多唇邊式真空吸盤(pán)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與其優(yōu)點(diǎn)

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1、多唇邊式真空吸盤(pán) 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

2、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。 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

3、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。 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

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(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

5、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。 3、多唇邊式真空吸盤(pán)的設(shè)計(jì) 3.1、多唇邊式真空吸盤(pán)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 通過(guò)上述分析，針對(duì)表面有明顯凹坑、凸緣、砂眼等缺陷的重型工件( 質(zhì)量 在 100kg 左右 )，我們?cè)O(shè)計(jì)

6、出了一種多唇邊式高適應(yīng)性真空吸盤(pán)。 其結(jié)構(gòu)如下所 示。 (a) 結(jié)構(gòu)圖( b) 剖視圖 1. 吸盤(pán)組件 2.銷(xiāo)軸 3.魚(yú)眼接頭 4.六角螺母 5.高度調(diào)節(jié)器 6. 唇形密封體 7.吸 盤(pán)體8.外法蘭 9.安全閥 10.墊鐵 11.內(nèi)六角螺栓 圖3 多唇邊式真空吸盤(pán)的組成結(jié)構(gòu)圖 3.2、多唇邊式真空吸盤(pán)的優(yōu)點(diǎn) 實(shí)現(xiàn)用真空吸盤(pán)吸附工件的目的需滿(mǎn)足兩個(gè)條件： （a） 要有一個(gè)密封的真空 腔；（b）要保證在工件搬運(yùn)過(guò)程中，真空腔內(nèi)的真空度始終能滿(mǎn)足要求。 這兩個(gè) 條件都直接被真空吸盤(pán)的密封性能所影響。 對(duì)于多唇邊式真空吸盤(pán)， 第一， 由于 多唇邊的存在， 各唇邊之間可形成獨(dú)立的密封范圍， 其

7、中某一個(gè)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(jù)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(dá)到了較好的密封效果 ；第二， 吸盤(pán)體和唇形密封體采用兩分式結(jié)構(gòu)， 吸盤(pán)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(pán)壽命的同時(shí)也降低了 生產(chǎn)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(pán)的吸附 力。在某些行業(yè)中代替了重型工件的人力搬運(yùn)，解放了勞動(dòng)力。 3.3、多唇邊式真空吸盤(pán)的吸附力測(cè)試實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)條件：吸附對(duì)象：重約 100kg 的鎳板。如圖 4 所示。 真空吸盤(pán)直徑：? 170 m

8、m 真空發(fā)生裝置：2x-70型旋轉(zhuǎn)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(jīng)過(guò)多 次實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)， 用傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的真空吸盤(pán)是沒(méi)有辦法達(dá)到吸附力要求的。 而若用直徑 為? 170 mm的多唇邊式真空吸盤(pán)來(lái)吸附，我們只需要一個(gè)吸盤(pán)就能將鎳板提起。 由此證明，具有多唇邊結(jié)構(gòu)的真空吸盤(pán)具有較強(qiáng)的吸附能力。 圖 4 被吸附工件的表面圖 5 吸附力測(cè)試現(xiàn)場(chǎng) 4、總結(jié) 本文針對(duì)表面具有凹坑、 凸緣等明顯缺陷質(zhì)量較大的工件， 設(shè)計(jì)完成了一種 多唇邊式真空吸盤(pán)， 并就該結(jié)構(gòu)的吸盤(pán)進(jìn)行吸附力測(cè)驗(yàn)。 通過(guò)理論及實(shí)驗(yàn)分析得 出，該裝置具有較強(qiáng)的吸附能力， 在生產(chǎn)實(shí)踐中一定程度的解放勞動(dòng)力， 提高生 產(chǎn)效率。