多唇邊式真空吸盤的結構設計與其優(yōu)點

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1、多唇邊式真空吸盤 真空吸盤又稱真空吊具， 是真空吸附裝置的執(zhí)行元件。 真空吸附是一項非常 易于掌握的傳送技術。 利用真空技術進行調節(jié)、 控制和監(jiān)控， 可以有效地提高工 件、零部件在自動化、半自動化生產中的效率。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， 因此真空吸附技術在各個領域都得 到了廣泛的應用。 1、真空吸盤吸附原理 真空吸盤采用了真空原理， 即用真空負壓來“吸附”工件以達到夾持工件的 目的。如圖 1 所示：通氣口與真空發(fā)生裝置相接，當真空發(fā)生裝置啟動后，通 氣口通氣，吸盤內部的空氣被抽走，形成了壓力為 P2 的真空狀態(tài)。此時，吸盤 內部的空氣壓力低于

2、吸盤外部的大氣壓力 P1，即P2 < P1,工件在外部壓力的作 用下被吸起。吸盤內部的真空度越高，吸盤與工件之間貼的越緊。 圖 1 真空吸盤吸附原理圖 2、真空吸盤吸附性能的影響因素 真空吸盤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為三 點：(a)吸盤的結構；(b)吸盤的材料；(c)吸盤與被吸附工件表面的貼合程度。 2.1、真空吸盤的常見結構 真空吸盤的結構分為普通型和特殊型，常見的普通型真空吸盤有以下三種： (a) 扁平吸盤形狀各異，材料品種多，特別適于搬運表面光滑的工件； (b) 短波紋管型吸盤吸附剛性好， 接觸工件時緩沖性能好， 吸力強， 其波紋 管可作小行程移

3、動，用來分離細小工件，但它很少用于垂直舉升； (c) 長波紋管型吸盤與短波紋管型吸盤適用場合相同， 但它能適用水平方向 更大高度差，并可做較長距離運送動作。 圖 2 常見的三種真空吸盤結構 特殊型真空吸盤是為了滿足特殊應用場合而專門設計的， 又分為異形吸盤和 專用吸盤兩種，這些吸盤的結構形狀因吸附對象而異，種類繁多。 2.2、真空吸盤常用的材料 除結構外，吸盤材料也是決定其密封性能的關鍵因素。 目前市場上的真空吸 盤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適 于抓住表面較粗糙的制品； 由聚氨酯制成的吸盤則很耐用。 另外，在實際生產中， 如果要求吸盤具有耐油性

4、， 則可以考慮使用聚氨酯、 丁腈橡膠或含乙烯基的聚合 物等材料來制造吸盤。 具體材料的選擇要根據工作環(huán)境對吸盤耐油、 耐水、耐磨、 耐熱、耐寒等性能要求確定。 2.3、真空吸盤與工件表面的貼合程度 吸盤與被吸附工件表面的貼合程度直接影著吸盤內的真空壓力， 若貼合程度 過差，吸盤的真空度不易保持， 就達不到吸附工件的目的。 在使用真空吸盤的時 候，我們總希望工件與吸盤接觸的那部分表面是光滑和密封的， 這樣有利于真空 吸盤牢牢抓住工件表面。 但這只是個理想狀態(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 接影響著吸盤與工件表面的貼合程

5、度。 當吸盤與工件表面貼合狀態(tài)差的情況下就會發(fā)生我們常說的泄漏現(xiàn)象。 彌補 泄漏系統(tǒng)的措施通常有兩個： (a) 使用高性能的真空發(fā)生裝置， 使泄漏的氣體在 最短的時間里補充上來。 這種方法的缺點是系統(tǒng)中仍存在較大的漏氣量， 并且能 源耗費較高； (b) 縮小吸盤的直徑或通徑。 這種辦法的缺點是當工件質量較大時 達不到所需要的真空水平。 因此針對表面粗糙且質量較大的工件設計出一種新型 結構的高適應性吸盤就是很有必要的了。 3、多唇邊式真空吸盤的設計 3.1、多唇邊式真空吸盤的結構設計 通過上述分析，針對表面有明顯凹坑、凸緣、砂眼等缺陷的重型工件( 質量 在 100kg 左右 )，我們設計

6、出了一種多唇邊式高適應性真空吸盤。 其結構如下所 示。 (a) 結構圖( b) 剖視圖 1. 吸盤組件 2.銷軸 3.魚眼接頭 4.六角螺母 5.高度調節(jié)器 6. 唇形密封體 7.吸 盤體8.外法蘭 9.安全閥 10.墊鐵 11.內六角螺栓 圖3 多唇邊式真空吸盤的組成結構圖 3.2、多唇邊式真空吸盤的優(yōu)點 實現(xiàn)用真空吸盤吸附工件的目的需滿足兩個條件： （a） 要有一個密封的真空 腔；（b）要保證在工件搬運過程中，真空腔內的真空度始終能滿足要求。 這兩個 條件都直接被真空吸盤的密封性能所影響。 對于多唇邊式真空吸盤， 第一， 由于 多唇邊的存在， 各唇邊之間可形成獨立的密封范圍， 其

7、中某一個密封范圍發(fā)生泄 漏并不影響其余范圍的吸附效果 。另外，柔軟的橡膠材料使唇邊可根據工件表面 缺陷而變化，使其形狀與工件表面完成良的貼合， 達到了較好的密封效果 ；第二， 吸盤體和唇形密封體采用兩分式結構， 吸盤體采用普通的工業(yè)橡膠， 唇邊體采用 具有耐磨性好、 抗撕裂性能高的聚氨酯橡膠， 在提高了吸盤壽命的同時也降低了 生產成本 ；第三、由于多唇邊的存在，增大了吸附面積，從而提高了吸盤的吸附 力。在某些行業(yè)中代替了重型工件的人力搬運，解放了勞動力。 3.3、多唇邊式真空吸盤的吸附力測試實驗 實驗條件：吸附對象：重約 100kg 的鎳板。如圖 4 所示。 真空吸盤直徑：? 170 m

8、m 真空發(fā)生裝置：2x-70型旋轉式真空泵（極限壓力：6.67 x 10-2Pa） 從圖 4 中可以看出：鎳板的表面有明顯凹坑、凸緣和大面積砂眼，經過多 次實驗發(fā)現(xiàn)， 用傳統(tǒng)結構的真空吸盤是沒有辦法達到吸附力要求的。 而若用直徑 為? 170 mm的多唇邊式真空吸盤來吸附，我們只需要一個吸盤就能將鎳板提起。 由此證明，具有多唇邊結構的真空吸盤具有較強的吸附能力。 圖 4 被吸附工件的表面圖 5 吸附力測試現(xiàn)場 4、總結 本文針對表面具有凹坑、 凸緣等明顯缺陷質量較大的工件， 設計完成了一種 多唇邊式真空吸盤， 并就該結構的吸盤進行吸附力測驗。 通過理論及實驗分析得 出，該裝置具有較強的吸附能力， 在生產實踐中一定程度的解放勞動力， 提高生 產效率。