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真空吸附装置

真空吸附技术介绍及应用

近年来，真空吸附技术在工业自动化生产中的应用越来越广泛。

真空吸附是利用真空发生装置产生真空压力为动力源，由真空吸盘吸附抓取物体，从而达到移动物体，为产品的加工和组装服务。

对任何具有较光滑表面的物体，特别是那些不适合于夹紧的物体，都可使用真空吸附来完成。

真空吸附已广泛应用于电子电器生产、汽车制造、产品包装、板材输送等作业中。

在一个典型的真空吸附系统中，常用的元件有：

真空发生装置（真空泵或真空发生器），真空开关，真空破坏阀，真空过滤器和真空吸盘等。

一、真空发生装置

真空发生装置是产生真空的元件，有真空泵和真空发生器两种类型。

1.真空泵

真空泵的结构形式和工作原理与空气压缩机相类似，在气动系统中多采用容积型真空泵，如回转式真空泵、膜片式真空泵和活塞式真空泵。

2.真空发生器

真空发生器由于它获取真空容易，结构简单，体积小，无可动机械部件，使用寿命长，安装使用方便，因此应用十分广泛。

真空发生器产生的真空度可达88kPa，尽管产生的负压力（真空度）不大，流量也不大，但可控、可调，稳定可靠，瞬时开关特性好，无残余负压，同一输出口可正负压交替使用。

（1）工作原理典型真空发生器结构原理如图1所示。

它是由先收缩后扩张的拉瓦尔喷管1、负压腔2和接收管3等组成,有供气口、排气口和真空口。

当供气口的供气压力高于一定值后，喷管射出超声速射流。

由于气体的粘性高速射流卷吸走负压腔内的气体，使该腔形成很低的真空度。

（2）

在真空口A处接上真空吸盘，靠真空压力和吸盘吸附面积可吸取物体。

图1真空发生器工作原理

1－拉瓦尔喷管2－负压腔3－接收管4－真空腔

（2）真空发生器的性能

1）真空发生器的耗气量真空发生器耗气量是由工作喷嘴直径决定的，但同时也与工作压力有关。

同一喷嘴直径，其耗气量随工作压力的增加而增加。

喷嘴直径是选择真空发生器的主要依据。

喷嘴直径越大，抽吸流量和耗气量越大，而真空度越低；喷嘴直径越小，抽吸流量和耗气量越小，但真空度越高。

2）排气特性和流量特性排气特性是指真空压力、吸入流量或空气消耗量随真空发生器的供气压力变化的关系。

它们随着供气压力的增加而增大。

流量特性是指在真空发生器的供气压力一定时，真空压力与吸入流量的关系。

吸入流量是指从吸入口吸入的空气流量。

3）真空度真空度存在最大值，当超过最大值，即使增加工作压力，真空度非但没有增加反而会下降。

真空发生器产生的真空度最大可达88kPa。

实际使用时，建议真空度可选定在70kPa，工作压力在0.5MPa左右。

4）抽吸时间指真空吸盘内的真空度到达所需要的真空压力的时间或供气阀切换至真空压力开关接通时所需的时间。

它与吸附腔的容积（扩散腔、吸附管道容积及吸盘容积等）、吸附表面泄漏状况及所需真空度的大小等有关。

参考价格：

SMS真空发生器ZH/ZU/ZL系列ZU07L100.00元/只

SMS产品型号：

ZM071SAH-K5LZ

1-9450.00元/个

≥10430.00元/个

韩国原装进口VMESA/VTES品牌VKS,VKM迷你型真空发生器1500元/只

SMS，型号:

ZH07BS，适用范围:

压力，规格:

ZH07BS-06-06，口径:

0.7（mm），结构:

合型，材质:

塑，过滤精度:

48，调压，价格：

200.00元/只报价商：

昆山市德创机电设备有限公司

SMS，产品型号：

ZH/ZL/ZU（直管型）60.00元/只

二、真空吸盘

真空吸盘是利用吸盘内形成负压（真空）而把工件吸附住的元件。

它适用于抓取薄片状的工件，如塑料板、矽钢片、纸张及易碎的玻璃器皿等，要求工件表面平整光滑、无孔无油。

1.真空吸盘材质

根据吸取对象的不同需要，真空吸盘的材料由丁晴橡胶、硅橡胶、氟化橡胶和聚氨脂橡胶等与金属压制而成。

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、丁腈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，最好选择由丁腈橡胶或硅橡胶制成的带有波纹管的吸盘.

材质

特点

丁晴橡胶（N）

一般工业用的橡胶，适用于各种密封件，耐油性、耐磨耗性、耐老化性优

比其他的橡胶耐油性强。

与其他橡胶相比，最便宜、耐用，被广泛使用。

硅橡胶（S）

耐热性、耐寒性优。

无臭、无害，适用于食品行业

聚氨脂橡胶（U）

受力性强、形状较不容易变形的橡胶。

耐磨耗性能优。

聚氨脂橡胶（U）是性能最强的橡胶。

弱点是对水分弱。

（因为会吸收水分）

氟橡胶（F）

耐热性、耐药品性能优。

能在腐蚀性气体环境等多种场合中使用。

氯丁橡胶（CR）

耐候性、耐臭氧性、耐热性、耐药品性能较为平均的橡胶。

没有特别的优点、在丁晴橡胶不能使用的场合有效。

天然橡胶（NR）

非常有弹性、耐磨耗性等力学性强

与橡皮圈同样的素材，因为较不抗油，故不被广泛使用（容易因臭氧劣化，易起裂纹。

）

导电性丁晴橡胶（NE）

具导电性能的丁晴橡胶。

吸着状态时的吸盘吸着面、直径将扩大约10%。

此时可能因摩擦而产生静电并累积于橡胶内。

使用导电橡胶能透过金具、机器，为导体使静电导除。

可有效应用于半导体、IC等厌磁性物品的搬

导电性能硅胶（SE）

具导电性能的硅胶。

吸着状态时的吸盘吸着面、直径

将扩大约10%。

此时可能因摩擦而产生静电并累积于橡胶内。

使用导电橡胶能透过金具、机器，为导体使静电导除。

可有效应用于半导体、IC等厌磁性物品的搬导电性硅胶的抵抗值非常低、导电性能优。

不易产生吸痕胶（Z）

吸着痕迹比丁晴橡胶（N）减少到约1/30

耐热硅橡胶（SH）

可在高温300度的条件下使

抗菌硅橡胶（SAG）

具含银抗菌力的橡胶。

因不仅是表面处理，抗菌的效果寿命和吸盘一样长。

用于倉品、卫生等抗菌制品的吸着搬运。

氢丁晴橡胶（H-NBR）乙丙橡胶（EPDM）

都具有耐臭氧性特优性能。

（在臭氧环境中于黑暗场所使用相比，于明亮场所使用时可提高耐久性能。

）

非粘着处理（U-ADH）

为防止橡胶特有的粘着现象发生，对吸盘进行特殊处理，改变了表面材质。

并非表面膜片处理，不含脱落。

橡胶的材质是氟橡胶（FKM）。

2.真空吸盘形状

除要求吸盘材料的性能要适应外，吸盘的形状和安装方式也要与吸取对象的工作要求相适应。

如果我们按形状分类，常见真空吸盘的形状和结构有平板形、平型带肋、深型、风琴形、长圆型、摆动型等多种。

平板形：

工作表面是平面且不变形等的场合。

平型带肋：

工件易变形的场合和工件可靠脱离的场合。

深形：

工作表面是曲面的场合。

风琴型：

没有空间安装缓冲的场合

长圆型：

吸着面小的工件。

摆动型：

吸着面不是水平的场合。

3.真空吸盘的计算

通常按物体形状和重量来选择吸盘，其中包括吸盘面积的计算、确定吸盘数量等。

3-1 面积的计算

真空吸盘的理论总面积计算公式：

S=F/P

式中 S----吸盘的理论总面积，m^2

F---吸盘的理论吸着力，N

P----真空度，Pa

在计算吸盘实际面积时，还要确定吸盘使用安全系数，以及物体运动时的加速度附加载荷。

当采用水平搬运方式时，实际值取理论值的两倍，；采用垂直搬运方式时。

加速度附加载荷位：

f=m . a . u

式中 f----加速度附加载荷，N

m---待搬运物体的重量，Kg

a----物体最大加速度，m/s2

u----附加载荷安全系数，一般情况取u=2

由此可得物体移动时实际吸着力F’的计算公式为：

F’=f . k + F

那么相应实际总面积应为：

S’=F’/P

3-2 吸盘数量的确定

确定吸盘面积后，可根据物体的形状确定吸盘的直径和数量，面积大的物体采用多吸盘，面积小的物体且轻载时用单吸盘。

设圆形吸盘直径为D，数量为n，则有下式：

πD2/4=S’/n

多个吸盘组成的搬运系统中吸盘要合理分布，避免吸盘承载不均，

必要时采用多个发生器配多个吸盘的办法。

承载不均会导致承载大的吸盘先失效，继而整个系统失灵。

4.真空系统的安装要求

安装真空管路时，先用压缩空气将管内、发生器内的灰尘、铁屑吹净，通往发生器的气源仅允许装调压阀和分水滤气器，不得安装油雾器，否则发生器喷嘴<孔径约1mm>会被油污堵塞。

其次，真空管路各接头处必须严格密封、严禁漏气，螺纹连接处宜采用室温硫化硅橡胶密封。

选择真空吸盘时考虑的事项：

1、被移送物体的质量–决定吸盘的大小和数量

2、被移送物体的形状和表面状态–选定吸盘的种类

3、工作环境（温度）–选择吸盘的材质

4、连接方式–吸盘、接头、缓冲连接器

5、被移送物体的高低

6、缓冲距离

举例说明：

SMS款ZP系列真空吸盘大小:

吸盘直径

Φ2

Φ4

Φ6

Φ8

Φ10

Φ13

Φ16

Φ20

Φ25

Φ32

Φ40

Φ50

平形（U）

可选

平形带肋（S）

可选

风琴形（B）

可选

TWSA品牌SMS款ZP系列真空吸盘材质：

吸盘材料

丁晴橡胶（黑色）

硅橡胶（白色）

导电硅胶

无痕纳米胶

（N）

（S）

（SE）

（NM）

SMS款ZP系列真空吸盘水平提升提表：

吸盘直径

Φ2

Φ4

Φ6

Φ8

Φ10

Φ13

Φ16

Φ20

Φ25

Φ32

Φ40

Φ50

吸盘面积（SM²）

0.031

0.126

0.283

0.503

0.785

1.33

2.01

3.14

4.91

8.04

12.6

19.6

真空压力（MMHG）

-650

0.28

1.11

2.5

4.44

6.94

11.7

17.7

27.8

43.4

71.1

111

173

-600

0.26

1.02

2.31

4.1

6.41

10.8

16.4

25.6

40.0

65.6

102

160.1

-550

0.23

0.94

2.11

3.76

5.87

9.9

23.4

36.7

60.1

93.5

147

-500

0.22

0.85

1.92

3.42

5.34

9.0

13.7

21.3

33.4

54.7

85.4

133

-450

0.19

0.77

1.73

3.07

4.83

8.1

12.3

19.2

49.2

76.9

120

-400

0.17

0.68

1.54

2.73

4.27

7.2

10.9

17.1

26.7

43.7

68.3

107

-350

1.15

0.6

1.35

2.39

3.74

6.3

9.6

23.3

38.3

60.0

93.4

-300

0.13

0.51

1.15

2.05

3.2

5.4

8.2

12.8

20.0

31.8

51.2

80.1

（1单位大气压=1.013χ10^5Pa,相当于760mmHg）

参考价格：

10-150元/只

例：

薄膜和纸张专用吸盘品牌：

施迈茨型号：

PFYN价格：

￥12

波纹吸盘（椭圆形）品牌：

施迈茨型号：

PFYN价格：

￥12

塑料袋专用真空吸盘品牌：

韩国VMESA/VTES型号：

KPS系列￥150

波纹丁腈橡胶硅橡胶真空吸盘品牌：

韩国VMESA/VTES型号：

VB系列￥30

三、真空开关

真空开关是一种检测真空度范围的开关，又称真空继电器。

其作用是：

当实际工作中所产生的真空度达到规定要求时，自动开闭控制电路，发出电信号，指令真空吸附机构正常动作。

它属于可靠性、安全性元件。

真空开关分为机械式、半导体式和气桥式三种类型。

机械式真空开关是利用机械变位来确定真空压力的变化，如膜片式真空开关。

半导体式真空开关是利用半导体压力传感器来检测真空压力的变化，并能够将检测到的压力信号直接转换成电气信号。

四、真空阀

真空阀用于控制真空泵产生的真空的通断，真空吸盘的吸着和脱离。

真空阀的种类很多，其分类方法与气动换向阀的分类基本相同。

按通口数目可分为两通阀、三通阀和五通阀。

按控制方式可分为电磁控制真空阀、机械控制真空阀、人力控制真空阀和气控型真空阀。

按主阀的结构形式可分为截止式、膜片式和软质密封滑阀式。

一般来说，间隙密封的滑阀，没有使用气压密封圈的弹性密封的滑阀，直动式电磁阀，它控式先导电磁阀和非气压密封的截止阀等都可以用于真空系统中。

附表：

真空吸盘ZP系列：

型号

ΦA

ΦB

ΦS

ΦD

ZP02UO

2.6

0.8

ZP04UO

4.8

0.8

ZP06UO

2.5

0.8

ZP08UO

2.5

ZP10UO

7.7

ZP13UO

7.7

ZP16UO

8.2

12.5

3.5

ZP20UO

9.5

ZP25UO

9.5

ZP32UO

14.5

4.5

ZP40UO

13.7

18.5

6.5

ZP50UO

14.7

19.5

7.5

型号

ΦA

ΦB

ΦS

ΦD

ZP10SO

7.7

1.7

ZP13SO

7.7

1.8

ZP16SO

8.2

12.5

1.2

ZP20SO

9.5

1.7

ZP25SO

9.5

1.8

ZP32SO

14.5

2.3

ZP40SO

13.7

18.5

3.3

ZP50SO

14.7

19.5

3.8

型号

ΦA

ΦB

ΦS

ΦK

ΦL

ZP06BO

2.5

3.3

9.1

ZP08BO

2.5

4.7

10.1

ZP10BO

2.5

5.5

13.8

5.5

ZP13BO

2.5

18.5

8.7

7.5

ZP16BO

2.5

9.9

8.5

ZP20BO

3.5

23.5

12.4

10.5

ZP25BO

3.5

15.6

10.5

ZP32BO

3.5

18.9

ZP40BO

4.5

24.4

ZP50BO

4.5

32.4

接管方式

外螺纹

内螺纹

真空口方向

垂直方向

安装连接方式

利用安装连接螺纹

ZPT系列不带缓冲垂直接管式真空吸盘的选型：

连接

记号

螺纹直径

Φ2-Φ8

Φ10-Φ16

Φ20-Φ32

Φ40-Φ50

M5*0.8

可选

M6*1

可选

M8*1

可选

内螺纹

M4*0.7

可选

M5*0.8

可选

M6*1

可选

M8*1.25

可选

B01

RS1/8

可选

型号

ΦA

ΦB

ΦS

ΦD

ZP02UO

2.6

0.8

ZP04UO

4.8

0.8

ZP06UO

2.5

0.8

ZP08UO

2.5

ZP10UO

7.7

ZP13UO

7.7

ZP16UO

8.2

12.5

3.5

ZP20UO

9.5

ZP25UO

9.5

ZP32UO

14.5

4.5

ZP40UO

13.7

18.5

6.5

ZP50UO

14.7

19.5

7.5

型号

ΦA

ΦB

ΦS

ΦD

ZP10SO

7.7

1.7

ZP13SO

7.7

1.8

ZP16SO

8.2

12.5

1.2

ZP20SO

9.5

1.7

ZP25SO

9.5

1.8

ZP32SO

14.5

2.3

ZP40SO

13.7

18.5

3.3

ZP50SO

14.7

19.5

3.8

型号

ΦA

ΦB

ΦS

ΦK

ΦL

ZP06BO

2.5

3.3

9.1

ZP08BO

2.5

4.7

10.1

ZP10BO

2.5

5.5

13.8

5.5

ZP13BO

2.5

18.5

8.7

7.5

ZP16BO

2.5

9.9

8.5

ZP20BO

3.5

23.5

12.4

10.5

ZP25BO

3.5

15.6

10.5

ZP32BO

3.5

18.9

ZP40BO

4.5

24.4

ZP50BO

4.5

32.4

接管方式

内螺纹、倒钩接头、快换接头

真空方式

垂直方向

安装连接方式

利用缓冲本体外螺纹

SMS款ZPT系列带缓冲垂直接管式真空吸盘订购代码：

①②③请参照ZP系列真空吸盘

④缓冲形式J：

可回转型K：

不可回转型

⑤缓冲行程

缓冲行程

适合吸盘直径

Φ2~Φ8

Φ2~Φ50

Φ2~Φ8

Φ10~Φ50

Φ2~Φ8

Φ10~Φ50

Φ10~Φ32

Φ10~Φ50

⑥真空口连接（见下表）

⑦安装连接方式（见下表）

连接

记号

螺纹直径

Φ2~Φ8

Φ10~Φ32

Φ40~Φ50

真空口连接

内螺纹

M3*0.5

可选

M5*0.8

可选

B01

RS1/8

倒钩接头

Φ4尼龙管

可选

Φ6尼龙管

可选

Φ4PU软管

可选

Φ6PU软管

可选

快换接头

Φ4管子

可选

Φ6管子

可选

Φ8管子

可选

安装连接方式

外螺纹

M8*1

可选

A10

M10*1

可选

A14

M14*1

可选

接管方式

快换接头

真空方式

水平方向

安装连接方式

外螺纹

SMS款ZPR系列不带缓冲水平真空口接管吸盘订购码：

①②③请参照ZP系列真空吸盘

④真空口连接（见下表）

⑤安装连接方式（见下表）

连接

记号

软管/外螺纹

Φ2~Φ8

Φ10~Φ16

Φ20~Φ32

Φ40~Φ50

真空口连接

快换接头

Φ4软管

可选

Φ6软管

可选

Φ8软管

可选

安装连接方式

外螺纹

M5*0.8

可选

M6*1

可选

M8*1

可选

内螺纹

M4*0.7

可选

M5*0.8

可选

M6*1

可选

M8*1.25

可选

接管方式

快换接头

真空方式

水平方向

安装连接方式

利用缓冲本体外螺纹

SMS款ZPR系列带缓冲水平真空口接管吸盘订购码：

①②③请参照ZP系列真空吸盘

④缓冲形式J：

可回转型K：

不可回转型

⑤缓冲行程（mm）

缓冲行程

适合吸盘直径

Φ2~Φ8

Φ2~Φ50

Φ2~Φ8

Φ10~Φ50

Φ2~Φ8

Φ10~Φ50

Φ10~Φ32

Φ10~Φ50

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