專利名稱：一種帶自關斷功能的萬向真空吸盤的制作方法
技術領域：
本發明是在柔性工裝上對任意三維曲面零件進行吸附固定的裝置，屬于機械工程領域。
背景技術：
在飛機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。因此出現了多點柔性工裝，該工裝可以根據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整到所需要的高度，代替傳統的專用工裝，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曲面輪廓的變化，轉到任意角度都能夠實現零件吸附；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，不用的控制關閉，導致成本高、系統復雜。為了解決上述這些問題，需要一種既能實現靈活旋轉，同時具有自動關斷功能的真空吸盤裝置。
發明內容
本發明的目的是提供一種根據三維曲面零件的幾何形狀自動對正吸附零件、并且帶有自關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節裝置集成為一體，無需電氣控制即可自動調節工作及間歇時的抽真空流量，實現有零件時自動吸附，無零件時自動關閉的功能。本發明的目的是通過下述的技術方案實現的，結合
如下一種帶自關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節裝置組成，所述吸盤采用密封唇邊吸盤1，所述球碗由第一層旋轉球碗2和碗式結構的第二層旋轉球碗3組成，第一層旋轉球碗2為內凹外圓結構，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；所述第二層旋轉球碗3為碗式結構，其內翻密封沿與第一層旋轉球碗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中心為空內腔，空內腔側壁設有垂直的通氣孔及針孔滑動塊的安裝孔，空內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節裝置安裝于球碗支座4上。所述真空自動反饋調節裝置由帶針孔的滑動塊7、彈簧8和防塵網6組成，所述針孔滑動塊7置于球碗支座4空內腔側壁的安裝孔內，安裝孔與球碗支座4空內腔側壁的垂直通氣孔聯通，通氣孔用于調節空內腔壓強，針孔滑動塊7上部是防塵網6，用于防止灰塵進入，下部設有彈簧8，并用中空部件固定，球碗支座4下部外壁設有通氣孔。
如圖2所示，所述第一層旋轉球碗2關于吸盤上表面中心點的旋轉半徑為R1，第二層旋轉球碗3關于中心點的旋轉半徑為R2,所述兩層球碗及球碗支座4的尺寸設計應保證密封唇邊吸盤I旋轉時，其上表面中心點高度不變。所述兩層球碗及球碗支座4的尺寸設計應保證密封唇邊吸盤I旋轉時，其上表面中心點高度不變。所述密封唇邊吸盤I、第一層旋轉球碗2和第二層旋轉球碗3轉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球碗2螺釘連接的螺釘孔。上述結構保證吸盤轉動靈活、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小的反饋氣路，無需多個電磁閥控制真空流量，結構簡單靈活。實現了 真空吸盤旋轉方向靈活，并且具有自動關斷功能。本發明創造的優點本發明將真空吸盤與真空反饋調節裝置集成為一體，無需電氣控制即可自動調節工作及間歇時的抽真空流量，實現有零件時自動吸附，無零件時自動關閉的功能；同時，由于采用雙層旋轉球碗結構，當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，無需調整即可使吸盤與零件表面緊密吸附，旋轉角度在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，具有自關斷功能，設備結構簡單，安全系數高，降低使用成套工裝的成本。
圖I是萬向真空吸盤結構示意圖。圖2是密封唇邊吸盤I旋轉時，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節裝置的狀態。圖4表示該萬向真空吸盤吸附工件時真空反饋調節裝置的狀態。圖中I-密封唇邊吸盤2-第一層旋轉球碗3-第二層旋轉球碗4-球碗支座5-聚氨酯彈性橡膠6-防塵網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行吸附固定的裝置；它由密封唇邊吸盤I、第一層旋轉球碗2、第二層旋轉球碗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)制成內凹式結構，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；第一層旋轉球碗2制成內凹外圓結構，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；第二層旋轉球碗3制成碗式結構，其內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中心為空內腔，空內腔上部具有密封邊沿，保證與第二層旋轉球碗3的外表面配合，實現氣路的密閉性；同時，兩層球碗及球碗支座4的尺寸設計保證密封唇邊吸盤I旋轉時，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空內腔側壁制出兩垂直的通氣孔及針孔滑動塊7的安裝孔，通氣孔用于調節空內腔壓強，針孔滑動塊7置于安裝孔內，上部是防塵網6，用于防止灰塵進入，下部設有彈簧8，并用中空部件固定，球碗支座4下部外壁設有通氣孔。第一層旋轉球碗2和第二層旋轉球碗3都具有球形外表面，分別與其下面內凹的球型密封沿配合，從而構成可萬向轉動的關節，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，同時密封沿結構保證兩層球碗旋轉角度不超過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動，加強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、第二層旋轉球碗2、3的球心設計在吸盤上表面的中心點，確保密封唇邊吸盤I、第一層旋轉球碗2、第二層旋轉球碗3隨工件三維幾何形狀轉動時，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6等部件構成真空反饋裝置。真空開啟后，當吸盤上無工件時，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。當吸盤上放置工件時，真空氣路開始吸附工件，當吸盤內壓強和彈簧力相等時，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。該發明采用了密封唇邊吸盤、兩層旋轉球碗結構，當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，無需人工及計算機調整。該發明裝置不僅可用于多點柔性工裝，也可以安裝在其它設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合材料零件、玻璃零件以及其它塑料零件的吸附固定。
權利要求
1.一種帶自關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節裝置組成，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球碗(2)和碗式結構的第二層旋轉球碗(3)組成，第一層旋轉球碗(2)為內凹外圓結構，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；所述第二層旋轉球碗(3)為碗式結構，其內翻密封沿與第一層旋轉球碗(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)中心為空內腔，空內腔側壁設有垂直的通氣孔及針孔滑動塊的安裝孔，空內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節裝置安裝于球碗支座(4)上。
2.根據權利要求I所述的一種帶自關斷功能的萬向真空吸盤，其特征在于 所述真空自動反饋調節裝置由帶針孔的滑動塊(7)、彈簧(8)和防塵網(6)組成，所述針孔滑動塊(7)置于球碗支座(4)空內腔側壁的安裝孔內，安裝孔與球碗支座(4)空內腔側壁的垂直通氣孔聯通，通氣孔用于調節空內腔壓強，針孔滑動塊(7)上部是防塵網(6)，用于防止灰塵進入，下部設有彈簧(8)，并用中空部件固定，球碗支座(4)下部外壁設有通氣孔。
3.根據權利要求I或2所述的一種帶自關斷功能的萬向真空吸盤，其特征在于 所述第一層旋轉球碗(2)關于吸盤上表面中心點的旋轉半徑為R1，第二層旋轉球碗(3)關于中心點的旋轉半徑為R2，所述兩層球碗及球碗支座(4)的尺寸設計應保證密封唇邊吸盤(I)旋轉時，其上表面中心點高度不變。
4.根據權利要求I或2所述的一種帶自關斷功能的萬向真空吸盤，其特征在于 所述密封唇邊吸盤(I)、第一層旋轉球碗(2)和第二層旋轉球碗(3)轉動定位中心點不變
5.根據權利要求I或2所述的一種帶自關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球碗(2)螺釘連接的螺釘孔。
全文摘要
本發明公開了一種帶自關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)、第一層旋轉球碗(2)、第二層旋轉球碗(3)和球碗支座(4)組成；兩層旋轉球碗結構保證吸盤在45度之內任意擺動，適應不同三維曲面零件吸附固定的要求；同時由支座側壁上的帶針孔滑動塊、彈簧及防塵網組成的真空自動反饋調節裝置，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，達到近乎關斷的目的。本發明將真空吸盤與真空反饋調節裝置集成為一體，無需電氣控制即可自動調節工作及間歇時的抽真空流量，實現有零件時自動吸附，無零件時自動關閉的功能。
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 優先權日2012年11月27日
發明者劉純國, 鄧玉山, 隋振, 蔡中義, 李明哲, 溫宏杰 申請人:吉林大學