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真空吸盘选择事项
一、被移送物体的质量–决定吸盘的大小和数量
二、被移送物体的形状和表面状态–选定吸盘的种类
三、工作环境(温度)–选择吸盘的材质
四、连接方式–吸盘、接头、缓冲连接器
五、被移送物体的高低
六、缓冲距离
真空吸盘特点
一、易损耗。由于它一般用橡胶制造,直接接触物体,磨损严重,所以损耗很快。它是气动易损件。正因如此,它才如此显著地从众多气动元件中重点**出来了。
二、易使用。不管被吸物体是什么材料做的,只要能密封,不漏气,均能使用。电磁吸盘就不行,它只能用在钢材上,其他材料的板材或者物体是不能吸的。
三、无污染。真空吸盘特别环保,不会污染环境,没有光、热,电磁等产生。
四、不伤工件。真空吸盘由于是橡胶材料所造,吸取或者放下工件不会对工件造成任何损伤。而挂钩式吊具和钢缆式吊具就不行。在一些行业,对工件表面的要求特别严格,他们只能用真空吸盘。
真空吸盘,又称真空吊具,是真空设备执行器之一。一般来说,利用真空吸盘抓取制品是廉价的一种方法。真空吸盘品种多样,橡胶制成的吸盘可在高温下进行操作,由硅橡胶制成的吸盘非常适于抓住表面粗糙的制品;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、橡胶或含乙烯基的聚合物等材料来制造吸盘。通常,为避免制品的表面被划伤,选择由橡胶或硅橡胶制成的带有波纹管的吸盘吸盘材料采用橡胶制造,具有较大的扯断力,因而广泛应用于各种真空吸持设备上。
吸盘材料优化
除了负压抽吸、改变吸着容积等方法获得一定的真空度,吸盘的材料性质和吸着面的微结构也会对吸着效果产生一定的影响。
Follador等采用绝缘弹性材料来模拟肌肉柱状纤维束结构,以形成紧密的吸着和密封。Tramacere等比较了吸着面的微小褶皱构造对吸着效果的影响,在水下静态吸着实验中(图7),液体的种类及杂质、水温、吸盘吸着面的材质特性都会影响吸着效果。根据章鱼吸盘的解剖结构,除了依靠*的空腔和柔软的侧边来制造压力(差)来形成密闭的真空以外,小吸盘材料也有特别之处。基于显微镜和显微CT(微计算机断层扫描技术)的观察结果,吸盘的侧面和边缘生长着细小的同轴排列的纤维丛,有助于在水底凹凸不平的表面上制造密闭真空。
1 真空吸盘安装方位
真空吸盘用于两种不同位置工作时的安装方位。在吸盘水平安装时,除了要吸持住工件负载外,还应该考虑吸盘移动时因工件的惯性力对吸力的影响。而吸盘垂直安装时,吸盘的吸力与吸盘与工件间的摩擦力有密切关系。
2 受力分析
真空吸盘良种工作情况下的力学模型,参数说明如下:ΔPu为真空度;Fv为垂直负载;Aw为有效面积;Fh为水平负载;Pd为密封面的表面压力;Fr为摩擦力;Ad为密封面积;Ad为密封面积的受力;F为负载力;μ为真空吸盘与工件间的摩擦系数;Fs为吸力;Fa为加速度力;x、y为真空吸盘受力分析坐标。
由真空吸盘工作原理及上述受力可知,要满足正常的吸持物体的要求,即能够正常作业的条件为:Fd=Pd·Ad>0,且水平安装时Fr= Fd•μ>Fh,垂直安装时Fr= Fd•μ>Fv。设,已知被吸持物体重mkg,真空度为ΔPu,则Fs=ΔPu•Aw。再设旋转角度φ ,旋转半径r,重力加速度g,夹持时间t,Fs1为静态吸力,Fs2为动态吸力。
a. 静态负载计算:
为静态吸力:Fs1=fv=mg;当取安全系数为n时,Fs1=nmg
b. 动态负载计算:
当真空吸盘处于水平位置时,受力处于平衡状态,即:
∑Fx=0 Fh-Fr=0 即 Fh=Fr
∑Fy=0 Fv+Fd-Fs2=0
即 Fd=Fs2-Fv
因为摩擦力Fr等于密封面积的受力和摩擦系数的乘积,即:
Fr=Fd•μ=(Fs2-Fv)•μ
又因为垂直负载力Fv等于物体质量与加速度的乘积,当真空吸盘处于垂直位置时,受力处于平衡状态。
3 吸盘的选用
上面即为真空吸盘吸持物体时所需要的动态吸力计算公式。对面积大的吸吊物,重的吸吊物,有振动的吸吊物或要求快速搬运的吸吊物,在应用公式时,必须计及工作环境系数、安全系数。实际中,为防止吸吊物脱落,通常使用多个吸盘进行吸吊,此时应注意使这些协同工作的吸盘合理配置,使吸吊合力作用点与被吸吊物的重心尽量靠近。
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