CN108326777A - 基于气囊的内撑式夹具 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于气囊的内撑式夹具，包括：气道、支撑部件、气囊和连接部件；所述气囊的材质为高弹性材料，至少包覆所述支撑部件的部分外侧，并与所述支撑部件形成内腔；所述气道的至少一个端口穿过所述支撑部件与所述内腔连接；所述连接部件与所述支撑部件连接，用于所述内撑式夹具的外部连接。本发明使用带有气囊的夹具伸入物体内腔后，高弹性气囊膨胀，与物体内表面贴合，且“共形”，不会产生局部应力集中，不易损伤物体内面，可以稳定而安全地实现物品无损夹取。

Description

基于气囊的内撑式夹具

技术领域

本发明涉及机械夹具技术领域，更具体地，涉及一种基于气囊的内撑式夹具。

背景技术

在工业生产、日常生活中，需要拾取某些物体，有时会因为不方便直接接触其外表面，而只能采取从内侧撑住其内壁的方式来进行夹取。而某些物体，因为壁厚较薄、强度较弱或内表面易损伤等原因，不能够使用金属或其他刚性夹具进行内撑夹取，否则有可能对物体造成损伤。或者有些物体，内部空间较小或轮廓复杂，订制专用的刚性夹具，成本较高，且不能同时适用于其他物体。并且如果设计不当，还可能造成夹取稳定性不良，容易脱落。

因此，需要一种技术以提供各种工业生产和日常生活中的内撑式夹取，或者是对某些物体做内部支撑、固定。

发明内容

本发明实施例提供一种基于气囊的内撑式夹具，可以稳定而安全地实现物品无损夹取。

为了解决上述问题，本发明提供一种基于气囊的内撑式夹具，包括：气道1、支撑部件3、气囊2和连接部件4；

所述气囊2的材质为高弹性材料，至少包覆所述支撑部件3的部分外侧，并与所述支撑部件3形成内腔；

所述气道1的至少一个端口穿过所述支撑部件3与所述内腔连接；

所述连接部件4与所述支撑部件3连接，用于所述内撑式夹具的外部连接。

可选地，还包括密封部件5，所述密封部件5用于保证所述内撑式夹具的密封性。

可选地，所述密封部件5设置在所述气囊2和/或所述支撑部件3的外侧。

可选地，所述密封部件5包括密封压块51，所述密封压块51的内壁与所述气囊2和所述支撑部件3的外壁密封连接。

可选地，所述气囊2的腰部为内凹形状。

可选地，所述气囊2的材质为硅胶。

可选地，还包括供气接口6，所述供气接口6的一个端口与所述气道1的一个端口连接，所述供气接口6的另一端口与抽放气装置连接。

可选地，所述气囊2完全包覆所述支撑部件3的水平外侧。

可选地，所述连接部件4与所述支撑部件3的垂直外侧连接。

可选地，所述连接部件4与另外一个或多个夹具连接。

可选地，还包括支架7，所述支架7与所述连接部件4连接，并连接另外一个或多个夹具。

可选地，所述另外一个或多个夹具包括至少一个所述内撑式夹具。

可选地，还包括气道控制部件，所述气道控制部件连接多个所述内撑式夹具的气道1的连通。

本发明实施例提供了一种基于气囊的内撑式夹具，带有气囊的夹具伸入物体内腔后，高弹性气囊膨胀，与物体内表面贴合，且“共形”，不会产生局部应力集中，不易损伤物体内面。进一步地，气囊内部气压可调，即可以调整内撑的力度，对于薄壁或易损工件也可以安全拾取。即使气动***过载，或定位不准发生碰撞，也不会对物品产生损伤。待夹取物体内侧面为复杂轮廓时，得益于硅胶可以产生极大形变的特性，不需要预先进行复杂的设计，也可以有效贴合，实现夹取。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例

图1为根据本发明一实施方式的一种内撑式夹具的主视图的剖视图；

图2为根据本发明一实施方式的一种内撑式夹具的气囊与待夹取物体的内侧面贴合时的主视图的剖视图；

图3为根据本发明一实施方式的一种内撑式夹具的俯视图的剖视图。

图4a、4b为根据本发明一实施方式的一种内撑式夹具的气囊处于膨胀时的立体图和剖视图；

图5a、5b为根据本发明一实施方式的一种内撑式夹具组合使用的主视图和剖视图；

图6a、6b为根据本发明一实施方式的一种内撑式夹具组合使用处于收缩和膨胀时的主视图。

具体实施方式

为使得本申请的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本申请一部分实施例，而非全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本领域技术人员可以理解，本申请中的“第一”、“第二”等术语仅用于区别不同设备、模块或参数等，既不代表任何特定技术含义，也不表示它们之间的必然逻辑顺序。

如图1所示，为本发明一实施方式的一种内撑式夹具，包括：气道1、气囊2、支撑部件3和连接部件4；所述气囊2的材质为高弹性材料，至少包覆所述支撑部件3的部分外侧，并与所述支撑部件3形成内腔；所述气道1的至少一个端口穿过所述支撑部件3与所述内腔连接；所述连接部件4与所述支撑部件3连接，用于所述内撑式夹具的外部连接。

现有技术中基于气囊的内撑式夹具，气囊的材质多为橡胶，橡胶的弹性较差，为了使气囊变形进而贴近待夹取物体的表面，一般采用的是气缸原理。即在气囊的密封空腔内充入气体等，使腔体内的压力高于腔体外大气压的几倍或者几十倍，利用活塞杆的横截面积小于活塞的横截面积从而产生的压力差来实现活塞杆的运动；活塞杆运动挤压气囊，使整个夹具在垂直方向运动，进而使气囊在水平方向产生变形。这样的内撑式夹具，气囊变形速度较慢、可变形程度低，对于内部轮廓复杂和内壁较薄的物体皆不适用。

在本发明的实施方式中，气囊2采用的是高弹性材料，弹性非常好，依靠气体的压力即可实现气囊的变形，并且气囊变形速度快，适合工业中的应用。在一种实施方式中，气囊2的材质为硅胶。硅胶具有高低温稳定性、硬度范围宽(10－80邵尔硬度)、耐化学品、密封性能佳、电气性质好、耐压缩变形等卓越性能，和常规有机弹性体相比，硅胶还特别容易加工制造，可以在能耗较低的情况下模压、压延、挤出，生产效率高。拉伸强度是指造成一块硅胶材料样品撕裂时每个范围单位上所需的力。热加硫型固态有机硅胶拉伸强度范围介于4.0-12.5MPa之间；氟硅胶拉伸强度范围介于8.7-12.1MPa之间；液体硅胶的拉伸强度范围介于3.6-11.0MPa之间。伸长率是指“极限破裂伸长”或者当样品断裂时相对于原长度的所增长的百分比。热加硫型固态硅胶一般的伸长率范围在90到1120％之间；氟硅胶一般的伸长率在159到699％之间；液体硅胶一般的伸长率在220到900％之间。不同的加工方法、硬化剂和温度的选择都能很大程度地改变样品的伸长率。如图2所示，待夹取物体的内侧面为复杂轮廓时，由于硅胶可以产生极大形变的特性，并且可以与目标物体的内侧面有效贴合，因此不需要预先进行复杂的设计就可以实现夹取。因此可见，基于高弹性气囊的内撑式夹具，即可以适用于内轮廓复杂的待夹取物体，同时具有较强的通用性，生产成本低并且效率高，适合工业场景、生活场景的使用。

为了进一步保证内撑式夹具的密封性，尤其是防止气囊漏气而产生不期望的变形，本发明实施方式中的内撑式夹具还包括密封部件5。密封部件可以采用静密封或者动密封。静密封的密封部件主要有密封垫、密封胶以及其他直接接触密封。动密封的密封部件可以是旋转式密封部件和往复式密封部件。如果按密封部件与其作相对运动的零部件是否接触，密封部件又可分为接触式和非接触式；按密封件和接触位置又可分为圆周密封和端面密封，端面密封又称为机械密封。一般而言，考虑到部件的安装拆卸难易程度，本发明实施方式中的密封部件主要采用端面密封的密封部件。可以根据气囊2与支撑部件3的内侧接触形状，设计相应的密封部件5，例如环形、凹凸形等等，此时密封部件5的外表面与气囊2和支撑部件3的重合内壁密封连接。密封部件5也可以设置在气囊2和/或支撑部件3的外侧，例如使用密封垫、密封胶与气囊2和/或支撑部件3的外侧密封连接。密封部件5还可以是密封压块51，如图1所示，此时密封压块51的内壁与气囊2和支撑部件3的外壁密封连接。可选的，密封压块51包括上密封压块和/或下密封压块。相较于其他密封部件，密封压块安装拆卸更加简单、方便，更适合工业使用。进一步的，密封部件5还可以包括密封子部件52，例如图5所示密封螺钉，密封子部件52可以将内撑式夹具的上下两个密封件连接到一起，向中间弹性气囊2的边缘作进一步的挤压，实现物理连接和气密。密封子部件52可以是图5所示的长螺钉，也可以是短螺钉，此时密封子部件52将密封部件5与支撑部件3作进一步的连接，同时向中间弹性气囊2的边缘挤压，实现物理连接和气密，本发明的实施方式不作限制。

本发明一实施方式中的一种内撑式夹具，气囊2的腰部为内凹形状。在未充气或抽气时(负气压状态)，气囊2呈松弛状态，此时气囊2沿垂直方向呈现内凹形状。在同等尺寸的情况下，内凹形状的设计可以增加气囊2的表面积，以进一步提高气囊2膨胀后所能延伸的范围。

本发明一实施方式中的一种内撑式夹具还包括供气接口6，供气接口6的一个端口与气道1的一个端口连接，供气接口6的另一端口与抽放气装置连接。通过抽放气装置(未画出)这一气动***可以控制气囊2的气压状态，精确控制气囊2的膨胀大小。可选的，气道1包括主气道11和多个分气道12，主气道1设置支撑部件3内，一个端口连接抽放气装置；分气道12设置在主气道11与内腔之间，每个分气道12的一个端口连接到主气道11，分气道12的另一个端口连接内腔。如图3所示，气道1包括一个主气道11和六个分气道12，每个分气道12的一个端口与主气道11连接，每个分气道12的另一个端口与内腔连接。通过分气道的多个端口，可以提高气囊内气体交换效率。

在本发明一实施方式的一种内撑式夹具中，气囊2完全包覆在所述支撑部件3的水平外侧。充气后(正气压状态)，内撑式夹具呈灯笼状，气囊2可以水平360°与待夹取物体的内侧面接触，单个内撑式夹具即可以夹取物体。此时，连接部件4可以穿过气囊2与支撑部件3水平侧连接，充气时连接部件4穿过的气囊(内侧的气囊)自由膨胀，外侧的气囊与待夹取物体的内侧面接触。连接部件4还可以与支撑部件3的垂直外侧连接，这样的连接方式提高气囊2与待夹取物体的内侧面的贴合面积，更便利于夹具的使用。如图4所示，图4a是本发明一实施方式的一种内撑式夹具的气囊2处于膨胀时的立体图，图4b是图4a的剖视图。可选的，连接部件4可以包括上连接部件和/或下连接部件，对于一个内撑式夹具，可以包括一个上连接部件，或者一个下连接部件，还可以包括上连接部件和下连接部件，这取决于实际使用场景中的外部连接需求。这样的内撑式夹具可以单独使用，也可以组合使用。一种实施方式中，可以通过内撑式夹具的连接部件4连接另一个夹具。如图5所示，多个内撑式夹具通过连接部件4串联使用，作为一个整体夹具，基于连接部件4的串联使用安装拆卸方便，可以拼接成实际使用场景中需要的长度。图5a是多个内撑式夹具“串联”使用的主视图，图5b是图5a的剖视图。这里，连接部件4具体包括转接安装件41和转接连接件42，转接安装件41用于整体夹具与其他的连接转，接连接件43用于连接两个内撑式夹具。可选的，连接部件4还可以包括转接螺钉43。如图5b所示，转接螺钉43是长螺钉，将一个内撑式夹具连接到上一个内撑式夹具或者转接安装件。这里的转接螺钉43可以是短螺钉，仅仅将两个内撑式夹具的支撑部件3物理接连。多个内撑式夹具的主气道1延伸穿过连接部件4相连接，此时通过一个供气接口6即可完成对于所有内撑式夹具的气动控制。可选的，在主气道1与其他部件的连接处增加密封圈53等密封部件5，进一步保证内撑式夹具的密封性。

由于气囊2是基于气压变化而产生变形，对于一个内撑式夹具而言，气囊2内的压力处处相同，气囊2对于待夹取物体的内侧面压力也是处处相同，如果此时待夹取物体的垂直方向上厚度不一，使用这样的整体式夹具也可能对待夹取物体造成破坏。因此，多个内撑式夹具串联组成的整体夹具还可以包括气道控制部件，用于控制多个内撑式夹具的气道的连通。气道控制部件可以设置在图5b所示的转接连接件42内(未画出)，例如气阀，从而实现对各个内撑式夹具抽气或充气的单独控制。当然，为了实现多个内撑式夹具抽气或充气的单独控制，可以将具有供气接口6的多个内撑式夹具直接通过连接部件4连接，此时气道控制部件可以设置在供气接口与抽放气装置之间，通过控制各个气道控制部件从而控制对应的内撑式夹具抽气或充气。

另一种组合使用的实施方式中，内撑式夹具还包括支架7，支架7与连接部件4连接，用连接另一个夹具。相较于前一种组合方式，包括支架的组合方式可以看作多个夹具的“并联”使用。此时每一个内撑式夹具的气囊只需要部分包覆支撑部件的水平外侧，通过支架和多个夹具的选择组合成匹配实际使用需要的整体式夹具，整体式夹具与待夹取物体的内侧面形成多个接触点或接触面。如图6a、图6b所示，通过支架7连接三个内撑式夹具，组合成的整体式夹具可以与待夹取物体的内侧面形成三个接触面。图6a是内撑式夹具组合使用收缩时的主视图，图6b时图6a所示的内撑式夹具组合使用膨胀时的主视图。对于内部尺寸较大的待夹取物体，并联使用的组合方式不需要对于单个内撑式夹具进行复杂设计，而是借助于灵活多变的支架，组合成合适的整体式夹具。进一步的，支架具有尺度调节功能，例如通过支架连接臂的长度变化调整支架的大小。

进一步的，可以将多个内撑式夹具的气道连通，例如多个内撑式夹具的主气道直接连接，或者多个内撑式夹具的供气接口直接连接，此时使用一个抽充气装置即可完成对于多个内撑式夹具的抽气或充气。而对于气道连通的多个内撑式夹具组合成的整体式夹具，还可以包括气道控制部件，用于控制多个内撑式夹具的气道的连通。气孔控制部件可以设置在多个内撑式夹具的气道连接处，也可以设置在多个内撑式夹具的供气接口连接处。

对于上文提及的多个夹具组合成整体式夹具，单个的独立夹具可以是同类型的夹具，也可以是不同类型的夹具，可以包括内撑式夹具和外撑式夹具。而单个的独立夹具还可以是一个独立的组合夹具，本发明实施例不作限制。例如，可以加一个“串联式”的独立的整体夹具与一个“并联式”的独立的整体夹具组合使用。

本发明实施方式的气囊2、支撑部件3、连接部件4和支架7的尺寸可以根据不同的待夹取物体而选择不同的规格和组合。

本发明一实施方式的一种内撑式夹具伸入物体内腔，高弹性气囊膨胀，与物体内表面贴合，且“共形”，不会产生局部应力集中，不易损伤物体内面。气囊内部气压可调，即可以调整内撑的力度，对于薄壁或易损工件也可以安全拾取。即使气动***过载，或定位不准发生碰撞，也不会对物品产生损伤。待夹取物体内侧面为复杂轮廓时，得益于硅胶可以产生极大形变的特性，不需要预先进行复杂的设计，也可以有效贴合，实现夹取。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种基于气囊的内撑式夹具，其特征在于，包括：气道(1)、支撑部件(3)、气囊(2)和连接部件(4)；

所述气囊(2)的材质为高弹性材料，至少包覆所述支撑部件(3)的部分外侧，并与所述支撑部件(3)形成内腔；

所述气道(1)的至少一个端口穿过所述支撑部件(3)与所述内腔连接；

所述连接部件(4)与所述支撑部件(3)连接，用于所述内撑式夹具的外部连接。

2.根据权利要求1所述的内撑式夹具，其特征在于，还包括密封部件(5)，所述密封部件(5)用于保证所述内撑式夹具的密封性。

3.根据权利要求2所述的内撑式夹具，其特征在于，所述密封部件(5)设置在所述气囊(2)和/或所述支撑部件(3)的外侧。

4.根据权利要求3所述的内撑式夹具，其特征在于，所述密封部件(5)包括密封压块(51)，所述密封压块(51)的内壁与所述气囊(2)和所述支撑部件(3)的外壁密封连接。

5.根据权利要求1所述的内撑式夹具，其特征在于，所述气囊(2)的腰部为内凹形状。

6.根据权利要求1所述的内撑式夹具，其特征在于，所述气囊(2)的材质为硅胶。

7.根据权利要求1所述的内撑式夹具，其特征在于，还包括供气接口(6)，所述供气接口(6)的一个端口与所述气道(1)的一个端口连接，所述供气接口(6)的另一端口与抽放气装置连接。

8.根据权利要求1所述的内撑式夹具，其特征在于，所述气囊(2)完全包覆所述支撑部件(3)的水平外侧。

9.根据权利要求8所述的内撑式夹具，其特征在于，所述连接部件(4)与所述支撑部件(3)的垂直外侧连接。

10.根据权利要求9所述的内撑式夹具，其特征在于，所述连接部件(4)与另外一个或多个夹具连接。

11.根据权利要求1所述的内撑式夹具，其特征在于，还包括支架(7)，所述支架(7)与所述连接部件(4)连接，并连接另外一个或多个夹具。

12.根据权利要求10或11所述的内撑式夹具，其特征在于，所述另外一个或多个夹具包括至少一个所述内撑式夹具。

13.根据权利要求12所述的内撑式夹具，其特征在于，还包括气道控制部件，所述气道控制部件连接多个所述内撑式夹具的气道(1)。