真空吸取技术主要是通过真空发生装置产生的真空吸力来实现对工件的起吊、搬运等操作。由于对工件性质无特殊要求，能够吸持任何材料的工件，所以它在物体搬运、食品包装[9]、数控加工[10]、机器人[11]及机械装配线等工业场合的应用十分广泛。62933

作为真空吸取的执行元件，真空吸盘将真空能装化为机械能。真空吸盘设计的合理程度直接影响着真空吸取装置的工作性能。根据工作原理，非接触式真空吸盘可以分为2类：伯努利式和气旋式非接触真空吸盘。

伯努利式非接触吸盘

伯努利式非接触真空吸盘的理论依据是“伯努利”原理。吸盘工作时，高速气流沿着吸盘的锥形内壁喷出，从而使吸盘中心产生负压，在工件背面大气压的作用下产生吸力，实现吸取。喷出的气流从吸盘与工件之间的间隙排出，使吸盘与工件能够保持一定的距离而避免接触。图1.1为伯努利吸盘的工作原理示意图。

图1.1伯努利式吸盘工作原理示意图

国外对伯努利式非接触真空吸盘的研究较早，日本的吉田在文献[12]中详细介绍了NCT系列非接触吸盘的型号、工况条件及应用领域。日本奈良工业高等专门学校的早川恭弘在文献[13]中通过流体分析软件对非接触式吸盘进行了可视化研究。目前该类吸盘已被广泛应用于半导体与液晶面板的搬运过程中，许多大型的气动元件制造商如BOSCH、SMC、CKD等都有类似产品。

伯努利式真空吸盘能产生放射状的气流，且气流较为平稳，因此吸取力在工作过程中具有较高的稳定性。但是它工作时需要供应较大的气流，所以会产生较大的功率损耗，以及由此而引发的空气噪音等弊端成为其进一步扩大应用范围的影响因素[14]。论文网

2 气旋式非接触真空吸盘

气旋式非接触真空吸盘是近年来新发展起来的一种非接触执行装置，它通过吸盘内部高速回旋的气流形成内部负压，从而实现吸取的目的。高速回旋的气流通过吸盘底部旋流辐射而出，阻碍工件和吸盘的接触，从而实现非接触吸取的目的。图1.2为气旋式真空吸盘的示意图。

 气旋式真空吸盘示意图

非接触式真空吸盘在国内外已经有了较多的研究成果。美国New Way Precision公司基于空气静压轴承的基础，利用多孔质材料开发了非接触式大型玻璃基板和硅晶片的搬运装置[15]；日本第一设施工业公司开发了具有识别工件有无的气悬浮式非接触式技术。同时，许多世界知名的气动产品公司以及科研机构也在积极地研制和开发空气非接触式元件和搬运系统。

(1)东京工业大学的香川利春教授对气旋式非接触真空吸盘进行了仿真研究，并在实验中验证了气旋式非接触真空吸盘工作时的主要性能参数[16]。在试验过程中，使用了3对相同的真空吸盘，将每对吸盘的旋向设置为相反方向，使它们产生的旋转力矩相抵消，从而保持工件的稳定。图1.3为非接触式真空吸盘的实物图。

香川教授实验过程实物图

（2）浙江大学的阮晓东、郭丽媛对带有2个喷嘴的气旋式真空吸盘进行了数值模拟，得到了影响吸盘内部流场分布的几个因素。并且，在模拟过程中发现，当吸盘采用双喷嘴结构时，其吸取面压力难以保持稳定，更严重的是，由于工件切向摩擦力的存在，整个吸取过程都不够稳定，因此，他们设计了稳流网结构，以提高吸取过程的稳定性[17]。图1.4为旋转流场的几何模型。