專用吸具的優(yōu)化改進(jìn)設(shè)計

王克明(四川中國工程物理研究院, 四川 綿陽 621700)

機(jī)械類專用吸具是機(jī)械制造工業(yè)中的重要使用設(shè)備，在機(jī)械制造生產(chǎn)過程中可以實(shí)現(xiàn)對多種產(chǎn)品的吸取，在機(jī)械制造工業(yè)中發(fā)揮著重要作用。雖然當(dāng)下的機(jī)械類專用吸具可以基本滿足各種吸取需要，但從安全性以及可靠性方面考慮，專用吸具還存在著諸多問題，需要進(jìn)行各種合理性優(yōu)化改進(jìn)。

1 專用吸具的基本構(gòu)成

機(jī)械類專用吸具的主要構(gòu)件有拉桿、連接桿、連接架、連接法蘭、調(diào)整墊片、螺母以及吸盤等等部件，真空吸具的真空系統(tǒng)與吸盤之間是通過快換接頭和連接桿實(shí)現(xiàn)連接的，利用螺釘固定的方式把連接法蘭和連接架連接起來，然后再用螺釘把升降機(jī)構(gòu)與連接法蘭進(jìn)行連接。利用連接桿上的雙螺母來實(shí)現(xiàn)調(diào)整墊片的限位。吸具對外層下件進(jìn)行抓取時，需要把拉桿從連接架的對應(yīng)孔中穿出，與外層下件上的螺栓進(jìn)行連接。專用吸具在設(shè)計的過程中需要校核吸盤的安全系數(shù)，根據(jù)最大負(fù)荷和極限真空壓力，評估真空吸具的安全指數(shù)是否到達(dá)了專用吸具安全性的設(shè)計要求。專用吸具的基本結(jié)構(gòu)圖如下(圖中1-7分別吸盤、連接架、拉桿、連接桿、調(diào)整墊片、螺母、連接法蘭 )：

圖1 專用吸具的基本結(jié)構(gòu)圖

2 專用吸具的使用狀況

原來的專用吸具對多種產(chǎn)品的吸取基本都可以完成，需要調(diào)整吸盤的高度的時候可以通過更換調(diào)整墊片的方式來實(shí)現(xiàn)，以便在連接架上定位時各個產(chǎn)品和吸具都有更好的接觸力，避免產(chǎn)品在吸取的時候發(fā)生位置變化。經(jīng)過大量的操作實(shí)踐證明，在吸取后提升中有一些比較重的產(chǎn)品可能會出現(xiàn)較小的偏移，一般不超過0.5毫米。其他情況下專用吸具均可以實(shí)現(xiàn)可靠性的吸取。雖然專用器具的安全性設(shè)計達(dá)到了一定要求，但還是缺乏對一些針對安全隱患的防范措施。如果專用吸具在操作的過程中發(fā)生的振動、沖擊，或者是由于斷電以及吸具真空泵發(fā)生故障導(dǎo)致真空失效等等意外事故，很可能會造成真空泵壓力壓力值降低，吸具吸附力下降，進(jìn)而導(dǎo)致產(chǎn)品掉落，產(chǎn)品掉落在地上很容易被摔壞，這樣就會造成很大的經(jīng)濟(jì)損失，情況嚴(yán)重的話還可能會威脅到操作人員的人身安全。所以針對以上存在的安全隱患，需要對專用吸具的設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。

3 專用吸具的優(yōu)化改進(jìn)設(shè)計

（1）專用吸具可以增加專用保護(hù)爪 結(jié)合專用吸具的設(shè)計特點(diǎn)和操作要求，設(shè)計出專用保護(hù)爪，以便更好的確保對產(chǎn)品的可靠性和安全性保護(hù)。并且，為了保證吸具的保護(hù)爪能夠進(jìn)行快速可靠的安裝操作，保護(hù)爪的具體結(jié)構(gòu)要進(jìn)行特別設(shè)計，專用吸具的保護(hù)爪可以運(yùn)用沉孔和開槽結(jié)構(gòu)，然后利用螺釘以及銷釘進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)快速定位，保護(hù)爪四個分成一組使用，都針對特定的產(chǎn)品進(jìn)行安裝使用。

（2）專用吸具可以增加安全網(wǎng)兜 為確保產(chǎn)品的安全性，可以在專用吸具上設(shè)計安裝安全網(wǎng)兜，通過安全網(wǎng)兜掛鉤來進(jìn)行連接。安全網(wǎng)兜掛鉤由一定的材料完成外形尺寸加工后再通過彎折成形,然后利用螺釘對連接架和安全網(wǎng)兜掛鉤進(jìn)行固定。為了預(yù)防網(wǎng)兜脫落的情況，可以通過增加不銹鋼彈簧片的方法來進(jìn)行加固。

（3）增加真空罐或者設(shè)置真空自閉器 第一，設(shè)置真空自閉器。專用吸具通過真空管與真空氣源連接，一般需要很長的管路，如果操作人員無意間踩到管路，或者是真空泵故障、突然斷電等事故發(fā)生，真空壓力值減小，就會導(dǎo)致專用吸具吸附力失效。因此可以在真空閥門上設(shè)置安裝一個自閉器，以便遇到情況時可以自動關(guān)閉和阻斷專用吸具內(nèi)的真空壓力值下降速度。

第二，增加真空罐。為了預(yù)防專用吸具吸取產(chǎn)品時出現(xiàn)真空失效，在專用吸具的近端設(shè)置一個真空罐，真空罐的體積大小需要一定的漏率要求，結(jié)合真空管路走線情況，同時也為了讓真空罐方便和管路進(jìn)行連接，真空罐的體積大小設(shè)計和安裝方法都需要考慮到位，真空罐的基本形狀設(shè)計成圓筒狀，真空罐的兩端通過端蓋焊接進(jìn)行密封，并且利用螺釘安裝固定在立柱內(nèi)上部。真空罐的結(jié)構(gòu)圖如下所示：

圖2 真空罐的設(shè)計結(jié)構(gòu)圖

（4）專用吸具連接架的改良設(shè)計 由于專用吸具在對較重產(chǎn)品進(jìn)行吸取的過程中都會出現(xiàn)稍許偏移，同時也考慮到對初定位誤差進(jìn)行的產(chǎn)品微調(diào)，為了方便觀察和校準(zhǔn)，可以對連接架增加觀察孔和定位標(biāo)示等設(shè)計。連接架上設(shè)置8－Φ40觀察孔一組以及8－Φ20觀察孔一組，并且都設(shè)置標(biāo)識線。連接架的改良后效果如下圖所示：

4 專用吸具優(yōu)化改進(jìn)后的使用效果

（1）安全網(wǎng)兜和安全爪的使用效果 通過對專用吸具設(shè)計安裝安全網(wǎng)兜和安全爪很大程度上保障了產(chǎn)品安全，減少了安全事故的發(fā)生。在真空吸具真空失效的情況下，產(chǎn)品下落三毫米內(nèi)就可以通過保護(hù)爪來抓取保護(hù)，

安全網(wǎng)兜保護(hù)通常要在產(chǎn)品下落超過五毫米時才能實(shí)現(xiàn)，甚至纏繞較松時產(chǎn)品下落距離可到一百毫米，同時可能還伴隨著磕碰和撞擊，因此保護(hù)爪保護(hù)方式比較有效。而且經(jīng)過實(shí)踐表明，設(shè)計改良后安全爪的快換結(jié)構(gòu)操作起來非常有效，四個保護(hù)爪由兩個操作人員來完成所用時間通常也不會超過一分鐘，所以說安全爪的更換操作非常的簡捷。

（2）真空罐和真空自閉器的使用效果 第一，通過對真空閥門上真空自閉器的添加設(shè)置，專用吸具在吸取產(chǎn)品的過程中遇到斷電的情況下，真空自閉器發(fā)揮作用，通過關(guān)閉和阻斷真空失效，在短時間內(nèi)可以維持吸具的真空壓力值不變或者發(fā)生較小變化，這樣就給產(chǎn)品的安全落地爭取了寶貴時間，進(jìn)一步保障了產(chǎn)品安全和人身安全。第二，專用吸具增加真空罐以后充氣時間和放氣時間會有稍許增加，但一般不超過一分鐘。專用吸具在吸取產(chǎn)品時，踩踏真空裝置的管路，真空系統(tǒng)的真空壓力值未見變化，關(guān)閉真空閥門的情況下，真空系統(tǒng)可以維持超過四分鐘的真空狀態(tài)，很大程度上提高了專用吸具的安全性。

（3）專用吸具連接架的使用效果 專用吸具進(jìn)行吸取產(chǎn)品的模擬操作，通過 8－Φ40 觀察孔和 8－Φ20觀察孔對產(chǎn)品位置偏移和初定值進(jìn)行觀察改良之前方便了很多，同時也提高了校準(zhǔn)的準(zhǔn)確性。如果在產(chǎn)品到位之前發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品發(fā)生稍許偏移，通過觀察孔可以很容易實(shí)現(xiàn)手動調(diào)整，提高了吸具的工作效率。

5 結(jié)語

以上是對機(jī)械類專用吸具設(shè)計改良前的使用情況、設(shè)計優(yōu)化改進(jìn)措施以及改良后專用吸具的使用效果的介紹，通過添加安全網(wǎng)兜、增加保護(hù)爪、設(shè)置真空自閉器以及增加真空泵等方式可以提高機(jī)械類專用吸具的安全性和可靠性，很大程度上避免了不必要的經(jīng)濟(jì)損失，同時又保障了操作人員的人身安全。

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