真空:指在给定的空间内,气压低于一个标准大气压时的气体状态。
真空度:以标准大气压为0参考的负大气压的值,单位一般用bar。
单位:1bar=0.1MPa=100KPa 0.001bar = 0.1KPa =100Pa
抽吸量:真空产生装置的抽吸能力;在一定时间内真空装置所能产生的真空流量。单位为L/min或m³/H。
一、真空吸盘的选定顺序:
1.1)充分考虑工件的平衡,明确吸着部位以及吸盘个数、吸盘直径;由使用环境及工件的形状、材质确认吸盘的形状、材质及是否需要缓冲器;
1.2)由已知的吸着面积(吸盘面积X个数)和真空压力求得理论吸吊力。吸盘的实际吊力应考虑吸吊方法及移动条件和安全率;
1.3)工件的质量与吸吊力进行比较,要令吸吊力>工件质量,计算出必要且充分的吸盘直径(吸盘面积);
二、真空吸盘选定时的要点:
2.1)理论吸吊力由真空压力及真空吸盘的吸着面积决定,在静态条件下得出的数值,实际使用时还应根据实际状态给予足够的余量以确保安全;
2.2)真空压力并非越高越好,当真空压力在必要情况以上时,吸盘的磨损量增加,容易引起龟裂,使吸盘寿命变短;真空压力设定过高,不但响应时间变长,发生真空必要的能量也会增大;
2.3)当吸盘相同时,真空压力为2倍,理论吸吊力也为2倍;当真空压力相同时,吸盘直径为2倍,理论吸吊力则为4倍;如下例:
2.4)真空吸盘的剪切力(吸着面和平行方向的力)与力矩都不强,应用时,考虑工件的重心位置,使吸盘受到的力矩最小;
2.5)使用时不但要使移动时的加速度尽可能小,还要充分考虑风压及冲击力;若在移动时的加速度缓和,则预防工件落下的安全性能就变高;
2.6)应尽量避免真空吸盘吸着工件垂直方向的面向上提升(垂直吸吊),不得已的情况下应考虑安全率;
2.7)由于真空度和所需能量不是成等比关系,建议:吸气密性材料,真空度选60%-80%;吸透气性材料,真空度选择20%-40%。吸力可以通过加大抽吸力和真空吸盘的真空面积来加大。
2.8)安装方式:基本上水平安装,尽量避免倾斜及垂直安装。
2.9)理论吸吊力:使用真空发生器的场合,真空压力大约为-60KPa;真空压力应设定在吸着稳定后的压力以下;但工件有透气性、工件表面粗糙容易吸入空气的场合,需根据实际测试来确定真空压力;
水平起吊时的理论吸吊力: F= P x S x 0.1
垂直起吊时的理论吸吊力:真空压力的吸附力和吸盘与吸附物在吸附面的摩擦力;
F= µ x P x S x 0.1
吸吊力=理论吸吊力÷t
吸盘的吸吊力: W =n x P x S x 0.1=n x P x(3.14xDxDx100/4)x0.1
吸盘直径: D=2x根号(MgxTx1000/3.14xNxP)
其中:W:吸吊力(N)
m:吸附物的重量(kg) g:比例系数=9.8N/kg
P:真空压力(KPa)
S:吸盘面积(cm²)
n:吸盘个数
D:吸盘直径(mm)
t:安全系数,水平起吊:4以上;垂直起吊:8以上;
µ:摩擦系数
例:真空压力为-70KPa,用一个吸盘水平吸吊重量为0.5kg的物体,求吸盘直径的大小。
D=2x根号(MgxTx1000/3.14xNxP)=2x根号(0.5x9.8x4*1000/3.14x1x70)=18.8mm
查吸盘直径表可选吸盘直径为ø20mm
三、理论吸吊力表
四、真空吸盘形状、材质选用场合
五:吸附面积计算:根据吸盘直径可计算吸附面积:(D的单位为mm)
A=3.14xDxD/4
六、真空吸盘选用注意事项
1、为确定真空吸盘能够完成给定的任务,需考虑一定的安全系数;真空吸盘的安全系数a一般取2.5;因此,许用提升重量=;理论提升重量/a =垂直提升力/a;
2、用真空吸盘吸持及搬送重物时,实际吸吊力严禁超过理论吸吊力的40%,以防止过载,造成重物掉落;若发现真空吸盘因老化等原因失效时,应及时更换新的真空吸盘;
3、在使用过程中必须保持真空压力稳定;
例:某用户现在手上有一个直径40mm的硅橡胶真空吸盘,最大空气压力为-0.04MPa,欲将一块3Kg的玻璃板搬送,能否完成任务?
解:直径40mm的真空吸盘在-40KPa气压下能产生的垂直提升力为50.4N,一块3Kg重的玻璃重量为29.4N,50.4/29.4=1.7<2.5,因此用40mm的硅橡胶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。
七、吸盘与工件的应用举例
高度不齐的工件的吸着,吸盘和工件的位置不确定的场合,选用内置弹簧型的带缓冲的吸盘,这样吸盘在吸取工件时可以作出缓冲,而在需要定位的场合,则选带不可回转的缓冲。