多唇邊式真空吸盤(pán)的設(shè)計(jì)

2009-10-22 趙艷妮 昆明理工大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院

  真空吸盤(pán)又稱(chēng)真空吊具,是真空吸附裝置的執(zhí)行元件。真空吸附是一項(xiàng)非常易于掌握的傳送技術(shù)。利用真空技術(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)、控制和監(jiān)控,可以有效地提高工件、零部件在自動(dòng)化、半自動(dòng)化生產(chǎn)中的效率。另外,真空吸附具有清潔,吸附平穩(wěn),可靠,不損壞所吸附物件表面的優(yōu)點(diǎn),因此真空吸附技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。

1、真空吸盤(pán)吸附原理

  真空吸盤(pán)采用了真空原理,即用真空負(fù)壓來(lái)“吸附”工件以達(dá)到夾持工件的目的。如圖1 所示:通氣口與真空發(fā)生裝置相接,當(dāng)真空發(fā)生裝置啟動(dòng)后,通氣口通氣,吸盤(pán)內(nèi)部的空氣被抽走,形成了壓力為P2 的真空狀態(tài)。此時(shí),吸盤(pán)內(nèi)部的空氣壓力低于吸盤(pán)外部的大氣壓力P1,即P2 < P1,工件在外部壓力的作用下被吸起。吸盤(pán)內(nèi)部的真空度越高,吸盤(pán)與工件之間貼的越緊。

真空吸盤(pán)吸附原理圖

圖1 真空吸盤(pán)吸附原理圖

2、真空吸盤(pán)吸附性能的影響因素

  真空吸盤(pán)的吸附性能是受多種條件制約的,但主要的制約因素可歸結(jié)為三點(diǎn):(a) 吸盤(pán)的結(jié)構(gòu);(b) 吸盤(pán)的材料;(c) 吸盤(pán)與被吸附工件表面的貼合程度。

2.1、真空吸盤(pán)的常見(jiàn)結(jié)構(gòu)

  真空吸盤(pán)的結(jié)構(gòu)分為普通型和特殊型,常見(jiàn)的普通型真空吸盤(pán)有以下三種:

  (a) 扁平吸盤(pán)形狀各異,材料品種多,特別適于搬運(yùn)表面光滑的工件;

  (b) 短波紋管型吸盤(pán)吸附剛性好,接觸工件時(shí)緩沖性能好,吸力強(qiáng),其波紋管可作小行程移動(dòng),用來(lái)分離細(xì)小工件,但它很少用于垂直舉升;

  (c) 長(zhǎng)波紋管型吸盤(pán)與短波紋管型吸盤(pán)適用場(chǎng)合相同,但它能適用水平方向更大高度差,并可做較長(zhǎng)距離運(yùn)送動(dòng)作。

常見(jiàn)的三種真空吸盤(pán)結(jié)構(gòu)

圖2 常見(jiàn)的三種真空吸盤(pán)結(jié)構(gòu)

  特殊型真空吸盤(pán)是為了滿(mǎn)足特殊應(yīng)用場(chǎng)合而專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的,又分為異形吸盤(pán)和專(zhuān)用吸盤(pán)兩種,這些吸盤(pán)的結(jié)構(gòu)形狀因吸附對(duì)象而異,種類(lèi)繁多。

2.2、真空吸盤(pán)常用的材料

  除結(jié)構(gòu)外,吸盤(pán)材料也是決定其密封性能的關(guān)鍵因素。目前市場(chǎng)上的真空吸盤(pán)采用的材料有丁腈橡膠、硅橡膠、聚氨酯、氟橡膠等。由硅橡膠制成的吸盤(pán)適于抓住表面較粗糙的制品;由聚氨酯制成的吸盤(pán)則很耐用。另外,在實(shí)際生產(chǎn)中,如果要求吸盤(pán)具有耐油性,則可以考慮使用聚氨酯、丁腈橡膠或含乙烯基的聚合物等材料來(lái)制造吸盤(pán)。具體材料的選擇要根據(jù)工作環(huán)境對(duì)吸盤(pán)耐油、耐水、耐磨、耐熱、耐寒等性能要求確定。

2.3、真空吸盤(pán)與工件表面的貼合程度

  吸盤(pán)與被吸附工件表面的貼合程度直接影著吸盤(pán)內(nèi)的真空壓力,若貼合程度過(guò)差,吸盤(pán)的真空度不易保持,就達(dá)不到吸附工件的目的。在使用真空吸盤(pán)的時(shí)候,我們總希望工件與吸盤(pán)接觸的那部分表面是光滑和密封的,這樣有利于真空吸盤(pán)牢牢抓住工件表面。但這只是個(gè)理想狀態(tài),通常被抓取的工件表面不具備這樣的理想條件,工件的表面不是有氣孔(如紙張)就是粗糙不平,這些因素就直接影響著吸盤(pán)與工件表面的貼合程度。

  當(dāng)吸盤(pán)與工件表面貼合狀態(tài)差的情況下就會(huì)發(fā)生我們常說(shuō)的泄漏現(xiàn)象。彌補(bǔ)泄漏系統(tǒng)的措施通常有兩個(gè):(a) 使用高性能的真空發(fā)生裝置,使泄漏的氣體在最短的時(shí)間里補(bǔ)充上來(lái)。這種方法的缺點(diǎn)是系統(tǒng)中仍存在較大的漏氣量,并且能源耗費(fèi)較高;(b) 縮小吸盤(pán)的直徑或通徑。這種辦法的缺點(diǎn)是當(dāng)工件質(zhì)量較大時(shí)達(dá)不到所需要的真空水平。因此針對(duì)表面粗糙且質(zhì)量較大的工件設(shè)計(jì)出一種新型結(jié)構(gòu)的高適應(yīng)性吸盤(pán)就是很有必要的了。