RU2048418C1 - Vacuum gripper - Google Patents

Abstract

FIELD: transportation. SUBSTANCE: vacuum gripper has a vacuum-sucked chamber formed by a resilient member made in the shape of a spherical membrane. The membrane has cavities of high rarefaction made on its exterior surface and a housing with a movable piston placed in it. The piston rod is connected with the central part of the spherical membrane and is made hollow with the supply channel for connecting through spring-loaded shut-off members with the cavities of high rarefaction. EFFECT: enhanced efficiency of capturing, holding and transportation of piece loads including those with the complex geometric configuration of the surface. 4 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, а именно к грузозахватным устройствам, и предназначено для захвата, удержания и транспортировки штучных грузов, в том числе грузов со сложной геометрической конфигурацией поверхности. The invention relates to mechanical engineering, namely to load gripping devices, and is intended for the capture, retention and transportation of piece goods, including goods with a complex geometric surface configuration.

Известен вакуумный захват, содержащий вакуум-присосную камеру, соединяемую с источником вакуума и образованную эластичным элементом и корпусом с размещенным в нем подвижным поршнем, шток которого соединен с центральной частью эластичного элемента вакуум-присосной камеры. A vacuum grip is known, comprising a vacuum suction cup connected to a vacuum source and formed by an elastic element and a housing with a movable piston disposed therein, the rod of which is connected to the central part of the elastic element of the vacuum suction cup.

Цель изобретения достигается тем, что в вакуумном захвате, содержащем вакуум-присосную камеру, соединяемую с источником вакуума и образованную эластичным элементом и корпусом с размещенным в нем подвижным поршнем, шток которого соединен с центральной частью эластичного элемента вакуум-присосной камеры. Шток выполнен полым с подводящими каналами. Эластичный элемент вакуум-присосной камеры выполнен в виде сферической мембраны с выполненными на ее наружной поверхности полостями высокого разряжения, соединенными через подпружиненные запорные элементы с подводящими каналами полого штока для соединения с источником высокого вакуума или с атмосферой. Вакуум-присосная камера выполнена с возможностью соединения с источником сжатого воздуха. The purpose of the invention is achieved in that in a vacuum grip containing a vacuum suction cup connected to a vacuum source and formed by an elastic element and a housing with a movable piston disposed therein, the rod of which is connected to the central part of the elastic element of the vacuum suction cup. The stem is hollow with feed channels. The elastic element of the vacuum suction chamber is made in the form of a spherical membrane with high-pressure cavities made on its outer surface, connected through spring-loaded shut-off elements with supply channels of the hollow rod for connection with a high vacuum source or with the atmosphere. The vacuum suction chamber is configured to be connected to a source of compressed air.

На фиг. 1 изображен вакуумный захват, разрез; на фиг.2 узел I на фиг.1; на фиг.3 вид А на фиг.1; на фиг.4 варианты базирования захвата на поверхностях различных геометрических конфигураций. In FIG. 1 shows a vacuum capture, section; in Fig.2 node I in Fig.1; figure 3 view a in figure 1; figure 4 options for basing capture on the surfaces of various geometric configurations.

Вакуумный захват состоит из корпуса 1, по цилиндрическому каналу 2 которого может свободно перемещаться поршень 3 с фиксирующим штоком 4 и полым штоком 5. Свободный конец полого штока 5 жестко связан с центральной вакуумной присоской 6 эластичной сферической мембраны 7, образующей с корпусом 1 вакуум-присосную камеру 8. На внешней стороне мембраны 7 выполнены несколько рядов вакуумных полостей 9, занимающих суммарную площадь, не превышающую площадь проекции диаметра корпуса захвата на сферическую поверхность мембраны. С целью наиболее эффективного прилегания мембраны к поверхности базирования, все вакуумные полости 9 внутреннего ряда соединены между собой дренажными каналами, а полости среднего ряда разделены на несколько секторов одновременного срабатывания, в то время как полости наружного ряда отделены друг от друга. Посредством подпружиненных запорных элементов 10, установленных на внутренней поверхности эластичной мембраны 7, через систему воздуховодов 11, вакуумные полости 9 и полость присоски 6 соединяются с полостью штока 5, которая через выполненные в поршне отверстия 12, воздуховод 13 и управляющий клапан 14 имеет возможность подсоединения либо к источнику высокого вакуума (не показан), либо в атмосферу. Полость штока 5, вакуумные полости 9 и полость присоски 6 герметично отделены от вакуум-присосной камеры 8, которая посредством управляющих клапанов 15 и 16 через воздуховоды 17 и 18 может быть соответственно подсоединена либо к источнику сжатого воздуха, либо к источнику низкого вакуума (не показаны). The vacuum grip consists of a housing 1, through a cylindrical channel 2 of which a piston 3 can freely move with a fixing rod 4 and a hollow stem 5. The free end of the hollow stem 5 is rigidly connected to the central vacuum suction cup 6 of an elastic spherical membrane 7, forming a vacuum suction cup with the housing 1 chamber 8. On the outer side of the membrane 7, several rows of vacuum cavities 9 are made, occupying a total area not exceeding the projection area of the diameter of the capture housing on the spherical surface of the membrane. In order to most effectively adhere the membrane to the base surface, all vacuum cavities 9 of the inner row are interconnected by drainage channels, and the middle row cavities are divided into several sectors of simultaneous actuation, while the cavities of the outer row are separated from each other. By means of spring-loaded locking elements 10 mounted on the inner surface of the elastic membrane 7, through the duct system 11, the vacuum cavities 9 and the suction cup cavity 6 are connected to the stem cavity 5, which through the holes 12 made in the piston, the duct 13 and the control valve 14 can be connected either to a source of high vacuum (not shown), or to the atmosphere. The cavity of the rod 5, the vacuum cavity 9 and the cavity of the suction cup 6 are hermetically separated from the vacuum suction chamber 8, which through the control valves 15 and 16 through the ducts 17 and 18 can be respectively connected either to a source of compressed air or to a source of low vacuum (not shown )

Конструкция установленных в полостях 9 подпружиненных запорных элементов 10 включает полый корпус 19, внутри которого помещен подпружиненный палец 20, который в нормальном положении перекрывает своей головкой воздуховодный канал 21. Длина пальца 20 выбирается таким образом, чтобы длина его выступающий над уровнем перегородок полости 9 части была на 1/4 больше высоты головки пальца. Воздуховоды 11 соединяют каждый запорный элемент 10 либо с полостью штока 5, либо с другими элементами. The design of the spring-loaded locking elements 10 installed in the cavities 9 includes a hollow body 19, inside which a spring-loaded pin 20 is placed, which in its normal position covers the air duct 21 with its head. The length of the pin 20 is selected so that its length protruding above the level of the partitions of the cavity 9 of the part is 1/4 more than the height of the finger head. Air ducts 11 connect each locking element 10 with either the cavity of the stem 5 or with other elements.

Вакуумный захват работает следующим образом. Vacuum capture works as follows.

Перед установкой захвата на поверхности базирования, управляющий клапан 14 соединяет полость цилиндрического канала с атмосферой, клапан 16 закрыт, а клапан 15 соединяет вакуум-присосную камеру 8 с источником сжатого воздуха, давление которого не должно превышать 1,1 атм. Таким образом, вакуум-присосная камера 8 заполняется сжатым воздухом, эластичная мембрана 7 приобретает сферическую форму, а поршень 3 перемещается в свое нижнее положение. После этого захват опускают на поверхность транспортируемого объекта. Одновременно с контактом мембраны 7 с поверхностью базирования, клапан 14 переключают в положение, соединяющее полость цилиндрического канала 2 с источником высокого вакуума, в результате чего происходит вакуумирование полости штока 5. Как правило, начальный контакт с поверхностью объекта осуществляется центральной частью сферической мембраны, поэтому располагаемые в этой части запорные элементы 10 срабатывают ранее других, обеспечивая автоматическое вакуумирование присоски 6 и вакуумных полостей 9 внутреннего ряда, находящихся в непосредственном контакте с поверхностью базирования. Before installing the capture on the base surface, the control valve 14 connects the cavity of the cylindrical channel with the atmosphere, the valve 16 is closed, and the valve 15 connects the vacuum suction chamber 8 with a source of compressed air, the pressure of which should not exceed 1.1 atm. Thus, the vacuum suction chamber 8 is filled with compressed air, the elastic membrane 7 acquires a spherical shape, and the piston 3 moves to its lower position. After that, the capture is lowered to the surface of the transported object. Simultaneously with the contact of the membrane 7 with the base surface, the valve 14 is switched to the position connecting the cavity of the cylindrical channel 2 with a high vacuum source, as a result of which the cavity of the rod 5 is evacuated. As a rule, the initial contact with the surface of the object is made by the central part of the spherical membrane, therefore in this part, the locking elements 10 are actuated earlier than others, providing automatic evacuation of the suction cup 6 and the vacuum cavities 9 of the inner row, which are not in edstvennom contact with the home base surface.

Процесс срабатывания запорных элементов 10 заключается в том, что под действием установочного усилия, приложенного к захвату, палец 20 запорного элемента, находящегося в контакте с поверхностью объекта, преодолевая сопротивление подпирающей его пружины, утапливается в корпус 19, освобождая при этом воздуховодный канал 21. Воздух из полости 9 через воздуховодный канал 21, по системе воздуховодов 11 удаляется в полость штока 5, а область мембраны 7, ограниченная рассматриваемой полостью 9, прижимается к поверхности базирования. The response of the locking elements 10 is that under the action of the installation force applied to the grip, the finger 20 of the locking element in contact with the surface of the object, overcoming the resistance of the spring supporting it, is recessed into the housing 19, thereby releasing the air duct 21. Air from the cavity 9 through the air duct 21, through the duct system 11 is removed into the cavity of the rod 5, and the area of the membrane 7, limited by the cavity 9, is pressed to the base surface.

Под действием установочного усилия происходит дальнейшая деформация эластичной мембраны 7, и более удаленные от середины сферической поверхности вакуумные полости 9 входят в контакт с поверхностью захватываемого изделия. За счет сопротивления сжатого воздуха, заключенного в вакуум-присосной камеры 8, наружная поверхность мембраны 7 плотно охватывает транспортируемый объект и, в результате автоматического вакуумирования полостей 9 надежно прижимается к его поверхности. Under the action of the installation force, further deformation of the elastic membrane 7 occurs, and the vacuum cavities 9 more distant from the middle of the spherical surface come into contact with the surface of the captured product. Due to the resistance of compressed air enclosed in the vacuum suction chamber 8, the outer surface of the membrane 7 tightly covers the transported object and, as a result of automatic evacuation of the cavities 9, is reliably pressed to its surface.

По мере установления захвата на поверхности, поршень 3 перемещается вверх до соприкосновения корпуса 1 с транспортируемым изделием, после чего фиксирующий шток 4 жестко зажимается в такой позиции механизмом фиксации штока (не показан). Затем управляющий клапан 15 закрывают, а управляющий клапан 16 устанавливают в положение "открыто". Заключенный в вакуум присосной камере 8 сжатый воздух откачивается источником низкого вакуума, а корпус 1 прижимается к поверхности базирования захвата. Обеспечиваемые работой источников высокого и низкого вакуума перепады давлений между атмосферой и вакуум-присосной камерой 8, а также между вакуум-присосной камерой и вакуумными полостями 9 удерживают захват на поверхности объекта таким образом, что основная часть нагрузки от веса транспортируемого изделия воспринимается частью эластичной мембраны 7, ограниченной внутренним диаметром корпуса 1, а сама эта часть мембраны плотно охватывает геометрический профиль поверхности объекта. As the grip is established on the surface, the piston 3 moves upward until the housing 1 comes into contact with the transported product, after which the locking rod 4 is rigidly clamped in this position by a rod fixing mechanism (not shown). Then, the control valve 15 is closed, and the control valve 16 is set to the open position. Enclosed in a vacuum suction chamber 8, the compressed air is pumped out by a low vacuum source, and the housing 1 is pressed against the surface of the capture base. Provided by the operation of sources of high and low vacuum, pressure differences between the atmosphere and the vacuum suction chamber 8, as well as between the vacuum suction chamber and vacuum cavities 9, hold the grip on the surface of the object so that the bulk of the load from the weight of the transported product is perceived by a part of the elastic membrane 7 , limited by the inner diameter of the housing 1, and this part of the membrane itself tightly covers the geometric profile of the surface of the object.

По окончании операции транспортирования, переключением клапанов 14, 15 и 16 вакуумные полости 9 соединяют с атмосферой, а вакуум-присосную камеру 8 с источником сжатого воздуха, в результате чего вакуумный захват отжимается от поверхности базирования, а полости 9 и вакуум-присосная камера 8 возвращаются к своему начальному состоянию. At the end of the transportation operation, by switching the valves 14, 15 and 16, the vacuum cavities 9 are connected to the atmosphere, and the vacuum suction chamber 8 with a source of compressed air, as a result of which the vacuum grip is squeezed from the base surface, and the cavities 9 and the vacuum suction chamber 8 are returned to its initial state.

Claims (1)

ВАКУУМНЫЙ ЗАХВАТ, содержащий вакуум-присосную камеру, соединяемую с источником вакуума и образованную эластичным элементом и корпусом с размещенным в нем подвижным поршнем, шток которого соединен с центральной частью эластичного элемента вакуум-присосной камеры, отличающийся тем, что упомянутый шток выполнен полым с подводящими каналами, а эластичный элемент вакуум-присосной камеры выполнен в виде сферической мембраны с выполненными на ее наружной поверхности полостями высокого разряжения, соединенными через подпружиненные запорные элементы с подводящими каналами полого штока для соединения с источником высокого вакуума или с атмосферой, при этом вакуум-присосная камера выполнена с возможностью соединения с источником сжатого воздуха. VACUUM CAPTURE containing a vacuum suction chamber connected to a vacuum source and formed by an elastic element and a housing with a movable piston disposed in it, the rod of which is connected to the central part of the elastic element of the vacuum suction chamber, characterized in that said rod is hollow with inlet channels and the elastic element of the vacuum-suction chamber is made in the form of a spherical membrane with high-pressure cavities made on its outer surface, connected through spring-loaded shut-off valves elements to bringing the hollow stem channels for connection to the high vacuum source or to atmosphere, the vacuum of the suction chamber is connectable to a source of compressed air.

Images