蜂窝状真空吸盘.pdf

1、10申请公布号CN104061224A43申请公布日20140924CN104061224A21申请号201410298848722申请日20140626F16B47/0020060171申请人哈尔滨工程大学地址150001黑龙江省哈尔滨市南岗区南通大街145号哈尔滨工程大学科技处知识产权办公室72发明人史冬岩王青山罗祥程陶家伟赵云科梁谦54发明名称蜂窝状真空吸盘57摘要本发明的目的在于提供蜂窝状真空吸盘，包括吸盘壳、小孔板、大孔板、橡胶膜，吸盘壳为中空的碗状结构，小孔板和大孔板均成圆盘状，小孔板的直径小于大孔板直径和吸盘壳上平面直径，大孔板固定在吸盘壳上平面上，小孔板固定在大孔板下方并位于吸

2、盘壳里，橡胶膜粘贴在大孔板上平面上，吸盘壳下平面安装法兰，法兰连接真空泵，真空泵与吸盘壳的中空部分相连通，大孔板上分布有通孔，小孔板上分布有气孔，通孔的面积大于气孔的面积。本发明局部漏气不会导致吸盘壳内气压下降，保障了局部漏气情况下吸盘仍能继续工作。此外，该吸盘的橡胶膜隔绝了粉尘等进入真空系统，无需单独的过滤系统，能够在多粉尘、浆末等恶劣的环境中工作。51INTCL权利要求书1页说明书4页附图3页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书4页附图3页10申请公布号CN104061224ACN104061224A1/1页21蜂窝状真空吸盘，其特征是包括吸盘壳、小孔板、大

3、孔板、橡胶膜，吸盘壳为中空的碗状结构，小孔板和大孔板均成圆盘状，小孔板的直径小于大孔板直径和吸盘壳上平面直径，大孔板固定在吸盘壳上平面上，小孔板固定在大孔板下方并位于吸盘壳里，橡胶膜粘贴在大孔板上平面上，吸盘壳下平面安装法兰，法兰连接真空泵，真空泵与吸盘壳的中空部分相连通，大孔板上分布有通孔，小孔板上分布有气孔，通孔的面积大于气孔的面积。2根据权利要求1所述的蜂窝状真空吸盘，其特征是所述的通孔的形状为正六边形，正六边形外接圆的半径与大孔板厚度相等。3根据权利要求1或2所述的蜂窝状真空吸盘，其特征是所述的气孔的直径等于橡胶膜未变形时的厚度。权利要求书CN104061224A1/4页3蜂窝状真空吸

4、盘技术领域0001本发明涉及的是一种吸盘，具体地说是真空吸盘。背景技术00022009年赵艳妮的硕士论文多唇边式真空吸盘的设计研究，针对普通吸盘只吸附表面较光滑的物体，对表面粗糙，或者有明显凸起、凹坑等缺陷的物体，吸盘将会发生漏气现象，导致真空度不足，不能工作的缺陷，而设计了多唇边式真空吸盘。多唇边式真空吸盘的通过唇形密封体来保证吸盘与物体的贴合程度，所述唇形密封体为环状，截面形状为下部分带齿形多层唇的矩形。由于每层唇都能各自构成封闭的密封空间，切外层唇总包含内层唇，在与物体贴合的时候，如果由于凸起或者凹坑等原因引起其中一环唇失效，其他环的密封唇还能起到密封作用，因此提高了吸盘对表面粗糙，或者

5、有明显凸起、凹坑等缺陷的物体的吸附能力。该多唇边真空吸盘只是对传统吸盘的密封橡胶环改为多唇的橡胶环，从而提高贴合度，使吸附能力提高。不能解决吸附区域裂缝或小孔造成的漏气问题。0003中国专利申请号2012101397438给出了一种真空吸盘，该专利申请给出了两种真空吸盘结构。第一种的其特征在于包括头端敞口的缸体，缸体的尾端设置有至少一个气孔，缸体的内部设置有活塞，活塞的上端面上连接活塞提升装置。缸体的敞口端连接由软质材料制成的密封圈，密封圈的端面上设置有多个半径不同但与缸体敞口同心的环状凸起条，凸起条构成多唇边结构，通过多唇边结构吸盘与物体粗糙的表面贴合程度更高。将活塞顶到与密封圈最近后，将吸

6、盘紧贴在物体表面，通过提升装置将活塞提起，缸体内产生低压，从而吸住物体。但是该吸盘不能解决吸附区域裂缝或小孔造成的漏气问题。第二种真空吸盘结构的特征在于包括头端敞口的缸体，缸体的尾端设置有至少一个气孔，缸体的内部设置有活塞，活塞的上端面上连接活塞提升装置，下端面上固定多个顶针。缸体的敞口端由密封盖封闭，密封盖在与顶针相应的位置设置有容纳顶针的空腔，空腔的外端设置有软质材料制成的小吸盘。该吸盘在与第一种吸盘的原理及结构形式不变的情况下，将活塞结构变小从而获得多个小吸盘。从而解决吸附表面粗糙的物体的问题。但是导致吸盘结构复杂，制造成本高，多个顶针和空腔构成的小活塞机构直接导致摩擦增大，顶针与空腔的

7、密封困难。宽且该吸盘的设计主要针对表面粗糙物体，因此工作环境中必然有粉尘等，顶针与空腔构成的小结构一旦吸入粉尘将很难清理，并直接导致吸盘性能下降。同时该吸盘不能解决吸附区域裂缝或小孔造成的漏气问题。发明内容0004本发明的目的在于提供在工件存在局部裂缝、小孔等缺陷导致局部漏气的情况下仍能正常工作的蜂窝状真空吸盘。0005本发明的目的是这样实现的0006本发明蜂窝状真空吸盘，其特征是包括吸盘壳、小孔板、大孔板、橡胶膜，吸盘壳为中空的碗状结构，小孔板和大孔板均成圆盘状，小孔板的直径小于大孔板直径和吸盘壳说明书CN104061224A2/4页4上平面直径，大孔板固定在吸盘壳上平面上，小孔板固定在大孔

8、板下方并位于吸盘壳里，橡胶膜粘贴在大孔板上平面上，吸盘壳下平面安装法兰，法兰连接真空泵，真空泵与吸盘壳的中空部分相连通，大孔板上分布有通孔，小孔板上分布有气孔，通孔的面积大于气孔的面积。0007本发明还可以包括00081、所述的通孔的形状为正六边形，正六边形外接圆的半径与大孔板厚度相等。00092、所述的气孔的直径等于橡胶膜未变形时的厚度。0010本发明的优势在于本发明局部漏气不会导致吸盘壳内气压下降，保障了局部漏气情况下吸盘仍能继续工作。此外，该吸盘的橡胶膜隔绝了粉尘等进入真空系统，无需单独的过滤系统，不工作时吸盘口平整光滑，方便清洗，所以吸盘能够在多粉尘、浆末等恶劣的环境中工作。附图说明0

9、011图1为本发明的仰视图；0012图2为本发明的侧视图；0013图3为本发明的轴测爆炸图；0014图4为大孔板结构示意图；0015图5为大孔板处橡胶膜拉伸变形示意图；0016图6为小孔板处橡胶膜剪切变形示意图。具体实施方式0017下面结合附图举例对本发明做更详细地描述0018结合图16，本发明目的是提供一种结构简单、工作可靠，在工件存在局部裂缝、小孔等缺陷导致局部漏气的情况下仍能正常工作的蜂窝状真空吸盘。该吸盘的橡胶膜隔绝了粉尘等进入真空系统，无需单独的过滤系统，不工作时吸盘口平整光滑，方便清洗，所以吸盘能够在多粉尘、浆末等恶劣的环境中工作。0019本发明蜂窝状真空吸盘包括橡胶膜、大孔板、小

10、孔板和吸盘壳。橡胶膜为柔性高弹的均厚橡胶膜，大孔板、小孔板和吸盘壳的细节如下0020大孔板大孔板整体呈圆盘状，圆盘外端有实心一环带。环带以内的盘体均匀分布通孔，通孔的形状为正六边形。大孔板的厚度等于正六边形外接圆的半径。0021小孔板小孔板呈圆板状，小孔板外径略小于吸盘壳内径。小孔板上密集均匀地分布很多小气孔，气孔的直径等于橡胶模变形前的厚度。0022吸盘壳吸盘壳整体呈半球状。小开口端为以突出的圆管，圆管末端为法兰，法兰上圆周均布8个螺栓孔。0023小孔板3焊接在大孔板2上，大孔板2再焊接在吸盘壳4上。焊接时保证小孔板3在吸盘壳一侧。橡胶膜1直接粘贴在大孔板上。吸盘壳4通过法兰与真空泵部分连接

11、。0024不工作时，橡胶膜1为原始状态，没有变形。将吸盘贴近在要吸附的物体的表面后，真空泵抽出吸盘壳4内部的空气。由于吸盘在贴在物体表面时，橡胶膜1和物体表面之间会存在微量气体，由于压差的作用，橡胶膜1发生拉伸变形，并沿大孔板2的正六边形通说明书CN104061224A3/4页5孔进行变形。在橡胶膜1接触小孔板3后，由于气孔的尺寸接近橡胶膜1的厚度，此时橡胶膜发生的是剪切变形，压力不足以使橡胶膜1发生变形，所以橡胶膜1停止变形。依靠橡胶膜1与物体表面间的低压及大气压力的作用，吸盘提起物体。0025当物体的表面存在裂缝等缺陷，导致局部漏气时。漏气部分的正六边形通孔内的橡胶膜在与物体表面接触的一侧

12、气压增大，所以橡胶膜1将进一步变形。但是由于小孔板3的阻挡，橡胶膜1的剪切变形量很小，吸盘壳4腔体的体积远大于该变形体积，所以吸盘壳4内的气压不发生改变，从而不漏气部分的正六边形通孔处的气压不变。综上所述，局部漏气不会导致吸盘壳4内气压剧烈下降，保障了局部漏气情况下吸盘仍能继续工作。0026本发明蜂窝状真空吸盘，包括橡胶膜1、大孔板2、小孔板3和吸盘壳4。小孔板3焊接在大孔板2上，大孔板2再焊接在吸盘壳4上。橡胶膜1直接粘贴在大孔板2上。整个吸盘通过吸盘壳4的法兰与真空泵设备连接。0027大孔板2整体呈圆盘状，圆盘外端有实心一环带。环带以内的盘体均匀分布通孔，通孔的形状为正六边形。0028小孔

13、板3呈圆板状，小孔板3外径略小于吸盘壳4内径。小孔板3上密集均匀地分布很多小气孔，气孔的直径等于橡胶模1变形前的厚度。0029大孔板2上均匀分布正六边形通孔，通过与橡胶膜1的配合，将一个大吸盘分割成很多均布的小吸盘；小孔板3上密集均布小气孔，可通过空气同时阻挡橡胶膜1的进一步变形。0030吸盘壳4内部的空气被抽出后，由于吸盘在贴在物体表面时，橡胶膜1和物体表面之间会存在微量气体，在压差的作用下，橡胶膜1沿大孔板2的正六边形通孔发生拉伸变形。在橡胶膜1接触小孔板3后，改为剪切变形，压力不足以使橡胶膜1发生变形，橡胶膜1停止变形。橡胶膜1与物体表面间的形成低压，在大气压作用下吸盘提起物体。0031

14、当大孔板2上某个正六边形通孔中橡胶膜内气压增大相当于局部漏气时，该部分橡胶膜1有变形的趋势，但是由于小孔板3的阻挡，橡胶膜1的剪切变形量很小，吸盘壳4内的气压不发生改变，从而不漏气部分的正六边形通孔处的气压不变。0032在橡胶膜1、大孔板2和小孔板3的配合下，使得局部漏气不会导致吸盘壳4内气压下降，保障了局部漏气情况下吸盘仍能继续工作。0033橡胶膜1隔绝了粉尘、水浆等进入真空系统，并使得吸盘口的清洗方便。0034小孔板3焊接在大孔板2上，大孔板2再焊接在吸盘壳4上。焊接时保证小孔板3在吸盘壳4同一侧。橡胶模1直接粘贴在大孔板2上。吸盘壳4通过法兰与真空泵部分连接。0035为进行简要计算说明，

15、设大孔板2正六边形孔外圆半径为R，橡胶膜1未变形厚度为T,许用正应力为MAX由蜂窝状真空吸盘的结构特点可知，大孔板2的厚度约为HR，小孔板3上气孔直径为T。0036不工作时，橡胶膜1为原始状态，没有变形。将吸盘贴近在要吸附的物体的表面后，真空泵抽出吸盘壳3内部的空气。由于吸盘在贴在物体表面时，橡胶膜1和物体表面之间会存在微量气体，吸盘壳3的气体被抽出后，在压差的作用，橡胶膜1发生变形，并沿大孔板2的正六边形通孔进行变形，变形情况如图5所示。由于正六边形孔的宽度远大于橡胶膜1的厚度，橡胶膜1发生较大的变形，变形类型为通常的拉伸变形。对于正六边形通孔内说明书CN104061224A4/4页6处于拉

16、伸变形的橡胶膜，变形后几乎充满正六边形通孔。如图6所示，在橡胶膜1接触小孔板3后，由于气孔的尺寸接近橡胶膜1的厚度，此时橡胶膜发生的是剪切变形，压力不足以使橡胶膜1继续发生变形，所以橡胶膜1停止变形。吸盘依靠橡胶膜1与物体表面间的低压及大气压力的作用，像普通吸盘一样提起物体。0037当物体的表面存在局部裂缝等缺陷，产生局部漏气时。漏气部分的正六边形通孔内的橡胶膜在与物体表面接触的一侧会气压增大，直到增大到大气压，橡胶膜两侧压差最大为一个大气压，所以橡胶膜将进一步变形。如图6所示，对于处于剪切变形的橡胶，所承受的剪应力为00380039由于橡胶剪应力按正应力只，故橡胶所能承受的剪应力MAXMAX

17、，最软的天然橡胶最小正应力2MPA左右，远远大于0025MPA。故漏气时橡胶能够承受得住压差，并且产生的变形很小。0040因此由于小孔板的阻挡，橡胶膜的剪切变形量很小，吸盘壳4腔体的体积远大于该变形体积，所以吸盘壳4内的气压不发生改变，从而不漏气部分的正六边形通孔处的气压不变。综上所述，局部漏气不会导致吸盘壳内气压下降，保障了局部漏气情况下吸盘仍能继续工作。此外，该吸盘的橡胶膜隔绝了粉尘等进入真空系统，无需单独的过滤系统，不工作时吸盘口平整光滑，方便清洗，所以吸盘能够在多粉尘、浆末等恶劣的环境中工作。说明书CN104061224A1/3页7图1图2图3说明书附图CN104061224A2/3页8图4图5说明书附图CN104061224A3/3页9图6说明书附图CN104061224A