平直型真空吸盘的工作原理与实际应用

　　1、前言

　　真空吸盘是真空设备执行器之一,吸盘材料采用丁腈橡胶制造,具有较大的扯断力,因而广泛应用于各种真空吸持设备上,如在建筑、造纸工业及印刷、玻璃等行业,实现吸持与搬送玻璃、纸张等薄而轻的物品的任务。作者通过对日本生产的真空吸盘某些局部结构加以改进,开发出一种新的平直型真空吸盘,它具有结构更简单、安装更方便、外形美观、吸持力强等特点。经过吸持重物的试验,其性能指标达到设计要求,现已批量用于广州某造纸厂吸持纸张工序,工作平稳。

　　2、平直型真空吸盘的结构和工作原理

　　2.1、平直型真空吸盘的结构

　　平直型真空吸盘的结构如图1 所示,它由吸盘和吸盘箍组成。

　　1.吸盘　2.吸盘箍

　　图1 　平直型真空吸盘结构示意图

　　2.2、平直型真空吸盘的工作原理

　　平直型真空吸盘的工作原理如图2 所示。首先将真空吸盘通过接管与真空设备(如真空发生器等,图中没画出) 接通,然后与待提升物如玻璃、纸张等接触,起动真空设备抽吸,使吸盘内产生负气压,从而将待提升物吸牢,即可开始搬送待提升物。当待提升物搬送到目的地时,平稳地充气进真空吸盘内,使真空吸盘内由负气压变成零气压或稍为正的气压,真空吸盘就脱离待提升物,从而完成了提升搬送重物的任务。

　　图2 　平直型真空吸盘工作原理示意图

　　3、平直型真空吸盘的主要技术参数

　　吸盘直径(mm) :10、13、16、20、25、32、40、50 共分8档;常用真空工作压力: - 0.04～0.087 MPa ;吸盘垂直提升力理论值见表1。

　　4、平直型真空吸盘的选型及其注意事项

　　为了确保真空吸盘能完成给定的任务,需考虑一定的安全系数,根据理论和实践经验,真空吸盘的安全系数n 一般取2.5。因此,许用提升重量=理论提升重量/n=垂直提升力/n 。

　　例如,某用户现在手上有一个直径40 的丁腈橡胶真空吸盘,最大真空气压为- 0.04 MPa 。欲将一块3 kg重的玻璃板从甲地搬往乙地,能否完成任务?

　　查表1 得直径40 的真空吸盘在- 0.04 MPa 气压下能产生垂直提升为50.4 N ,而一块3 kg 重的玻璃的重量为29.4 N ,垂直提升力/ 实际提升重量=50.4/29.4=1.71 < n=2.5 ,因此用现有的<40 的丁腈橡胶真空吸盘不能确保完成任务, 危险性太大。故应重新考虑真空吸盘的直径,或改变真空压力。例如选用<50 的真空吸盘在- 0.04 MPa 气压下工作或选用<40 的真空吸盘在- 0.087 MPa 气压下工作均可完成此任务。经过实践中使用真空吸盘,对真空吸盘的使用提出以下注意事项:

　　①用真空吸盘吸持及搬送重物时,严禁超过理论吸持力的40 % ,以防止过载,造成重物脱落。

　　②在使用过程中,必须保持真空压力稳定。

　　③若发现吸盘老化等原因而失效时,应及时更换新的真空吸盘。

　　平直型真空吸盘的工作原理与实际应用为真空技术网首发，转载请以链接形式标明本文首发网址。

　　与 真空输运 真空吸盘 平直型 吸持 相关的文章请阅读：

　　真空输运：

　　0、引言

　　近年来,随着宝钛股份有限公司生产规模的不断扩大,引进了多台进口先进设备。由真空吸盘成的搬运机械手在一组由意大利引进的板材砂光机自动上、下料机械手中得到应用。此搬运机械手占地空间小,搬运大面积的钛板灵活可靠,整套装置采用全自动操作,工作效率高。为了提高产品质量,扩大生产规模,同时针对原进口设备存在气压不足时吸盘脱开板料不畅等缺点,2006 年初我们在原设备的基础上,自行研制成功了由真空吸盘组成的搬运机械手。

　　1、机械手搬运钛板材的规格

　　厚018～6 mm

　　长2000～3050 mm

　　宽900～1000 mm

　　最大质量85 kg

　　2、机械手机械构造及其工作过程

　　机械手结构见图1。

　　真空系统主要由真空泵、真空吸盘、真空软输管、电磁换向阀、真空开关、真空过滤器等组成。吸盘支架主要由一个型钢框架、两根铝型材以及安装其上的两排共16个真空吸盘组成。升降系统由电机、减速机、传动链带动吸盘支架实现上升和下降.

　　旋转系统依靠立柱及底座上的电机、减速机、传动齿轮带动吸盘支架旋转。

　　两台机械手分左、右一字排在主机一侧。一台机械手将钛板从料架上提起,旋转180°,放下,进入主机辊道;另一台机械手从辊道上提起钛板,旋转180°,落下,将钛板放在另一料架上,为主机上、下料的搬运。

　　1. 升降系统　2. 吸盘支架　3. 旋转系统　4. 底座

　　图1 　机械手总装配图

　　3、真空吸盘的选择计算

　　3.1、真空度的选择

　　就搬运技术而言,采用低真空即可满足要求。通常,低真空的压力范围为100 Pa～1 标准大气压。对于搬运金属与塑料等具有气密性表面的材料,真空度通常在50000～80000Pa之间,若采用高于100Pa的中高真空则不甚经济。由于吸盘吸附板料所需时间较长,同时考虑到安全因素,故选用抽气流量较真空发生器大很多的真空泵。

　　真空吸盘技术在搬运薄钛板材中的应用(1)为真空技术网首发，转载请以链接形式标明本文首发网址。

　　与 真空输运 真空吸盘 机械手 真空度 相关的文章请阅读：

　　真空输运：

　　3.2、真空吸盘的选择

　　此设备首先须确定真空吸盘,经多方查询,未找到合适的国产吸盘,国内一些厂家生产的吸盘只能用于吸附纸张、塑料薄膜等轻软物品,故选用德国产真空吸盘。而材料选定为丁晴橡胶,主要考虑到其价格低廉,且适用于搬运平面较为光滑的工件。根据吸盘选用样本,计算吸盘所承受的总力F:

　　F=m×(g+a/μ) ×s (1)

　　式中　F—理论最大吸力,N;

　　m —钛板质量,kg;

　　g —重力加速度,m/s2;

　　a —提升系统的加速度,m/s2 ;

　　μ—摩擦系数,012～015 ;

　　s —安全系数,115～2。

　　F=85 ×(918 + 5/ 014) ×2=3791 N

　　对照样本计算吸盘所能承受的力之大小,PFYN95 型吸盘在真空度60 kPa 时,单个吸盘所能承受的力为350 N ,根据结构布局,选用16 个吸盘,总力为516 kN。

　　4、机械手自动控制程序

　　自动控制程序选用西门子公司生产的S7-200型程控器。机械手开始工作时,首先打开真空泵。上料过程如下:

　　(1) 吸盘支架带动两排吸盘快速下降,可调光电开关检测到板料后,慢速下降至50mm ,吸盘触及板料,同时,吸盘支架触碰限位开关;

　　(2) 两位三通电磁阀开始动作,使吸盘接入真空,时间约1～2s ,当真空开关检测到真空值为60～80 kPa (吸盘样本参数) 时,确认板料已被吸牢;

　　(3) 快速提升,触碰第一个限位开关,吸盘转为慢速运动,触碰第二个限位开关(此时约提升200 mm) ,到位停止;

　　(4) 快速旋转,触碰第一个限位开关,吸盘转为慢速运动,触碰第二个限位开关,到位(共转180°) 停止;

　　(5) 快速下降,触碰第一个限位开关,吸盘转为慢速运动,触碰第二个限位开关,到位(约下降200 mm) 停止;

　　(6) 电磁换向阀换向,放大气,吸盘从板料上脱开,落在主机辊道上,辊道上的光电开关发出信号;

　　(7) 吸盘支架带动吸盘快速上升,慢速到位(约200 mm高) ;

　　(8) 快速、慢速旋转180°、停止。至此,一次自动上料动作完成。

　　编程可以实现循环重复上料,亦可由人工控制,单次自动随机上料,亦或点动,使吸盘支架停在任意位置。在上升、下降、旋转等限位开关的后位置,均装有一个报警限位开关,作为防止到位停止失灵时的备用开关。

　　下料时,机械手的动作程序与上料时相类似,不同之处为起始位置是从主机辊道上取料,最终将料放在料架上。

　　5、结论

　　此搬动机械手的研制成功,节约了进口设备资金,并针对旧的进口设备进行改进,更加适用于生产实际情况。原进口设备上的两位三通电磁换向阀有两个工位,一位接真空,一位接压缩空气,需要设有储气罐及连接的输气管路,气压不足时会使吸盘脱开板料不畅。新研制的搬运机械手省去了储气罐及连接管路,直接排大气,完全满足生产要求,同时更便于设备的制造。

　　此搬运机械手的不足之处为:提升吸盘支架所选用的减速机机型扭矩不够,不能频繁点动吸盘支架上升、下降,需要间隔5～7s ;若间隔时间过少,点动时抱闸将失灵。这些问题都有待于今后进一步改进。

　　真空吸盘技术在搬运薄钛板材中的应用(2)为真空技术网首发，转载请以链接形式标明本文首发网址。

　　与 真空输运 真空吸盘 机械手 真空度 相关的文章请阅读：

　　真空输运：