蜂窝孔16的设置主要是为了保护蜂窝孔15的工作稳定性,同时抽真空后形成的更微型的真空气室也有助于提高本真空吸盘的性能,故次级蜂窝孔16的大小应远远小于蜂窝孔15且应均匀密实的填满蜂窝孔15之间的空隙,次级蜂窝孔16可同样设为正六边形,也可设为正三角形或其他等边多边形,若干所述的蜂窝孔15和次级蜂窝孔16共同组合形成分级蜂窝结构5,所述分级蜂窝结构5在本真空吸盘经空压机抽真空后,内吸盘3向下形变且内壁紧贴蜂窝板4上壁,同时吸盘上板1向下运动,内吸盘3、吸盘上板1、目标抓取物抓取表面和分级蜂窝结构5共同形成若干真空气室,此时本真空吸盘内部气压远远低于外界正常气压,并依靠此压差完成对目标抓取物的抓取。
实施例二,在实施例一的基础上,所述内吸盘3、蜂窝板4材质均为柔性材料,内吸盘3材质为柔性材料使其已发生形变,即在本真空吸盘抽真空后易收缩从而快速形成真空气室,且在完成抓取后重新充气时可快速回复原形态,蜂窝板4材质为柔性材料为了本真空吸盘在抽真空后可使蜂窝板4同时跟随内吸盘3形变并依旧和内吸盘3内壁密封贴合,同时,蜂窝板4用柔性材料制作还便于使本真空吸盘在抽真空后蜂窝板4上的蜂窝孔15和次级蜂窝孔16均可快速形成真空气室,便于抓取目标抓取物,所述柔性材料则即可以选用最常见的橡胶,也可用硅胶等其他塑形材料。
实施例三,在实施例一的基础上,所述内吸盘3外设有滑动套设在抽气管2上的吸盘外壳6,吸盘外壳6的设置用于强化本真空吸盘对大型、重型目标的抓取能力,增大了真空气室的容积,使本真空吸盘抽真空后内部气压和外接正常气压的压差更大,更容易抓取大型、重型目标,提高了本真空吸盘的抓取承载力,所述吸盘外壳6包括滑动套设在抽气管2外的上端板7,上端板7和抽气管2的接缝处应做密封处理以保证其气密性,所述上端板7侧壁呈环形固定连接有直径大于内吸盘3的外吸盘8,即本真空吸盘下压抓取目标抓取物时,外吸盘8因下压力而使外吸盘8内部的气体被排出至外接,后外吸盘8下端面和内壁贴合在目标抓取物抓取表面并以此形成大于内吸盘3的真空气室,所述外吸盘8下端面为分级蜂窝结构5,分级蜂窝结构5的设置可使外吸盘8下端面紧密的贴合在目标抓取物抓取表面,其工作原理具体可见实施例一,所述外吸盘8材质为柔性材料,柔性材料即可以选用最常见的橡胶,也可用硅胶等其他塑形材料。
实施例四,在实施例三的基础上,所述的抽气管2外壁固定连接有置于上端板7上方的牵引器9,所述牵引器9通过细钢丝绳10和所述上端板7相连,牵引器9可控制外吸盘8的上下滑动,即当目标抓取物的质量、抓取表面的面积都在内吸盘3可承载的范围内时,则牵引器9将外吸盘8提起,而当目标抓取物的质量或抓取表面的面积超出内吸盘3可承载的范围时,则牵引器9将外吸盘8放下直至外吸盘8下端面和内吸盘3下端面齐平,此时因外吸盘8与抽气管2间密封紧密贴合,故其间的摩擦力可使本真空吸盘在向下压的同时带动外吸盘8向下运动并以此挤出外吸盘8内的空气,所述牵引器9上固定连接有吸盘控制单元11,吸盘控制单元11用于控制外吸盘8的起升。
实施例五,在实施例四的基础上,所述吸盘上板1上开设有多个通气孔12,通气孔12内密封的固定安装有换气阀,换气阀和通气孔12内壁紧密密封贴合以防止接缝处漏气从而影响本真空吸盘的性能,所述换气阀经密封的穿过上端板7的电线和吸盘控制单元11相连,吸盘控制单元11内同时集成有换气阀控制模块,吸盘控制单元11在控制上端板7下落的同时控制换气阀打开,通气孔12和换气阀的设置是为增加了外吸盘8的稳定性,实施例三中的外吸盘8工作方式为传统吸盘的工作方式,即通过下压外吸盘8而将外吸盘8内部的气体挤出,而外吸盘8的下压方式则是依靠外吸盘8和抽气管2外侧壁密封紧密贴合产生的摩擦力实现下压,经实际使用检验发现随着使用时间的增长外吸盘8的效果会逐渐降低,故通气孔12和换气阀的设置使外吸盘8下落后换气阀同时开启,本真空吸盘开始抽真空,此时在外接空压机的作用下,外吸盘8下端面和内壁和目标抓取物抓取表面贴合,上端板7自然下降,避免了依靠摩擦力下压的不稳定性和较短的使用寿命,换气阀开始同时将内吸盘3和外吸盘8内的连为一个大型的气室,从而转变了外吸盘8抓取目标抓取物的方式,提高了抓取成功率且大幅度提高了外吸盘8的使用寿命,换气阀可通过在吸盘上板1和上端板7上开孔,电线经过孔从而和外接电源相连,开孔处密封处理。
实施例六,在实施例一的基础上,所述吸盘上板1下表面固定连接有电磁铁13,电磁铁13的设置是为了进一步提高本真空吸盘的抓取承载力上限,因考虑到常用的抓取目标物中金属件占据了相当大的比例,而金属件中大质量物体中又包含为数不少的高质量物体,故设置电磁铁13以提高本真空吸盘的抓取承载力,所述电磁铁13经密封的穿过所述吸盘上板1和上端板7的电线与外接电源相连,所述电磁铁13上开设有多个通孔14,便于外部空压机抽气和充气,所述电磁铁13可通过在吸盘上板1和上端板7上开孔,电线经过孔从而和外接电源相连,开孔处密封处理。
具体使用时,因本装置为通用夹具中的一种小型夹具,故大多无法脱离起升、位移装置而单独存在,故在具体使用时,本真空吸盘的空压机、牵引器9、吸盘控制单元11、电磁铁13均和例如机械臂等的起升、位移装置的控制箱相连,便于操作人员在操作起升、位移装置时同步控制本真空吸盘;
具体使用时,本真空吸盘随起升、位移装置下降至目标抓取物抓取表面上方,此时控制空压机吹气,将抓取表面的异物如灰尘、小颗粒等吹走以使抓取表面更加洁净,提高抓取成功率,之后根据目标抓取物的质量或抓取表面的面积判断是否启用外吸盘8;
当目标抓取物的质量、抓取表面的面积都在内吸盘3可承载的范围内时,则牵引器9不工作,外吸盘8处于初始状态,即被提起状态,换气阀关闭,此时操作人员控制起升、位移装置下降,本真空吸盘随起升、位移装置下降直至接触目标抓取物抓取表面,控制空压机抽气,在抽气过程中内吸盘3内部气压快速降低,内吸盘3在外部气压的作用下迅速向下形变且内壁紧贴蜂窝板4上壁,同时吸盘上板1向下运动,内吸盘3、吸盘上板1、目标抓取物抓取表面和分级蜂窝结构5共同形成若干真空气室,此时本真空吸盘内部气压远远低于外界正常气压,并依靠此压差完成对目标抓取物的抓取,而若目标抓取物为金属物体则还可开启电磁铁13以增加抓取稳定性;
当目标抓取物的质量或抓取表面的面积超出内吸盘3可承载的范围时,则牵引器9将外吸盘8放下直至外吸盘8下端面和内吸盘3下端面齐平,同时换气阀打开,之后控制空压机抽气,在抽气过程中外吸盘8和内吸盘3内部气压快速降低,外吸盘8在外部气压的作用下迅速向下形变且内壁紧贴抓取表面,外吸盘8下端面上的分级蜂窝结构5内的空气在外吸盘8向下变形的过程中被迅速挤出,并和抓取表面共同形成密封气室,以此加强和抓取表面的贴合度,内吸盘3在外部气压的作用下迅速向下形变且内壁紧贴蜂窝板4上壁,同时吸盘上板1向下运动,内吸盘3、吸盘上板1、目标抓取物抓取表面和分级蜂窝结构5共同形成若干真空气室,此时本真空吸盘内部气压因外吸盘8的存在而不仅远远低于外界正常气压,同时低于只使用内吸盘3时的吸盘内部气压,依靠此压差即可完成对超出内吸盘3可承载范围的目标抓取物的抓取,而若目标抓取物为金属物体则还可开启电磁铁13以增加抓取稳定性;
而因由蜂窝孔15和次级蜂窝孔16组成形成的分级蜂窝结构5和包含蜂窝结构5的蜂窝板4在接触不同状态下的抓取表面时因分级蜂窝结构5和柔性材料的双重作用,能变形成各种状态以紧密贴合抓取表面,具体可参考图9;
当抓取稳定后,操作人员操作起升、位移装置将目标抓取物放到需要的位置后,控制空压机充气即可将目标抓取物放下。
本实用新型针对现有的真空吸盘抓取不牢和定位夹紧不牢的缺陷做出改进,吸盘端面采用多级蜂窝结构,增加吸盘吸附力,吸盘内增设电磁铁,以进一步增加本装置的稳定性,同时在外部增设吸盘外壳,增加本装置的适用性和稳定性。

Claims (6)

1.基于分级蜂窝结构的真空吸盘,其特征在于,包括圆形的吸盘上板(1),所述吸盘上板(1)向上延伸出贯通吸盘上板(1)的抽气管(2),所述抽气管(2)另一端和空压机相连,空压机外接电源,所述吸盘上板(1)侧壁四周呈环形密封的固定连接有内吸盘(3),所述吸盘上板(1)和内吸盘(3)组合形成倒扣的碗形,所述内吸盘(3)下端内部固定连接有和内吸盘(3)内壁密封贴合的蜂窝板(4),所述蜂窝板(4)上均匀的开设有若干正六边形的蜂窝孔(15),所述蜂窝孔(15)壁上均匀的开设有若干次级蜂窝孔(16),若干所述的蜂窝孔(15)和次级蜂窝孔(16)共同组合形成分级蜂窝结构(5)。
2.根据权利要求1所述的基于分级蜂窝结构的真空吸盘,其特征在于,所述内吸盘(3)、蜂窝板(4)材质均为柔性材料。
3.根据权利要求1所述的基于分级蜂窝结构的真空吸盘,其特征在于,所述内吸盘(3)外设有滑动套设在抽气管(2)上的吸盘外壳(6),所述吸盘外壳(6)包括滑动套设在抽气管(2)外的上端板(7),所述上端板(7)侧壁呈环形固定连接有直径大于内吸盘(3)的外吸盘(8),所述外吸盘(8)下端面为分级蜂窝结构(5),所述外吸盘(8)材质为柔性材料。
4.根据权利要求3所述的基于分级蜂窝结构的真空吸盘,其特征在于,所述的抽气管(2)外壁固定连接有置于上端板(7)上方的牵引器(9),所述牵引器(9)通过细钢丝绳(10)和所述上端板(7)相连,所述牵引器(9)上固定连接有吸盘控制单元(11)。
5.根据权利要求4所述的基于分级蜂窝结构的真空吸盘,其特征在于,所述吸盘上板(1)上开设有多个通气孔(12),通气孔(12)内密封的固定安装有换气阀,所述换气阀经密封的穿过上端板(7)的电线和吸盘控制单元(11)相连,吸盘控制单元(11)在控制上端板(7)下落的同时控制换气阀打开。
6.根据权利要求1所述的基于分级蜂窝结构的真空吸盘,其特征在于,所述吸盘上板(1)下表面固定连接有电磁铁(13),所述电磁铁(13)经密封的穿过所述吸盘上板(1)和上端板(7)的电线与外接电源相连,所述电磁铁(13)上开设有多个通孔(14)。
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CN110142794A (zh) * 2019-05-22 2019-08-20 华中科技大学 一种具有蜂巢网格结构的吸附腔及其吸附方法
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