专利名称：一种带自关断功能的万向真空吸盘的制作方法
技术领域：
本发明是在柔性工装上对任意三维曲面零件进行吸附固定的装置，属于机械工程领域。
背景技术：
在飞机蒙皮等大型三维曲面零件的铣边、钻孔、划线等加工过程以及铆接等装配过程中，需要专用工装夹具。每一种零件都需要一套专门工装，成本高、存储空间大。因此出现了多点柔性工装，该工装可以根据被支撑零件的大小和几何形状，自动排布所需要的钉柱位置并调整到所需要的高度，代替传统的专用工装，支撑、固定大型三维曲面零件，用于测量、划线、铣边、钻孔等操作。为了适应一套工装，支撑固定不同三维曲面零件的要求，多点柔性工装上钉柱端部常采用真空吸盘装置。由于被支撑零件几何形状的不同，真空吸盘必须能够适应曲面轮廓的变化，转到任意角度都能够实现零件吸附；另一方面，由于零件 的尺寸不同，多点柔性工装上所用到的钉柱的个数每次也不相同，这就要求每个钉柱上都安装电磁阀。用于支撑零件的钉柱电磁阀接通吸附零件，不用的控制关闭，导致成本高、系统复杂。为了解决上述这些问题，需要一种既能实现灵活旋转，同时具有自动关断功能的真空吸盘装置。
发明内容
本发明的目的是提供一种根据三维曲面零件的几何形状自动对正吸附零件、并且带有自关断功能的万向真空吸盘装置。通过将真空吸盘与真空反馈调节装置集成为一体，无需电气控制即可自动调节工作及间歇时的抽真空流量，实现有零件时自动吸附，无零件时自动关闭的功能。本发明的目的是通过下述的技术方案实现的，结合
如下一种带自关断功能的万向真空吸盘，主要由吸盘、球碗、球碗支座、密封套筒和真空自动反馈调节装置组成，所述吸盘采用密封唇边吸盘1，所述球碗由第一层旋转球碗2和碗式结构的第二层旋转球碗3组成，第一层旋转球碗2为内凹外圆结构，上部与密封唇边吸盘I配合，通过螺钉连接为一体，外表面为球型；所述第二层旋转球碗3为碗式结构，其内翻密封沿与第一层旋转球碗2的球型外表面密闭配合，其球型外表面与球碗支座4上的球型密封边沿密封配合；所述球碗支座4中心为空内腔，空内腔侧壁设有垂直的通气孔及针孔滑动块的安装孔，空内腔上部具有密封边沿；所述两层球碗及球碗支座4通过聚氨酯弹簧橡胶5连接在一起，由橡胶锁紧块9锁紧，再由锁紧块拉紧螺丝10保证连接的弹性要求；所述真空自动反馈调节装置安装于球碗支座4上。所述真空自动反馈调节装置由带针孔的滑动块7、弹簧8和防尘网6组成，所述针孔滑动块7置于球碗支座4空内腔侧壁的安装孔内，安装孔与球碗支座4空内腔侧壁的垂直通气孔联通，通气孔用于调节空内腔压强，针孔滑动块7上部是防尘网6，用于防止灰尘进入，下部设有弹簧8，并用中空部件固定，球碗支座4下部外壁设有通气孔。
如图2所示，所述第一层旋转球碗2关于吸盘上表面中心点的旋转半径为R1，第二层旋转球碗3关于中心点的旋转半径为R2,所述两层球碗及球碗支座4的尺寸设计应保证密封唇边吸盘I旋转时，其上表面中心点高度不变。所述两层球碗及球碗支座4的尺寸设计应保证密封唇边吸盘I旋转时，其上表面中心点高度不变。所述密封唇边吸盘I、第一层旋转球碗2和第二层旋转球碗3转动定位中心点不变所述密封唇边吸盘I的唇边由镶嵌在钢芯上的聚氨酯橡胶制成，中间的钢芯上制出通气孔及用于与第一层旋转球碗2螺钉连接的螺钉孔。上述结构保证吸盘转动灵活、中心点高度不变，并且有零件时自动开启真空回路，零件取走时只保留细小的反馈气路，无需多个电磁阀控制真空流量，结构简单灵活。实现了 真空吸盘旋转方向灵活，并且具有自动关断功能。本发明创造的优点本发明将真空吸盘与真空反馈调节装置集成为一体，无需电气控制即可自动调节工作及间歇时的抽真空流量，实现有零件时自动吸附，无零件时自动关闭的功能；同时，由于采用双层旋转球碗结构，当倾斜的零件表面压迫密封唇边吸盘时，迫使吸盘表面可靠贴合，形成临时密闭空间，抽真空后，无需调整即可使吸盘与零件表面紧密吸附，旋转角度在0-45°之间，中心点高度不变，基本满足大部分三维曲面零件的需求；该真空吸盘使用灵活方便，具有自关断功能，设备结构简单，安全系数高，降低使用成套工装的成本。
图I是万向真空吸盘结构示意图。图2是密封唇边吸盘I旋转时，其上表面中心点高度不变的示意图。图3表示该万向真空吸盘不吸附工件时真空反馈调节装置的状态。图4表示该万向真空吸盘吸附工件时真空反馈调节装置的状态。图中I-密封唇边吸盘2-第一层旋转球碗3-第二层旋转球碗4-球碗支座5-聚氨酯弹性橡胶6-防尘网7-针孔滑动块 8-弹簧9-橡胶锁紧块10-锁紧块拉紧螺丝11-密封套筒
具体实施例方式带自关断功能的万向真空吸盘是在柔性工装上对三维曲面零件进行吸附固定的装置；它由密封唇边吸盘I、第一层旋转球碗2、第二层旋转球碗3、球碗支座4、聚氨酯弹性橡胶(5)、密封套筒11，以及安装于球碗支座上的针孔滑动块7、弹簧8等组成；密封唇边吸盘(I)制成内凹式结构，唇边由镶嵌在钢芯上的聚氨酯橡胶制成，保证真空吸附时的密闭性以及耐用性，并不易损坏工件，中间的钢芯上制出通气孔及螺钉孔；第一层旋转球碗2制成内凹外圆结构，上部与吸盘配合，通过螺钉将二者连接为一体，外表面为球型；第二层旋转球碗3制成碗式结构，其内翻密封沿与第一层球碗2的球型外表面密闭配合，球型外表面与球碗支座4上的球型密封边沿配合；球碗支座4中心为空内腔，空内腔上部具有密封边沿，保证与第二层旋转球碗3的外表面配合，实现气路的密闭性；同时，两层球碗及球碗支座4的尺寸设计保证密封唇边吸盘I旋转时，其上表面中心点高度不变，从而易于计算高度；两层球碗及球碗支座4通过聚氨酯弹簧橡胶5连接在一起,安装时先由橡胶锁紧块9锁紧，再由锁紧块拉紧螺丝10保证连接的弹性要求；球碗支座4空内腔侧壁制出两垂直的通气孔及针孔滑动块7的安装孔，通气孔用于调节空内腔压强，针孔滑动块7置于安装孔内，上部是防尘网6，用于防止灰尘进入，下部设有弹簧8，并用中空部件固定，球碗支座4下部外壁设有通气孔。第一层旋转球碗2和第二层旋转球碗3都具有球形外表面，分别与其下面内凹的球型密封沿配合，从而构成可万向转动的关节，球型外表面与密封沿的配合既保证二者的密封配合是面接触，又减小加工难度，同时密封沿结构保证两层球碗旋转角度不超过45° ;聚氨酯弹性橡胶5、橡胶锁紧块9、锁紧块拉紧螺丝10是防脱落装置，可保证万向吸盘不工作时，球碗和球碗支座彼此不分离，工作时又不会限制正常转动，加强万向吸盘工作的可靠性；密封唇边吸盘I工作时，唇边压缩，使得工件外表面与吸盘上表面中心点接触；同时第 一层、第二层旋转球碗2、3的球心设计在吸盘上表面的中心点，确保密封唇边吸盘I、第一层旋转球碗2、第二层旋转球碗3随工件三维几何形状转动时，接触中心点不变，保证了定位精度。针孔滑动块7、弹簧8、防尘网6等部件构成真空反馈装置。真空开启后，当吸盘上无工件时，真空反馈装置中的针孔滑动块7往下移动，压缩弹簧8，真空通道密封，但针孔通道依然开启，气体流量很小。当吸盘上放置工件时，真空气路开始吸附工件，当吸盘内压强和弹簧力相等时，弹簧8推动针孔滑动块7往上移动，接通真空通路，吸附工件。该发明采用了密封唇边吸盘、两层旋转球碗结构，当三维曲面零件表面压迫密封唇边吸盘时，迫使吸盘唇边与零件表面贴合，形成临时密闭空间。这时由于真空反馈装置的作用，自动接通真空回路，吸盘唇边与零件表面紧密吸附，无需人工及计算机调整。该发明装置不仅可用于多点柔性工装，也可以安装在其它设备上用于三维曲面零件的吸附固定；不仅可以用于三维曲面金属零件的吸附固定，也可以用于成形后复合材料零件、玻璃零件以及其它塑料零件的吸附固定。
权利要求
1.一种带自关断功能的万向真空吸盘，主要由吸盘、球碗、球碗支座、密封套筒和真空自动反馈调节装置组成，其特征在于 所述吸盘采用密封唇边吸盘(I)，所述球碗由第一层旋转球碗(2)和碗式结构的第二层旋转球碗(3)组成，第一层旋转球碗(2)为内凹外圆结构，上部与密封唇边吸盘(I)配合，通过螺钉连接为一体，外表面为球型；所述第二层旋转球碗(3)为碗式结构，其内翻密封沿与第一层旋转球碗(2)的球型外表面密闭配合，其球型外表面与球碗支座(4)上的球型密封边沿密封配合；所述球碗支座(4)中心为空内腔，空内腔侧壁设有垂直的通气孔及针孔滑动块的安装孔，空内腔上部具有密封边沿；所述两层球碗及球碗支座(4)通过聚氨酯弹簧橡胶(5)连接在一起，由橡胶锁紧块(9)锁紧，再由锁紧块拉紧螺丝(10)保证连接的弹性要求；所述真空自动反馈调节装置安装于球碗支座(4)上。
2.根据权利要求I所述的一种带自关断功能的万向真空吸盘，其特征在于 所述真空自动反馈调节装置由带针孔的滑动块(7)、弹簧(8)和防尘网(6)组成，所述针孔滑动块(7)置于球碗支座(4)空内腔侧壁的安装孔内，安装孔与球碗支座(4)空内腔侧壁的垂直通气孔联通，通气孔用于调节空内腔压强，针孔滑动块(7)上部是防尘网(6)，用于防止灰尘进入，下部设有弹簧(8)，并用中空部件固定，球碗支座(4)下部外壁设有通气孔。
3.根据权利要求I或2所述的一种带自关断功能的万向真空吸盘，其特征在于 所述第一层旋转球碗(2)关于吸盘上表面中心点的旋转半径为R1，第二层旋转球碗(3)关于中心点的旋转半径为R2，所述两层球碗及球碗支座(4)的尺寸设计应保证密封唇边吸盘(I)旋转时，其上表面中心点高度不变。
4.根据权利要求I或2所述的一种带自关断功能的万向真空吸盘，其特征在于 所述密封唇边吸盘(I)、第一层旋转球碗(2)和第二层旋转球碗(3)转动定位中心点不变
5.根据权利要求I或2所述的一种带自关断功能的万向真空吸盘，其特征在于 所述密封唇边吸盘(I)的唇边由镶嵌在钢芯上的聚氨酯橡胶制成，中间的钢芯上制出通气孔及用于与第一层旋转球碗(2)螺钉连接的螺钉孔。
全文摘要
本发明公开了一种带自关断功能的万向真空吸盘，是一种用于大型三维曲面零件吸附固定的装置。该装置主要由密封唇边吸盘(1)、第一层旋转球碗(2)、第二层旋转球碗(3)和球碗支座(4)组成；两层旋转球碗结构保证吸盘在45度之内任意摆动，适应不同三维曲面零件吸附固定的要求；同时由支座侧壁上的带针孔滑动块、弹簧及防尘网组成的真空自动反馈调节装置，保证吸盘上面有零件时自动接通真空气路，吸附零件，取下零件后，只有移动块上的针孔气路接通，达到近乎关断的目的。本发明将真空吸盘与真空反馈调节装置集成为一体，无需电气控制即可自动调节工作及间歇时的抽真空流量，实现有零件时自动吸附，无零件时自动关闭的功能。
文档编号F16B47/00GK102966659SQ201210492210
公开日2013年3月13日 申请日期2012年11月27日 优先权日2012年11月27日
发明者刘纯国, 邓玉山, 隋振, 蔡中义, 李明哲, 温宏杰 申请人:吉林大学