TWI604134B

TWI604134B - Suction cup device

Info

Publication number: TWI604134B
Application number: TW105125576A
Authority: TW
Inventors: Tsung Chih Chang; yuan-bo Zhang
Original assignee: Ten Sheng Assorted Houseware Co Ltd
Priority date: 2016-08-11
Filing date: 2016-08-11
Publication date: 2017-11-01
Also published as: US9803682B1; TW201805537A

Description

吸盤裝置

本發明是有關於一種吸盤，特別是指一種可吸附於一吸附件的吸盤裝置。

參閱圖1，現有一種吸盤裝置，包括一可產生彈性變形的吸盤件1、一連接於該吸盤件1的壓制件2、一套設於該吸盤件1與該壓制件2外部的外罩件3及一彈抵於該外罩件3與該壓制件2之間的彈簧4。該吸盤件1在自然狀態下呈中空錐狀，並具有一底面101及一由該底面101所形成的凹陷部102。當要使用時，將該吸盤件1貼抵於一吸附面上，且操作者施加壓制力於該壓制部2，使得該吸盤件1變形成平板狀，原本存在於該凹陷部102中的空氣被擠出，也就是說，該底面101與該吸附面之間呈真空狀(見圖2)。

該彈簧4的作用，本來是要讓該外罩件3與該壓制部2之間產生一反向作用力，且利用該彈簧4的彈力可使該外罩件3周緣對該吸盤件1的周緣產生壓制作用，但是當使用一段時間後，空氣可能滲入該底面101與該吸附面之間，受到該彈簧4的彈力作用，會造成該凹陷部102的深度漸漸增大，使得該吸盤件1吸附於該吸附面的吸附力變差(如圖1所示)，若操作者能及時發現，可再按壓該壓制部2再使該吸盤件1變形而再擠出空氣產生吸附力，若操作者未能及時發現，則該吸盤裝置就可能自該吸附面上脫落。

另外，如圖3所示，現有另一種吸盤(例如TW證書號第M380400號專利案)，是由一凸塊5、一吸附片6與一加強片7所構成。在自然狀態下，該吸附片6與該加強片7之間形成有一密合溝8。當施力按壓該凸塊5且使該吸附片6與該加強片7產生彈性變形時，該密合溝8消失，且原本存在於該吸附片6與該加強片7中的空氣可被擠出，且利用該吸附片6與該加強片7可達到兩道加吸附定位的目的(見圖4)。但是當使用一段時間後，空氣會滲入該吸附片6與該加強片7內，操作者必須掀起該吸盤，再重新按壓吸附。

此外，在大型機械的應用，有一些特殊的吸盤裝置運用了真空泵及可切換的電磁閥來吸附搬運工件，但是其構造複雜且需要搭配各種電控設施，不適合移植到一般生活應用的免動力吸盤。

因此，本發明之目的，即在提供一種利用兩道可排氣儲氣空間且可提昇吸附效果之吸盤裝置。

於是，本發明吸盤裝置包含一吸盤件、一單向閥、一外罩單元及一手動排氣閥。該吸盤件包括一盤部、一連接於該盤部且沿一軸線延伸的凸座及一由該盤部朝該凸座延伸的蓄氣室，該盤部具有一貼合面，該盤部可產生彈性變形，該凸座具有一連通於該蓄氣室的閥孔，該蓄氣室連通於該貼合面。該單向閥安裝於該吸盤件的閥孔中，可允許空氣流經由該蓄氣室朝該凸座外部釋放。該外罩單元連接於該吸盤件且罩設於該凸座外部，並包括一氣密連接於該凸座的定位座、一套設於該定位座且可相對於該定位座產生相對運動的浮動件、一形成於該定位座與該浮動件之間的儲氣空間，以及一可由儲氣空間連通至外部的排氣流道，該浮動件被壓制且朝該吸盤件趨近後，具有朝相反於該吸盤件且相對於該定位座產生浮凸的能力，該儲氣空間具有可變容積且透過該單向閥與該蓄氣室互相連通，該儲氣空間的可變容積是傾向擴張。該手動排氣閥安裝於該外罩單元，且設置於該定位座與該浮動件之間，該手動排氣閥包括一設置於該浮動件的第一凸環、一設置於該第一凸環一側的第二凸環、一介於該第一凸環與該第二凸環之間的環溝、多數由該環溝延伸並穿過該第一凸環的引流道及一嵌套於該環溝中的氣密環，且可使該排氣流道由一關閉狀態轉變成一開啟狀態，在關閉狀態時，該儲氣空間呈密閉狀，在開啟狀態時，該儲氣空間內的空氣經該排氣流道朝該外罩單元外部釋放。

本發明之功效在於：在使用狀態時，利用該單向閥的設置，可使蓄積於該蓄氣室中的空氣自動釋放至該儲氣空間中，再利用該儲氣空間具有可變容積的特性，可以繼續蓄存空氣，並利用該手動排氣閥的設置，可將該儲氣空間中的空氣排出至外部，可確保該吸盤件與一吸附件之間的氣密性。

10‧‧‧吸盤件

L‧‧‧軸線

11‧‧‧盤部

111‧‧‧貼合面

112‧‧‧背面

113‧‧‧凸粒

12‧‧‧凸座

121‧‧‧環壁

122‧‧‧側壁

123‧‧‧閥孔

124‧‧‧透氣孔

13‧‧‧蓄氣室

14‧‧‧補強件

20‧‧‧單向閥

44‧‧‧引流道

45‧‧‧氣密環

50‧‧‧導座

51‧‧‧底環

511‧‧‧凹孔

52‧‧‧環框部

53‧‧‧凸輪部

531‧‧‧低端

532‧‧‧高端

533‧‧‧導斜面

54‧‧‧擋塊

60‧‧‧警示單元

100‧‧‧吸附件

70‧‧‧吸盤件

21‧‧‧閥桿

22‧‧‧閥片

23‧‧‧限位塊

30‧‧‧外罩單元

31‧‧‧定位座

311‧‧‧第一周壁

312‧‧‧擋環件

313‧‧‧定位板

314‧‧‧第一空間

315‧‧‧貫孔

316‧‧‧內孔

317‧‧‧導掣部

32‧‧‧浮動件

321‧‧‧第二周壁

322‧‧‧端壁

323‧‧‧擋止部

324‧‧‧第二空間

33‧‧‧彈性件

35‧‧‧儲氣空間

36‧‧‧排氣流道

40‧‧‧手動排氣閥

41‧‧‧第一凸環

411‧‧‧第一肩面

42‧‧‧第二凸環

71‧‧‧盤部

72‧‧‧凸座

80‧‧‧外罩單元

81‧‧‧定位座

82‧‧‧浮動件

823‧‧‧擋止部

83‧‧‧彈性件

90‧‧‧警示單元

91‧‧‧警示件

911‧‧‧連結端部

912‧‧‧活動端部

85‧‧‧儲氣空間

90’‧‧‧警示單元

91’‧‧‧電池組

92’‧‧‧警示件

93’‧‧‧第一導體

94’‧‧‧第二導體

10’‧‧‧吸盤件

20’‧‧‧單向閥

30’‧‧‧外罩單元

31’‧‧‧定位座

32’‧‧‧浮動件

325’‧‧‧上閥孔

33’‧‧‧彈性件

421‧‧‧第二肩面

43‧‧‧環溝

35’‧‧‧儲氣空間

40’‧‧‧手動排氣閥

41’‧‧‧閥件

42’‧‧‧彈簧

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是現有一種吸盤裝置未使用時的一組合剖面圖；圖2是該種吸盤裝置使用時的一組合剖面圖；圖3是現有另一種吸盤未使用時的一組合剖面圖；圖4是該另一種吸盤使用時的一組合剖面圖；圖5是本發明吸盤裝置的一第一實施例的一立體組合圖；圖6是該第一實施例其中一方向的一立體分解圖；圖7是該第一實施例另一方向的一立體分解圖；圖8是該第一實施例之一組合剖視圖，說明該吸盤裝置尚未使用且一吸盤件呈自然狀態；圖9是該第一實施例之一操作示意圖，說明操作一定位座相對於一導座旋動且可拉動該吸盤件吸附於一吸附件上；圖10是圖9的一不完整的局部放大示意圖，說明一手動排氣閥位於一關閉位置；圖11是該第一實施例之另一操作示意圖，說明壓制一浮動件朝該定位座內部縮入；圖12是圖11的一不完整的局部放大示意圖，說明該手動排氣閥位於一開啟位置；圖13是該第一實施例之一自動集氣示意圖，說明一蓄氣室內所蓄集的空氣可通過一單向閥引流至一儲氣空間中；圖14是本發明吸盤裝置的一第二實施例的一不完整的組合立體剖視圖，說明該吸盤裝置尚未使用且一吸盤件呈自然狀態，且一警示單元的一對警示件呈展開狀態；圖15是該第二實施例之一操作示意圖，說明壓制一浮動件朝一定位座內部縮入，且該等警示件呈收合狀態；圖16是本發明吸盤裝置的一第三實施例的一組合剖視圖，說明一警示單元可在一導通狀態及一不導通狀態；及圖17是本發明吸盤裝置的一第四實施例的一組合剖視圖，說明該吸盤裝置尚未使用且一吸盤件呈自然狀態。

在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖5、圖6、圖7及圖8，本發明吸盤裝置之一第一實施例，包含一吸盤件10、一單向閥20、一外罩單元30、一手動排氣閥40、一導座50及一警示單元60。該吸盤裝置可吸附於一吸附件100上。

該吸盤件10包括一呈圓盤狀的盤部11、一連接於該盤部11且沿一軸線L延伸的凸座12、一由該盤部11朝該凸座12延伸的蓄氣室13及一預植於該凸座12與該盤部11內部的補強件14。該盤部11的材質可採用軟質塑料且可產生彈性變形，並具有一可吸附於該吸附件100的貼合面111及一相反於該貼合面111的背面112，該背面112設有多數圍繞該軸線L間隔設置的凸粒113。該凸座12呈中空圓筒狀，並具有一圍繞該軸線L且連接於該盤部11的環壁121及一垂直相交於該軸線L且相反於該盤件11而連接於環壁121的側壁122，該側壁122的輪廓大於該環壁121的一直徑，並具有一連通於該蓄氣室13且沿該軸線L設置的閥孔123及多數圍繞於該閥孔123外部的透氣孔124。該蓄氣室13連通於該貼合面111。本實施例的補強件14可採用硬質塑膠或金屬材製成，並預植於該環壁121、該側壁122及該盤部11與該環壁121銜接區域。

該單向閥20安裝於該吸盤件10的閥孔123中，可允許空氣由該蓄氣室13朝該凸座12外部釋放，該單向閥20包括一沿該軸線L設置且穿設於該閥孔123中的閥桿21、一連接於該閥桿21其中一端且相反於該蓄氣室13而抵靠於該側壁122一外側面的閥片22及一沿該軸線L相反於該閥片22且可抵靠於該側壁122一內側面的限位塊23，該閥片22採用軟質材料，且受到該等透氣孔124流出之空氣作用，可由一貼合於該側壁122的一閉合狀態(見圖8)，變成一相對於該側壁122浮起變形的一掀啟狀態(見圖13)。

該外罩單元30連接於該吸盤件10且罩設於該凸座12外部，並包括一氣密連接於該凸座12的定位座31、一連接於該定位座31的浮動件32、一設置於該定位座31與該浮動件32之間的彈性件33、一具有可變容積且透過該單向閥20可與該蓄氣室13互相連通的儲氣空間35及一可由該儲氣空間35連通至外部的排氣流道36。

該定位座31呈中空筒狀，並具有一圍繞該軸線L的第一周壁311、一垂直相交於該軸線L且連接於該第一周壁311的擋環件312及一垂直相交於該軸線L且可套設於該環壁121外部的定位板313，該第一周壁311與該擋環件312、該定位板313共同界定出一第一空間314，該擋環件312呈中空環圈狀，且以螺鎖方式連接於該第一周壁311，並具有一供該浮動件32穿設的貫孔315。該定位板313具有一可套設於該環壁121外部的內孔316，且該定位板313可氣密地抵止於該側壁122。另外，該定位座31還具有多數相反於該第一空間314且凸設於該定位板313的導掣部317。

該浮動件32平行於該軸線L的截面呈倒U型且呈中空筒狀，穿設於該定位座31中，並具有一圍繞該軸線L的第二周壁 321、一相交於該軸線L且連接於該第二周壁321其中一端的端壁322及一相反於該端壁322且連接於該第二周壁321另一端的擋止部323，該第二周壁321與該端壁322共同界定出一第二空間324，該擋止部323位於該第一空間314中且呈平面狀，該擋止部323可相對於該擋環件312卡制定位。

本實施例的彈性件33採用壓縮彈簧，呈相反的兩端分別彈抵於該端壁322與該定位板313之間，其彈力恆使該浮動件32朝相反於該吸盤件10且相對於該定位座31產生浮凸的能力。

該儲氣空間35形成於該定位座31與該浮動件32之間，本實施例中，該第一空間314與該第二空間324共同形成該儲氣空間35。該外罩單元30因彈性件33之故，該儲氣空間35的可變容積是傾向擴張，對該蓄氣室13具有拔真空的作用。

配合參圖10，該手動排氣閥40安裝於該外罩單元30且設置於該定位座31與該浮動件32之間，並包括一相反於該端壁322而設置於該浮動件32的第二周壁321另一端的第一凸環41、一設置於該第一凸環41一側的第二凸環42、一介於該第一凸環41與該第二凸環42之間的環溝43、多數由該環溝43朝該第一凸環41延伸並穿過該第一凸環41的引流道44及一嵌套於該環溝43中的氣密環45。該擋止部323設置於該第一凸環41，該第一凸環41具有一相鄰於該環溝43且相反於該擋止部323的第一肩面411，該第二凸環42 具有一相鄰於該環溝43且與該第一肩面411相對的第二肩面421，該等引流道44可連通至該第一凸環41與該擋止部323銜接處。該氣密環45平行該軸線L的一截面直徑小於該環溝43平行於該軸線L的一寬度，並可沿該軸線L在該環溝43中產生位移。該氣密環45可在一氣密抵靠於該第二肩面421的關閉位置(見圖10)與一抵靠於該第一肩面411的開啟位置(見圖12)產生變化。該排氣流道36由該等引流道44、該第一周壁311與該第二周壁321之間的間隙及該貫孔315孔壁與該第二周壁321之間的間隙構成。該手動排氣閥40可使該排氣流道36由一關閉狀態(見圖10)轉變成一開啟狀態(見圖12)，在關閉狀態時，該儲氣空間35呈密閉狀，在開啟狀態時，該儲氣空間35內的空氣經該排氣流道36朝該外罩單元30外部釋放。

該導座50設置於該吸盤件10與該定位座31之間，呈中空環框狀，並具有一底環部51、一垂直連接於該底環部51的環框部52、多數圍繞該軸線L且間隔設置於該環框部52的凸輪部53及多數分別設置於該等凸輪部53之間的擋塊54，該底環部51具有多數可分別嵌卡於該等凸粒113的凹孔511，利用該等凹孔511嵌卡於該等凸粒113中，可使該導座50相對於該吸盤件10產生環向定位。該等凸輪部53各具有一趨近於該盤部11與該底環部51的低端531、一沿環向相反於該低端531的高端532及一由該低端531朝該高端 532延伸時逐漸遠離於該底環部51的導斜面533，該定位座31的導掣部317可沿該等導斜面533滑動。

該警示單元60設置於該浮動件32的第二周壁321的一外環面且趨近於該擋止部323，該警示單元60呈環狀且異於該第二周壁321的顏色。

利用上述整體結構所組成的吸盤裝置，且如圖8所示，該吸盤裝置在未使用前，該吸盤件10的盤部11呈平整狀，且由於該蓄氣室13與該儲氣空間35均呈常壓狀態，該單向閥20相對於該凸座12呈自由狀態，該浮動件32受到該彈性件33的彈力作用，會相對於該定位座31產生向外浮凸，該儲氣空間35具有一最大容積，且該浮動件32的擋止部323相對於該擋環件312產生定位。此時，該氣密環45受到該彈性件33的彈力作用，也會被該第二肩面421朝該擋環件312的方向托住，且使該第二肩面421與該氣密環45之間形成氣密(參圖10)。

如圖9所示，當要使用該吸盤裝置時，操作者先將該吸盤件10的貼合面111抵靠於該吸附件100上，接著，操作者操作該外罩單元30、該手動排氣閥40等整體結構相對於該導座50轉動，利用該等凸輪部53的該等導斜面533可導引該等導掣部317，即可使得該定位座31沿該軸線L相對於該導座50產生爬昇作用，且該導座50利用該等凹孔511嵌卡於該等凸粒113的作用，可使該導座50 相對於該吸盤件10產生環向定位。此時，該凸座12受到該定位板313的拉掣作用，會相對於該盤部11沿該軸線L產生位移，且因為該盤部11的周緣被該導座50所壓制，即可使得該盤部11與該環壁121銜接的區域會產生彈性變形，並使得該蓄氣室13內部的氣壓小於大氣壓力，且使該盤部11可吸附於該吸附件100上。此時，該氣密環45受到該彈性件33的彈力作用，也會被該第二肩面421朝該擋環件312的方向托住，且使該第二肩面421與該氣密環45之間形成氣密(參圖10)，該手動排氣閥40呈關閉狀態。

接著，如圖11假想線到實線及圖12所示，操作者施力按壓於該浮動件32的端壁322，因為該氣密環45與該第一周壁311之間的摩擦力大於該氣密環45與該第二周壁321之間的摩擦力，所以會使該浮動件32朝該定位座31的第一空間314中縮入時，該第一凸環41的第一肩面411保持抵靠於該氣密環45，則在該第二肩面421與該氣密環45之間會產生一間隙(該手動排氣閥40呈開啟狀態)，讓原本存在於該儲氣空間35中的空氣可以沿著該排氣流道36流動，最後透過該貫孔315而釋放至該外罩單元30的外部(空氣流動如圖12箭頭所示)。如圖11實線所示，該浮動件32與該定位座31之間具有一最小容積，此時，該彈性件33呈被壓縮狀態並蘊藏回釋彈力，又使該氣密環45受到該彈性件33的彈力作用，也會被該第二肩面421朝該擋環件312的方向托住，且使該第二肩面421與該氣密環45之間形成氣密(參圖10)，該手動排氣閥40再呈關閉狀態。在上述該浮動件32朝該定位座31的第一空間314中縮入的過程中，該單向閥20的閥片22受到該儲氣空間35的空氣推擠作用，會一直平貼於該側壁122外側面，並將該等透氣孔124予以遮閉，所以可以阻絕該儲氣空間35的空間朝該蓄氣室13流動。

再如圖13所示，當該吸盤裝置使用一段時間後，外部空氣可能會滲入該盤部11與該吸附件100之間，導致該蓄氣室13內部的氣壓變大，因該儲氣空間35對該蓄氣室13有拔真空的作用，當該蓄氣室13內部的氣壓大於該儲氣空間35內部的氣壓時，基於壓力平恆作用，該蓄氣室13內部的空氣隨即會穿過該等透氣孔124而朝該儲氣空間35流動，在空氣要穿過該等透氣孔124而流至該儲氣空間35的瞬間，該閥片22會被氣流推動而相對於該側壁122產生翹起，讓該等透氣孔124與該閥片22之間形成空氣流動的間隙。且當該儲氣空間35中吸收了存在於該蓄氣室13的空氣，該浮動件32會漸漸朝該定位座31的外部產生浮凸，且利用該彈性件33的彈力作用，該第二凸環42的第二肩面421保持抵靠於該氣密環45，且使該手動排氣閥40保持於關閉狀態(參圖10所示)。

當操作者從該外罩單元30的外部看到該警示單元60時(參圖9)，就表示該儲氣空間35中的真空度變差，只須再對該浮動件32相對於該定位座31產生按壓，可再回復成圖11實線的狀態，且可防止該吸盤裝置產生脫落。

因此，本發明的吸盤裝置可以產生下列功效：

一、本發明利用該蓄氣室13、該單向閥20、該儲氣空間35與該手動排氣閥40的配合，可以形成兩個蓄存空氣的空間，並搭配兩個用以控氣的閥，可以確保吸盤裝置吸附時的穩固性，可以解決現有吸盤容易脫落的問題。且利用壓力平恆作用，該單向閥20允許該蓄氣室13中的空氣只能單向地朝該儲氣空間35排送，該手動排氣閥40可藉由按壓該浮動件32的動作同時由關閉狀態操作成開啟狀態，且使空氣順利沿著該排氣流道36朝該外罩單元30外部排送，操作相當簡單。

二、在使用狀態時，利用該單向閥20的設置，可使蓄積於該蓄氣室13中的空氣自動釋放至該儲氣空間35中，再利用該儲氣空間35具有可變容積的特性，可以繼續蓄存空氣，且利用該手動排氣閥40的設置，使用者可隨時將存在於該儲氣空間35中的空氣擠出，並可確保該吸盤件10與該吸附件100之間保持較佳的氣密性，也不需要掀起該吸盤件10離開該吸附件100重新操作。

三、該彈性件33的彈力除了可提供該浮動件32被壓制且朝該吸盤件10趨近後，具有朝相反於該吸盤件10且相對於該定位座31產生浮凸的能力外，更可提供該氣密環45保持抵靠於該第二肩面421的趨勢，可以確保該手動排氣閥40常保持於關閉狀態。

再如圖14及圖15所示，本發明吸盤裝置之第二實施例，也包含一吸盤件70、一單向閥20、一外罩單元80、一手動排氣閥40及一警示單元90。該吸盤件70具有一盤部71及一連接於該盤部71的凸座72，該盤部71的自然狀態呈傘狀，該單向閥20安裝於該凸座72，該外罩單元80包括一螺鎖於該凸座72的定位座81、一穿設於該定位座81內部的浮動件82、一設置於該凸座72與該浮動件82之間的彈性件83。該警示單元90具有多數呈長條葉狀的警示件91，該等警示件91各具有一趨近於該浮動件82的一擋止部823且連接於該浮動件82的連結端部911及一相反於該連結端部911且相對於該浮動件82呈自由狀態的活動端部912。且再如圖15所示，該浮動件82相對於該定位座81產生浮凸時，該等活動端部912遠離於該浮動件82且呈一展開狀態。再如圖15假想線所示，當該浮動件82被壓制且朝該吸盤件70趨近後，該等活動端部912朝該浮動件82靠合。利用該警示單元90可提醒使用者該吸盤裝置的真空度變差。

又如圖16所示，本發明吸盤裝置之第三實施例，與第二實施例的差異在於：該警示單元90’具有一設置於該浮動件82的電池組91’、一設置於該浮動件82且電連接於該電池組91’的警示件92’、一設置於該浮動件82且電連接於該電池組91’的第一導體93’及一設置於該定位座81且相鄰於一儲氣空間85的第二導體94’，該警示件92’凸露於該定位座81外部，且該浮動件82被壓制且相對於該定位座81縮入時，該第一導體93’與該第二導體94’互不導通(如圖16假想線所示)。當該浮動件82相對於該定位座81產生浮凸時，該第一導體93’與該第二導體94’互相導通，該警示件92’可發出聲響或亮光以產生警示。利用該警示單元90’亦可提醒使用者該吸盤裝置的真空度變差。

再如圖17所示，本發明吸盤裝置之第四實施例包含一吸盤件10’、一單向閥20’、一外罩單元30’及一手動排氣閥40’。且與第一實施例的差異在於：該外罩單元30’具有連接成一體的一定位座31’、一浮動件32’及一彈性件33’，該彈性件33’設置於該定位座31’與該浮動件32’之間，該定位座31’、該浮動件32’與該彈性件33’共同形成一儲氣空間35’，該彈性件33’呈蛇腹管狀，該浮動件32’具有一上閥孔325’，該手動排氣閥40’具有一安裝於該上閥孔325’的閥件41’及一彈抵於該閥件41’與該浮動件32’之間的彈簧42’。本發明第四實施例亦可達到與第一實施例相同的目的及功效。

綜上所述，本發明吸盤裝置利用蓄氣室與單向閥的配合，利用該儲氣空間與手動排氣閥的配合，可以產生較穩固的吸附性，且操作相當簡單，確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。