多唇边式真空吸盘的结构设计与其优点.doc

多唇边式真空吸盘真空吸盘又称真空吊具，是真空吸附装置的执行元件。真空吸附是一项非常易于掌握的传送技术。利用真空技术进行调节、控制和监控，可以有效地提高工件、零部件在自动化、半自动化生产中的效率。另外，真空吸附具有清洁，吸附平稳，可靠，不损坏所吸附物件表面的优点，因此真空吸附技术在各个领域都得到了广泛的应用。1、真空吸盘吸附原理真空吸盘采用了真空原理，即用真空负压来“吸附”工件以达到夹持工件的目的。如图1 所示：通气口与真空发生装置相接，当真空发生装置启动后，通气口通气，吸盘内部的空气被抽走，形成了压力为P2 的真空状态。此时，吸盘内部的空气压力低于吸盘外部的大气压力P1，即P2 P1,工件在外部压力的作用下被吸起。吸盘内部的真空度越高，吸盘与工件之间贴的越紧。图1 真空吸盘吸附原理图2、真空吸盘吸附性能的影响因素真空吸盘的吸附性能是受多种条件制约的，但主要的制约因素可归结为三点：(a) 吸盘的结构;(b) 吸盘的材料;(c) 吸盘与被吸附工件表面的贴合程度。2.1、真空吸盘的常见结构真空吸盘的结构分为普通型和特殊型，常见的普通型真空吸盘有以下三种：(a) 扁平吸盘形状各异，材料品种多，特别适于搬运表面光滑的工件；(b) 短波纹管型吸盘吸附刚性好，接触工件时缓冲性能好，吸力强，其波纹管可作小行程移动，用来分离细小工件，但它很少用于垂直举升；(c) 长波纹管型吸盘与短波纹管型吸盘适用场合相同，但它能适用水平方向更大高度差，并可做较长距离运送动作。图2 常见的三种真空吸盘结构特殊型真空吸盘是为了满足特殊应用场合而专门设计的，又分为异形吸盘和专用吸盘两种，这些吸盘的结构形状因吸附对象而异，种类繁多。2.2、真空吸盘常用的材料除结构外，吸盘材料也是决定其密封性能的关键因素。目前市场上的真空吸盘采用的材料有丁腈橡胶、硅橡胶、聚氨酯、氟橡胶等。由硅橡胶制成的吸盘适于抓住表面较粗糙的制品；由聚氨酯制成的吸盘则很耐用。另外，在实际生产中，如果要求吸盘具有耐油性，则可以考虑使用聚氨酯、丁腈橡胶或含乙烯基的聚合物等材料来制造吸盘。具体材料的选择要根据工作环境对吸盘耐油、耐水、耐磨、耐热、耐寒等性能要求确定。2.3、真空吸盘与工件表面的贴合程度吸盘与被吸附工件表面的贴合程度直接影着吸盘内的真空压力，若贴合程度过差，吸盘的真空度不易保持，就达不到吸附工件的目的。在使用真空吸盘的时候，我们总希望工件与吸盘接触的那部分表面是光滑和密封的，这样有利于真空吸盘牢牢抓住工件表面。但这只是个理想状态，通常被抓取的工件表面不具备这样的理想条件，工件的表面不是有气孔（如纸张）就是粗糙不平，这些因素就直接影响着吸盘与工件表面的贴合程度。当吸盘与工件表面贴合状态差的情况下就会发生我们常说的泄漏现象。弥补泄漏系统的措施通常有两个：(a) 使用高性能的真空发生装置，使泄漏的气体在最短的时间里补充上来。这种方法的缺点是系统中仍存在较大的漏气量，并且能源耗费较高；(b) 缩小吸盘的直径或通径。这种办法的缺点是当工件质量较大时达不到所需要的真空水平。因此针对表面粗糙且质量较大的工件设计出一种新型结构的高适应性吸盘就是很有必要的了。3、多唇边式真空吸盘的设计3.1、多唇边式真空吸盘的结构设计通过上述分析，针对表面有明显凹坑、凸缘、砂眼等缺陷的重型工件（质量在100kg左右），我们设计出了一种多唇边式高适应性真空吸盘。其结构如下所示。(a) 结构图（b） 剖视图1. 吸盘组件2.销轴3.鱼眼接头4.六角螺母5.高度调节器6. 唇形密封体7.吸盘体8.外法兰9.安全阀10.垫铁11.内六角螺栓图3 多唇边式真空吸盘的组成结构图3.2、多唇边式真空吸盘的优点实现用真空吸盘吸附工件的目的需满足两个条件：(a) 要有一个密封的真空腔；(b) 要保证在工件搬运过程中，真空腔内的真空度始终能满足要求。这两个条件都直接被真空吸盘的密封性能所影响。对于多唇边式真空吸盘，第一，由于多唇边的存在，各唇边之间可形成独立的密封范围，其中某一个密封范围发生泄漏并不影响其余范围的吸附效果。另外，柔软的橡胶材料使唇边可根据工件表面缺陷而变化，使其形状与工件表面完成良的贴合，达到了较好的密封效果；第二，吸盘体和唇形密封体采用两分式结构，吸盘体采用普通的工业橡胶，唇边体采用具有耐磨性好、抗撕裂性能高的聚氨酯橡胶，在提高了吸盘寿命的同时也降低了生产成本；第三、由于多唇边的存在，增大了吸附面积，从而提高了吸盘的吸附力。在某些行业中代替了重型工件的人力搬运，解放了劳动力。3.3、多唇边式真空吸盘的吸附力测试实验实验条件：吸附对象：重约100kg的镍板。如图4 所示。真空吸盘直径：170 mm真空发生装置：2x-70型旋转式真空泵（极限压力：6.6710-2Pa）从图4 中可以看出：镍板的表面有明显凹坑、凸缘和大面积砂眼，经过多次实验发现，用传统结构的真空吸盘是没有办法达到吸附力要求的。而若用直径为170 mm 的多唇边式真空吸盘来吸附，我们只需要一个吸盘就能将镍板提起。由此证明，具有多唇边结构的真空吸盘具有较强的吸附能力。图4 被吸附工件的表面图5 吸附力测试现场