無空氣動力驅動的吸盤裝置的製作方法

2023-05-24 06:48:26

專利名稱：無空氣動力驅動的吸盤裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於吸附物件的吸盤裝置，特別是關於一種無需空氣動力來進行 驅動的吸盤裝置。
背景技術：
目前，產業上利用吸附動作來實現對物件的抓取和釋放的吸盤裝置主要採用兩種 結構一種是利用負壓來吸附物件的真空吸盤，另一種是利用電磁鐵來吸附鐵磁性物件的 吸盤裝置。其中，後者需要提供持續不斷的電能以保持吸盤的磁性，因此能耗較高。此外， 除了發熱及電氣安全問題之外，一旦發生停電或電路故障，被抓取的物件容易掉落，因此使 用起來也並不安全。如果簡單地利用永磁體對鐵磁性物件進行吸附，由於較難控制磁性的 有無，因此雖然很容易實現物件的抓取，但卻較難控制被吸附物件的釋放。另外，這種吸盤 在使用範圍上有較大限制，僅適用於吸附鐵磁性物件。真空吸盤的使用相對更為普遍，例如包括吸附在牆面上用以吊掛物品的吸盤或吸 附在板面上用以搬運物件的吸盤等。其中，對於缺乏施力點的板料，例如陶瓷基板、玻璃面 板、偏光板或晶片等，如以徒手搬運將會相當不便，但如利用真空吸盤吸附則可實現輕鬆、 安全的搬運。用於吸附、搬運物件的真空吸盤，又稱真空吊具，通常帶有密封唇邊，其在與被吸 物件接觸後可形成一臨時密封空間，通過抽走或者稀薄該密封空間內的空氣，產生內外壓 力差而進行工作。真空吸盤一般由橡膠、塑料或金屬材料製成，較為常見的是由NR、NBR、SI、 FKM、PUR、NE、EPDM、SE等多種橡膠製造。真空吸盤主要利用負壓原理來吸附物件，其形成負壓的方式主要有以下兩種一 是應用真空泵排氣。利用電磁控制閥使吸盤與真空泵相連，當真空泵抽氣時，吸盤腔內的空 氣被抽出，從而形成負壓而吸住物件。這種吸盤裝置工作可靠，吸力大，但需配備真空泵及 其控制系統，費用較高；二是氣流負壓式。這種方式的控制閥將來自氣泵的壓縮空氣自一個 噴嘴通入，形成高速射流，將吸盤中的空氣帶走而形成負壓，使吸盤吸住物件；這種吸盤裝 置的使用相對較為方便，成本相對較低，但其缺點是要一直保持有高速射流才能形成負壓， 因而對氣源的浪費較為嚴重，並且也需配備氣泵及其控制系統。如上所述，現有技術中的真空吸盤通常為一種氣動組件，其需同時配備空氣動力 進行驅動才能實現其功能，因此對使用者而言會產生額外的空氣動力設備的成本投入與電 能消耗，從而大大增加了生產成本。同時，採用空氣動力驅動會產生噪音汙染，包括運行過 程中用於產生空氣動力的壓縮機所產生的噪音，以及在控制吸盤吸取物件時用於產生臨時 負真空的密閉空間所需的氣動控制閥產生的排氣噪音等。由此可見，上述現有的吸盤裝置在其結構與使用上，顯然仍存在有不便與缺陷之 處，亟待加以進一步改進。為了解決現有技術存在的上述問題，相關業者莫不費盡心思來謀 求解決之道，但長久以來一直未見適用的設計被研發完成，而一般吸盤產品又沒有合適的 結構來解決上述問題。因此，如何設計出一種新穎、實用的吸盤裝置，實屬當前的重要研發課題之一，並成為當前業界極需改進的目標。有鑑於現有的吸盤裝置存在的上述缺陷，本發明人基於多年從事此類產品設計制 造的豐富實務經驗及專業知識，並配合學理的運用，積極加以研究創新，以期研發出一種創 新的吸盤裝置，以改進現有的吸盤裝置，使其更具有實用性與經濟性。經過不斷的研究、設 計，並經過反覆試樣，終於設計出一種新穎、實用的吸盤裝置，其無需空氣動力驅動即可實 現對物件的吸附與搬運。

發明內容
因此，本發明的目的在於提供一種新穎、實用的吸盤裝置，其無需空氣動力驅動即 可實現對物件的吸附與搬運，從而可大幅降低設備成本的投入，減少電能消耗並消除噪音 汙染。為實現上述目的，本發明提供一種無空氣動力驅動的吸盤裝置，包含一導杆、一接 頭、一吸盤、一彈簧以及一襯套。該導杆具有一桿部及一接合部。該接合部設有用於卡入該 接頭的一卡接口以及與該卡接口相連通的一接頭容置孔。該杆部的自由端具有一抵止部。 該吸盤為由矽膠製成的一實心體吸盤，裝設於該接頭的底部並突伸出該導杆的該接合部。 該彈簧組設於該導杆的該杆部的外周面並抵接於該導杆的該接合部。該襯套相鄰該彈簧組 設於該導杆的該杆部的外周面並藉助於該彈簧的彈力抵止於該杆部的該抵止部。 與現有技術相比，本發明的吸盤裝置利用矽膠材料自身的孔隙率在與物件表面接 觸壓縮時產生負壓而將物件吸住，再藉助於撥料方式將物件釋放，可避免額外的空氣動力 設備的投入，從而可大幅降低設備成本，減少電能消耗並消除噪音汙染。此外，本發明吸盤 裝置的矽膠吸盤易更換、可再生、易使用、無汙染並且不傷被吸物件。因此，相比現有的橡 膠、塑膠、金屬等製成的真空氣動吸盤而言，本發明無空氣動力驅動的吸盤裝置具有突出的 特點與顯著的進步性。以下結合附圖與較佳實施例對本發明作進一步的說明。


本發明的上述及其它方面、特徵及優點由以下詳細描述與所附圖示相結合可清楚 得知，其中圖1為本發明無空氣動力驅動的吸盤裝置的立體分解圖。圖2為本發明無空氣動力驅動的吸盤裝置的立體組裝圖。圖3為本發明無空氣動力驅動的吸盤裝置的正視圖。圖4為本發明無空氣動力驅動的吸盤裝置的側視圖。
具體實施例方式在下文中，本發明作為示例性的較佳實施例將參照附圖進行描述。在示例性實施 例及圖示中顯示的結構僅為本發明的較佳實施例，並不完全代表本發明的技術精神。在以 下描述中，不同圖示中的同一元件將以同一標號表示。另，在以下描述中所提到的方向用 語，例如「上」、「下」、「內」、「外」、「頂面」、「底面」等，僅是參考附加圖示的方向用來說明，而 非用來限制本發明。此外，在以下描述中，已知的相關功能與結構的詳細解釋可能被刪除，以避免不必要地模糊本發明的主題。有關本發明的詳細說明及技術內容，現就結合

如下如圖1所示，本發明無空氣動力驅動的吸盤裝置1的基本構件包含一導杆2、一接 頭3、一矽膠吸盤4、一彈簧5以及一襯套6。導杆2為本發明吸盤裝置1的主體結構，用於裝配固定，其由金屬材料如鑄鐵等制 成。較佳地，該導杆2可由鋁合金材料製成，以降低其重量。該導杆2由外徑較小的一縱長 杆部21及外徑較大的一接合部22組成。該杆部21的自由端或末端構成了一抵止部，根據 本發明的較佳實施例，其外周設有外螺紋23，用於與設有內螺紋71的一螺母7相螺接。如 圖3與圖4所示，接合部22內設有相互貫通的一磁鐵收容孔24及一接頭容置孔25，用於分 別容設磁鐵8與接頭3。一卡接口 26進一步開設於該接合部22的外周面上並與接頭容置 孔25相連通，其形狀與接頭3的形狀相配合，例如圖中所示的T形，以使接頭3可通過該卡 接口 26卡入接頭容置孔25內。該T形卡接口 26的開設使接合部22在鄰近底面處形成了 兩肩臺27。接頭3包含一第一組接部31、一第二組接部32及一第三組接部33。較佳地，第一、 第二、第三組接部31、32、33的形狀均為圓柱形並具有不同直徑，其中位於中間的第二組接 部32的直徑最小，位於底部的第三組接部33的直徑則最大。因此，當該接頭3通過導杆2 的卡接口 26組設入導杆2後，如圖2所示，其第一組接部31的底面抵接於導杆2的兩肩臺 27上，第三組接部33的頂面則抵接於導杆2的接合部22的底面上。為進一步穩固組設接 頭3至導杆2上並方便接頭3的快速更換，本發明的較佳實施例採用了磁鐵8，使其容置於 導杆2接合部22的磁鐵收容孔24內，以吸附容設於與磁鐵收容孔24貫通的接頭容置孔25 內的例如由鐵製成的接頭3。與現有技術尤為不同的是，本發明吸盤裝置1的吸盤4特別地由無機矽膠 (Silicon dioxide)製成。該矽膠吸盤4通過粘接劑粘合於接頭3的第三組接部33的底面 上而與接頭3構成了一整體結構，可與接頭3 —起快速更換。該矽膠吸盤4的功能類似於 現有的由橡膠、塑膠、金屬等材料製成的真空吸盤，但其原理完全不同，其是利用矽膠材料 自身的孔隙率在與物件表面接觸壓縮時產生負壓而將物件吸住來進行搬運，而不需額外的 空氣動力驅動。已知，矽膠是一種高活性的吸附材料，具有開放的多孔結構，吸附性強，能吸附多 種物質，具有吸附性能高、熱穩定性好、化學性質穩定、機械強度高等特點。矽膠根據其孔徑 的大小可分為大孔矽膠、粗孔矽膠、B型矽膠與細孔矽膠。由於孔隙結構的不同，因此它們 的吸附性能各有特點。粗孔矽膠在相對溼度高的情況下有較高的吸附量，細孔矽膠則在相 對溼度較低的情況下吸咐量高於粗孔矽膠，而B型矽膠由於孔結構介於粗、細孔之間，其吸 附量也介於粗、細孔之間。大孔矽膠一般用作催化劑載體、消光劑、牙膏磨料等。因此，較佳 地，本發明的吸盤4採用細孔矽膠製成。如圖所示，由於工作原理的不同，本發明的矽膠吸盤4為一實心體結構，並不具有 現有氣動真空吸盤通常具有的空心結構及密封唇邊。該矽膠吸盤4的形狀可根據實際運用 情形設計成圓形、矩形等，通常用來吸取表面平整、重量較輕的物件如陶瓷片等，被吸的物 件不受有無磁性的限制。不規則或不平整的物件也可利用該矽膠吸盤4吸取，但需依據被 吸物件的重量及吸盤的大小而定。
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襯套6為無給油襯套，以間隙配合的方式套設於導杆2的杆部21的外周面上，並 位於彈簧5與螺母7之間，藉助於彈簧5的彈力而抵接於螺母7的底面。該襯套6的外周 面上設有外螺紋61，用於與一搬運設備的對應結構(未圖示)相配合併接受外部的作用力。 該襯套6在作動過程中具有緩衝作用，便於矽膠吸盤4的上下滑動。彈簧5為一螺旋彈簧， 同樣套設於導杆2的杆部21的外周面上，其兩端分別頂抵於導杆2的接合部22上與襯套 6上，用於提供彈力。如上所述，本發明的矽膠吸盤4與接頭3粘合成一體，可與接頭3 —起快速更換， 實現快速換線的功能。矽膠在使用一段時間後因吸附了水蒸汽或其它有機物質，會使其吸 附能力有所下降，可通過清洗、乾燥、再生後重複使用。當矽膠吸附水份後，可通過熱脫附方 式將水份除去，包括電熱爐加熱、煙道餘熱加熱及熱風乾燥等。矽膠吸附有機雜質後的再生 方式則包括焙燒法、漂洗法、溶劑衝洗法等。再生後的矽膠，其水份一般控制在2%以下即可 重新投入使用。因此，該矽膠吸盤4相比現有的橡膠真空吸盤等更為耐用、經濟。綜上所述，與現有技術相比，本發明的吸盤裝置具有如下優點一、無需空氣動力驅動，大幅降低生產成本。本發明利用矽膠材料自身的孔隙率在 與物件表面接觸壓縮時產生負壓而將物件吸住，再藉助於撥料方式將物件釋放，可避免額 外的空氣動力設備的投入，從而大幅降低生產成本。二、節省能源。由於不需額外投入空氣動力設備，因此可降低搬運設備的電能消 耗，同時也間接減少了環境汙染。三、消除噪音。現有真空吸盤均採用空氣動力驅動，運行過程中除用於產生空氣動 力的壓縮機所產生的噪音外，在控制吸盤吸取物件時用於產生臨時負真空的密閉空間所需 的氣動控制閥也會產生排氣噪音，而本發明由於不需空氣動力進行驅動，因而可消除這些噪音。四、易更換。本發明的矽膠吸盤與接頭粘合成一體，可與接頭一起快速更換，實現 快速換線的功能，可大幅提升效率。五、可再生、耐用、經濟。本發明的矽膠吸盤可通過清洗、乾燥、再生後重複使用，因 此相比現有的橡膠真空吸盤等氣動易損件更為耐用、經濟。六、易使用。本發明的矽膠吸盤只要與被吸附的物件之間能密封，不漏氣，均能使 用，而不受被吸物件的材料限制。七、無汙染。矽膠吸盤特別環保，不會汙染環境，沒有光、熱，電磁等產生。八、不傷被吸物件。本發明的吸盤由於是由矽膠材料製成，因此吸取或者放下物件 不會對物件造成任何損傷。上述僅為本發明技術精神的示例性實施例。本領域的一般技術人員很容易理解， 在本發明的技術精神與範圍內可對這些實施例作出各種等效或近似的結構變換，以實現本 發明目的。例如，本發明導杆2頂部用於抵止襯套6的抵止部也可由外螺紋23與螺母7以 外的其它常用結構構成；接頭3與對應配合的導杆2的接合部22也可採用其它形狀；接頭 3也可利用除磁鐵8以外的結構穩固組裝至導杆2上，如銷釘。此外，矽膠吸盤4的底面也 可視實際使用情形打若干個微孔，以利物件的吸附。因此，本發明所揭示的示例性實施例並 不用於限制技術精神，而僅是用來描述，因而本發明並不限定於此。本發明的保護範圍將由 所附權利要求加以解釋，並且在等效範圍內的每一技術精神應被理解為包括在本發明的權利要求內。
權利要求
一種無空氣動力驅動的吸盤裝置包含一導杆、一接頭、一吸盤、一彈簧以及一襯套，其特徵在於該導杆具有一桿部及一接合部，該接合部設有用於卡入該接頭的一卡接口以及與該卡接口相連通的一接頭容置孔，該杆部的自由端具有一抵止部；該吸盤為由矽膠製成的一實心體吸盤，裝設於該接頭的底部並突伸出該導杆的該接合部；該彈簧組設於該導杆的該杆部的外周面並抵接於該導杆的該接合部；該襯套相鄰該彈簧組設於該導杆的該杆部的外周面並藉助於該彈簧的彈力抵止於該杆部的該抵止部。
2.如權利要求1所述的吸盤裝置，其特徵在於該吸盤由無機細孔矽膠製成。
3.如權利要求1所述的吸盤裝置，其特徵在於該吸盤通過粘接劑粘合在該接頭的底部。
4.如權利要求1所述的吸盤裝置，其特徵在於該吸盤的底面進一步設有若干個微孔。
5.如權利要求1所述的吸盤裝置，其特徵在於該吸盤的形狀為圓形或矩形。
6.如權利要求1所述的吸盤裝置，其特徵在於該接頭包含形狀均為圓柱形並具有不同 直徑的一第一組接部、一第二組接部及一第三組接部，其中位於中間的第二組接部的直徑 最小，位於底部的第三組接部的直徑最大。
7.如權利要求6所述的吸盤裝置，其特徵在於該導杆的該卡接口的形狀對應於該接頭 的第一組接部與第二組接部而在該導杆的該接合部底部形成了兩肩臺，該接頭的該第三組 接部的頂面抵接於該導杆的該接合部的底面。
8.如權利要求1所述的吸盤裝置，其特徵在於進一步包含一磁鐵，該導杆的該接合部 進一步設有與該接頭容置孔相貫通用於容設該磁鐵的一磁鐵收容孔。
9.如權利要求1所述的吸盤裝置，其特徵在於該導杆的該杆部的該抵止部包含設於該 杆部自由端的外螺紋及與所述外螺紋螺接的一螺母。
10.如權利要求1所述的吸盤裝置，其特徵在於該襯套為無給油襯套，具有外螺紋。
11.如權利要求1所述的吸盤裝置，其特徵在於該彈簧為螺旋彈簧。
全文摘要
一種無空氣動力驅動的吸盤裝置，包含一導杆、一接頭、一吸盤、一彈簧以及一襯套。該導杆具有一桿部及一接合部。該接合部設有用於卡入該接頭的一卡接口以及與該卡接口相連通的一接頭容置孔。該杆部的自由端具有一抵止部。該吸盤為由矽膠製成的一實心體吸盤，裝設於該接頭的底部並突伸出該導杆的該接合部。該彈簧組設於該導杆的該杆部的外周面並抵接於該導杆的該接合部。該襯套相鄰該彈簧組設於該導杆的該杆部的外周面並藉助於該彈簧的彈力抵止於該杆部的該抵止部。本發明吸盤裝置無需空氣動力驅動即可實現對物件的吸附與搬運，從而可大幅降低設備成本的投入，減少電能消耗並消除噪音汙染。
文檔編號F16B47/00GK101956752SQ201010111189
公開日2011年1月26日 申請日期2010年2月11日 優先權日2010年2月11日
發明者吳王祺 申請人:九豪精密陶瓷(崑山)有限公司