專利名稱：真空吸附盤的制作方法
概括來說，本發明涉及到真空吸附盤。更具體地說，本發明涉及這樣一種真空吸附盤—即它能夠利用真空吸力完全吸附到所希望的外部表面上，不可能出現任何不充分的或不成功的吸附，即便當把其應用于一不平坦的表面，比如，在瓷磚之間具有凹陷接縫的貼有瓷磚的墻面上時也能如此。
本發明還涉及這樣一種真空吸附盤—即使用時，它與一個或多個其它這樣的吸附盤一起只連接于一臺真空抽吸設備上，以便共同完成對所希望的外部表面的可靠吸附，而且，實現高度改善的吸附特性。本發明進一步涉及一種能夠有效地幫助減小用作真空抽吸設備的真空泵的尺寸的真空吸附盤。
根據本發明的真空吸附盤特別適宜于用作簡便的防搖擺裝置，用以防止沿著一正在處理的外表面進行高空作業所用的動力驅動的懸掛腳手架或升降廂的不希望有的搖擺。
目前，攜帶有作業設備比如機械手等的有人操縱的或無人操縱的動力驅動的懸掛的腳手架或升降廂之類的工作機器已廣泛地使用，目的是安全地和有效地進行高空作業，比如，高層—或中高層建筑物、大的容器、船舶、電站或其它設施的大量的壁表面的清潔、維修或檢查，以及進行把荷載提升到高空和從高空降下荷載的工作。例如，在用這樣一種機器對建筑物的墻表面進行施工的情況下，借助于鋼絲繩被設置在屋頂樓板上的屋頂吊車上的卷揚機或升降廂自身攜帶的卷揚機懸掛的腳手架或升降廂沿著所說的墻表面豎直移動，以便定位于預定的表面位置。但是，在使用這種有人操縱的或無人操縱的升降廂進行機械作業中，無論卷揚機是攜帶在升降廂之內還是分開設置在位于屋頂樓板上的屋頂吊車上，隨著機器的特有的移動或者由于強勁的風壓或者類似原因，懸吊著的升降廂有水平搖擺達一不容忽視的程度的傾向，其原因就在于它處于一種不穩定的狀態。
為了解決這種問題，業已提出了各種各樣的用以防止懸吊著的升降廂搖擺的裝置，它們均使用固定安裝在設置在升降廂的相對兩側的兩個臂的末端(即面對墻壁表面的那端)的真空吸附盤。這些真空吸附盤通過管子與攜帶在升降廂之上的真空泵流體連通，沿著工件的作業是在把升降廂按位置固定于墻壁表面上之后才進行，升降廂的定位是通過操縱真空泵，把真空吸附盤的內部置于便于實施真空抽吸的狀態，把吸盤壓貼在想要施工的墻面—即吸盤支承面—上，然后，把吸盤內部的空氣抽出。
在這類使用了真空吸附盤的防搖擺裝置中，防止懸吊著的升降廂搖擺所必需的吸附力是由由所用的真空泵所能達到的真空度及每個吸附面上空氣的抽出(或稱排放)量等來決定的，而且，吸附盤要設計成能吸附于任何光滑的表面，而與形成該表面的材料無關。事實上，真空吸附盤能夠吸附到玻璃、預制混凝土(PC)板、普通混凝土及瓷磚等的光滑表面上，甚至能吸附到這些材料的涂有圖案的表面上，只要這些表面足夠光滑即可。
但是，在真空吸附盤要施用的那個支承面不平坦的情況下，例如，在吸附盤支承面具有連接瓷磚或PC板的接縫的情況下，會在不平坦的吸附盤支承面和吸附盤之間形成間隙，因此，在用真空泵抽吸空氣期間，通過這些間隙，將會出現顯著的空氣泄漏，于是，導致對吸盤支承面的不充分的或者不成功的吸附。因此，傳統的真空吸附盤不能獲得有效防止懸吊的升降廂搖擺所必需的吸附力。
為了將支承面的不平坦性造成的不利影響減至最小，必需確保足夠的空氣排出量以及加大連接真空吸附盤和真空泵的各個管子的橫截面積。
然而，在兩個真空吸附盤通過加大了直徑的管子連接于同一臺真空泵的情況下，如果這兩個吸附盤當中只有一個完全緊密地與抽吸真空所要吸附的那個支承面相接觸，而另一個吸附盤不是這樣，那么，由于該吸附盤同支承面的不完全接觸，導致它只具有比較小的抽吸阻力，因此，在該另一個吸附盤中只能初步實現真空抽吸。結果，緊密接觸支承面的那一個吸附盤的真空吸力往往不足以徹底防止懸吊著的升降廂的搖擺。
對于這個問題，一種提議的解決方案是在真空泵和每個真空吸附盤之間的管子中設置一個閥，這樣，在實施真空抽吸時，與同吸附盤支承面不能完全接觸的那個吸附盤相應的閥就可以人工關閉。但是，該提議的解決方案明顯地使防止懸吊著的升降廂搖擺所需的操作復雜化。
另外，為了減少來自真空吸附盤的空氣泄漏，通常，利用粘接劑把一彈性密封件沿著吸附盤的前端—即面向支承面的那端的周邊粘接到各個吸附盤上。但是，由于升降廂沿著支承面每從一個位置移動到另一個位置一次，彈性密封件就要壓貼到吸附盤支承面和/或從吸附盤支承面脫離一次，因此，這種彈性密封件很容易磨損或損壞，因而，該密封件不得不或多或少地定期更換。在更換密封件時，必需除掉密封件被剝落之后殘留在吸附盤上的粘接劑，這就使得更換工作非常的煩瑣和浪費工時。
鑒于上述的缺陷，本發明人曾在日本實用新型專利申請平3-86275中提出過一種改進的真空吸附盤，該吸附盤能夠簡便地吸附到盤支承面上，而不需要任何特殊的操作，而且，也簡化了彈性密封件的更換。為此，在真空吸附盤上設置了一個自動開關閥，當吸附盤體壓貼在吸附盤支承面上時，該開關閥動作，使得吸附盤的內腔同真空抽吸設備連通，以便在其內進行真空抽吸。另外，該吸附盤體具有一周邊凹槽，周邊凹槽形成于吸附盤的面向吸附盤支承面的那一端，該凹槽具有這樣一種梯形橫截面形狀—即它的開口朝向支承面且它的梯形底在寬度方面大于開口端的。借助于彈性密封件自身的彈性而把其緊擠地固定在凹槽之內。
根據這一提議的吸附盤，由于這種隨著緊緊貼靠吸附盤體的支承面而自動工作的自動開關(打開/關閉)閥的設置，不再需要用復雜的操作來實現真空抽吸，而且，由于彈性密封件只不過是彈性地嵌在而不是用粘接劑粘在上述梯形橫截面形的固定凹槽內，因此，密封件的更換能夠簡便地進行。
上述日本實用新型專利申請所提議的真空吸附盤能夠快速地和完全地吸附到盤支承面上，而且，它還能簡化更換彈性密封件所需的操作。
然而，本發明人的進一步研究表明，雖然上述提議的、用作防止懸吊著的升降廂搖擺的裝置的真空吸附盤在當升降廂的提升高度比較小，比如說，約30m時，不存在明顯的問題，但是，當升降廂的提升高度比較大，比如說約50米以上時，則吸附盤對盤支承面的吸附往往會不充分。這是因為，在如此大的提升高度下，打開吸附盤所必需的一個給定的力起作用，使得難以把吸附盤吸附到支承面上。目前，對于這個問題急切需要有恰當的解決方案，這是因為當今的建筑物有越來越高的趨勢，所以，升降廂的提升高度往往超過100米。
更具體地說，在這樣一種條件下，即在真空吸附盤馬上就要吸附到吸附盤支承面上之前，自動開關閥關閉，并且，利用真空泵把與真空泵相連通的吸附盤的內腔置于真空狀態，一個取決于自動開關閥的橫截面積的給定的打開力F(F＝PA，式中，P代表當假定大氣壓力為零時的一個壓力，A是閥的橫截面積)起作用，以便打開閥。這個打開力F是恒定的，與升降廂的提升高度無關。因此，壓縮彈簧的推力必須稍稍大于上述的打開力F，以便在吸附盤被緊緊貼靠到吸附盤支承面上之前，把自動開關閥保持在關閉狀態。
然后，當真空吸附盤體與吸附盤支承面相接觸的時候，自動開關閥被來自吸附盤支承面的合成的反作用力打開，因此，真空吸附盤之內的空氣就被真空泵抽吸出或者泵出，此時，在自動開關閥的內、外之間的壓差就會消失。因此，壓縮彈簧的、作為一種反作用力的推力或者壓力作用在吸附盤上，這種反作用力的大小是由壓縮彈簧確定的。但是，當通過鋼絲繩懸吊著的升降廂處于一大的提升高度時，升降廂將非常容易移動，即使一個小的搖擺角，也將導致升降廂移動一大的距離。換句話說，隨著提升高度的增大，施加一個比較小的反作用力，往往就會使得升降廂移動并從支承面上脫離下來。
因此，在上面提到的日本實用新型專利申請中提議的真空吸附盤的情況下，壓縮彈簧力，即由支承面賦予給吸附盤的反作用力隨著升降廂的提升高度的增加而變大。因此，在一個大的提升高度下，由于吸附盤支承面的反作用力的緣故，吸附盤一旦與吸附盤支承面接觸，就又很快地從吸附盤支承面上脫落下來，結果是，不充分地或者不成功地吸附到支承面上。
除了上述的由壓縮彈簧的反作用力引起的問題之外，還有一個問題，那就是，隨著緊密貼靠吸附盤的支承面而打開自動開關閥所需的反作用力大于導致吸附盤體從支承面分離下來所需的力，由于與上述的類似的原因，在吸附盤確實緊貼在支承面上以便打開自動開關閥之前，吸附盤將從支承面上脫離下來。
因此，本發明的一個目的是提供一種真空吸附盤，它能夠利用真空吸力完全吸附到一期望的表面上，不可能出現任何不充分的或者不成功的吸附，即使當把其應用于一不平坦的表面比如在瓷磚之間具有凹陷接縫的貼有瓷磚的墻面上時也是如此。
本發明的另一個目的是提供一種真空吸附盤，它適合于用作防止用以在高空作業的懸吊著的升降廂搖擺的裝置，不會引起任何上面提到的問題。
為了實現上述目的，根據本發明的第一個方面的真空吸附盤包括一個適合于利用真空吸力而緊緊貼靠到它想要吸附的一個外部的吸附盤支承面上的吸附盤體；一個設置在該吸附盤體的遠離上述的支承面的那一后端的抽吸腔；該吸附盤體的、面對吸附盤支承面的那個前端部分被一分隔壁分隔成若干個抽氣室，各抽氣室同抽吸腔相通；一個為連通抽吸腔而設置的空氣流通道；以及，設置在各個抽氣室和抽吸腔之間的空氣流通支路上的閥機構，這些閥機構能夠被抽吸真空期間所出現的抽吸的空氣流關閉。
根據本發明的第一個方面的真空吸附盤的根本特征是，設置在吸附盤體的前端部(即，面對吸附盤支承面的那個端部)的、與抽吸腔相連通的若干個抽氣室，以及，設置在各個抽氣室和抽吸腔之間的空氣流通支路上的、設計成能夠被抽吸真空期間所出現的抽出空氣流關閉的閥機構。當在把吸附盤與一包含有不平坦的表面部分的外表面接觸之后而進行真空抽吸時，抽氣室當中任意一個與不具有非平坦性的表面部分相接觸的那個抽氣室進行恰當的真空抽吸，因為該抽氣室與外界實現充分的密封，因此，該抽氣室能夠牢固地吸附到支承面上。另一方面，在與具有不平坦性的表面部分接觸的抽氣室在它們之間留下間隙的情況下，設在該抽氣室和抽吸腔之間的相應的閥機構(盡管與外界不充分密封)會被通過上述間隙從外部抽吸的空氣流關閉。一旦閥機構以上述方式關閉，那么，在真空抽吸的實施過程中，該閥機構就由于抽氣室和抽吸腔之間存在壓力差而保持關閉狀態，這樣便有效地防止抽吸腔內已達到的真空度的不希望的降低，并盡而防止與抽吸腔相通的吸附盤體內的已達到的真空度降低。
因此，該真空吸附盤能夠利用真空吸力完全吸附到所希望的外表面上，不可能出現不充分的或者不成功的吸附，即便當該外表面不平坦時也能如此。
根據本發明的第二個方面的真空吸附盤包括一個適合于利用真空吸力而緊緊貼靠到它想要吸附的那個外部的吸附盤支承面上的吸附盤體；一個設置在該吸附盤體的遠離上述的吸附盤支承面的那一后面部分上的空氣流通道，該空氣流通道與吸附盤體的內腔相通；一個設置在空氣流通道的一部分上的自動開關閥，該開關閥隨著吸附盤體緊緊貼靠到吸附盤支承面上而打開；以及，一個促使自動開關閥處于常閉狀態的彈簧構件，所說的空氣流通道以這樣一種方式形成，即導致自動開關閥打開的作用力的方向不同于克服彈簧構件的反作用力的方向。
這種真空吸附盤旨在為在日本實用新型專利申請平3-86275中所提議的現有技術的吸附盤碰到的問題提供解決方案。換句話說，如前所述，當一個通過鋼絲繩懸吊著的吊艙或者升降廂處于比較大的提升高度時，用一個比當其處于低的提升高度時由吸附盤作用到墻壁面的力要小的作用力，就往往很容易使升降廂從支承墻壁面上脫離下來。這可能是由于這樣的事實，即壓縮彈簧的過分的推力使得吸附盤體在完成與墻壁面的充分接觸以及隨后的真空抽吸之前，就由于來自墻壁面的反作用力而從墻壁面上脫離下來。
為了防止在高的提升高度使用的吸附盤的這種不徹底的吸附，可以減小推壓著滑閥的那個壓縮彈簧的彈簧常數，以便減小吸附盤受到的來自墻壁面的反作用力；然而，當真空泵在吸附盤緊緊貼靠墻壁面之前被啟動時，減小了的彈簧常數不能抵抗由真空泵產生的吸力，因此，自動開關閥被不合乎需要地打開了。于是，不可能達到所期望的真空吸附盤的功能。
不斷研究的結果是，本發明的發明人現今發現，通過改變真空抽吸期間空氣流通道的相對于日本實用新型申請平3-86275中提議的吸附盤的空氣流通道的位置和方向，可使得真空抽吸的空氣流在壓縮彈簧上的作用最小，這樣便允許減小彈簧常數而不影響滑閥的正確打開/關閉動作，從而提供一種能夠以顯著降低了的來自墻壁面的反作用力徹底吸附到墻壁面上的令人滿意的真空吸附盤。根據本發明的第二個方面的吸附盤就是基于這樣的發現而發明的，而且，其特征是，所說的空氣流通道以這種方式形成，即導致自動開關閥打開的作用力的方向不同于克服彈簧構件的反作用力的方向。由于這種布置減小了克服彈簧構件的推力所需的吸力，所以，只使用與該降低了的吸力相對應的較小的彈簧常數的彈簧構件就足夠了。因此，能夠減小當吸附盤緊緊貼靠支承面時出現的反作用力。
再者，由于打開自動開關閥所需的力是通過方程式＂彈簧力+抽吸力×μ(μ是摩擦系數)＂獲得的，所以，本發明人已經了解到，通過減小摩擦系數的值能夠減小打開自動開關閥所需的力，而且，目前實際上已經能夠通過圍繞著自動開關閥的滑動部分設置一密封構件來減小自動開關閥的滑動部分的摩擦系數的值。在一較佳的實施例中，自動開關閥包括一個通常被彈簧構件推壓著的閥體，一個容納所說的閥體、以便閥體在其內滑動的閥體容納筒，以及，一個圍繞所說的閥體容納筒設置的密封件。該密封件防止灰塵及其它外部物質進入閥體和閥體容納筒之間，并因此將它們之間的摩擦系數減至最小。
此外，本發明人已經能夠顯著地減小所用的真空泵的尺寸，和減小摩擦系數的值，這些都是通過在吸附盤體上安裝一個灰塵過濾器，以便更有效地防止灰塵及其它外部物質進入自動開關閥的滑動部分而實現的。
以下將參照附圖詳細說明本發明的較佳實施例。
在說明書附圖中
圖1是根據本發明的第一個實施例的真空吸附盤的剖視圖；圖2是圖1的實施例的正視圖，為了圖示時清楚起見，其中省略了一些零件；圖3是在圖1中由點劃線所圈的第一實施例的部分A的放大了比例的剖視圖；圖4是表示一個真空抽吸系統的總體布置形式的示意圖，其中，把圖1至圖3所示的本發明的實施例用作防止一升降廂搖擺的裝置，該升降廂被用來，例如，維修建筑物的外墻表面；圖5是一剖視圖，圖示了手柄是如何安裝到真空吸附盤的后面部分上的。
圖6是根據本發明的第二個實施例的真空吸附盤的剖視圖；以及圖7是圖6所示實施例的正視圖。
發明的詳細描述圖1是沿圖2中A-A線所取的、根據本發明的第一個實施例的真空吸附盤的剖視圖；圖2是圖1所示實施例的正視圖，圖中為圖示時清楚起見省略了一些零件。
如這些附圖所示，真空吸附盤100包括一個大體上為圓筒形的吸附盤體1，該吸附盤體1的遠離一個外部的吸附盤支承面30的那一端(后端)是敞口的，支承面30就是吸附盤100借助真空抽吸想要吸附的那個表面。一個盤形的蓋11用兩個螺釘29固定到吸附盤體1的后法蘭盤上，從而由吸附盤體1和蓋11構成一個抽吸腔12。用四個螺釘26把一圓筒狀的閥殼21固定到蓋11的后端，在閥殼21內設有一個延伸橫跨閥殼的內腔達到蓋11的后端表面的滑閥體14。一滑閥16支撐在滑閥體14內，以便延伸穿過抽吸腔12和吸附盤體1指向吸附盤支承面。一手柄24以這樣一種方式固定到閥殼21的后端壁上—即吸附盤100能夠朝向支承面30移動，一軟管23的一端通過一管接頭22以與形成在閥殼21內的、抽吸的空氣流通道流體相通的方式連接到閥殼21的后端。軟管23的另一端連接到一個真空產生源比如一個真空泵(未示出)上。
一個具有許多圓形孔的盤形分隔壁9安裝在吸附盤體1的前端，即面朝吸附盤支承面30的那一端，圓形孔形成抽氣室10a～10f。在圖1和圖2中，只示出了一部分分隔壁9和抽氣室，為了圖示時方便起見，剩余的那部分省略了，但是，應當明白，在吸附盤體1的前端的整個表面上到處都形成有抽氣室和分隔壁9。
圖3是圖1中由點劃線所圈的第一實施例的部分A的放大了比例的剖視圖。如圖3中清楚所示的那樣，每一個抽氣室(在圖3中只示出了抽氣室10a和10b)和抽吸腔12設置成相互流體相通，所說的流體相通是通過通孔7a和7b實現的，而且，把閥機構3a′～3f′設置在各個通孔之內。下面將詳細描述圖3中所示的一個閥機構3a′。
與閥機構3a′對應的那個通孔7a形成在吸附盤體1上，而且，由一小直徑的區段8a和一大直徑的區段8a′組成，以便呈現一種階梯形剖面形狀。一個支承桿2a松松地容納在通孔7a之內并延伸穿過通孔7a，而且，該支承桿2a借助于一阻擋件5a而固定到吸附盤體1上，阻擋件5a呈一橫桿形狀，其延伸穿過支承桿2a的后端部并橫跨通孔的小直徑區段8a。在支承桿2a的前端即面朝吸附盤支承面30的那一端固定了一個盤形閥3a，盤形閥3a的垂直截面積大于通孔7a的大直徑區段8a′。一彈簧4a圍繞著支承桿2a布置，以便在閥3a的后端面和通孔7a的階梯部分之間延伸，在沒有由真空泵形成的吸力的情況下，彈簧4a彈性地保持閥3a離開通孔7a的開口端(如圖3所示)。如圖3所示，由于阻擋件5a是一個當其與吸附盤體1的后端面接觸時不能完全覆蓋住通孔7a的后開口端的橫桿，因此，設置在吸附盤體1的前端部的抽氣室10a與設置在吸附盤體1的后端部的抽吸腔12保持流體連通。
可以選擇彈簧4a，以使其具有這樣的彈簧常數，即允許彈簧4a在用泵進行真空抽吸期間被一壓差壓縮，直到閥3a與吸附盤體1發生接觸，而且，只要真空抽吸工作繼續，都要利用抽氣室10a和抽吸倥12之間的壓差而保持彈簧4a處于壓縮狀態，上述的導致彈簧壓縮的壓差是由于從抽氣室10a向抽吸腔12抽吸的持續達給定的一段時間的一股連續空氣流而賦予給閥3a的。
其它的閥機構3b′～3f′以與上述的閥機構3a′完全相同的方式構成，為了避免不必要的重復，將不再描述其它的閥機構。
另外，在圖1和圖2的實施例中，在吸附盤體1上設置了一個自動開關閥27，該閥27由上述的滑閥體14和滑閥16構成。該自動開關閥27被設計成當吸附盤體1被壓靠在支承面30上或者從支承面30上脫離下來時，能夠自動打開或關閉。
如從圖1和圖2中所看到的，自動開關閥27布置在閥殼21內的偏離吸附盤體1的中心的一個位置。自動開關閥27的滑閥體14包括一較大直徑的部分20和一較小直徑的部分15，小直徑部分15通過制作在蓋11上的一個抽吸孔28伸進吸附盤體1的抽吸腔12內，并用一緊固件25固定到蓋11上。滑閥體14具有一個形成在其內的滑閥安裝孔16a，在安裝孔16a內插入了一個金屬材料制成的圓柱形的滑閥16，關于滑閥16下面將描述。滑閥體14的大直徑部分20以這樣一種方式容納在一個滑閥體容納筒36之內，即它可以沿著容納筒36軸向滑動。
滑閥安裝孔16a的后端部分制出一個加大了直徑的容納彈簧的孔17a，壓縮彈簧17容納在該孔17a內。壓縮彈簧17的后端由滑閥體容納筒36的底表面支承，以便經常把滑閥體14推向吸附盤支承面30。滑閥16設置成能夠在固定在滑閥體14上的一個圓筒形隔套之內滑動，并且，在隔套18的前部圍繞滑閥16設置了一個壓縮彈簧19。
在吸附盤體1沒有與支承面30接觸的情況下，滑閥體14的大直徑部分20的前端面沿著抽吸口28的周邊緊密地壓靠在蓋11的后端面B上，因此，自動開關閥27保持關閉狀態。壓縮彈簧17和19各自在其一端擁有一法蘭部分，以便以套筒方式(telescopic fashion)動作，就是說，當滑閥16因正壓靠在支承面30上而縮回時，壓縮彈簧17的壓縮首先發生，而壓縮彈簧19的壓縮只有在彈簧17已經完成了它的壓縮之后才跟著進行。本實施例之所以使用兩個獨立的壓縮彈簧17和19，其原因是基于這樣的設計要求，那就是想要將閥殼21的長度減至最小，同時又保證整個滑閥的足夠的行程，但是，在不必要限制閥殼21的長度的場合下，本實施例的兩個壓縮彈簧17和19可以用單一的一個壓縮彈簧代替。
設置在閥殼21內的滑閥體14設計成能夠和滑閥16的縮回運動一道向后移動，以便大直徑部分20的前端面脫離開蓋11的后端表面B，從而允許把抽吸腔12內的空氣通過抽吸口28抽進在閥殼21內的空氣流通道13。
由于自動開關閥27在閥殼21之內偏離吸附盤體1的中心、偏向吸附盤體1的一側(從圖1中看到為左側)布置，而且，用以把空氣流通道13與軟管23相連的管接頭22也偏離吸附盤體1的中心、偏向吸附盤體1的另一側(從圖1中看到為右側)布置，因此，該空氣流通道13在與自動開關閥27移動打開的方向相橫貫方向引導空氣，而不是在與該打開方向相同的方向引導空氣。由于這種布置，導致真空吸附盤的吸附力的方向(即抽吸的空氣流的方向)與自動開關閥27移動克服壓縮彈簧17和19的偏置力而打開的方向是相橫貫的。因此，相對于自動開關閥27的打開方向來說，吸力徑向起作用。另外，在該實施例中，空氣流通道13和用以布置壓縮彈簧17和19的那個內部空間是完全分離的，以便防止真空抽吸的空氣流進內部空間。
按圖1～圖3所示的方式構造的本發明的真空吸附盤100固定地安裝到一個用手柄24或類似構件操縱的臂機構(未示出)的尖端。吸附盤100以下述方式吸附到支承面30上。
在把軟管23的一端連接到真空吸附盤100的管接頭22上，另一端連接到真空泵上之后，起動真空泵。在這一階段，自動開關閥27的滑閥16被壓縮彈簧17和19向前推，因此，滑閥體14的大直徑部分20以其前端面緊密地壓靠在蓋11的后端面B上，從而把開關閥27置于關閉狀態。
然后，當真空吸附盤100被未圖示的臂機構壓靠到吸附盤支承面30上時，自動開關閥27的滑閥16開始緊緊貼靠支承面30，由此，使得滑閥16克服壓縮彈簧17和19的偏置力而縮回，由此，前端面脫離開蓋11的后端面B。于是，抽吸口28便同空氣流通道13流體相通，并盡而同真空泵流體連通，此時，抽吸腔12內的空氣便開始被真空泵抽出。
在圖3中，一旦抽吸腔12內的空氣的抽吸開始，抽氣室10a之內的空氣便通過抽吸孔6a和通孔7a流進抽吸腔12。
此時，如果抽氣室10a同吸附盤支承面30的光滑部分緊密接觸，則抽氣室10a便被分隔壁9和支承面30完全密封，因此，抽氣室10a之內的空氣便立即被抽進抽吸腔12內，于是，不存在持續時間大于一預定的時間段的抽吸的空氣流。因此，室10a便因真空抽吸而徹底地吸附到支承面上，除非閥3a被關閉。相反，如果抽氣室10a與吸附盤支承面的不平坦的部分接觸，那么，在抽吸真空期間，會有一股抽吸的空氣流從抽氣室10a進入抽吸腔12，閥3a被該抽吸的空氣流逐漸向后推，直到它壓靠住吸附盤體1的前端面，從而完全關閉抽吸孔6a。一旦這樣壓靠住吸附盤體1的前端面，則由于抽氣室內的空氣壓力(大氣壓力)和抽吸腔12內的空氣壓力(幾乎是真空)之間的壓差而保持在這種壓縮的狀態。這樣，在利用真空泵進行真空抽吸期間，能夠防止從沒有充分地吸附到支承面30上的抽氣室3a中泄漏的空氣流進抽吸腔12。
按照上述方式布置的吸附盤100，盡管支承面30上存在有不平坦性，它也能夠可靠地吸附到支承面30上，而且，還將不降低抽吸腔12內達到的真空度。因此，該吸附盤100能夠提高應用到一平坦表面上的抽氣室內達到的真空度，并把整個真空吸附盤內達到的真空度維持在一理想的程度。這樣，把吸附盤體1內的空氣經由空氣流通道13和軟管23抽進真空泵。
在把若干個上述的吸附盤100連接到同一個真空泵的情況下，在實施對吸附盤表面的吸附時，如果吸附盤100之中任何一個的吸附盤體1處于同支承面30不良接觸的狀態，那么，該吸附盤能夠避免不良的真空抽吸而不需要任何特殊的操作，這是因為該吸附盤的自動開關閥27被壓靠在吸附盤體1的端面上的相應的滑閥體14保持在關閉狀態，而真空抽吸只在另一個與支承面30緊密接觸的吸附盤中進行。
另外，根據該實施例，為了脫離吸附到支承面上的吸附盤100，如圖5所示，設置了一個空氣排泄通道41，該通道通過形成在蓋11上的一個抽吸孔40而與抽吸腔12流體相通，圖5是一剖視圖，表示手柄24是如何安裝在真空吸附盤100的后部的。在用以連接抽吸孔40和空氣排泄通道41并容納手柄24的臂37的一個閥室39內安裝了一個閥39和一彈簧38，彈簧38總是推壓閥37，使其關閉抽吸乳40，同時，還向前方推手柄的臂37。僅僅通過向后拉手柄24，使得抽吸腔12和空氣排泄通道41相互流體連通，就能夠把吸附盤100從支承面30上分離下來。另一種方案是，就象現有技術那樣，可以在真空發生源為off的情況下，從外部把空氣供進抽吸腔12。一旦通過軟管23供應空氣，則空氣通過空氣流通道13和抽吸孔28傳送進抽吸腔12。然后，在應用于不具有非平坦性的表面部分的抽氣室的情況下，該空氣通過當時打開的閥機構的抽吸孔6a進入室10a，以便取消室10a內的真空狀態。相反，如果抽氣室10a被應用到具有不平坦性的表面部分上，則抽氣室10a和抽吸腔12之間不再存在壓差，因此，閥3a被彈簧向前推。這樣，吸附盤1內的真空狀態便被取消。
接下來，將參照圖4對利用真空吸附盤100防止在一墻表面作業的、懸吊著的升降廂搖擺的情況予以描述。
該升降廂(未示出)包括一對通過各自的臂機構(也未示出)而設置的左、右真空吸附盤100a和100b，一個普通的真空泵33通過軟管23a和23b分別與真空吸附盤100a和100b相連。參考數字31a和31b代表單向閥，32表示壓力表，34表示一插頭，而35表示一三相200V電源。
在升降廂上攜帶有兩臺機器，以便沿著墻表面提升/降下升降廂，而且，裝有機器的升降廂通過兩根鋼絲繩懸吊著。
還是在這種情況下，由于每一個吸附盤通過臂機構而緊緊貼靠在墻壁面上，不需要任何特殊的操作，而且，即使當兩個吸附盤不能同時以正確的方式緊緊貼靠墻壁面時，真空抽吸從首先貼靠的吸附盤開始順序地進行，因此，能夠很容易地實現恰當的真空吸附，因此，能夠防止懸吊著的升降廂搖擺。
上面已經對當應用到在墻壁面上進行工作的升降廂上時的較佳實施例進行了描述，但是，應當理解，該實施例還可以應用到通過鋼絲繩懸吊著的、用以進行提升/下降運動或者提升/下降運動與水平運動的混合運動的任何其它作業機器。
上述的臂機構可以是任何合適的結構，例如，可以按照使用者的要求，選擇臂的數量或臂的自由度。此外，上述的每一個構件都可以在不脫離本發明的精神和范圍的前提下以各種方式進行改進。
此外，雖然上述實施例使用了當吸附盤與支承面緊密接觸或脫離接觸時自動關閉或打開空氣流通道13的自動開關閥27，但是，也可以在閥殼21和軟管23之間設置一個手動開關閥，以代替自動開關閥27。另一方面，不管是自動的或是手動的，都可以省去這種開關閥。
正如迄今所述的那樣，根據第一個實施例的吸附盤100的特征在于，吸附盤體的面對著支承面的那個前端部分被分隔壁分隔成許多個小的抽氣室，各個抽氣室均與設置在吸附盤體的后部的一個抽吸腔相通；以及，在把各個抽氣室與抽吸腔連通的各個空氣流通道內以這種方式設置閥機構，即能利用由真空抽吸所產生的抽吸的空氣流使得閥關閉。由于這些特點，使得本發明能夠在吸附盤中產生恰當的真空抽吸，不可能存在不充分的或者不成功的吸附，即使當把吸附盤應用于不平坦的表面上時也是如此。
此外，本實施例以一種簡單的方式不需要復雜的控制就實現了這種恰當的吸附。
下面將參照圖6和圖7描述本發明的第二個實施例，其中，圖6是根據本發明的第二個實施例的真空吸附盤200的剖視圖，圖7是圖6所示實施例的正視圖。
如這些附圖所示，真空吸附盤200包括一個大體上為圓筒形的吸附盤體51，該吸附盤體51的面對著吸附盤支承面30的那一端(前端)是敞口的，支承面30就是吸附盤200借助于真空抽吸要吸附的那個面，沿著吸附盤體51的外周緣制出了一個開口對著支承面30的凹槽52，周邊凹槽52呈向前方向逐漸減小的梯形橫截面形狀；即周邊凹槽52的前端比其底端要窄。
在吸附盤體51的周邊凹槽52之內緊緊地安裝了一個包含有一個海綿墊的彈性密封件53。該密封件53具有一個呈三角形橫截面形狀的、伸到凹槽52之外的頂部和一個呈四邊形橫截面形狀并借助其自身彈性固定地安裝在周邊凹槽52之內的底部。
與第一實施例類似，該第二實施例包括一個設置在吸附盤體51上的自動開關閥54，該閥被設計成當把吸附盤體1壓靠到支承面30上或者從支承面30上脫離下來時能夠自動打開或關閉。
如從圖7中看到的，用四個螺釘56把一圓筒狀的閥殼55固定到吸附盤體51的后端面上，并且，把自動開關閥54偏離吸附盤體51的中心布置在閥殼55之內。自動開關閥54包括一個滑閥體61，該滑閥體61由一大直徑部分61a和一小直徑部分61b組成，小直徑部分61b穿過形成在吸附盤體51上的抽吸口62伸進吸附盤體51的內腔，并借助于一滑閥支承緊固件69固定到吸附盤體51上，滑閥體61具有一個滑閥安裝孔57，該安裝孔內容納了一個由金屬材料制成的圓柱形滑閥60，滑閥體61的大直徑部分61a容納在一個滑閥體容納筒80之內，以便沿著筒80軸向滑動。
滑閥安裝孔57的后端部分制出一個加大了直徑的安放彈簧的孔57a，一壓縮彈簧64就安放在該孔57a之內，壓縮彈簧57的后端由筒80的底面支承，以便總是把滑閥體61推向支承面30，滑閥60能夠在一個固定到滑閥體61上的圓筒狀隔套71內沿隔套滑動，在該隔套71的前面圍繞著滑閥60設置了另一個壓縮彈簧64b。
在真空吸附盤200沒有同支承面30接觸的情況下，滑閥體61的大直徑部分61a的前端面沿著抽吸口62的周邊與吸附盤體51的后端面B保持緊密接觸，以便把自動開關閥54保持在關閉狀態。壓縮彈簧64a和64b各自在其一端帶有一法蘭部分，以便以這樣一種方式運作，即，當滑閥60因正壓靠在支承面30上而縮回時，壓縮彈簧64a的壓縮首先發生，而壓縮彈簧64b的壓縮只能在彈簧64a已經完成了它的壓縮之后才跟著發生。由于壓縮彈簧64a和64b的這種套筒式布置，使得能夠在保證整個滑閥的足夠的行程的同時，將閥殼55的長度減至最小，然而，如果不需要限制閥殼55的長度的話，可以用一個壓縮彈簧來代替上述的兩個壓縮彈簧64a和64b，滑閥體61同滑閥60的縮回運動一道向后移動，因此，所說的大直徑部分61的前端面脫離吸附盤體51的后端面B，以便允許把在吸附盤體51內腔之內的空氣通過抽吸口62抽進位于閥殼55之內的空氣流通道58。
自動開關閥54在閥殼55之內偏離吸附盤體51的中心、偏向吸附盤體51的一側布置，而且，用以把空氣流通道58同軟管66相連的一管接頭65也偏離吸附盤體51的中心但偏向吸附盤體51的另一側布置，換句話說，以這樣一種方式形成空氣流通道58，即導致自動開關閥54打開的那個力的方向不同于克服彈簧64a和64b的反作用力的方向，以及，該空氣流通道在與自動開關閥54移動而打開的方向相橫貫的方向而不是相同的方向導引空氣，這種偏心的布置方式，就象第一實施例那樣，使得吸力相對于自動開關閥54的打開方向來說為徑向地起作用，另外，在該實施例中，空氣流通道58與布置壓縮彈簧64a和64b的那個內腔是完全分開的，因此，能有效地防止抽吸的空氣流進所說的內腔。
此外，在該第二實施例中，把一個由每100英寸具有156目的布制成的灰塵過濾器63安裝在吸附盤體51的前端，以覆蓋由彈性密封件53圍繞成的開口。該灰塵過濾器63防止大氣中的灰塵、雜質及其它外部物質進入吸附盤200的內腔，特別是，過濾器63防止因外部物質進入滑閥體61和滑閥體容納筒80之間而影響滑閥體61相對于容納筒80的光滑滑動。由于大氣中漂浮的灰塵、雜質及其它外部物質很容易進入真空泵，因此，過去是把一大尺寸的灰塵過濾器安裝在泵上，這樣難以減小傳統的真空泵的整體尺寸，而笨重的真空泵是懸吊著的升降廂的不良操作性的原因之一，然而，上述第二實施例的布置能夠顯著地減小灰塵過濾器的尺寸，因此，獲得一結構緊湊的真空泵，從而提供高度加強了的可操作性，此外，為了更有效地防止外部物質進入滑閥體61和滑閥體容納筒80之間，圍繞滑閥體61和滑閥體容納筒80的外周面設置了一個由、例如、氯丁橡膠制成的呈波紋管狀的自動伸縮套68。為了避免真空抽吸期間出現壓力差，可在套68上制出若干個小直徑的通氣孔。
一軟管接頭65與空氣流通道68相通安裝到閥殼55上并與真空泵72相連。
把按上述方式構造的真空吸附盤200固定在通過手柄67或別的構件操縱的臂機構(未示出)的尖端，該吸附盤200以和根據第一個實施例的吸附盤100相同的方式吸附到支承面30上，因此，對于吸附盤200是如何吸附到支承面30上本文不再作詳細描述。
在把若干個上述的吸附盤200連接到同一個真空泵72的情況下，在實施對吸附盤表面的吸附時，如果吸附盤200之中任何一個的吸附盤體51處于同支承面30不良接觸的狀態，那么，由于該不良接觸的吸附盤200的自動開關閥54被壓靠在吸附盤體51的端面的相應的滑閥體61保持在關閉狀態，而且，真空抽吸只在另一個(或一些)與支承面30緊密接觸的吸附盤中進行，因此，本實施例能夠有效地避免不良的真空抽吸，不需要任何特殊的操作。
另外，根據該實施例，把海綿墊或彈性密封件53借助其自身彈性及凹槽52的特殊的形狀而非常簡單地固定到凹槽52內，不必使用任何粘結劑，因此，僅通過把已磨損的或已損壞的海綿墊53拉出凹槽52，就能夠快速地用一新的代替之。
應當理解，真空吸附盤200當然也能夠有益地用作防止在一墻壁面上作業的懸吊著的升降廂搖擺的裝置，完全象圖4中所示的和前面有關第一個實施例的吸附盤100的描述那樣。
同樣地，在用作懸吊著的升降廂的防搖擺裝置的第二個實施例中，由于每一個吸附盤200通過相應的臂機構緊靠在墻面上，不需要任何特殊的操作，而且，真空抽吸從最先貼靠的吸盤開始順序地進行，因此，即便當兩個吸附盤并不同時以正確地方式緊貼墻面時，也能夠很容易地實現正確的真空吸附，結果，能夠有效地防止懸吊著的升降廂搖擺。
以上已經就第二個實施例應用到在一墻面上作業的懸吊著的升降廂上時的情況進行了描述，但是，應當明白，本實施例還可以應用到通過鋼絲繩懸吊著的、用以實現提升/下降運動或者提升/下降運動與水平運動的混合運動的任何其它作業機器。
臂機構可以是任何合適的結構，這要根據期望的用途而定，例如，可以按照使用者的要求選擇臂的數量和臂的自由度。此外，上述的每一個構件都可以在不脫離本發明的精神和范圍的前提下以各種方式進行改進。
例如，沿著吸附盤體的前端的周緣所設置的海綿墊(彈性密封件)可以以上述方式之外的任何其它合適的方式附著，換句話說，可以象常規的、已知的那樣，用粘結劑粘附海綿墊，或者象日本實用新型申請平3-86275中所提議的那樣，把海綿墊彈性地嵌進一周邊凹槽內，該凹槽形成在吸附盤體的面朝吸附盤支承面的那一側，并且其具有這樣的梯形橫截面形狀—即它的開口朝著支承面，并且，梯形底的寬度大于開口端的寬度。
在上面描述的實施例中，雖然已經對制成在與自動開關閥移動而打開的方向相橫貫的方向延伸的空氣流通道58進行了描述，但是，該空氣流通道可以制成沿與自動開關閥的打開方向傾斜的方向延伸，此外，空氣流通道58可以制成能散射空氣流，以便沿著自動開關閥的打開方向引導一部分空氣流，此外，在上述實施例中，雖然空氣流通道與安放壓縮彈簧的那個內腔是完全分開的，但是，該通道還可以設置成與部分或者全部布置彈簧的空間相通，該空氣流通道可以以各種方式形成，只要它能夠適當地減小用以克服彈簧偏置力的真空吸力即可。
正如迄今所述，本發明的特征在于，空氣流通道是以這樣一種方式形成的，即導致自動開關閥打開的那個作用力的方向不同于克服彈簧構件的反作用力的方向，由于這種布置形式減小了用以克服彈簧構件的推力的那個吸力，所以，使用與該減小了的吸力相對應的小的彈簧常數的彈簧構件就足夠了，因此，本發明能夠減小當吸附盤緊靠到支承面上時的反作用力，從而解決了當處于大的提升高度時，吸附盤體偶然從支承面上脫離下來的問題。
權利要求
1.一種真空吸附盤，包括一個適合于利用真空吸力而緊緊貼靠到它想要吸附的一個外部的吸附盤支承面上的吸附盤體；一個設置在該吸附盤體的遠離上述的吸附盤支承面的那一后端部的抽吸腔，該吸附盤體的、面對著上述的吸附盤支承面的那一前端部分被分隔壁分隔成若干個抽氣室，各抽氣室分別同所述的抽吸腔連通；一個為連通抽吸腔而設置的空氣流通道；以及，設置在各個抽氣室和抽吸腔之間的空氣流通路上的閥機構，該閥機構能夠被真空抽吸期間所出現的抽吸的空氣流關閉。
2.一種真空吸附盤，包括一個適合于利用真空吸力而緊緊貼靠到它想要吸附的一個外部的吸附盤支承面上的吸附盤體；一個設置在該吸附盤體的遠離上述的吸附盤支承面的那一后面部分的空氣流通道，該空氣流通道與吸附盤體的內腔相通，一個以這樣一種方式設置在上述空氣流通道的一部分上的自動開關閥，即該開關閥隨著緊緊貼靠到吸附盤支承面上而打開；以及，一個經常驅使上述的自動開關閥關閉的彈簧裝置；上述的空氣流通道以這樣一種方式形成，即，導致自動開關閥打開的作用力的方向不同于克服所說的彈簧裝置的反作用力的方向。
3.如權利要求2所述的真空吸附盤，其特征是，所述的自動開關閥包括一個被彈簧裝置經常推著的閥體，一個容納該閥體以便于閥體在其內滑動的閥體容納筒，以及一個圍繞所說的閥體容納筒而設的密封構件。
4.如權利要求2所述的真空吸附盤，其特征是，還包括一個安裝在吸附盤體上的灰塵過濾器，以防止灰塵和其它外部物質進入吸附盤體的內腔。
全文摘要
在吸附盤體的遠離一外部吸附盤支承面的那個后面部分設置一抽吸腔，吸附盤體的面對著吸附盤支承面的那個前端部分分隔成若干個均與抽吸腔相通的抽氣室，設置一個空氣流通道，以便與抽吸腔相通，在各個抽氣室與抽吸腔之間的空氣流通路上設置閥機構，這些閥機構能夠被真空抽吸期間出現的抽吸的空氣流關閉，另外，在一部分空氣流通道上，以這樣的方式設置一自動開關閥，即，該開關閥隨著緊緊貼靠吸附盤支承面而打開，空氣流通道以這樣一種方式形成—即，導致自動開關閥打開的作用力的方向不同于克服那個總是驅使開關閥關閉的彈簧構件的反作用力的方向。
文檔編號B66C1/00GK1138553SQ9510913
公開日1996年12月25日 申請日期1995年6月22日 優先權日1995年6月22日
發明者筑忠明 申請人:日本比索株式會社