摘要：首先根据料片材料规格，分解绘制出受力图，再根据料片常用的三种运动工况，推导计算出料片移动所需要的最大吸力，最后根据料片规格和端拾器结构推导出所需要的吸盘规格和数量，为端拾器设计提供一种理论方法和公式，推动整个行业端拾器设计技术的发展。
关键词：吸盘；料片；真空；端拾器；吸力
随着自动化生产的普及，机器人端拾器的用途越来越广，各种场合和工况的端拾器样式越来越丰富，端拾器负载重量设计越来越重要，本文通过系统的设计，针对端拾器运动的各种情况，确定了不同工况下端拾器负载大小的计算。为端拾器的设计提供的参考，推动了自动化生产的进程[1]。
1 材料
1.1 材料参数
自动化生产线需要的材料型号和尺寸规格重量，如表1[2]所示。
表1 材料型号和尺寸规格重量
2 端拾器工况
2.1 真空吸盘水平放置、垂直移动
根据经验和设计手册，可得真空吸盘吸取水平放置、垂直移动的工件时，所需要的理论最大吸力FTH如式（1），其中受力分解图如图1[3-4]。
图1 水平放置、垂直移动
式中：m——质量，kg；
g——重力加速度，此处取10m/s2；
a——提升系统的加速度，此处根据常用速度经验取5m/s2；
s——安全系数如表2，此处根据材料性质取1.5。
2.2 真空吸盘水平放置、水平移动
表2 安全系数
根据经验和设计手册，可得真空吸盘吸取水平放置、垂直移动的工件时，所需要的理论最大吸力FTH如式（2），其中受力分解图如图2。
图2 水平放置、水平移动
式中：Fa——加速力，Fa＝m×a；
m——质量，kg；
g——重力加速度，此处取10m/s2；
a——提升系统的加速度，此处根据常用速度经验取5m/s2；
s——安全系数，此处根据材料性质取1.5；
μ——摩擦系数如表3，给定的摩擦系数为平均值，对每种工件必须事先测定，因工艺需要拉伸，所以表面是油性表面，取值0.1[5]。
表3 材料摩擦系数
2.3 真空吸盘垂直放置，并垂直移动
根据经验和设计手册，可得真空吸盘吸取水平放置、垂直移动的工件时，所需要的理论最大吸力FTH如式（3），其中受力分解图如图3。
图3 竖直放置、竖直移动
式中：FTH——理论上最大吸力；
m——质量，kg；
g——重力加速度，此处取10m/s2；
a——提升系统的加速度，此处根据常用速度经验取5m/s2；
s——安全系数，此处根据材料性质取1.5；
μ——摩擦系数如表，给定的摩擦系数为平均值，对每种工件必须事先测定，因工艺需要拉伸，所以表面是油性表面，取值0.1。
2.4 吸盘规格和数量计算
式中：A——吸盘面积，平板一般选用直径40mm；
P——真空度根据真空发生器型号取-92bar；
F——吸盘满足移动所需的力；
n——吸盘数量。
根据料片尺寸800×1500的区域和面积，建议8～12个吸盘，如果超过16个吸盘，必须选用大一型号的吸盘直径[6]。
表4 吸盘直径和数量
不同工况需要的吸盘直径和数量如表4，根据提升系统的加速度为5m/s2时，工件最大吸力为1687.5N，工件数量为15个，如果放慢端拾器移动翻转速度，忽略提升系统的加速度为0m/s2时，工件最大吸力为1125N，工件数量为10个。所以根据工件和端拾器结构设计，全场布局吸盘数量设定10～15个为宜[7]。
3 结语
根据料片材料规格和重量，绘制推导出受力分解图，再根据机械手端拾器三种运动工况，推导计算出料片移动和翻转时吸盘所需要的最大吸力；最后根据料片规格和端拾器结构推导出所需要的吸盘规格和数量。为端拾器设计提供一种理论方法和公式，推动整个行业端拾器设计技术的发展。
