多用真空吸具設(shè)計(jì)

2013-05-07 張珍中國工程物理研究院

　　真空吸取是真空技術(shù)在起重、吊運(yùn)、裝夾產(chǎn)品設(shè)備等方面的一種應(yīng)用技術(shù)。為適應(yīng)軍工生產(chǎn)中的特種型面、特種材料、易燃易爆產(chǎn)品的加工、裝配、吊運(yùn)的需要，研究出一種多用真空吸具�？晌《鄠€(gè)相似型面的產(chǎn)品。

　　真空吸取器是一種特殊的真空裝置。該真空裝置與工件貼合能形成封閉的真空腔。由于對(duì)真空腔抽氣形成真空度而形成內(nèi)外氣壓差，從而達(dá)到吸住工件和吊運(yùn)工件的目的。有一系列的半球型的工件需進(jìn)行裝配，產(chǎn)品有的中間有凸臺(tái)，通孔，徑向處有一開槽或方槽或?qū)Ч艿雀缮嫖�，工件的各面是�?jīng)過加工的光面，如圖1 所示。由于曲形面物體的物理特性，決定真空吸盤吸取是工件裝配的重要方式之一。

工件類型

圖1 工件類型

1、設(shè)計(jì)原理

　　由于這些工件被吸外球面已不是一個(gè)連續(xù)的球面，無法用一個(gè)大直徑吸口吸盤吊運(yùn)，因此，必須設(shè)計(jì)使吸口避開橫孔、導(dǎo)管等干涉物的影響，對(duì)物體光滑曲面進(jìn)行真空吸取，從而實(shí)現(xiàn)吸吊產(chǎn)品的目的。

　　通過對(duì)產(chǎn)品型面的分析，雖然各個(gè)產(chǎn)品的外形面不是一個(gè)連續(xù)的球面，但可以分成幾個(gè)局部的連續(xù)面提供真空吸取面。要實(shí)現(xiàn)一個(gè)吸具能吸取不同曲率口大小的幾個(gè)產(chǎn)品�？梢栽谕唤孛鎴A上的球面曲率相差不是很大處吸取，為了受力均布，吊運(yùn)平穩(wěn)，采用三點(diǎn)吸盤起吊的方式，根據(jù)多種型面的需要和各自的特點(diǎn)，經(jīng)過反復(fù)計(jì)算和驗(yàn)算，據(jù)此設(shè)計(jì)吸取機(jī)構(gòu)。所設(shè)計(jì)的多用真空吸具如圖2 所示。

多用吸具結(jié)構(gòu)圖

1.基座 2.吸盤 3.安全網(wǎng)兜 4.真空閥門 5.提桿 6.真空表 7.安全鉤

圖2 多用吸具結(jié)構(gòu)圖

2、主要部件設(shè)計(jì)分析

2.1、吸口

　　吸口是為吸取工件而設(shè)計(jì)，因此吸口形式必須適應(yīng)工件型面的要求。吸盤采用SMC 公司大型垂直真空接管風(fēng)琴型吸盤ZPT63HBN-A16，此吸盤可吸取圓柱面，如圖3，吸盤材料為硅橡膠。吸盤型面傾斜選用與產(chǎn)品中重量最重的外球面相吻合，這樣，與其它產(chǎn)品的外型面吻合有一定的相差，但吸盤自身可吸取傾斜為5°的型面，如圖4 所示。所以，此誤差可以彌補(bǔ)。應(yīng)選取零件外型面上曲率K(K≠0) 比較小，且相差不大的部位做為吸取部位，使吸取器吸口與工件型面更好的貼合。

吸盤吸取圓柱面示意圖

圖3 吸盤吸取圓柱面示意圖

吸盤吸取圓柱面示意圖

2.2、焊接基座

　　因要避開導(dǎo)管等干涉物，焊接基座采用梅花三瓣型，內(nèi)部空腔，以形成氣路及達(dá)到氣密性和自封性要求,如圖5所示。

焊接基座

圖5 焊接基座

2.3、真空監(jiān)測與安全保護(hù)結(jié)構(gòu)

　　如果從吸取器到抽氣系統(tǒng)均無真空監(jiān)測手段及安全保護(hù)措施，只憑經(jīng)驗(yàn)使用吸取器，雖然不一定會(huì)發(fā)生事故，但有事故隱患，不易發(fā)現(xiàn)漏氣等故障，安全措施不完善，也不符合安全設(shè)計(jì)要求。在吸取器上設(shè)計(jì)裝有真空閥門和單向閥、真空表、安全網(wǎng)掛鉤等真空度監(jiān)測安全保護(hù)機(jī)構(gòu)。確保吸取器的工作安全可靠。

2.3.1、真空閥門和真空單向閥

　　真空閥門：氣動(dòng)系統(tǒng)的控制部分，控制真空吸取器的真空腔處于工作或非工作狀態(tài)。

　　真空單向閥：和真空閥門結(jié)為一體，通過大氣壓力和真空腔內(nèi)壓力之差將設(shè)計(jì)有特別結(jié)構(gòu)的小活塞壓到出氣口上,達(dá)到五分鐘內(nèi)真空度下降不大于0.02MPa 的自封效果，防止吸取器在工作狀態(tài)時(shí)大氣返進(jìn)真空腔。

2.3.2、真空表

　　吸取器是一種低真空裝置，所能達(dá)到和維持的真空度(即真空腔內(nèi)的壓強(qiáng))將直接影響到工作的可靠性和安全性，因此有必要對(duì)吸取器的真空度變化進(jìn)行監(jiān)測。選用SMC公司的0.1～0 MPa 真空表監(jiān)測真空度變化情況。

2.3.3、防跌落保護(hù)機(jī)構(gòu)

　　吸取器在吊運(yùn)工件的過程中，一旦漏氣量較大，真空表壓值就要下降，真空吸取力也隨之減小，當(dāng)吸取力小于工件的重力時(shí)，工件就與吸取器的吸口脫開，發(fā)生工件脫落事故。因此，用吸取器吊運(yùn)危險(xiǎn)品、火工品或燃爆品等，應(yīng)有安全保護(hù)措施。

　　由于物體貴重、易碎，為防止物體在抓取、搬運(yùn)過程中因突發(fā)事件落下，也需對(duì)物體進(jìn)行安全保護(hù)，需設(shè)計(jì)有防跌落保護(hù)機(jī)構(gòu)對(duì)抓取的物體進(jìn)行支托保護(hù)。根據(jù)具體情況有保護(hù)爪、安全網(wǎng)或安全帶。針對(duì)所吸取的工件特性，只吊運(yùn)不翻轉(zhuǎn)，防跌落保護(hù)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)采用安全網(wǎng)兜。當(dāng)吸取器漏氣，工件脫離吸口下落時(shí)，落到安全網(wǎng)上，仍然能確保工件的安全。安全網(wǎng)的結(jié)構(gòu)如圖6 所示。

多用真空吸具設(shè)計(jì)