真空吸盘的吸附性能是受多种条件制约的,但主要的制约因素可归结为六点:真空吸盘的结构、形状、材料、内部容积、使用环境、吸盘与物体接触情况。
一、真空吸盘的结构
真空吸盘的结构分为普通型和特殊型,常见的普通型真空吸盘有以下三种:
(a) 扁平吸盘形状各异,材料品种多,特别适于搬运表面光滑的工件;
(b) 短波纹管型吸盘吸附刚性好,接触工件时缓冲性能好,吸力强,其波纹管可作小行程移动,用来分离细小工件,但它很少用于垂直举升;
(c) 长波纹管型吸盘与短波纹管型吸盘适用场合相同,但它能适用水平方向更大高度差,并可做较长距离运送动作。
特殊型真空吸盘是为了满足特殊应用场合而专门设计的,又分为异形吸盘和专用吸盘两种,这些吸盘的结构形状因吸附对象而异,种类繁多。
二、真空吸盘的形状
吸盘有两种一般形状,扁平型和波纹管型。扁平真空吸盘极适合处理表面平坦或略微弯曲的工件,例如金属和玻璃板、塑料板和木板。设计得当,它们具有良好的刚性和稳定性,可以处理高剪切力,并且可以承受来自快速自动搬运运动的力和加速度。
另一方面,波纹管吸盘具有一个或多个类似手风琴的回旋。这使他们能够补偿不同的工件高度并处理表面不平整的零件。抽空波纹管还会产生提升动作,这有助于轻轻抓住易碎部件,如电子部件甚至巧克力糖。波纹管版本通常用于处理弯曲部件,如车身面板、管道和管子、注塑成型的塑料部件以及非刚性包装货物或收缩包装产品。
三、真空吸盘的材料
除结构外,吸盘材料也是决定其密封性能的关键因素。目前市场上的真空吸盘采用的材料有丁腈橡胶、硅橡胶、聚氨酯、氟橡胶等。由硅橡胶制成的吸盘适于抓住表面较粗糙的制品;由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、丁腈橡胶或含乙烯基的聚合物等材料来制造吸盘。具体材料的选择要根据工作环境对吸盘耐油、耐水、耐磨、耐热、耐寒等性能要求确定。
四、真空吸盘内部容积
吸盘形状选择的必然结果是其内部体积。这很重要,因为这是为了产生真空而必须抽空的体积——以及夹持力——以实际抓握和拾取工件。扁平吸盘的内部容积相对较小,因此可以快速抽真空,并且可以在很短的时间内抓紧。必须将系统中所有吸盘的总内容积以及管道和连接器的总内容积相加,以确定吸盘系统的总容量。从那里,工程师可以根据真空流量以及***终系统拾取零件的速度来计算抽真空时间。结尾,还要考虑向吸盘供气、清除真空和释放工件需要多长时间。
五、真空吸盘的使用环境
根据应用和设置,吸盘可能需要承受粗糙或多孔的表面,或承受臭氧、油、冲洗溶剂或蒸汽。操作和工件温度也可能是一个问题。例如,某些有机硅产品的工作温度范围约为 –20 至 350° F(–30 至 180° C),而含氟弹性体的工作温度范围接近 400° F(200° C)。
当然,除了选择吸盘的类型外,工程师还需要根据吸盘尺寸、真空度、环境气压、泄漏率、产品重量、工件表面摩擦系数、大小和吸盘等参数来确定吸盘的吸力、载荷和加速度的方向。
六、真空吸盘与物体表面的接触情况
吸盘与被吸附工件表面的贴合程度直接影响着吸盘内的真空压力,若贴合程度过差,吸盘的真空度不易保持,就达不到吸附工件的目的。在使用真空吸盘的时候,我们总希望工件与吸盘接触的那部分表面是光滑和密封的,这样有利于真空吸盘牢牢抓住工件表面。但这只是个理想状态,通常被抓取的工件表面不具备这样的理想条件,工件的表面不是有气孔(如纸张)就是粗糙不平,这些因素就直接影响着吸盘与工件表面的贴合程度。当吸盘与工件表面贴合状态差的情况下就会发生我们常说的泄漏现象。
知识拓展:
弥补泄漏系统的措施通常有两个:
(a) 使用高性能的真空发生装置,使泄漏的气体在极短的时间里补充上来。这种方法的缺点是系统中仍存在较大的漏气量,并且能源耗费较高;
(b) 缩小吸盘的直径或通径。这种办法的缺点是当工件质量较大时达不到所需要的真空水平。
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