伯努利效应:过压吸持

2013 年 5 月 24 日发表的文章 

自动化技术中的伯努利效应

在流体力学领域,伯努利效应是气体和液体流动时的一种基本效应。尽管这个由瑞士数学家和物理学家丹尼尔•伯努利(Daniel Bernoulli)发现的效应早在250多年就已提出,但是它仍一如既往地充满吸引力。简而言之,当一种介质(例如空气)迅速流过一个物体时会产生负 压。与人们原先的预期不同,物体没有因此被吹走,反而被吸住。

飞机充分利用了这个惊人的效应——它为飞机提供了飞行所必需的升力。当然,摩托车驾驶员对此也并不陌生:当驾驶员飞快驶过一辆卡车时,空气从驾驶员身体和 车身之间快速流过。此时产生一股将驾驶员吸向卡车的负压。借助一个简单的试验,您就能体验伯努利效应。将两张宽纸条持于嘴巴前面,纸条间距约10 厘米。从上向纸条之间用力地吹一口气,纸条就会相互吸住。造成这个现象的原因就是空气流动在纸条之间产生的负压。

自动化技术中的伯努利效应

伯努利吸盘是伯努利效应在自动化技术领域中的一个应用实例。该技术尤其适用于易损工件的抓取,例如硅片——太阳能电池生产中所需的超薄半导体晶片。通过在 吸盘上加载过压,达到吸持工件的目的。尽管气体此时吹向工件,但是得益于伯努利效应,工件同时被吸住。此时,工件与吸盘之间留有微小的间隙。即使表面多孔 或不均匀的物体也能被吸住,而使用真空吸盘就无法做到这一点。此外,非接触式抓取还避免工件产生永久性变形。

费斯托的伯努利吸盘

费斯托的伯努利吸盘

费斯托对现有的伯努利吸盘技术进行了后续开发,通过气流优化的设计结构和更高的表面利用率,可以产生四倍于其它制造商的类似吸盘的吸力研发人员同时优化了 吸盘的布局,避免形成噪音的大空气涡流的产生,从而将噪音也降至最低水平。迄今为止,光伏产业是伯努利吸盘的主要应用领域。但是,费斯托开发人员在抓取碳 纤维毡、地毯或组装印刷电路板的过程中也看到了巨大的发展潜力。