專利名稱：一種帶自關(guān)斷功能的萬向真空吸盤的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是在柔性工裝上對任意三維曲面零件進(jìn)行吸附固定的裝置，屬于機(jī)械工程領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在飛機(jī)蒙皮等大型三維曲面零件的銑邊、鉆孔、劃線等加工過程以及鉚接等裝配過程中，需要專用工裝夾具。每一種零件都需要一套專門工裝，成本高、存儲空間大。因此出現(xiàn)了多點柔性工裝，該工裝可以根據(jù)被支撐零件的大小和幾何形狀，自動排布所需要的釘柱位置并調(diào)整到所需要的高度，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的專用工裝，支撐、固定大型三維曲面零件，用于測量、劃線、銑邊、鉆孔等操作。為了適應(yīng)一套工裝，支撐固定不同三維曲面零件的要求，多點柔性工裝上釘柱端部常采用真空吸盤裝置。由于被支撐零件幾何形狀的不同，真空吸盤必須能夠適應(yīng)曲面輪廓的變化，轉(zhuǎn)到任意角度都能夠?qū)崿F(xiàn)零件吸附；另一方面，由于零件 的尺寸不同，多點柔性工裝上所用到的釘柱的個數(shù)每次也不相同，這就要求每個釘柱上都安裝電磁閥。用于支撐零件的釘柱電磁閥接通吸附零件，不用的控制關(guān)閉，導(dǎo)致成本高、系統(tǒng)復(fù)雜。為了解決上述這些問題，需要一種既能實現(xiàn)靈活旋轉(zhuǎn)，同時具有自動關(guān)斷功能的真空吸盤裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種根據(jù)三維曲面零件的幾何形狀自動對正吸附零件、并且?guī)в凶躁P(guān)斷功能的萬向真空吸盤裝置。通過將真空吸盤與真空反饋調(diào)節(jié)裝置集成為一體，無需電氣控制即可自動調(diào)節(jié)工作及間歇時的抽真空流量，實現(xiàn)有零件時自動吸附，無零件時自動關(guān)閉的功能。本發(fā)明的目的是通過下述的技術(shù)方案實現(xiàn)的，結(jié)合


如下一種帶自關(guān)斷功能的萬向真空吸盤，主要由吸盤、球碗、球碗支座、密封套筒和真空自動反饋調(diào)節(jié)裝置組成，所述吸盤采用密封唇邊吸盤1，所述球碗由第一層旋轉(zhuǎn)球碗2和碗式結(jié)構(gòu)的第二層旋轉(zhuǎn)球碗3組成，第一層旋轉(zhuǎn)球碗2為內(nèi)凹外圓結(jié)構(gòu)，上部與密封唇邊吸盤I配合，通過螺釘連接為一體，外表面為球型；所述第二層旋轉(zhuǎn)球碗3為碗式結(jié)構(gòu)，其內(nèi)翻密封沿與第一層旋轉(zhuǎn)球碗2的球型外表面密閉配合，其球型外表面與球碗支座4上的球型密封邊沿密封配合；所述球碗支座4中心為空內(nèi)腔，空內(nèi)腔側(cè)壁設(shè)有垂直的通氣孔及針孔滑動塊的安裝孔，空內(nèi)腔上部具有密封邊沿；所述兩層球碗及球碗支座4通過聚氨酯彈簧橡膠5連接在一起，由橡膠鎖緊塊9鎖緊，再由鎖緊塊拉緊螺絲10保證連接的彈性要求；所述真空自動反饋調(diào)節(jié)裝置安裝于球碗支座4上。所述真空自動反饋調(diào)節(jié)裝置由帶針孔的滑動塊7、彈簧8和防塵網(wǎng)6組成，所述針孔滑動塊7置于球碗支座4空內(nèi)腔側(cè)壁的安裝孔內(nèi)，安裝孔與球碗支座4空內(nèi)腔側(cè)壁的垂直通氣孔聯(lián)通，通氣孔用于調(diào)節(jié)空內(nèi)腔壓強(qiáng)，針孔滑動塊7上部是防塵網(wǎng)6，用于防止灰塵進(jìn)入，下部設(shè)有彈簧8，并用中空部件固定，球碗支座4下部外壁設(shè)有通氣孔。
如圖2所示，所述第一層旋轉(zhuǎn)球碗2關(guān)于吸盤上表面中心點的旋轉(zhuǎn)半徑為R1，第二層旋轉(zhuǎn)球碗3關(guān)于中心點的旋轉(zhuǎn)半徑為R2,所述兩層球碗及球碗支座4的尺寸設(shè)計應(yīng)保證密封唇邊吸盤I旋轉(zhuǎn)時，其上表面中心點高度不變。所述兩層球碗及球碗支座4的尺寸設(shè)計應(yīng)保證密封唇邊吸盤I旋轉(zhuǎn)時，其上表面中心點高度不變。所述密封唇邊吸盤I、第一層旋轉(zhuǎn)球碗2和第二層旋轉(zhuǎn)球碗3轉(zhuǎn)動定位中心點不變所述密封唇邊吸盤I的唇邊由鑲嵌在鋼芯上的聚氨酯橡膠制成，中間的鋼芯上制出通氣孔及用于與第一層旋轉(zhuǎn)球碗2螺釘連接的螺釘孔。上述結(jié)構(gòu)保證吸盤轉(zhuǎn)動靈活、中心點高度不變，并且有零件時自動開啟真空回路，零件取走時只保留細(xì)小的反饋氣路，無需多個電磁閥控制真空流量，結(jié)構(gòu)簡單靈活。實現(xiàn)了 真空吸盤旋轉(zhuǎn)方向靈活，并且具有自動關(guān)斷功能。本發(fā)明創(chuàng)造的優(yōu)點本發(fā)明將真空吸盤與真空反饋調(diào)節(jié)裝置集成為一體，無需電氣控制即可自動調(diào)節(jié)工作及間歇時的抽真空流量，實現(xiàn)有零件時自動吸附，無零件時自動關(guān)閉的功能；同時，由于采用雙層旋轉(zhuǎn)球碗結(jié)構(gòu)，當(dāng)傾斜的零件表面壓迫密封唇邊吸盤時，迫使吸盤表面可靠貼合，形成臨時密閉空間，抽真空后，無需調(diào)整即可使吸盤與零件表面緊密吸附，旋轉(zhuǎn)角度在0-45°之間，中心點高度不變，基本滿足大部分三維曲面零件的需求；該真空吸盤使用靈活方便，具有自關(guān)斷功能，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，安全系數(shù)高，降低使用成套工裝的成本。

圖I是萬向真空吸盤結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是密封唇邊吸盤I旋轉(zhuǎn)時，其上表面中心點高度不變的示意圖。圖3表示該萬向真空吸盤不吸附工件時真空反饋調(diào)節(jié)裝置的狀態(tài)。圖4表示該萬向真空吸盤吸附工件時真空反饋調(diào)節(jié)裝置的狀態(tài)。圖中I-密封唇邊吸盤2-第一層旋轉(zhuǎn)球碗3-第二層旋轉(zhuǎn)球碗4-球碗支座5-聚氨酯彈性橡膠6-防塵網(wǎng)7-針孔滑動塊 8-彈簧9-橡膠鎖緊塊10-鎖緊塊拉緊螺絲11-密封套筒
具體實施例方式帶自關(guān)斷功能的萬向真空吸盤是在柔性工裝上對三維曲面零件進(jìn)行吸附固定的裝置；它由密封唇邊吸盤I、第一層旋轉(zhuǎn)球碗2、第二層旋轉(zhuǎn)球碗3、球碗支座4、聚氨酯彈性橡膠(5)、密封套筒11，以及安裝于球碗支座上的針孔滑動塊7、彈簧8等組成；密封唇邊吸盤(I)制成內(nèi)凹式結(jié)構(gòu)，唇邊由鑲嵌在鋼芯上的聚氨酯橡膠制成，保證真空吸附時的密閉性以及耐用性，并不易損壞工件，中間的鋼芯上制出通氣孔及螺釘孔；第一層旋轉(zhuǎn)球碗2制成內(nèi)凹外圓結(jié)構(gòu)，上部與吸盤配合，通過螺釘將二者連接為一體，外表面為球型；第二層旋轉(zhuǎn)球碗3制成碗式結(jié)構(gòu)，其內(nèi)翻密封沿與第一層球碗2的球型外表面密閉配合，球型外表面與球碗支座4上的球型密封邊沿配合；球碗支座4中心為空內(nèi)腔，空內(nèi)腔上部具有密封邊沿，保證與第二層旋轉(zhuǎn)球碗3的外表面配合，實現(xiàn)氣路的密閉性；同時，兩層球碗及球碗支座4的尺寸設(shè)計保證密封唇邊吸盤I旋轉(zhuǎn)時，其上表面中心點高度不變，從而易于計算高度；兩層球碗及球碗支座4通過聚氨酯彈簧橡膠5連接在一起,安裝時先由橡膠鎖緊塊9鎖緊，再由鎖緊塊拉緊螺絲10保證連接的彈性要求；球碗支座4空內(nèi)腔側(cè)壁制出兩垂直的通氣孔及針孔滑動塊7的安裝孔，通氣孔用于調(diào)節(jié)空內(nèi)腔壓強(qiáng)，針孔滑動塊7置于安裝孔內(nèi)，上部是防塵網(wǎng)6，用于防止灰塵進(jìn)入，下部設(shè)有彈簧8，并用中空部件固定，球碗支座4下部外壁設(shè)有通氣孔。第一層旋轉(zhuǎn)球碗2和第二層旋轉(zhuǎn)球碗3都具有球形外表面，分別與其下面內(nèi)凹的球型密封沿配合，從而構(gòu)成可萬向轉(zhuǎn)動的關(guān)節(jié)，球型外表面與密封沿的配合既保證二者的密封配合是面接觸，又減小加工難度，同時密封沿結(jié)構(gòu)保證兩層球碗旋轉(zhuǎn)角度不超過45° ;聚氨酯彈性橡膠5、橡膠鎖緊塊9、鎖緊塊拉緊螺絲10是防脫落裝置，可保證萬向吸盤不工作時，球碗和球碗支座彼此不分離，工作時又不會限制正常轉(zhuǎn)動，加強(qiáng)萬向吸盤工作的可靠性；密封唇邊吸盤I工作時，唇邊壓縮，使得工件外表面與吸盤上表面中心點接觸；同時第 一層、第二層旋轉(zhuǎn)球碗2、3的球心設(shè)計在吸盤上表面的中心點，確保密封唇邊吸盤I、第一層旋轉(zhuǎn)球碗2、第二層旋轉(zhuǎn)球碗3隨工件三維幾何形狀轉(zhuǎn)動時，接觸中心點不變，保證了定位精度。針孔滑動塊7、彈簧8、防塵網(wǎng)6等部件構(gòu)成真空反饋裝置。真空開啟后，當(dāng)吸盤上無工件時，真空反饋裝置中的針孔滑動塊7往下移動，壓縮彈簧8，真空通道密封，但針孔通道依然開啟，氣體流量很小。當(dāng)吸盤上放置工件時，真空氣路開始吸附工件，當(dāng)吸盤內(nèi)壓強(qiáng)和彈簧力相等時，彈簧8推動針孔滑動塊7往上移動，接通真空通路，吸附工件。該發(fā)明采用了密封唇邊吸盤、兩層旋轉(zhuǎn)球碗結(jié)構(gòu)，當(dāng)三維曲面零件表面壓迫密封唇邊吸盤時，迫使吸盤唇邊與零件表面貼合，形成臨時密閉空間。這時由于真空反饋裝置的作用，自動接通真空回路，吸盤唇邊與零件表面緊密吸附，無需人工及計算機(jī)調(diào)整。該發(fā)明裝置不僅可用于多點柔性工裝，也可以安裝在其它設(shè)備上用于三維曲面零件的吸附固定；不僅可以用于三維曲面金屬零件的吸附固定，也可以用于成形后復(fù)合材料零件、玻璃零件以及其它塑料零件的吸附固定。
權(quán)利要求
1.一種帶自關(guān)斷功能的萬向真空吸盤，主要由吸盤、球碗、球碗支座、密封套筒和真空自動反饋調(diào)節(jié)裝置組成，其特征在于 所述吸盤采用密封唇邊吸盤(I)，所述球碗由第一層旋轉(zhuǎn)球碗(2)和碗式結(jié)構(gòu)的第二層旋轉(zhuǎn)球碗(3)組成，第一層旋轉(zhuǎn)球碗(2)為內(nèi)凹外圓結(jié)構(gòu)，上部與密封唇邊吸盤(I)配合，通過螺釘連接為一體，外表面為球型；所述第二層旋轉(zhuǎn)球碗(3)為碗式結(jié)構(gòu)，其內(nèi)翻密封沿與第一層旋轉(zhuǎn)球碗(2)的球型外表面密閉配合，其球型外表面與球碗支座(4)上的球型密封邊沿密封配合；所述球碗支座(4)中心為空內(nèi)腔，空內(nèi)腔側(cè)壁設(shè)有垂直的通氣孔及針孔滑動塊的安裝孔，空內(nèi)腔上部具有密封邊沿；所述兩層球碗及球碗支座(4)通過聚氨酯彈簧橡膠(5)連接在一起，由橡膠鎖緊塊(9)鎖緊，再由鎖緊塊拉緊螺絲(10)保證連接的彈性要求；所述真空自動反饋調(diào)節(jié)裝置安裝于球碗支座(4)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種帶自關(guān)斷功能的萬向真空吸盤，其特征在于 所述真空自動反饋調(diào)節(jié)裝置由帶針孔的滑動塊(7)、彈簧(8)和防塵網(wǎng)(6)組成，所述針孔滑動塊(7)置于球碗支座(4)空內(nèi)腔側(cè)壁的安裝孔內(nèi)，安裝孔與球碗支座(4)空內(nèi)腔側(cè)壁的垂直通氣孔聯(lián)通，通氣孔用于調(diào)節(jié)空內(nèi)腔壓強(qiáng)，針孔滑動塊(7)上部是防塵網(wǎng)(6)，用于防止灰塵進(jìn)入，下部設(shè)有彈簧(8)，并用中空部件固定，球碗支座(4)下部外壁設(shè)有通氣孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種帶自關(guān)斷功能的萬向真空吸盤，其特征在于 所述第一層旋轉(zhuǎn)球碗(2)關(guān)于吸盤上表面中心點的旋轉(zhuǎn)半徑為R1，第二層旋轉(zhuǎn)球碗(3)關(guān)于中心點的旋轉(zhuǎn)半徑為R2，所述兩層球碗及球碗支座(4)的尺寸設(shè)計應(yīng)保證密封唇邊吸盤(I)旋轉(zhuǎn)時，其上表面中心點高度不變。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種帶自關(guān)斷功能的萬向真空吸盤，其特征在于 所述密封唇邊吸盤(I)、第一層旋轉(zhuǎn)球碗(2)和第二層旋轉(zhuǎn)球碗(3)轉(zhuǎn)動定位中心點不變
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種帶自關(guān)斷功能的萬向真空吸盤，其特征在于 所述密封唇邊吸盤(I)的唇邊由鑲嵌在鋼芯上的聚氨酯橡膠制成，中間的鋼芯上制出通氣孔及用于與第一層旋轉(zhuǎn)球碗(2)螺釘連接的螺釘孔。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種帶自關(guān)斷功能的萬向真空吸盤，是一種用于大型三維曲面零件吸附固定的裝置。該裝置主要由密封唇邊吸盤(1)、第一層旋轉(zhuǎn)球碗(2)、第二層旋轉(zhuǎn)球碗(3)和球碗支座(4)組成；兩層旋轉(zhuǎn)球碗結(jié)構(gòu)保證吸盤在45度之內(nèi)任意擺動，適應(yīng)不同三維曲面零件吸附固定的要求；同時由支座側(cè)壁上的帶針孔滑動塊、彈簧及防塵網(wǎng)組成的真空自動反饋調(diào)節(jié)裝置，保證吸盤上面有零件時自動接通真空氣路，吸附零件，取下零件后，只有移動塊上的針孔氣路接通，達(dá)到近乎關(guān)斷的目的。本發(fā)明將真空吸盤與真空反饋調(diào)節(jié)裝置集成為一體，無需電氣控制即可自動調(diào)節(jié)工作及間歇時的抽真空流量，實現(xiàn)有零件時自動吸附，無零件時自動關(guān)閉的功能。
文檔編號F16B47/00GK102966659SQ201210492210
公開日2013年3月13日 申請日期2012年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月27日
發(fā)明者劉純國, 鄧玉山, 隋振, 蔡中義, 李明哲, 溫宏杰 申請人:吉林大學(xué)