專利名稱：一種正/負壓氣路發(fā)生裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及精密裝配中的薄片或薄壁類零件夾持技術領域，具體地說是一種用于真空吸附式夾持器的氣路發(fā)生裝置。
背景技術：
精密裝配領域中，存在一些薄片或薄壁類零件(厚度在10-100微米)，他們的特點是質輕、質軟、易變性、易碎，通常采用真空吸附式夾持器對其進行夾持搬運以及裝配。傳統(tǒng)的真空發(fā)生裝置一方面精度無法滿足需求，不能夠提供穩(wěn)定可靠的負壓；另一方面，當我們吸附一些質輕的零件時，器件無法自動釋放，我們還需要加一定的正壓以釋放質輕的零件。因此，亟需一種能夠產生穩(wěn)定的負壓和正壓并且能夠實現(xiàn)壓力實時可控制的裝置。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種在精密裝配中真空吸附式夾持器所需要的正/負壓氣路發(fā)生裝置，以滿足在薄片、薄壁類零件夾持操作過程中對氣路的需求。為了達到上述目的，本發(fā)明提出一種正/負壓氣路發(fā)生裝置，其特征在于，所述裝置包括以下部件:進氣口 1、空氣過濾器2、油霧過濾器3、真空發(fā)生器4、三通電磁閥5、正壓比例閥6、負壓比例閥7、T形管8、真空過濾器9、出氣口 10;其中，所述進氣口 1、空氣過濾器2、油霧過濾器3順序連接；所述真空發(fā)生器4的輸入端口與油霧過濾器3的輸出口連接，所述真空發(fā)生器4的輸出端口與三通電磁閥5的輸入端口連接；所述三通電磁閥5的第一輸出端口與正壓比例閥6的輸入端口連接，所述三通電磁閥5的第二輸出端口與負壓比例閥7的輸入端口連接；所述正壓比例閥5的輸出端口與所述T形管8的第一端相連，所述負壓比例閥7的輸出端口與所述T形管8的第二端相連，所述T形管8的第三端與所述真空過濾器9的輸入端口相連，所述真空過濾器的輸出端口與所述出氣口相連10。特別的，所述裝置還包括一控制部件，其與所述真空發(fā)生器4、所述三通電磁閥5、正壓比例閥6、負壓比例閥7電連接，通過對所述真空發(fā)生器4、所述三通電磁閥5、正壓比例閥6、負壓比例閥7的控制實現(xiàn)產生正壓/負壓的工作方式轉換以及壓力大小的調節(jié)。特別的，所述控制部件還包括一單片機12，第一繼電器RL1、第二繼電器RL2、第三繼電器RL3、第四繼電器RL4、第五繼電器RL5，以及AD/DA轉換器，其中所述單片機12與第一繼電器RLl、第二繼電器RL2、第三繼電器RL3、第四繼電器RL4、第五繼電器RL5，以及AD/DA轉換器相連；真空發(fā)生器4的正/負壓工作模式、三通電磁閥5、正壓比例閥6、負壓比例閥7的供電端分別通過導線直接與第一繼電器RL1、第二繼電器RL2、第三繼電器RL3、第四繼電器RL4、第五繼電器RL5連接；所述第一繼電器RLl的開合分別控制真空發(fā)生器4正壓工作模式和不工作；第二繼電器RL2的開合分別控制真空發(fā)生器4負壓工作模式和不工作；第三繼電器RL3的開合分別控制三通電磁閥5的通斷電；第四繼電器RL4的開合分別控制正壓比例閥6的通斷電；第五繼電器RL5的開合分別控制負壓比例閥7的通斷電。
特別的，所述控制裝置還包括一正負壓選擇開關21，其與單片機12相連，用于對正壓工作方式/負壓工作方式進行切換；當正負壓選擇開關21處于正壓工作模式，所述單片機12控制第一繼電器RLl、第三繼電器RL3和第四繼電器RL4吸合，第二繼電器RL2與第五繼電器RL5斷路，使得真空發(fā)生器4輸出正壓，氣體經三通電磁閥5的第一輸出端口至正壓比例閥6至T形管8至真空過濾器9至出氣口 10輸出正壓；當正負壓選擇開關21處于負壓工作模式，單片機12控制第一繼電器RL1、第三繼電器RL3和第四繼電器RL4斷路，第二繼電器RL2與第五繼電器RL5吸合，使得真空發(fā)生器4輸出負壓，氣體經三通電磁閥5的第二輸出端口至負壓比例閥7至T形管8至真空過濾器9至出氣口 10輸出負壓。特別的，所述控制裝置還包括一正壓調節(jié)旋鈕19及一負壓調節(jié)旋鈕20 ;所述正壓調節(jié)旋鈕19及一負壓調節(jié)旋鈕通過導線與AD/DA轉換器18的第一、第二模擬輸入端ΑΙΝ0、AINl連接，單片機通過AD/DA轉換器來采集手動調節(jié)的壓力大小；所述正壓比例閥6、負壓比例閥7分別具有氣壓反饋端，其輸出電壓分別表示流經正/負壓比例閥6，7壓力的大小，通過導線與AD/DA轉換器18的第三、第四模擬輸入端AIN2、AIN3連接；所述正壓比例閥6、負壓比例閥7分別具有氣壓調節(jié)控制端，其通過導線與AD/DA轉換器18的第一模擬輸出端AOUT連接；所述單片機12采集所述第一、第二模擬輸入端AINO、AINl的壓力大小設置信號，轉換處理后通過AD/DA轉換器的第一模擬輸出端AOUT來控制正負壓比例閥6，7的開合大小以控制流經其的壓力大小。特別的，所述控制部件還包括:一工作模式選擇開關22，其與所述單片機12相連，用于手動工作模式和自動工作模式之間的切換；在所述手動模式下，輸出壓力的大小可以通過正壓調節(jié)旋鈕19、負壓調節(jié)旋鈕20來調節(jié)；在所述自動工作模式下，借助RS-232接口，由計算機直接向單片機發(fā)送指令,通過單片機控制相應繼電器工作對正負壓工作方式以及輸出壓力的大小進行控制。特別的，在所述自動工作模式下，所述單片機12根據(jù)計算機發(fā)送的壓力大小設置信息及所述正壓比例閥6、負壓比例閥7的氣壓反饋端反饋的流經正/負壓比例閥6，7壓力的大小信息，實現(xiàn)壓力的閉環(huán)反饋控制。特別的，AD/DA轉換器具有8位的分辨率，實現(xiàn)壓力255級可調。特別的，所述裝置包括一控制箱11用于容納所述裝置中的各部件，其中，所述控制箱11的前面板設置有一 IXD液晶顯示屏24、所述正負壓選擇開關21、所述工作模式選擇開關22及所述正、負壓調節(jié)按鈕19，20，所述控制箱的后面板設置有所述進氣口 1、出氣口
10、RS-232接口以及電源插口 ；所述IXD液晶顯示屏24用于顯示當前的工作模式，正負壓工作方式，以及當前的氣壓值。本發(fā)明中的技術方案分別具有以下一個或多個技術效果:(I)本發(fā)明可以自由控制正壓、負壓氣路的發(fā)生，滿足對不同零件的夾持、釋放時對氣路的需求。(2)本發(fā)明具有手動和自動兩種工作模式，可快速切換正負壓工作方式，操作簡單。(3)本發(fā)明能夠對氣壓進行反饋調節(jié)控制，能夠提供穩(wěn)定可靠地正負氣壓。(4)本發(fā)明適用于各種真空吸附式夾持器，體積小巧、便于攜帶。


圖1是正/負壓氣路發(fā)生裝置示意圖。圖2是正/負壓氣路發(fā)生裝置中控制部件的結構示意圖。圖3是正壓工作方式氣路流向示意圖。圖4是負壓工作方式氣路流向示意圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明進一步詳細說明。圖1為本發(fā)明實施例中的正/負壓氣路發(fā)生裝置示意圖。該裝置包括以下部件:進氣口 1、空氣過濾器2、油霧過濾器3、真空發(fā)生器4、三通電磁閥5、正壓比例閥6、負壓比例閥7、T形管8、真空過濾器9、出氣口 10，進一步的，所述裝置還包括一控制箱11，所述部件均安裝于控制箱內。所述進氣口 1、空氣過濾器2、油霧過濾器3順序連接；所述真空發(fā)生器4的輸入端口與油霧過濾器3的輸出口連接，所述真空發(fā)生器4的輸出端口與三通電磁閥5的輸入端口連接；所述三通電磁閥5的輸出端口 I與正壓比例閥6的輸入端口連接，所述三通電磁閥5的輸出端口 2與負壓比例閥7的輸入端口連接；所述正壓比例閥5的輸出端口與所述T形管8的第一端相連，所述負壓比例閥7的輸出端口與所述T形管8的第二端相連，所述T形管8的第三端與所述真空過濾器9的輸入端口相連，所述真空過濾器的輸出端口與所述出氣口相連10。所述裝置還包括一控制部件(附圖中未示出)，其與所述真空發(fā)生器4、所述三通電磁閥5、正壓比例閥6、負壓比例閥7電連接，通過對所述真空發(fā)生器4、所述三通電磁閥
5、正壓比例閥6、負壓比例閥7的控制實現(xiàn)產生正壓/負壓的工作模式轉換以及壓力大小的調節(jié)。本領域技術人員應該了解，上述進氣口 1、空氣過濾器2、油霧過濾器3、真空發(fā)生器4、三通電磁閥5、正壓比例閥6、負壓比例閥7、T形管8、真空過濾器9、出氣口 10均為現(xiàn)有技術中已熟知的部件，因此，其具體結構及工作原理不再贅述。具體的，在實施例中，例如，空氣過濾器2采用SMC的AF20-01BC、油霧過濾器3采用SMC的AFM20-01BC、真空發(fā)生器4采用SMC的ZM131SH-K5LZB-E15L、三通電磁閥5采用SMC的VT307-50-01-F、正壓比例閥6采用SMC的ITV2050-212BL5 (輸出壓力范圍:0
0.9Mpa)、負壓比例閥7采用SMC的ITV2090-212BL5 (輸出壓力范圍:0 _80kpa)、T形管8采用SMC的KQ2T06-00、真空過濾器9采用SMC的ZFC200-06B、進氣口 I和出氣口 10為普通的面板安裝接頭；所有器件安裝在控制箱11中，其尺寸為:寬300mm，高250mm，深400mm。具體的，所述控制箱11包括一前操作面板，所述前操作面板包括一 IXD液晶顯示屏24，正壓調節(jié)旋鈕19，負壓調節(jié)旋鈕20，正負壓選擇開關21，工作模式選擇開關22，其中正負壓選擇開關21用于選擇正壓或負壓的工作方式，工作模式選擇開關22用于選擇手動、自動的工作模式；所述控制箱包括一后面板，所述后面板包括有進氣口 1、出氣口 10、RS-232接口以及電源插口。圖2為正/負壓氣路發(fā)生裝置中控制部件的結構示意圖。所述控制部件中中單片機12，繼電器RL1、RL2、RL3、RL4、RL5，AD/DA芯片焊接在PCB板25上，單片機12通過串口線RS-232與計算機23相連實現(xiàn)程序控制。工作模式選擇開關22、正負壓選擇開關21通過排線與單片機上對應的控制引腳連接，真空發(fā)生器4的正/負壓工作模式、三通電磁閥5、正壓比例閥6、負壓比例閥7的供電端分別通過導線直接與PCB板25上繼電器RLl、RL2、RL3、RL4、RL5連接。繼電器RLl的開合分別控制真空發(fā)生器4正壓工作模式和不工作；繼電器RL2的開合分別控制真空發(fā)生器4負壓工作模式和不工作；繼電器RL3的開合分別控制三通電磁閥5的通斷電；繼電器RL4的開合分別控制正壓比例閥6的通斷電；繼電器RL5的開合分別控制負壓比例閥7的通斷電。正壓調節(jié)旋鈕19、負壓調節(jié)旋鈕20通過導線與AD/DA轉換器18的模擬輸入端AINO、AINl連接，單片機通過AD/DA轉換器來采集手動調節(jié)的壓力大小。正壓比例閥6、負壓比例閥7的氣壓反饋端輸出O 5V電壓表示流經正/負壓比例閥壓力的大小，通過導線與AD/DA轉換器18的模擬輸入端AIN2、AIN3連接，單片機通過AD/DA轉換器采集實時反饋回來的流經比例閥壓力的大小并顯示在IXD液晶顯示屏24上。正壓比例閥6、負壓比例閥7的氣壓調節(jié)控制端通過導線與AD/DA轉換器18的模擬輸出端AOUT連接。單片機采集的模擬輸入端AINO、AINl的壓力大小設置信號，直接轉換成O 5V模擬信號通過AD/DA轉換器的模擬輸出端AOUT來控制正負比例閥的開合大小進而控制流經其的壓力大小。當正負壓選擇開關21處于正壓工作模式，單片機12控制繼電器RLl、RL3和RL4吸合，RL2與RL5斷路。使得真空發(fā)生器4輸出正壓，氣體經三通電磁閥的輸出端5_1至正壓比例閥6至T形管至真空過濾器至出氣口 10輸出正壓。氣路流向示意圖如圖3所示。當正負壓選擇開關21處于負壓工作模式，單片機12控制繼電器RLl、RL3和RL4斷路，RL2與RL5吸合。使得真空發(fā)生器4輸出負壓，氣體經三通電磁閥的輸出端5_2至負壓比例閥7至T形管至真空過濾器至出氣口 10輸出負壓。氣路流向示意圖如圖4所示。在手動工作模式下，輸出壓力的大小可以通過正壓調節(jié)旋鈕19、負壓調節(jié)旋鈕20來調節(jié)；在自動工作模式下，通過RS-232接口，由計算機直接向單片機發(fā)送指令，并根據(jù)制定的通信協(xié)議通過單片機控制相應繼電器工作進行對正負壓工作方式以及輸出壓力的大小進行控制，其對各部件的控制原理和流程與手動相同，因此不再贅述。進一步的，在自動工作模式下，所述單片機12可根據(jù)計算機發(fā)送的壓力大小設置信息及所述正壓比例閥6、負壓比例閥7的氣壓反饋端反饋的流經正/負壓比例閥6，7壓力的大小信息，實現(xiàn)壓力的閉環(huán)反饋控制?？刂葡淝懊姘迳系腎XD液晶顯示屏24用于顯示當前的工作模式為自動還是手動，正壓還是負壓工作方式，以及當前的氣壓值。實際應用證明，本發(fā)明實施方便，操作簡單，結構緊湊小巧。能夠滿足真空吸附式夾持器對氣路的需求。以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種正/負壓氣路發(fā)生裝置，其特征在于，所述裝置包括以下部件:進氣口(I)、空氣過濾器⑵、油霧過濾器⑶、真空發(fā)生器⑷、三通電磁閥(5)、正壓比例閥(6)、負壓比例閥(7)、T形管(8)、真空過濾器(9)、出氣口(10);其中，所述進氣口(I)、空氣過濾器⑵、油霧過濾器(3)順序連接；所述真空發(fā)生器(4)的輸入端口與油霧過濾器(3)的輸出口連接，所述真空發(fā)生器⑷的輸出端口與三通電磁閥(5)的輸入端口連接；所述三通電磁閥(5)的第一輸出端口與正壓比例閥(6)的輸入端口連接，所述三通電磁閥(5)的第二輸出端口與負壓比例閥(7)的輸入端口連接；所述正壓比例閥(5)的輸出端口與所述T形管⑶的第一端相連，所述負壓比例閥(7)的輸出端口與所述T形管(8)的第二端相連，所述T形管(8)的第三端與所述真空過濾器(9)的輸入端口相連，所述真空過濾器的輸出端口與所述出氣口相連(10)。
2.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括一控制部件，其與所述真空發(fā)生器⑷、所述三通電磁閥(5)、正壓比例閥(6)、負壓比例閥(7)電連接，通過對所述真空發(fā)生器(4)、所述三通電磁閥(5)、正壓比例閥(6)、負壓比例閥(7)的控制實現(xiàn)產生正壓/負壓的工作方式轉換以及壓力大小的調節(jié)。
3.如權利要求2所述的裝置，其特征在于，所述控制部件還包括一單片機(12)，第一繼電器(RLl)、第二繼電器(RL2)、第三繼電器(RL3)、第四繼電器(RL4)、第五繼電器(RL5)，以及AD/DA轉換器，其中所述單片機(12)與第一繼電器(RL1)、第二繼電器(RL2)、第三繼電器(RL3)、第四繼電器(RL4)、第五繼電器(RL5)，以及AD/DA轉換器相連；真空發(fā)生器⑷的正/負壓工作模式、三通電磁閥(5)、正壓比例閥(6)、負壓比例閥(7)的供電端分別通過導線直接與第一繼電器(RLl)、第二繼電器(RL2)、第三繼電器(RL3)、第四繼電器(RL4)、第五繼電器(RL5)連接；所述第一繼電器(RLl)的開合分別控制真空發(fā)生器(4)正壓工作模式和不工作；第二繼電器(RL2)的開合分別控制真空發(fā)生器(4)負壓工作模式和不工作；第三繼電器(RL3)的開合分別控制三通電磁閥(5)的通斷電；第四繼電器(RL4)的開合分別控制正壓比例閥(6)的通斷電；第五繼電器(RL5)的開合分別控制負壓比例閥(7)的通斷電。`
4.如權利要求3所述的裝置，其特征在于:所述控制裝置還包括一正負壓選擇開關(21)，其與單片機(12)相連，用于對正壓工作方式/負壓工作方式進行切換；當正負壓選擇開關(21)處于正壓工作模式，所述單片機(12)控制第一繼電器(RLl)、第三繼電器(RL3)和第四繼電器(RL4)吸合，第二繼電器(RL2)與第五繼電器(RL5)斷路，使得真空發(fā)生器(4)輸出正壓，氣體經三通電磁閥(5)的第一輸出端口至正壓比例閥(6)至T形管⑶至真空過濾器(9)至出氣口 10輸出正壓； 當正負壓選擇開關(21)處于負壓工作模式，單片機(12)控制第一繼電器(RLl)、第三繼電器(RL3)和第四繼電器(RL4)斷路，第二繼電器(RL2)與第五繼電器(RL5)吸合，使得真空發(fā)生器⑷輸出負壓，氣體經三通電磁閥(5)的第二輸出端口至負壓比例閥(7)至T形管⑶至真空過濾器(9)至出氣口 10輸出負壓。
5.如權利要求4所述的裝置，其特征在于，所述控制裝置還包括一正壓調節(jié)旋鈕(19)及一負壓調節(jié)旋鈕(20);所述正壓調節(jié)旋鈕(19)及一負壓調節(jié)旋鈕通過導線與AD/DA轉換器(18)的第一、第二模擬輸入端(AIN0、AIN1)連接，單片機通過AD/DA轉換器來采集手動調節(jié)的壓力大??；所述正壓比例閥￠)、負壓比例閥(7)分別具有氣壓反饋端，其輸出電壓分別表示流經正/負壓比例閥(6，7)壓力的大小，通過導線與AD/DA轉換器(18)的第三、第四模擬輸入端(AIN2、AIN3)連接；所述正壓比例閥6、負壓比例閥7分別具有氣壓調節(jié)控制端，其通過導線與AD/DA轉換器18的第一模擬輸出端(AOUT)連接；所述單片機(12)采集所述第一、第二模擬輸入端(AIMKAIN1)的壓力大小設置信號，轉換處理后通過AD/DA轉換器的第一模擬輸出端(AOUT)來控制正負壓比例閥(6，7)的開合大小以控制流經其的壓力大小。
6.如權利要求5所述的裝置，其特征在于，所述控制部件還包括:一工作模式選擇開關(22)，其與所述單片機(12)相連，用于手動工作模式和自動工作模式之間的切換； 在所述手動模式下，輸出壓力的大小可以通過正壓調節(jié)旋鈕(19)、負壓調節(jié)旋鈕(20)來調節(jié)；在所述自動工作模式下，借助RS-232接口，由計算機直接向單片機發(fā)送指令，通過單片機控制相應繼電器工作對正負壓工作方式以及輸出壓力的大小進行控制。
7.如權利要求6所述的裝置，其特征在于，在所述自動工作模式下，所述單片機(12)根據(jù)計算機發(fā)送的壓力大小設置信息及所述正壓比例閥(6)、負壓比例閥(7)的氣壓反饋端反饋的流經正/負壓比例閥(6，7)壓力的大小信息，實現(xiàn)壓力的閉環(huán)反饋控制。
8.如權利要求7所述的裝置，其特征在于，AD/DA轉換器具有8位的分辨率，實現(xiàn)壓力可255級可調。
9.如權利要求8所述的裝置，其特征在于，所述裝置包括一控制箱(11)用于容納所述裝置中的各部件，其中，所述控制箱(11)的前面板設置有一LCD液晶顯示屏(24)、所述正負壓選擇開關(21)、所述工作模式選擇開關(22)及所述正、負壓調節(jié)按鈕(19，20)，所述控制箱的后面板設置有所述進氣口(I)、出氣口(10)、RS-232接口以及電源插口 ；所述LCD液晶顯示屏(24)用于顯 示當前的工作模式，正負壓工作方式，以及當前的氣壓值。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種正/負壓氣路發(fā)生裝置，該裝置包括以下部件進氣口、空氣過濾器、油霧過濾器、真空發(fā)生器、三通電磁閥、正壓比例閥、負壓比例閥、T形管、真空過濾器、出氣口，進一步的，所述裝置還包括一控制部件，通過對所述真空發(fā)生器、所述三通電磁閥、正壓比例閥、負壓比例閥的控制實現(xiàn)產生正壓/負壓的工作方式轉換以及壓力大小的調節(jié)。本發(fā)明可以自由控制正壓、負壓氣路的發(fā)生，同時手動和自動兩種工作模式，并能夠對氣壓進行反饋調節(jié)控制，能夠提供穩(wěn)定可靠地正負氣壓，同時還具有體積小巧、便于攜帶的特點，適用于各種真空吸附式夾持器。
文檔編號F17D1/02GK103104810SQ201310025879
公開日2013年5月15日 申請日期2013年1月24日 優(yōu)先權日2013年1月24日
發(fā)明者高群, 張正濤, 張大朋, 徐德 申請人:中國科學院自動化研究所