施迈茨真空讲座

1、Innovative Vacuum Automation,施迈茨真空培训,真空讲座 - 真空技术 -,2020/7/16,Innovative Vacuum Automation,2,空气压力于海平面的关系 空气压力就是空气的流体静压力 可描述为大气中在某一平面或者物体上空气柱的重量 空气压力与海平面有关，随着海拔的升高而降低 （平均每升高100m空气压力减小12.5mbar）。 正常条件下，海平面的空气压力为1013mbar 海拔高度为2000m时，空气压力为760mbar； 而在喜马拉雅山顶（8850m），空气压力只 有320mbar 因此，所能达到的最大真空度随着 海平面的升高而降低,真

2、空技术基础知识-真空的性质 -,2020/7/16,Innovative Vacuum Automation,3,力与压力是如何联系起来的呢? 当一定的压力差作用于一定面积上时，此时作用力就产生了 它与作用在这一定面积上的压力差值为正或者为负没有关系。. 作用力来自于与压力差与有效面积。,计算实例:扁平吸盘 PFYN80 的有效直径 =74 mm, 真空度 0,6 bar F = 6 N/cm x (7,4 cm) x 3,14 x 1/4 = 260 N 通过改变压力差值和有效面积，受力也随之改变，从而可根据具体工况来进行调节,真空技术基础知识-真空的性质 -,2020/7/16,Innov

3、ative Vacuum Automation,4,真空和能量消耗 高真空度需要高能量消耗 真空度从-0,6 bar 增加到 -0,9 bar，吸力增加1.5倍 所需的抽吸时间和能量增加3倍, 在搬运技术中，过高的真空度是很不经济的,真空技术基础知识-真空的性质 -,2020/7/16,Innovative Vacuum Automation,5,在真空的帮组下，工件. 提升 翻转 支撑 运送,真空技术基础知识-工业搬运中的真空 -,2020/7/16,Innovative Vacuum Automation,6, 与其他搬运方式相比，真空搬运具有许多优势 以机械式搬运为例,对工件更加轻柔 无

4、损伤 简单，通过真空开关可实现 “零部件控制” 根据实际情况，单个夹具可被用于抓取不同的工件 成本低,真空技术基础知识-工业搬运中的真空 -,2020/7/16,Innovative Vacuum Automation,7,真空吸盘,安装部件,过滤和连接部件,控制阀技术,开关和系统监控,真空发生器,真空技术基础知识-工业搬运中的真空 -,2020/7/16,Innovative Vacuum Automation,8,真空吸盘,2020/7/16,Innovative Vacuum Automation,9,真空吸盘是工件与真空系统之间的连接元件。 所选真空吸盘的特性对整个真空系统的功能有基本

5、的影响,真空吸盘 - 应用和重要性 -,2020/7/16,Innovative Vacuum Automation,10,密封唇直径,内部直径,波纹,内部结构,吸盘柄,安装尺寸,真空吸盘- 结构图 -,2020/7/16,Innovative Vacuum Automation,11,与真空系统的环境相比，吸盘和工件之间是一个低压区（真空） 由于压力差，工件被反压在吸盘上 p = p1 p2 作用力与压力差和有效面积成比例关系、 F p and F A F = p x A,工件是怎样吸附在真空吸盘上的?,真空吸盘- 功能原理 -,2020/7/16,Innovative Vacuum Aut

6、omation,12,真空吸盘- 功能原理 -,内部容积,内部容积：真空吸盘被抽空的内部容积，直接影响抽气时间。,2020/7/16,Innovative Vacuum Automation,13,真空吸盘- 功能原理 -,密封唇的行程,密封唇的行程是指吸盘抽真空后压缩的距离。 它直接影响密封唇的相对运动。,吸盘的行程,吸盘被抽气时的提升效果。,2020/7/16,Innovative Vacuum Automation,14,常用的类型,扁平吸盘 波纹吸盘 椭圆吸盘,真空吸盘- 主要类型 -,2020/7/16,Innovative Vacuum Automation,15,性能 定位精度高

7、 小巧的设计和小的内部容积能使抓取时间最小化 实现高侧向力 在平整的工件表面，宽密封唇具有最佳的密封特性 抓取工件时，具有良好的稳定性 大直径吸盘的嵌入式结构可实现高的抽吸力 (例如：盘型结构吸盘) 底部支撑 大而有效的吸盘直径 吸盘材料种类多 典型的应用区域: 搬运表面平整或稍微粗糙的扁平或轻微碟形的工件，如：金属板, 纸箱, 玻璃板, 塑料件和木板,真空吸盘- 主要类型 -,2020/7/16,Innovative Vacuum Automation,16,特性 1.5折, 2.5折和 3.5折波纹 对与不平整的表面有良好的适应性 抓取工件时有提升的效果 不同高度的补偿 轻柔地抓取易损工件

8、 柔软的底部波纹 吸盘的柄部和上部波纹硬度高 柔软的适应性强的锥形密封唇 底部支撑 吸盘材料种类多 典型的应用领域: 搬运碟形的不平整的工件,如：汽车金属板，纸箱，塑料件，铝箔/热塑包装的产品，电子零件。,真空吸盘- 主要类型 -,2020/7/16,Innovative Vacuum Automation,17,波纹吸盘的技术参数,当在相同的直径下，为什么波纹吸盘的吸力小于扁平吸盘？ 有效的吸取面积: 吸取的工作面 比外径小 波纹吸盘中吸力和脱卸力有什么区别？ 在计算时哪个力重要？,真空吸盘- 主要类型 -,2020/7/16,Innovative Vacuum Automation,18,

9、性能 最佳的利用可吸取面 适用于长的凸面工件 硬度增强的真空吸盘 尺寸小吸力大 像扁平和波纹吸盘一样通用 多样的吸盘材料 嵌入式结构有高的抓取力（盘型吸盘） 典型的应用区域: 搬运狭长而且抓取面很小的工件：如 管件，几何形工件，木条，窗架，纸箱，锡箔/热塑包装的产品。,真空吸盘- 主要类型 -,2020/7/16,Innovative Vacuum Automation,19,真空吸盘- 材料 -,标准 抗磨损耐用 柔韧性防止永久变形 抗侵蚀性 可抵抗: 臭氧 油 燃料 酒精 和乙醇 溶剂 酸性物质 抗高温 (短期/长期) 不含硅胶 不含 PWIS（水性油漆干扰物） 肖氏硬度 冲压行业 可用于

10、食品行业,16.07.2020,Innovative Vacuum Automation,20,真空发生器,16.07.2020,Innovative Vacuum Automation,21,在搬运技术中，真空发生器用来提供真空。 根据不同的操作需求，有类型和功能（气动式或者电动式）不同的多种真空发生方式，可以提供最优的真空环境。 类型和功能原理的不同（气动或电动） 可给每个操作提供最优的真空,真空发生器- 应用和重要性 -,16.07.2020,Innovative Vacuum Automation,22,真空发生器- 气动式真空发生器 -,工作原理 基于“文丘里原理”来产生真空 压缩空

11、气 直接进入真空发生器 (A) 由于流经在发生器狭窄处B，压缩空气被加速了。于是，动压力增加而静压力 减小。,16.07.2020,Innovative Vacuum Automation,23,工作原理 因此，在真空入口和喷嘴后部接收处之间的区域中产生了真空。 空气就由真空入口D处被“吸入”了真空发生器。 被“吸入”的空气，同压缩空气一起，通过消音器离开了真空发生器。,真空发生器-气动式真空发生器 -,16.07.2020,Innovative Vacuum Automation,24,重要特征参数,工作压力,抽吸时间,声压,P,V,喷嘴尺寸,空气消耗量,抽吸能力,负压,R,真空发生器-气动

12、式真空发生器 -,16.07.2020,Innovative Vacuum Automation,25,性质 基于文丘里原理 压缩空气的流向和真空产生的方向沿着管子的方向在一条直线上 轻质，集成式设计，安装位置可与吸盘接近 喷嘴尺寸: 0.5 到 0.9 mm 典型应用领域: 普遍用于直接位于吸盘上的真空系统中。适用于短周期高加速的过程。,真空发生器-气动式真空发生器 -,16.07.2020,Innovative Vacuum Automation,26,工作原理,压缩空气,真空,排气,真空,真空发生器-气动式真空发生器 -,压缩空气,16.07.2020,Innovative Vacuum

13、 Automation,27,SEM型 具有多级文丘里喷嘴 抽吸能力强 效率高 在低真空区域，抽气时间短 抽吸能力: 332 l/min 至 2370 l/min 阀和控制系统可选 典型应用领域: 适用于搬运多孔透气性材料，如木材，板材或者绝缘材料,真空发生器-气动式真空发生器 -,16.07.2020,Innovative Vacuum Automation,28,多级型真空发生器SEM的工作原理 通过多个文丘里喷嘴线性排列在一起而产生真空,真空发生器-气动式真空发生器 -,吸取能力 阀芯内径07,集成式发生器, ZK2A 07在300 mbar以下吸取流量大 在高于300 mbar情况下S

14、CPs 07 吸取流量更大 针对不透气工件（如金属，玻璃，等等）需要大于600 mbar的真空度,抽真空速度 阀芯内径07,集成式发生器,ZK2A 07达到350 mbar稍微快一些 SCPs 07在更高的真空度抽真空明显快 SCPs 07达到安全的真空度（550 mbar）需要的时间比ZK2少40% SCPs 07达到节能功能开启的真空度（750 mbar）需要的时间比ZK2少40%,差距取决于阀芯内的第二级的止回片质量 脏污会高度影响此效果,吸取能力 阀芯内径10,集成式发生器, ZK2A 10在250 mbar以下吸取流量大 在高于250 mbar情况下SCPs 10 吸取流量更大 针对

15、不透气工件（如金属，玻璃，等等）需要大于600 mbar的真空度 多级式阀芯没有任何优势,抽真空速度 阀芯内径10,集成式发生器,达到250 mbar之前两个发生器速度相等 SCPs 10在更高的真空度抽真空明显快 SCPs 10达到安全的真空度（550 mbar）需要的时间比ZK2少40% SCPs 10达到节能功能开启的真空度（750 mbar）需要的时间比ZK2少40%,差距取决于阀芯内的第二级的止回片质量 脏污会高度影响此效果,吸取能力 阀芯内径15,集成式发生器, ZK2A 15在120 mbar以下吸取流量大 在高于120 mbar情况下SCPs 15 吸取流量更大 针对不透气工件

16、（如金属，玻璃，等等）需要大于600 mbar的真空度 多级式阀芯没有任何优势,抽真空速度 阀芯内径15,集成式发生器,达到50 mbar之前两个发生器速度相等 SCPs 15在更高的真空度抽真空明显快 SCPs 15达到安全的真空度（550 mbar）需要的时间比ZK2少30% SCPs 15达到节能功能开启的真空度（750 mbar）需要的时间比ZK2少30%,差距取决于阀芯内的第二级的止回片质量 脏污会高度影响此效果,16.07.2020,Innovative Vacuum Automation,35,性质 基于文丘里原理 集成了阀，从而具有控制“抽吸”和“吹起”的功能 使用真空开关来进

17、行系统控制 集成了消音器和过滤器 具有节气功能的版本可选 喷嘴尺寸: 0.5 mm 至 3.0 mm 典型应用领域: 普遍应用与集成式真空发生系统中。可代替需要使用一连串真空发生器。,真空发生器-气动式真空发生器 -,16.07.2020,Innovative Vacuum Automation,36,集成式真空发生器的结构,真空发生器-气动式真空发生器 -,16.07.2020,Innovative Vacuum Automation,37,集成式真空发生器的工作原理 抽气,排气,压缩空气,真空发生器-气动式真空发生器 -,16.07.2020,Innovative Vacuum Autom

18、ation,38,集成式真空发生器的工作原理 吹气,压缩空气,真空发生器-气动式真空发生器 -,16.07.2020,Innovative Vacuum Automation,39,节气功能的工作原理 过程分析 不带节气功能 ASF,Time s,Pu mbar,真空发生器-气动式真空发生器 -,16.07.2020,Innovative Vacuum Automation,40,节气功能的工作原理 过程分析 带有节气功能 ASF,Time s,Pu mbar,吹“,吸“,ASF,真空发生器-气动式真空发生器 -,节能 Air-Saving Function,经济性考虑 Economy,Sch

19、malz真空发生器原理共同特点,16.07.2020,Innovative Vacuum Automation,42,真空发生器- 电动式真空发生器 -,工作原理 干式转动叶片泵 真空泵中含有一个带有叶片的偏心转子，形成了柱形密闭空间。通过转动叶片，由于离心力的作用，叶片被向外推。 叶片离心转动，产生了不同体积的腔体。腔B体积的增大，里面的空气膨胀，由此产生真空。.由于腔C体积减小，于是在腔C中产生一个正压， 真空泵能够产生一个高真空，而且能够提供高的抽吸能力。,16.07.2020,Innovative Vacuum Automation,43,工作原理 干式转动叶片泵,排气端打开,吸气阶段

20、完成 由于腔体体积减小，空气被压缩,真空发生器-电动式真空发生器 -,16.07.2020,Innovative Vacuum Automation,44,工作原理 干式转动叶片泵,压缩阶段完成,AB,SB,SE,AE,真空发生器-电动式真空发生器 -,16.07.2020,Innovative Vacuum Automation,45,工作原理 旁路鼓风机 真空鼓风机是根据脉冲原理来工作的空气在旋转叶片(A)是被带入，使得空气被加速和压缩。动能由叶轮传向空气。通过叶片来将空气导出，从而在吸气端产(B)生真空。 压缩空气通过打开的排出口 (C)离开 . 真空鼓风机的抽吸能力高，但是真空度较真空

21、发生器和电动式真空泵低。,C,B,A,真空发生器-电动式真空发生器 -,16.07.2020,Innovative Vacuum Automation,46,真空发生器的应用领域,集成式真空发生器 SCPM线性真空发生器 SLP/ VR,0 (1013 mbar),真空度 %,抽吸能力 m/h,60,集成式真空发生器 SCP/ SMP基本型真空发生器 SBP/ SEG,真空鼓风机 SGBL,多级真空发生器 SEM,真空泵 EVE-TR/ OG/ WR,非常透气,透气,气密,20,真空发生器- 真空发生器的选择 -,工件性质,2020/7/16,Innovative Vacuum Automat

22、ion,47,系统监控,2020/7/16,Innovative Vacuum Automation,48,对真空系统的状态进行监控。通过控制信号或者显示的状态来获取系统的状态信息。 通过系统监控，真空系统的安全性得到了显著的提高，可能出现的错误也能够更早的被辨识。此外，通过控制，系统的经济效益也得到了提高。,系统监控- 应用和重要性 -,2020/7/16,Innovative Vacuum Automation,49,系统监控-工作原理 -,真空传感器的工作原理 使气动信号转换成电子信号 输出: 模拟 1 to 5 V 电流输出与测量的真空度成正比 无需调节信号 需要外部辅助系统，例如SP

23、S 典型应用领域: 普遍用于自动化过程中系统真空度的准确监控,2020/7/16,Innovative Vacuum Automation,50,系统监控-工作原理 -,真空传感器的工作原理,模拟信号 输出电流与压力/真空成比例关系,真空值,输出电流,0 bar,-1 bar,2020/7/16,Innovative Vacuum Automation,51,真空开关和传感器,Pu bar,t s,EP,AP,系统监控-工作原理 -,2020/7/16,Innovative vacuum for automation,52,安装部件,2020/7/16,Innovative vacuum fo

24、r automation,53,安装部件是真空吸盘的承接件。 不同的安装部件可为吸盘提供了良好的承接，并且适应于各种应用的调整。元件的模块化概念。,安装部件- 应用和影响 -,2020/7/16,Innovative Vacuum Automation,54,控制阀技术,2020/7/16,Innovative Vacuum Automation,55,阀在真空系统中用来控制真空的供给、真空回路的开关和压缩空气的控制（真空发生器的控制）。 在真空系统中，阀增加了工艺过程的安全性，同时确保了真空系统操作的经济性。,控制阀技术- 应用和重要性 -,2020/7/16,Innovative Vacuum Automation,56,控制阀技术- 电磁阀 -,性质 通过电信号控制 24V DC 230V AC 阀的初始位置: NO (常开 无电流时开启状态) NC (常闭 无电流时关闭状态) 直接控制型 (线圈直接控制阀槽) 气动先导控制型， (线圈控制一个先导阀，