专利名称：真空吸附盘的制作方法
概括来说，本发明涉及到真空吸附盘。更具体地说，本发明涉及这样一种真空吸附盘—即它能够利用真空吸力完全吸附到所希望的外部表面上，不可能出现任何不充分的或不成功的吸附，即便当把其应用于一不平坦的表面，比如，在瓷砖之间具有凹陷接缝的贴有瓷砖的墙面上时也能如此。
本发明还涉及这样一种真空吸附盘—即使用时，它与一个或多个其它这样的吸附盘一起只连接于一台真空抽吸设备上，以便共同完成对所希望的外部表面的可靠吸附，而且，实现高度改善的吸附特性。本发明进一步涉及一种能够有效地帮助减小用作真空抽吸设备的真空泵的尺寸的真空吸附盘。
根据本发明的真空吸附盘特别适宜于用作简便的防摇摆装置，用以防止沿着一正在处理的外表面进行高空作业所用的动力驱动的悬挂脚手架或升降厢的不希望有的摇摆。
目前，携带有作业设备比如机械手等的有人操纵的或无人操纵的动力驱动的悬挂的脚手架或升降厢之类的工作机器已广泛地使用，目的是安全地和有效地进行高空作业，比如，高层—或中高层建筑物、大的容器、船舶、电站或其它设施的大量的壁表面的清洁、维修或检查，以及进行把荷载提升到高空和从高空降下荷载的工作。例如，在用这样一种机器对建筑物的墙表面进行施工的情况下，借助于钢丝绳被设置在屋顶楼板上的屋顶吊车上的卷扬机或升降厢自身携带的卷扬机悬挂的脚手架或升降厢沿着所说的墙表面竖直移动，以便定位于预定的表面位置。但是，在使用这种有人操纵的或无人操纵的升降厢进行机械作业中，无论卷扬机是携带在升降厢之内还是分开设置在位于屋顶楼板上的屋顶吊车上，随着机器的特有的移动或者由于强劲的风压或者类似原因，悬吊着的升降厢有水平摇摆达一不容忽视的程度的倾向，其原因就在于它处于一种不稳定的状态。
为了解决这种问题，业已提出了各种各样的用以防止悬吊着的升降厢摇摆的装置，它们均使用固定安装在设置在升降厢的相对两侧的两个臂的末端(即面对墙壁表面的那端)的真空吸附盘。这些真空吸附盘通过管子与携带在升降厢之上的真空泵流体连通，沿着工件的作业是在把升降厢按位置固定于墙壁表面上之后才进行，升降厢的定位是通过操纵真空泵，把真空吸附盘的内部置于便于实施真空抽吸的状态，把吸盘压贴在想要施工的墙面—即吸盘支承面—上，然后，把吸盘内部的空气抽出。
在这类使用了真空吸附盘的防摇摆装置中，防止悬吊着的升降厢摇摆所必需的吸附力是由由所用的真空泵所能达到的真空度及每个吸附面上空气的抽出(或称排放)量等来决定的，而且，吸附盘要设计成能吸附于任何光滑的表面，而与形成该表面的材料无关。事实上，真空吸附盘能够吸附到玻璃、预制混凝土(PC)板、普通混凝土及瓷砖等的光滑表面上，甚至能吸附到这些材料的涂有图案的表面上，只要这些表面足够光滑即可。
但是，在真空吸附盘要施用的那个支承面不平坦的情况下，例如，在吸附盘支承面具有连接瓷砖或PC板的接缝的情况下，会在不平坦的吸附盘支承面和吸附盘之间形成间隙，因此，在用真空泵抽吸空气期间，通过这些间隙，将会出现显著的空气泄漏，于是，导致对吸盘支承面的不充分的或者不成功的吸附。因此，传统的真空吸附盘不能获得有效防止悬吊的升降厢摇摆所必需的吸附力。
为了将支承面的不平坦性造成的不利影响减至最小，必需确保足够的空气排出量以及加大连接真空吸附盘和真空泵的各个管子的横截面积。
然而，在两个真空吸附盘通过加大了直径的管子连接于同一台真空泵的情况下，如果这两个吸附盘当中只有一个完全紧密地与抽吸真空所要吸附的那个支承面相接触，而另一个吸附盘不是这样，那么，由于该吸附盘同支承面的不完全接触，导致它只具有比较小的抽吸阻力，因此，在该另一个吸附盘中只能初步实现真空抽吸。结果，紧密接触支承面的那一个吸附盘的真空吸力往往不足以彻底防止悬吊着的升降厢的摇摆。
对于这个问题，一种提议的解决方案是在真空泵和每个真空吸附盘之间的管子中设置一个阀，这样，在实施真空抽吸时，与同吸附盘支承面不能完全接触的那个吸附盘相应的阀就可以人工关闭。但是，该提议的解决方案明显地使防止悬吊着的升降厢摇摆所需的操作复杂化。
另外，为了减少来自真空吸附盘的空气泄漏，通常，利用粘接剂把一弹性密封件沿着吸附盘的前端—即面向支承面的那端的周边粘接到各个吸附盘上。但是，由于升降厢沿着支承面每从一个位置移动到另一个位置一次，弹性密封件就要压贴到吸附盘支承面和/或从吸附盘支承面脱离一次，因此，这种弹性密封件很容易磨损或损坏，因而，该密封件不得不或多或少地定期更换。在更换密封件时，必需除掉密封件被剥落之后残留在吸附盘上的粘接剂，这就使得更换工作非常的烦琐和浪费工时。
鉴于上述的缺陷，本发明人曾在日本实用新型专利申请平3-86275中提出过一种改进的真空吸附盘，该吸附盘能够简便地吸附到盘支承面上，而不需要任何特殊的操作，而且，也简化了弹性密封件的更换。为此，在真空吸附盘上设置了一个自动开关阀，当吸附盘体压贴在吸附盘支承面上时，该开关阀动作，使得吸附盘的内腔同真空抽吸设备连通，以便在其内进行真空抽吸。另外，该吸附盘体具有一周边凹槽，周边凹槽形成于吸附盘的面向吸附盘支承面的那一端，该凹槽具有这样一种梯形横截面形状—即它的开口朝向支承面且它的梯形底在宽度方面大于开口端的。借助于弹性密封件自身的弹性而把其紧挤地固定在凹槽之内。
根据这一提议的吸附盘，由于这种随着紧紧贴靠吸附盘体的支承面而自动工作的自动开关(打开/关闭)阀的设置，不再需要用复杂的操作来实现真空抽吸，而且，由于弹性密封件只不过是弹性地嵌在而不是用粘接剂粘在上述梯形横截面形的固定凹槽内，因此，密封件的更换能够简便地进行。
上述日本实用新型专利申请所提议的真空吸附盘能够快速地和完全地吸附到盘支承面上，而且，它还能简化更换弹性密封件所需的操作。
然而，本发明人的进一步研究表明，虽然上述提议的、用作防止悬吊着的升降厢摇摆的装置的真空吸附盘在当升降厢的提升高度比较小，比如说，约30m时，不存在明显的问题，但是，当升降厢的提升高度比较大，比如说约50米以上时，则吸附盘对盘支承面的吸附往往会不充分。这是因为，在如此大的提升高度下，打开吸附盘所必需的一个给定的力起作用，使得难以把吸附盘吸附到支承面上。目前，对于这个问题急切需要有恰当的解决方案，这是因为当今的建筑物有越来越高的趋势，所以，升降厢的提升高度往往超过100米。
更具体地说，在这样一种条件下，即在真空吸附盘马上就要吸附到吸附盘支承面上之前，自动开关阀关闭，并且，利用真空泵把与真空泵相连通的吸附盘的内腔置于真空状态，一个取决于自动开关阀的横截面积的给定的打开力F(F＝PA，式中，P代表当假定大气压力为零时的一个压力，A是阀的横截面积)起作用，以便打开阀。这个打开力F是恒定的，与升降厢的提升高度无关。因此，压缩弹簧的推力必须稍稍大于上述的打开力F，以便在吸附盘被紧紧贴靠到吸附盘支承面上之前，把自动开关阀保持在关闭状态。
然后，当真空吸附盘体与吸附盘支承面相接触的时候，自动开关阀被来自吸附盘支承面的合成的反作用力打开，因此，真空吸附盘之内的空气就被真空泵抽吸出或者泵出，此时，在自动开关阀的内、外之间的压差就会消失。因此，压缩弹簧的、作为一种反作用力的推力或者压力作用在吸附盘上，这种反作用力的大小是由压缩弹簧确定的。但是，当通过钢丝绳悬吊着的升降厢处于一大的提升高度时，升降厢将非常容易移动，即使一个小的摇摆角，也将导致升降厢移动一大的距离。换句话说，随着提升高度的增大，施加一个比较小的反作用力，往往就会使得升降厢移动并从支承面上脱离下来。
因此，在上面提到的日本实用新型专利申请中提议的真空吸附盘的情况下，压缩弹簧力，即由支承面赋予给吸附盘的反作用力随着升降厢的提升高度的增加而变大。因此，在一个大的提升高度下，由于吸附盘支承面的反作用力的缘故，吸附盘一旦与吸附盘支承面接触，就又很快地从吸附盘支承面上脱落下来，结果是，不充分地或者不成功地吸附到支承面上。
除了上述的由压缩弹簧的反作用力引起的问题之外，还有一个问题，那就是，随着紧密贴靠吸附盘的支承面而打开自动开关阀所需的反作用力大于导致吸附盘体从支承面分离下来所需的力，由于与上述的类似的原因，在吸附盘确实紧贴在支承面上以便打开自动开关阀之前，吸附盘将从支承面上脱离下来。
因此，本发明的一个目的是提供一种真空吸附盘，它能够利用真空吸力完全吸附到一期望的表面上，不可能出现任何不充分的或者不成功的吸附，即使当把其应用于一不平坦的表面比如在瓷砖之间具有凹陷接缝的贴有瓷砖的墙面上时也是如此。
本发明的另一个目的是提供一种真空吸附盘，它适合于用作防止用以在高空作业的悬吊着的升降厢摇摆的装置，不会引起任何上面提到的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的第一个方面的真空吸附盘包括一个适合于利用真空吸力而紧紧贴靠到它想要吸附的一个外部的吸附盘支承面上的吸附盘体；一个设置在该吸附盘体的远离上述的支承面的那一后端的抽吸腔；该吸附盘体的、面对吸附盘支承面的那个前端部分被一分隔壁分隔成若干个抽气室，各抽气室同抽吸腔相通；一个为连通抽吸腔而设置的空气流通道；以及，设置在各个抽气室和抽吸腔之间的空气流通支路上的阀机构，这些阀机构能够被抽吸真空期间所出现的抽吸的空气流关闭。
根据本发明的第一个方面的真空吸附盘的根本特征是，设置在吸附盘体的前端部(即，面对吸附盘支承面的那个端部)的、与抽吸腔相连通的若干个抽气室，以及，设置在各个抽气室和抽吸腔之间的空气流通支路上的、设计成能够被抽吸真空期间所出现的抽出空气流关闭的阀机构。当在把吸附盘与一包含有不平坦的表面部分的外表面接触之后而进行真空抽吸时，抽气室当中任意一个与不具有非平坦性的表面部分相接触的那个抽气室进行恰当的真空抽吸，因为该抽气室与外界实现充分的密封，因此，该抽气室能够牢固地吸附到支承面上。另一方面，在与具有不平坦性的表面部分接触的抽气室在它们之间留下间隙的情况下，设在该抽气室和抽吸腔之间的相应的阀机构(尽管与外界不充分密封)会被通过上述间隙从外部抽吸的空气流关闭。一旦阀机构以上述方式关闭，那么，在真空抽吸的实施过程中，该阀机构就由于抽气室和抽吸腔之间存在压力差而保持关闭状态，这样便有效地防止抽吸腔内已达到的真空度的不希望的降低，并尽而防止与抽吸腔相通的吸附盘体内的已达到的真空度降低。
因此，该真空吸附盘能够利用真空吸力完全吸附到所希望的外表面上，不可能出现不充分的或者不成功的吸附，即便当该外表面不平坦时也能如此。
根据本发明的第二个方面的真空吸附盘包括一个适合于利用真空吸力而紧紧贴靠到它想要吸附的那个外部的吸附盘支承面上的吸附盘体；一个设置在该吸附盘体的远离上述的吸附盘支承面的那一后面部分上的空气流通道，该空气流通道与吸附盘体的内腔相通；一个设置在空气流通道的一部分上的自动开关阀，该开关阀随着吸附盘体紧紧贴靠到吸附盘支承面上而打开；以及，一个促使自动开关阀处于常闭状态的弹簧构件，所说的空气流通道以这样一种方式形成，即导致自动开关阀打开的作用力的方向不同于克服弹簧构件的反作用力的方向。
这种真空吸附盘旨在为在日本实用新型专利申请平3-86275中所提议的现有技术的吸附盘碰到的问题提供解决方案。换句话说，如前所述，当一个通过钢丝绳悬吊着的吊舱或者升降厢处于比较大的提升高度时，用一个比当其处于低的提升高度时由吸附盘作用到墙壁面的力要小的作用力，就往往很容易使升降厢从支承墙壁面上脱离下来。这可能是由于这样的事实，即压缩弹簧的过分的推力使得吸附盘体在完成与墙壁面的充分接触以及随后的真空抽吸之前，就由于来自墙壁面的反作用力而从墙壁面上脱离下来。
为了防止在高的提升高度使用的吸附盘的这种不彻底的吸附，可以减小推压着滑阀的那个压缩弹簧的弹簧常数，以便减小吸附盘受到的来自墙壁面的反作用力；然而，当真空泵在吸附盘紧紧贴靠墙壁面之前被启动时，减小了的弹簧常数不能抵抗由真空泵产生的吸力，因此，自动开关阀被不合乎需要地打开了。于是，不可能达到所期望的真空吸附盘的功能。
不断研究的结果是，本发明的发明人现今发现，通过改变真空抽吸期间空气流通道的相对于日本实用新型申请平3-86275中提议的吸附盘的空气流通道的位置和方向，可使得真空抽吸的空气流在压缩弹簧上的作用最小，这样便允许减小弹簧常数而不影响滑阀的正确打开/关闭动作，从而提供一种能够以显著降低了的来自墙壁面的反作用力彻底吸附到墙壁面上的令人满意的真空吸附盘。根据本发明的第二个方面的吸附盘就是基于这样的发现而发明的，而且，其特征是，所说的空气流通道以这种方式形成，即导致自动开关阀打开的作用力的方向不同于克服弹簧构件的反作用力的方向。由于这种布置减小了克服弹簧构件的推力所需的吸力，所以，只使用与该降低了的吸力相对应的较小的弹簧常数的弹簧构件就足够了。因此，能够减小当吸附盘紧紧贴靠支承面时出现的反作用力。
再者，由于打开自动开关阀所需的力是通过方程式＂弹簧力+抽吸力×μ(μ是摩擦系数)＂获得的，所以，本发明人已经了解到，通过减小摩擦系数的值能够减小打开自动开关阀所需的力，而且，目前实际上已经能够通过围绕着自动开关阀的滑动部分设置一密封构件来减小自动开关阀的滑动部分的摩擦系数的值。在一较佳的实施例中，自动开关阀包括一个通常被弹簧构件推压着的阀体，一个容纳所说的阀体、以便阀体在其内滑动的阀体容纳筒，以及，一个围绕所说的阀体容纳筒设置的密封件。该密封件防止灰尘及其它外部物质进入阀体和阀体容纳筒之间，并因此将它们之间的摩擦系数减至最小。
此外，本发明人已经能够显著地减小所用的真空泵的尺寸，和减小摩擦系数的值，这些都是通过在吸附盘体上安装一个灰尘过滤器，以便更有效地防止灰尘及其它外部物质进入自动开关阀的滑动部分而实现的。
以下将参照附图详细说明本发明的较佳实施例。
在说明书附图中
图1是根据本发明的第一个实施例的真空吸附盘的剖视图；图2是图1的实施例的正视图，为了图示时清楚起见，其中省略了一些零件；图3是在图1中由点划线所圈的第一实施例的部分A的放大了比例的剖视图；图4是表示一个真空抽吸系统的总体布置形式的示意图，其中，把图1至图3所示的本发明的实施例用作防止一升降厢摇摆的装置，该升降厢被用来，例如，维修建筑物的外墙表面；图5是一剖视图，图示了手柄是如何安装到真空吸附盘的后面部分上的。
图6是根据本发明的第二个实施例的真空吸附盘的剖视图；以及图7是图6所示实施例的正视图。
发明的详细描述图1是沿图2中A-A线所取的、根据本发明的第一个实施例的真空吸附盘的剖视图；图2是图1所示实施例的正视图，图中为图示时清楚起见省略了一些零件。
如这些附图所示，真空吸附盘100包括一个大体上为圆筒形的吸附盘体1，该吸附盘体1的远离一个外部的吸附盘支承面30的那一端(后端)是敞口的，支承面30就是吸附盘100借助真空抽吸想要吸附的那个表面。一个盘形的盖11用两个螺钉29固定到吸附盘体1的后法兰盘上，从而由吸附盘体1和盖11构成一个抽吸腔12。用四个螺钉26把一圆筒状的阀壳21固定到盖11的后端，在阀壳21内设有一个延伸横跨阀壳的内腔达到盖11的后端表面的滑阀体14。一滑阀16支撑在滑阀体14内，以便延伸穿过抽吸腔12和吸附盘体1指向吸附盘支承面。一手柄24以这样一种方式固定到阀壳21的后端壁上—即吸附盘100能够朝向支承面30移动，一软管23的一端通过一管接头22以与形成在阀壳21内的、抽吸的空气流通道流体相通的方式连接到阀壳21的后端。软管23的另一端连接到一个真空产生源比如一个真空泵(未示出)上。
一个具有许多圆形孔的盘形分隔壁9安装在吸附盘体1的前端，即面朝吸附盘支承面30的那一端，圆形孔形成抽气室10a～10f。在图1和图2中，只示出了一部分分隔壁9和抽气室，为了图示时方便起见，剩余的那部分省略了，但是，应当明白，在吸附盘体1的前端的整个表面上到处都形成有抽气室和分隔壁9。
图3是图1中由点划线所圈的第一实施例的部分A的放大了比例的剖视图。如图3中清楚所示的那样，每一个抽气室(在图3中只示出了抽气室10a和10b)和抽吸腔12设置成相互流体相通，所说的流体相通是通过通孔7a和7b实现的，而且，把阀机构3a′～3f′设置在各个通孔之内。下面将详细描述图3中所示的一个阀机构3a′。
与阀机构3a′对应的那个通孔7a形成在吸附盘体1上，而且，由一小直径的区段8a和一大直径的区段8a′组成，以便呈现一种阶梯形剖面形状。一个支承杆2a松松地容纳在通孔7a之内并延伸穿过通孔7a，而且，该支承杆2a借助于一阻挡件5a而固定到吸附盘体1上，阻挡件5a呈一横杆形状，其延伸穿过支承杆2a的后端部并横跨通孔的小直径区段8a。在支承杆2a的前端即面朝吸附盘支承面30的那一端固定了一个盘形阀3a，盘形阀3a的垂直截面积大于通孔7a的大直径区段8a′。一弹簧4a围绕着支承杆2a布置，以便在阀3a的后端面和通孔7a的阶梯部分之间延伸，在没有由真空泵形成的吸力的情况下，弹簧4a弹性地保持阀3a离开通孔7a的开口端(如图3所示)。如图3所示，由于阻挡件5a是一个当其与吸附盘体1的后端面接触时不能完全覆盖住通孔7a的后开口端的横杆，因此，设置在吸附盘体1的前端部的抽气室10a与设置在吸附盘体1的后端部的抽吸腔12保持流体连通。
可以选择弹簧4a，以使其具有这样的弹簧常数，即允许弹簧4a在用泵进行真空抽吸期间被一压差压缩，直到阀3a与吸附盘体1发生接触，而且，只要真空抽吸工作继续，都要利用抽气室10a和抽吸倥12之间的压差而保持弹簧4a处于压缩状态，上述的导致弹簧压缩的压差是由于从抽气室10a向抽吸腔12抽吸的持续达给定的一段时间的一股连续空气流而赋予给阀3a的。
其它的阀机构3b′～3f′以与上述的阀机构3a′完全相同的方式构成，为了避免不必要的重复，将不再描述其它的阀机构。
另外，在图1和图2的实施例中，在吸附盘体1上设置了一个自动开关阀27，该阀27由上述的滑阀体14和滑阀16构成。该自动开关阀27被设计成当吸附盘体1被压靠在支承面30上或者从支承面30上脱离下来时，能够自动打开或关闭。
如从图1和图2中所看到的，自动开关阀27布置在阀壳21内的偏离吸附盘体1的中心的一个位置。自动开关阀27的滑阀体14包括一较大直径的部分20和一较小直径的部分15，小直径部分15通过制作在盖11上的一个抽吸孔28伸进吸附盘体1的抽吸腔12内，并用一紧固件25固定到盖11上。滑阀体14具有一个形成在其内的滑阀安装孔16a，在安装孔16a内插入了一个金属材料制成的圆柱形的滑阀16，关于滑阀16下面将描述。滑阀体14的大直径部分20以这样一种方式容纳在一个滑阀体容纳筒36之内，即它可以沿着容纳筒36轴向滑动。
滑阀安装孔16a的后端部分制出一个加大了直径的容纳弹簧的孔17a，压缩弹簧17容纳在该孔17a内。压缩弹簧17的后端由滑阀体容纳筒36的底表面支承，以便经常把滑阀体14推向吸附盘支承面30。滑阀16设置成能够在固定在滑阀体14上的一个圆筒形隔套之内滑动，并且，在隔套18的前部围绕滑阀16设置了一个压缩弹簧19。
在吸附盘体1没有与支承面30接触的情况下，滑阀体14的大直径部分20的前端面沿着抽吸口28的周边紧密地压靠在盖11的后端面B上，因此，自动开关阀27保持关闭状态。压缩弹簧17和19各自在其一端拥有一法兰部分，以便以套筒方式(telescopic fashion)动作，就是说，当滑阀16因正压靠在支承面30上而缩回时，压缩弹簧17的压缩首先发生，而压缩弹簧19的压缩只有在弹簧17已经完成了它的压缩之后才跟着进行。本实施例之所以使用两个独立的压缩弹簧17和19，其原因是基于这样的设计要求，那就是想要将阀壳21的长度减至最小，同时又保证整个滑阀的足够的行程，但是，在不必要限制阀壳21的长度的场合下，本实施例的两个压缩弹簧17和19可以用单一的一个压缩弹簧代替。
设置在阀壳21内的滑阀体14设计成能够和滑阀16的缩回运动一道向后移动，以便大直径部分20的前端面脱离开盖11的后端表面B，从而允许把抽吸腔12内的空气通过抽吸口28抽进在阀壳21内的空气流通道13。
由于自动开关阀27在阀壳21之内偏离吸附盘体1的中心、偏向吸附盘体1的一侧(从图1中看到为左侧)布置，而且，用以把空气流通道13与软管23相连的管接头22也偏离吸附盘体1的中心、偏向吸附盘体1的另一侧(从图1中看到为右侧)布置，因此，该空气流通道13在与自动开关阀27移动打开的方向相横贯方向引导空气，而不是在与该打开方向相同的方向引导空气。由于这种布置，导致真空吸附盘的吸附力的方向(即抽吸的空气流的方向)与自动开关阀27移动克服压缩弹簧17和19的偏置力而打开的方向是相横贯的。因此，相对于自动开关阀27的打开方向来说，吸力径向起作用。另外，在该实施例中，空气流通道13和用以布置压缩弹簧17和19的那个内部空间是完全分离的，以便防止真空抽吸的空气流进内部空间。
按图1～图3所示的方式构造的本发明的真空吸附盘100固定地安装到一个用手柄24或类似构件操纵的臂机构(未示出)的尖端。吸附盘100以下述方式吸附到支承面30上。
在把软管23的一端连接到真空吸附盘100的管接头22上，另一端连接到真空泵上之后，起动真空泵。在这一阶段，自动开关阀27的滑阀16被压缩弹簧17和19向前推，因此，滑阀体14的大直径部分20以其前端面紧密地压靠在盖11的后端面B上，从而把开关阀27置于关闭状态。
然后，当真空吸附盘100被未图示的臂机构压靠到吸附盘支承面30上时，自动开关阀27的滑阀16开始紧紧贴靠支承面30，由此，使得滑阀16克服压缩弹簧17和19的偏置力而缩回，由此，前端面脱离开盖11的后端面B。于是，抽吸口28便同空气流通道13流体相通，并尽而同真空泵流体连通，此时，抽吸腔12内的空气便开始被真空泵抽出。
在图3中，一旦抽吸腔12内的空气的抽吸开始，抽气室10a之内的空气便通过抽吸孔6a和通孔7a流进抽吸腔12。
此时，如果抽气室10a同吸附盘支承面30的光滑部分紧密接触，则抽气室10a便被分隔壁9和支承面30完全密封，因此，抽气室10a之内的空气便立即被抽进抽吸腔12内，于是，不存在持续时间大于一预定的时间段的抽吸的空气流。因此，室10a便因真空抽吸而彻底地吸附到支承面上，除非阀3a被关闭。相反，如果抽气室10a与吸附盘支承面的不平坦的部分接触，那么，在抽吸真空期间，会有一股抽吸的空气流从抽气室10a进入抽吸腔12，阀3a被该抽吸的空气流逐渐向后推，直到它压靠住吸附盘体1的前端面，从而完全关闭抽吸孔6a。一旦这样压靠住吸附盘体1的前端面，则由于抽气室内的空气压力(大气压力)和抽吸腔12内的空气压力(几乎是真空)之间的压差而保持在这种压缩的状态。这样，在利用真空泵进行真空抽吸期间，能够防止从没有充分地吸附到支承面30上的抽气室3a中泄漏的空气流进抽吸腔12。
按照上述方式布置的吸附盘100，尽管支承面30上存在有不平坦性，它也能够可靠地吸附到支承面30上，而且，还将不降低抽吸腔12内达到的真空度。因此，该吸附盘100能够提高应用到一平坦表面上的抽气室内达到的真空度，并把整个真空吸附盘内达到的真空度维持在一理想的程度。这样，把吸附盘体1内的空气经由空气流通道13和软管23抽进真空泵。
在把若干个上述的吸附盘100连接到同一个真空泵的情况下，在实施对吸附盘表面的吸附时，如果吸附盘100之中任何一个的吸附盘体1处于同支承面30不良接触的状态，那么，该吸附盘能够避免不良的真空抽吸而不需要任何特殊的操作，这是因为该吸附盘的自动开关阀27被压靠在吸附盘体1的端面上的相应的滑阀体14保持在关闭状态，而真空抽吸只在另一个与支承面30紧密接触的吸附盘中进行。
另外，根据该实施例，为了脱离吸附到支承面上的吸附盘100，如图5所示，设置了一个空气排泄通道41，该通道通过形成在盖11上的一个抽吸孔40而与抽吸腔12流体相通，图5是一剖视图，表示手柄24是如何安装在真空吸附盘100的后部的。在用以连接抽吸孔40和空气排泄通道41并容纳手柄24的臂37的一个阀室39内安装了一个阀39和一弹簧38，弹簧38总是推压阀37，使其关闭抽吸乳40，同时，还向前方推手柄的臂37。仅仅通过向后拉手柄24，使得抽吸腔12和空气排泄通道41相互流体连通，就能够把吸附盘100从支承面30上分离下来。另一种方案是，就象现有技术那样，可以在真空发生源为off的情况下，从外部把空气供进抽吸腔12。一旦通过软管23供应空气，则空气通过空气流通道13和抽吸孔28传送进抽吸腔12。然后，在应用于不具有非平坦性的表面部分的抽气室的情况下，该空气通过当时打开的阀机构的抽吸孔6a进入室10a，以便取消室10a内的真空状态。相反，如果抽气室10a被应用到具有不平坦性的表面部分上，则抽气室10a和抽吸腔12之间不再存在压差，因此，阀3a被弹簧向前推。这样，吸附盘1内的真空状态便被取消。
接下来，将参照图4对利用真空吸附盘100防止在一墙表面作业的、悬吊着的升降厢摇摆的情况予以描述。
该升降厢(未示出)包括一对通过各自的臂机构(也未示出)而设置的左、右真空吸附盘100a和100b，一个普通的真空泵33通过软管23a和23b分别与真空吸附盘100a和100b相连。参考数字31a和31b代表单向阀，32表示压力表，34表示一插头，而35表示一三相200V电源。
在升降厢上携带有两台机器，以便沿着墙表面提升/降下升降厢，而且，装有机器的升降厢通过两根钢丝绳悬吊着。
还是在这种情况下，由于每一个吸附盘通过臂机构而紧紧贴靠在墙壁面上，不需要任何特殊的操作，而且，即使当两个吸附盘不能同时以正确的方式紧紧贴靠墙壁面时，真空抽吸从首先贴靠的吸附盘开始顺序地进行，因此，能够很容易地实现恰当的真空吸附，因此，能够防止悬吊着的升降厢摇摆。
上面已经对当应用到在墙壁面上进行工作的升降厢上时的较佳实施例进行了描述，但是，应当理解，该实施例还可以应用到通过钢丝绳悬吊着的、用以进行提升/下降运动或者提升/下降运动与水平运动的混合运动的任何其它作业机器。
上述的臂机构可以是任何合适的结构，例如，可以按照使用者的要求，选择臂的数量或臂的自由度。此外，上述的每一个构件都可以在不脱离本发明的精神和范围的前提下以各种方式进行改进。
此外，虽然上述实施例使用了当吸附盘与支承面紧密接触或脱离接触时自动关闭或打开空气流通道13的自动开关阀27，但是，也可以在阀壳21和软管23之间设置一个手动开关阀，以代替自动开关阀27。另一方面，不管是自动的或是手动的，都可以省去这种开关阀。
正如迄今所述的那样，根据第一个实施例的吸附盘100的特征在于，吸附盘体的面对着支承面的那个前端部分被分隔壁分隔成许多个小的抽气室，各个抽气室均与设置在吸附盘体的后部的一个抽吸腔相通；以及，在把各个抽气室与抽吸腔连通的各个空气流通道内以这种方式设置阀机构，即能利用由真空抽吸所产生的抽吸的空气流使得阀关闭。由于这些特点，使得本发明能够在吸附盘中产生恰当的真空抽吸，不可能存在不充分的或者不成功的吸附，即使当把吸附盘应用于不平坦的表面上时也是如此。
此外，本实施例以一种简单的方式不需要复杂的控制就实现了这种恰当的吸附。
下面将参照图6和图7描述本发明的第二个实施例，其中，图6是根据本发明的第二个实施例的真空吸附盘200的剖视图，图7是图6所示实施例的正视图。
如这些附图所示，真空吸附盘200包括一个大体上为圆筒形的吸附盘体51，该吸附盘体51的面对着吸附盘支承面30的那一端(前端)是敞口的，支承面30就是吸附盘200借助于真空抽吸要吸附的那个面，沿着吸附盘体51的外周缘制出了一个开口对着支承面30的凹槽52，周边凹槽52呈向前方向逐渐减小的梯形横截面形状；即周边凹槽52的前端比其底端要窄。
在吸附盘体51的周边凹槽52之内紧紧地安装了一个包含有一个海绵垫的弹性密封件53。该密封件53具有一个呈三角形横截面形状的、伸到凹槽52之外的顶部和一个呈四边形横截面形状并借助其自身弹性固定地安装在周边凹槽52之内的底部。
与第一实施例类似，该第二实施例包括一个设置在吸附盘体51上的自动开关阀54，该阀被设计成当把吸附盘体1压靠到支承面30上或者从支承面30上脱离下来时能够自动打开或关闭。
如从图7中看到的，用四个螺钉56把一圆筒状的阀壳55固定到吸附盘体51的后端面上，并且，把自动开关阀54偏离吸附盘体51的中心布置在阀壳55之内。自动开关阀54包括一个滑阀体61，该滑阀体61由一大直径部分61a和一小直径部分61b组成，小直径部分61b穿过形成在吸附盘体51上的抽吸口62伸进吸附盘体51的内腔，并借助于一滑阀支承紧固件69固定到吸附盘体51上，滑阀体61具有一个滑阀安装孔57，该安装孔内容纳了一个由金属材料制成的圆柱形滑阀60，滑阀体61的大直径部分61a容纳在一个滑阀体容纳筒80之内，以便沿着筒80轴向滑动。
滑阀安装孔57的后端部分制出一个加大了直径的安放弹簧的孔57a，一压缩弹簧64就安放在该孔57a之内，压缩弹簧57的后端由筒80的底面支承，以便总是把滑阀体61推向支承面30，滑阀60能够在一个固定到滑阀体61上的圆筒状隔套71内沿隔套滑动，在该隔套71的前面围绕着滑阀60设置了另一个压缩弹簧64b。
在真空吸附盘200没有同支承面30接触的情况下，滑阀体61的大直径部分61a的前端面沿着抽吸口62的周边与吸附盘体51的后端面B保持紧密接触，以便把自动开关阀54保持在关闭状态。压缩弹簧64a和64b各自在其一端带有一法兰部分，以便以这样一种方式运作，即，当滑阀60因正压靠在支承面30上而缩回时，压缩弹簧64a的压缩首先发生，而压缩弹簧64b的压缩只能在弹簧64a已经完成了它的压缩之后才跟着发生。由于压缩弹簧64a和64b的这种套筒式布置，使得能够在保证整个滑阀的足够的行程的同时，将阀壳55的长度减至最小，然而，如果不需要限制阀壳55的长度的话，可以用一个压缩弹簧来代替上述的两个压缩弹簧64a和64b，滑阀体61同滑阀60的缩回运动一道向后移动，因此，所说的大直径部分61的前端面脱离吸附盘体51的后端面B，以便允许把在吸附盘体51内腔之内的空气通过抽吸口62抽进位于阀壳55之内的空气流通道58。
自动开关阀54在阀壳55之内偏离吸附盘体51的中心、偏向吸附盘体51的一侧布置，而且，用以把空气流通道58同软管66相连的一管接头65也偏离吸附盘体51的中心但偏向吸附盘体51的另一侧布置，换句话说，以这样一种方式形成空气流通道58，即导致自动开关阀54打开的那个力的方向不同于克服弹簧64a和64b的反作用力的方向，以及，该空气流通道在与自动开关阀54移动而打开的方向相横贯的方向而不是相同的方向导引空气，这种偏心的布置方式，就象第一实施例那样，使得吸力相对于自动开关阀54的打开方向来说为径向地起作用，另外，在该实施例中，空气流通道58与布置压缩弹簧64a和64b的那个内腔是完全分开的，因此，能有效地防止抽吸的空气流进所说的内腔。
此外，在该第二实施例中，把一个由每100英寸具有156目的布制成的灰尘过滤器63安装在吸附盘体51的前端，以覆盖由弹性密封件53围绕成的开口。该灰尘过滤器63防止大气中的灰尘、杂质及其它外部物质进入吸附盘200的内腔，特别是，过滤器63防止因外部物质进入滑阀体61和滑阀体容纳筒80之间而影响滑阀体61相对于容纳筒80的光滑滑动。由于大气中漂浮的灰尘、杂质及其它外部物质很容易进入真空泵，因此，过去是把一大尺寸的灰尘过滤器安装在泵上，这样难以减小传统的真空泵的整体尺寸，而笨重的真空泵是悬吊着的升降厢的不良操作性的原因之一，然而，上述第二实施例的布置能够显著地减小灰尘过滤器的尺寸，因此，获得一结构紧凑的真空泵，从而提供高度加强了的可操作性，此外，为了更有效地防止外部物质进入滑阀体61和滑阀体容纳筒80之间，围绕滑阀体61和滑阀体容纳筒80的外周面设置了一个由、例如、氯丁橡胶制成的呈波纹管状的自动伸缩套68。为了避免真空抽吸期间出现压力差，可在套68上制出若干个小直径的通气孔。
一软管接头65与空气流通道68相通安装到阀壳55上并与真空泵72相连。
把按上述方式构造的真空吸附盘200固定在通过手柄67或别的构件操纵的臂机构(未示出)的尖端，该吸附盘200以和根据第一个实施例的吸附盘100相同的方式吸附到支承面30上，因此，对于吸附盘200是如何吸附到支承面30上本文不再作详细描述。
在把若干个上述的吸附盘200连接到同一个真空泵72的情况下，在实施对吸附盘表面的吸附时，如果吸附盘200之中任何一个的吸附盘体51处于同支承面30不良接触的状态，那么，由于该不良接触的吸附盘200的自动开关阀54被压靠在吸附盘体51的端面的相应的滑阀体61保持在关闭状态，而且，真空抽吸只在另一个(或一些)与支承面30紧密接触的吸附盘中进行，因此，本实施例能够有效地避免不良的真空抽吸，不需要任何特殊的操作。
另外，根据该实施例，把海绵垫或弹性密封件53借助其自身弹性及凹槽52的特殊的形状而非常简单地固定到凹槽52内，不必使用任何粘结剂，因此，仅通过把已磨损的或已损坏的海绵垫53拉出凹槽52，就能够快速地用一新的代替之。
应当理解，真空吸附盘200当然也能够有益地用作防止在一墙壁面上作业的悬吊着的升降厢摇摆的装置，完全象图4中所示的和前面有关第一个实施例的吸附盘100的描述那样。
同样地，在用作悬吊着的升降厢的防摇摆装置的第二个实施例中，由于每一个吸附盘200通过相应的臂机构紧靠在墙面上，不需要任何特殊的操作，而且，真空抽吸从最先贴靠的吸盘开始顺序地进行，因此，即便当两个吸附盘并不同时以正确地方式紧贴墙面时，也能够很容易地实现正确的真空吸附，结果，能够有效地防止悬吊着的升降厢摇摆。
以上已经就第二个实施例应用到在一墙面上作业的悬吊着的升降厢上时的情况进行了描述，但是，应当明白，本实施例还可以应用到通过钢丝绳悬吊着的、用以实现提升/下降运动或者提升/下降运动与水平运动的混合运动的任何其它作业机器。
臂机构可以是任何合适的结构，这要根据期望的用途而定，例如，可以按照使用者的要求选择臂的数量和臂的自由度。此外，上述的每一个构件都可以在不脱离本发明的精神和范围的前提下以各种方式进行改进。
例如，沿着吸附盘体的前端的周缘所设置的海绵垫(弹性密封件)可以以上述方式之外的任何其它合适的方式附着，换句话说，可以象常规的、已知的那样，用粘结剂粘附海绵垫，或者象日本实用新型申请平3-86275中所提议的那样，把海绵垫弹性地嵌进一周边凹槽内，该凹槽形成在吸附盘体的面朝吸附盘支承面的那一侧，并且其具有这样的梯形横截面形状—即它的开口朝着支承面，并且，梯形底的宽度大于开口端的宽度。
在上面描述的实施例中，虽然已经对制成在与自动开关阀移动而打开的方向相横贯的方向延伸的空气流通道58进行了描述，但是，该空气流通道可以制成沿与自动开关阀的打开方向倾斜的方向延伸，此外，空气流通道58可以制成能散射空气流，以便沿着自动开关阀的打开方向引导一部分空气流，此外，在上述实施例中，虽然空气流通道与安放压缩弹簧的那个内腔是完全分开的，但是，该通道还可以设置成与部分或者全部布置弹簧的空间相通，该空气流通道可以以各种方式形成，只要它能够适当地减小用以克服弹簧偏置力的真空吸力即可。
正如迄今所述，本发明的特征在于，空气流通道是以这样一种方式形成的，即导致自动开关阀打开的那个作用力的方向不同于克服弹簧构件的反作用力的方向，由于这种布置形式减小了用以克服弹簧构件的推力的那个吸力，所以，使用与该减小了的吸力相对应的小的弹簧常数的弹簧构件就足够了，因此，本发明能够减小当吸附盘紧靠到支承面上时的反作用力，从而解决了当处于大的提升高度时，吸附盘体偶然从支承面上脱离下来的问题。
权利要求
1.一种真空吸附盘，包括一个适合于利用真空吸力而紧紧贴靠到它想要吸附的一个外部的吸附盘支承面上的吸附盘体；一个设置在该吸附盘体的远离上述的吸附盘支承面的那一后端部的抽吸腔，该吸附盘体的、面对着上述的吸附盘支承面的那一前端部分被分隔壁分隔成若干个抽气室，各抽气室分别同所述的抽吸腔连通；一个为连通抽吸腔而设置的空气流通道；以及，设置在各个抽气室和抽吸腔之间的空气流通路上的阀机构，该阀机构能够被真空抽吸期间所出现的抽吸的空气流关闭。
2.一种真空吸附盘，包括一个适合于利用真空吸力而紧紧贴靠到它想要吸附的一个外部的吸附盘支承面上的吸附盘体；一个设置在该吸附盘体的远离上述的吸附盘支承面的那一后面部分的空气流通道，该空气流通道与吸附盘体的内腔相通，一个以这样一种方式设置在上述空气流通道的一部分上的自动开关阀，即该开关阀随着紧紧贴靠到吸附盘支承面上而打开；以及，一个经常驱使上述的自动开关阀关闭的弹簧装置；上述的空气流通道以这样一种方式形成，即，导致自动开关阀打开的作用力的方向不同于克服所说的弹簧装置的反作用力的方向。
3.如权利要求2所述的真空吸附盘，其特征是，所述的自动开关阀包括一个被弹簧装置经常推着的阀体，一个容纳该阀体以便于阀体在其内滑动的阀体容纳筒，以及一个围绕所说的阀体容纳筒而设的密封构件。
4.如权利要求2所述的真空吸附盘，其特征是，还包括一个安装在吸附盘体上的灰尘过滤器，以防止灰尘和其它外部物质进入吸附盘体的内腔。
全文摘要
在吸附盘体的远离一外部吸附盘支承面的那个后面部分设置一抽吸腔，吸附盘体的面对着吸附盘支承面的那个前端部分分隔成若干个均与抽吸腔相通的抽气室，设置一个空气流通道，以便与抽吸腔相通，在各个抽气室与抽吸腔之间的空气流通路上设置阀机构，这些阀机构能够被真空抽吸期间出现的抽吸的空气流关闭，另外，在一部分空气流通道上，以这样的方式设置一自动开关阀，即，该开关阀随着紧紧贴靠吸附盘支承面而打开，空气流通道以这样一种方式形成—即，导致自动开关阀打开的作用力的方向不同于克服那个总是驱使开关阀关闭的弹簧构件的反作用力的方向。
文档编号B66C1/00GK1138553SQ9510913
公开日1996年12月25日 申请日期1995年6月22日 优先权日1995年6月22日
发明者筑忠明 申请人:日本比索株式会社