CN211104060U - 一种非牛顿流体相变柔性夹爪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种非牛顿流体相变柔性夹爪，包括柱塞真空泵、气囊、液囊和固定座，液囊与气囊之间形成有封闭腔体；柱塞真空泵包括驱动电机、柱塞泵缸体和偏心轴，柱塞泵缸体设有两个对称的柱塞腔体，两个柱塞腔体内均设有柱塞体，两个柱塞体均与偏心轴铰接，柱塞泵缸体上对应两个柱塞腔体设有两个抽吸通道，抽吸通道的两端分别与柱塞腔体和封闭腔体连通，两个抽吸通道内分别设有第一单向阀和第二单向阀，第一单向阀与第二单向阀的朝向相反，第一单向阀的开启压力小于第二单向阀的开启压力，柱塞泵缸体还设有两个外界连通管道，两个外界连通管道内分别设有组合阀；本实用新型能够解决现有柔性夹爪夹持力的问题，且利用气囊和液囊包覆工件，适应性强。

Description

一种非牛顿流体相变柔性夹爪

技术领域

本实用新型涉及夹爪技术领域，特别是涉及一种非牛顿流体相变柔性夹爪。

背景技术

现有的柔性夹爪在夹持工件时存在夹持力小的问题，导致工件容易走位甚至脱落，严重影响工件的加工进度，且现有柔性夹爪适应性较差，使工件的加工效率低下。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服以上所述的缺点，提供一种非牛顿流体相变柔性夹爪。

为实现上述目的，本实用新型的具体方案如下：

一种非牛顿流体相变柔性夹爪，包括柱塞真空泵、气囊、存储有非牛顿流体的液囊以及与气囊外形配合的固定座，所述气囊的开口端固定在固定座上，所述液囊嵌套在气囊内、且液囊的开口端与气囊的开口端密封配合，所述液囊与气囊之间形成有封闭腔体；

所述柱塞真空泵包括驱动电机、柱塞泵缸体和偏心轴，所述驱动电机固定在柱塞泵缸体的顶面中部，所述偏心轴设于柱塞泵缸体的中部、且其上下端分别转动连接在柱塞泵缸体上，所述驱动电机的输出端与偏心轴的上端传动连接，所述柱塞泵缸体的左右两端对应设有两个对称的柱塞腔体，两个所述柱塞腔体内分别设有柱塞体，两个所述柱塞体分别与偏心轴铰接，所述柱塞泵缸体上对应两个柱塞腔体设有两个抽吸通道，所述抽吸通道的一端与柱塞腔体连通，所述抽吸通道的另一端与封闭腔体连通，在位于柱塞泵缸体左端上的所述抽吸通道内设有第一单向阀，在位于柱塞泵缸体右端上的所述抽吸通道内设有第二单向阀，所述第一单向阀与第二单向阀的朝向相反，所述第一单向阀的开启压力小于第二单向阀的开启压力，所述柱塞泵缸体对应两个抽吸通道设有两个外界连通管道，两个所述外界连通管道内分别设有组合阀，所述组合阀用于控制柱塞腔体与外界空气的通断；

所述固定座固定在柱塞泵缸体的底面。

其中，所述驱动电机通过一个电机支架固定在柱塞泵缸体上。

其中，两个所述柱塞体分别通过连杆铰接在偏心轴的中部。

本实用新型有益效果为：通过上述结构设置，能够解决现有柔性夹爪夹持力的问题，保障工件加工顺利，利于提高工件加工精度，且利用气囊和液囊包覆工件，能够与工件外形贴覆，随工件外形改变，进而可以适应更多形状的工件，适应性强。

附图说明

图1是本实用新型的立体图；

图2是本实用新型的剖视图；

图3是本实用新型中柱塞真空泵的结构示意图；

图4是本实用新型中柱塞真空泵的剖视图；

附图标记说明：1-柱塞真空泵；11-驱动电机；12-柱塞泵缸体；13-偏心轴；14-柱塞体；15-抽吸通道；16-第一单向阀；17-第二单向阀；18-外界连通管道；19-组合阀；2-气囊；3-液囊；4-固定座；5-封闭腔体。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细的说明，并不是把本实用新型的实施范围局限于此。

非牛顿流体是剪应力与剪切应变率呈非线性关系的一类流体的总称，当其受到突然施加的剪切应力时粘度会急剧升高，发生相转变，由液态转变为固态，本实用新型便是利用非牛顿流体的这一相变特性设计出的柔性夹爪。

如图1至图4所示，本实施例所述的一种非牛顿流体相变柔性夹爪，包括柱塞真空泵1、气囊2、存储有非牛顿流体的液囊3以及与气囊2外形配合的固定座4，所述气囊2的开口端固定在固定座4上，所述液囊3嵌套在气囊2内、且液囊3的开口端与气囊2的开口端密封配合，所述液囊3与气囊2之间形成有封闭腔体5，气囊2和液囊3均采用柔性材质制成；

所述柱塞真空泵1包括驱动电机11、柱塞泵缸体12和偏心轴13，所述驱动电机11固定在柱塞泵缸体12的顶面中部，所述偏心轴13设于柱塞泵缸体12的中部、且其上下端分别转动连接在柱塞泵缸体12上，所述驱动电机11的输出端与偏心轴13的上端传动连接，所述柱塞泵缸体12的左右两端对应设有两个对称的柱塞腔体，两个所述柱塞腔体内分别设有柱塞体14，两个所述柱塞体14分别与偏心轴13铰接，所述柱塞泵缸体12上对应两个柱塞腔体设有两个抽吸通道15，所述抽吸通道15的一端与柱塞腔体连通，所述抽吸通道15的另一端与封闭腔体5连通，在位于柱塞泵缸体12左端上的所述抽吸通道15内设有第一单向阀16，在位于柱塞泵缸体12右端上的所述抽吸通道15内设有第二单向阀17，所述第一单向阀16与第二单向阀17的朝向相反，所述第一单向阀16的开启压力小于第二单向阀17的开启压力，所述柱塞泵缸体12对应两个抽吸通道15设有两个外界连通管道18，两个所述外界连通管道18内分别设有组合阀19，所述组合阀19用于控制柱塞腔体与外界空气的通断；所述固定座4固定在柱塞泵缸体12的底面。

本实施例所述的一种非牛顿流体相变柔性夹爪，具体地，所述驱动电机11通过一个电机支架固定在柱塞泵缸体12上，以便于驱动电机11的输出端与偏心轴13的上端传动连接。本实施例所述的一种非牛顿流体相变柔性夹爪，具体地，两个所述柱塞体14分别通过连杆铰接在偏心轴13的中部，所述连杆的一端铰接在柱塞体14上，其另一端铰接在偏心轴13上，在偏心轴13转动时，连杆随着偏心轴13摆动，从而使偏心轴13同时带动两个柱塞体14做往复运动。

本实施例具体的运作原理是： 初始阶段，即封闭腔体5内真空度低，首先将整个柔性夹爪置于工件的正上方，工作时，整个柔性夹爪下探至与工件接触，由于液囊3中的非牛顿流体未受到剪切力作用，非牛顿流体呈液态，可以自由流动，气囊2和液囊3会将工件部分包覆，然后驱动电机11带动偏心轴13转动，偏心轴13通过连杆同时带动两个柱塞体14做往复运动，当两个柱塞体14朝向右移动时，位于左边的柱塞腔体的有效体积增大，压强减小，将第一单向阀16吸开，进而将封闭腔体5内的空气经过抽吸通道15后被吸入柱塞腔体内，实现对封闭腔体5抽真空处理，使封闭腔体5内形成真空状态，而右边的柱塞腔体的有效体积减小，压强增大，由于封闭腔体5内在初始阶段真空度低，第二单向阀17还是处于关闭状态，右边的柱塞腔体内的空气将打开右边的组合阀19，然后从外界连通管道18的下端排出，完成柱塞体14右移动过程，整个右移过程中，封闭腔体5内形成真空，在大气压作用下，气囊2体积收缩，同时挤压液囊3，使液囊3内的非牛顿流体受到剪切力作用，非牛顿流体的粘度迅速升到，并转变为固定，进而将工件限制住，然后两个柱塞体14朝向左移动，此时位于左边的柱塞腔体的有效体积逐渐减小，压强增大，使第一单向阀16处于关闭状态，而左边的柱塞腔体内的空气打开左边组合阀19，然后从外界连通管道18的下端排出，而右边的柱塞腔体的有效体积逐渐增大，压强减小，第二单向阀17处于关闭状态，右边的组合阀19在外界空气的压力下打开，外界空气从外界连通管道18的上端进入右边的柱塞腔体内，如此完成一个往复过程，即在两个柱塞体14往复一个周期内，实现了对封闭腔体5抽真空，使非牛顿流体受到剪切力作用，非牛顿流体从液态转变成固态，完成相变过程；然后在驱动电机11的持续带动下，两个柱塞体14不断做往复运动，即左边的柱塞腔体周期性地对封闭腔体5进行抽真空处理，同时气囊2也是均匀挤压液囊3，这个过程中，液囊3内的非牛顿流体受到周期性的剪切力作用，从而保证液囊3中的非牛顿流体获得持续的脉动剪切应力，维持固态，进而实现夹持工件，夹持牢固、稳定，使工件不易走位或脱落，保证工件加工完成，利于提高工件的加工精度；

而随着驱动电机11带动两个柱塞体14持续工作，封闭腔体5内的真空度逐渐增大，达到高真空度，当两个柱塞体14向右移动时，第一单向阀16在左边柱塞体14的作用下被吸开，封闭腔体5内的空气被吸入柱塞腔体内，使非牛顿流体受到剪切力作用，同时外界空气会顶开左边的组合阀19，从外界连通管道18的上端进入左边的柱塞腔体内，达到对左边的柱塞腔体的平衡补充，而第二单向阀17由于封闭腔体5内处于高真空度状态，将会在右边的柱塞体14作用下打开，右边的柱塞腔体内的空气通过抽吸通道15进入封闭腔体5内，从而使气囊2能够在大气压作用下周期性对液囊3挤压，进而保证了液囊3内的非牛顿流体维持固态，达到夹持工件的目的，而当两个柱塞体14向左移动时，第一单向阀16关闭，左边的柱塞腔体内的空气打开左边的组合阀19，并从外界连通管道18的下端排出，而第二单向阀17关闭，外界空气打开右边的组合阀19，然后从外界连通管道18的上端进入右边的柱塞腔体内，进而对右边的柱塞腔体进行气压补充；

需要释放工件时，只需将驱动电机11停止工作，封闭腔体5内的压强恢复，气囊2对液囊3的挤压消除，使液囊3内的非牛顿流体失去剪切力的作用，非牛顿流体从固态恢复到液态，然后整个柔性夹爪上升，从而达到释放工件。

本实施例中，位于左边的组合阀19的下阀体的开启压力小于位于右边的组合阀19的下阀体的开启压力，从而可以在封闭腔体5处于高真空度时，左右两边的抽吸通道15的抽吸不均衡，从而保证封闭腔体5的压强处于波动状态，进一步保障非牛顿流体在工作时始终维持固态。

通过上述结构设置，能够解决现有柔性夹爪夹持力的问题，保障工件加工顺利，利于提高工件加工精度，且利用气囊2和液囊3包覆工件，能够与工件外形贴覆，随工件外形改变，进而可以适应更多形状的工件，适应性强。

以上所述仅是本实用新型的一个较佳实施例，故凡依本实用新型专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，包含在本实用新型专利申请的保护范围内。

Claims (3)

1.一种非牛顿流体相变柔性夹爪，其特征在于，包括柱塞真空泵（1）、气囊（2）、存储有非牛顿流体的液囊（3）以及与气囊（2）外形配合的固定座（4），所述气囊（2）的开口端固定在固定座（4）上，所述液囊（3）嵌套在气囊（2）内、且液囊（3）的开口端与气囊（2）的开口端密封配合，所述液囊（3）与气囊（2）之间形成有封闭腔体（5）；

所述柱塞真空泵（1）包括驱动电机（11）、柱塞泵缸体（12）和偏心轴（13），所述驱动电机（11）固定在柱塞泵缸体（12）的顶面中部，所述偏心轴（13）设于柱塞泵缸体（12）的中部、且其上下端分别转动连接在柱塞泵缸体（12）上，所述驱动电机（11）的输出端与偏心轴（13）的上端传动连接，所述柱塞泵缸体（12）的左右两端对应设有两个对称的柱塞腔体，两个所述柱塞腔体内分别设有柱塞体（14），两个所述柱塞体（14）分别与偏心轴（13）铰接，所述柱塞泵缸体（12）上对应两个柱塞腔体设有两个抽吸通道（15），所述抽吸通道（15）的一端与柱塞腔体连通，所述抽吸通道（15）的另一端与封闭腔体（5）连通，在位于柱塞泵缸体（12）左端上的所述抽吸通道（15）内设有第一单向阀（16），在位于柱塞泵缸体（12）右端上的所述抽吸通道（15）内设有第二单向阀（17），所述第一单向阀（16）与第二单向阀（17）的朝向相反，所述第一单向阀（16）的开启压力小于第二单向阀（17）的开启压力，所述柱塞泵缸体（12）对应两个抽吸通道（15）设有两个外界连通管道（18），两个所述外界连通管道（18）内分别设有组合阀（19），所述组合阀（19）用于控制柱塞腔体与外界空气的通断；

所述固定座（4）固定在柱塞泵缸体（12）的底面。

2.根据权利要求1所述的一种非牛顿流体相变柔性夹爪，其特征在于，所述驱动电机（11）通过一个电机支架固定在柱塞泵缸体（12）上。

3.根据权利要求1所述的一种非牛顿流体相变柔性夹爪，其特征在于，两个所述柱塞体（14）分别通过连杆铰接在偏心轴（13）的中部。

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