Границы выбора безмасляного пластинчато-роторного насоса для вакуумного удержания в сборке электроники

Операция удержания на линии сборки электроники кажется простой: присоска прилегает к заготовке, происходит откачка, заготовка переносится, затем сбрасывается давление. Если насос выбран слишком маломощным, заготовка падает во время переноса; если слишком мощным, переплата и шум оказываются неоправданными. Ниже границы определены по скорости откачки и размеру присосок.

1. Сначала рассчитываем усилие удержания, затем скорость откачки

Усилие присасывания присоски определяется перепадом давления, умноженным на площадь. Примем диаметр присоски 50 mm, насос откачивает до -60 kPa (давление около 40 kPa, отсчитанное от нуля):

Площадь присоски = π × 25² ≈ 1963 mm² = 0.00196 m²
Теоретическое усилие = 60 kPa × 0.00196 m² ≈ 118 N

На практике принимают коэффициент запаса 2, тогда можно переносить около 59 N, что соответствует примерно 6 kg для плоской заготовки. Если заготовка воздухопроницаемая (бумага, поролон, ткань) или имеет шероховатую поверхность, это значение нужно уменьшить ещё вдвое.

2. Назначение трёх классов безмасляных насосов

Модель	Скорость откачки (50/60 Hz)	Мощность	Патрубок	Подходящие случаи
V8	6.8 / 8.6 m³/h	0.28 kW	G3/8"	Одна присоска для взятия и укладки, позиционирование мелких деталей, трубопровод до 1 m
V10	10 / 12 m³/h	0.4 kW	G1/2"	Две присоски, малая рабочая станция с ресивером
V16	16 / 18.2 m³/h	0.55 kW	G1/2"	От трёх до шести точек удержания, трубопровод 2~3 m
V25/40	40 / 45 m³/h	1.3 kW	G3/4"	Листовые материалы большой площади, одновременное удержание на нескольких позициях, длинный трубопровод

V3 (3.4 / 4.2 m³/h, 0.18 kW, предельный вакуум 90 kPa) подходит только для лаборатории или очень малого объёма; для непрерывной работы на сборочной линии его использовать не рекомендуется.

3. Как оценить время откачки

Для объёма V время откачки от атмосферного давления до целевого давления p приближённо оценивают по t = (V / S) × ln(1013 / p), где S — скорость откачки насоса (в пересчёте на секунду).

Пример: объём присосок и трубопровода 0.5 L, насос V10 (10 m³/h ≈ 2.78 L/s), целевое давление -60 kPa:

t ≈ (0.5 / 2.78) × ln(1013 / 40) ≈ 0.18 × 3.23 ≈ 0.58 s

Это время учитывает только откачку самого объёма и не включает срабатывание клапанов и потери давления в трубопроводе. Если требуется такт 0.5 s или меньше, трубопровод должен быть коротким, диаметр трубы — большим, либо ресивер следует разместить рядом с присосками.

4. Когда V16 уже недостаточно

В следующих четырёх случаях надёжнее перейти на V25/40 или централизованную вакуумную систему:

Одновременно удерживаются более шести позиций, и требуется синхронность действий;
Заготовка воздухопроницаемая или имеет рельефную поверхность, а утечка превышает три десятых скорости откачки насоса;
Трубопровод от насоса до присоски длиннее 3 m, и на нём есть несколько изгибов;
В цехе есть пыль или туман смазочно-охлаждающей жидкости, перед насосом требуется фильтр, а потери давления съедают запас.

Ключевой критерий — величина утечки: измерьте расходомером при работе присосок без заготовки; если значение превышает 30% паспортной скорости откачки насоса, следует выбрать следующий класс.

5. Причины выбора безмасляной конструкции

В сборке электроники важно избегать загрязнения заготовок и чистых зон масляным туманом; безмасляный пластинчато-роторный насос не выносит масло с выхлопом, а смазка в его камере обеспечивается самими пластинами. Плата за это — предельный вакуум ниже, чем у маслозаполненного насоса; у большинства безмасляных моделей он находится