Aplicaciones de recogida y colocación por succión
Figura 1: Aplicación de recogida y colocación al vacío
Las aplicaciones de recogida y colocación por vacío utilizan herramientas de vacío para elevar y liberar automáticamente las piezas de trabajo. Este tipo de herramientas de recogida y colocación están muy presentes en las aplicaciones modernas de fabricación para la manipulación automática de materiales. Los sistemas de vacío hacen que estas aplicaciones sean eficientes y rentables, y vamos a tratar los distintos componentes que forman parte de estos sistemas. Los sistemas de vacío se ven en los siguientes tipos de aplicaciones de recogida y colocación:
- Montaje automático de piezas en la fabricación de dispositivos electrónicos
- Levantar y apilar una o varias cajas en los almacenes
- Recoger los artículos defectuosos de la cinta transportadora
- Envasado de productos alimentarios en instalaciones de procesamiento de alimentos
- Levantar cristales o baldosas
- Elevación de chapas, piezas moldeadas por inyección en la fabricación de automóviles
Índice de contenidos
- Resumen de la aplicación de recogida y colocación en vacío
- Aire comprimido
- válvulas
- Manómetro
- Generador de vacío
- Ventosa
- Mangueras
- Accesorios
Resumen de la aplicación de recogida y colocación en vacío
La figura 2 representa un diagrama de circuito para una aplicación básica de recogida y colocación en vacío. Los criterios de selección de cada componente de vacío se analizan a continuación:
Figura 2: Componentes de la aplicación pick and place de vacío: punto de entrada de aire comprimido (A), válvula de control de aire comprimido (B), generador de vacío (C), válvula antirretorno (D), filtro de vacío (E), manómetro de vacío (F), vacuostato externo (G), ventosas de vacío (H), vacuostato interno (I) y válvula de descarga de aire comprimido (J).
Aire comprimido
El aire comprimido es el elemento principal para hacer funcionar una aplicación pick and place y suele estar disponible en la mayoría de las instalaciones. Los generadores de vacío utilizan aire comprimido para generar un vacío entre la superficie de la ventosa y la pieza, fijándolas así. El generador de vacío debe garantizar que se mantenga una presión de aire comprimido suficiente para crear un vacío durante toda la operación.
El generador de vacío neumático puede ser de una o varias etapas en las que, una vez que el aire comprimido pasa por una o varias boquillas venturi, se expande y crea un vacío. Para una mayor tasa de succión, es deseable un generador de vacío de varias etapas para la misma cantidad de aire comprimido que un generador de vacío de una etapa.
válvulas
Figura 3: electroválvula de vacío semidirecta de 2 vías
Las válvulas ayudan a controlar el nivel de vacío y a garantizar el flujo adecuado de aire comprimido en el sistema. Entre la ventosa de vacío y la fuente de aire comprimido se instalan diferentes tipos de válvulas que cumplen diferentes funciones. En una aplicación general de recogida y colocación en vacío, se instalan los siguientes tipos de válvulas:
- Válvula antirretorno: Una válvula antirretorno o válvula de retención permite que el flujo de aire comprimido sólo fluya en una dirección en el sistema. Normalmente se instala después del generador de vacío. Vea la selección de válvulas de retención de Tameson.
- Válvula de control de aire comprimido: Por lo general, una electroválvula neumática se utiliza para controlar el suministro principal de aire o los actuadores del sistema de aire comprimido. Cuando estas válvulas se abren, el aire entre la válvula y la ventosa se evacua creando un vacío que permite que la ventosa se adhiera a la pieza. Las válvulas de acción directa (de proceso) son las más utilizadas como válvulas de vacío, ya que no requieren una presión diferencial mínima. También se pueden utilizar válvulas neumáticas pilotadas externamente. Vea la selección de electroválvulas de Tameson.
Durante la instalación de estas válvulas de vacío debe tenerse muy en cuenta la dirección del flujo de aire. Como la válvula tiene una dirección de flujo especificada, el aire comprimido debe pasar de la conexión de alta presión a la de baja presión. Esto significa que el puerto de salida de la válvula debe estar conectado en el lado de vacío de la aplicación. El caudal, el principio de diseño de la válvula, el índice de fugas, el tiempo de respuesta y la función del circuito (2 vías, 3 vías) son algunos de los criterios que deben considerarse cuidadosamente para seleccionar una válvula de vacío.
Para saber más sobre el uso de las válvulas en los sistemas de vacío, lea nuestro artículo sobre el uso de las electroválvulas en las aplicaciones de vacío, también puede conocer el uso de las válvulas de bola en los sistemas de vacío.
Manómetro
Figura 4: Manómetro de vacío
Un manómetro de vacío se utiliza en las aplicaciones pick and place para leer las lecturas de presión por debajo de la atmosférica. Estos manómetros se instalan cerca de la entrada de la ventosa y/o cerca de la salida de la fuente de aire comprimido. La lectura negativa (con respecto a la presión atmosférica) en el manómetro indica la presión de vacío. Generalmente, se utiliza un manómetro de tubo de Bourdon para la lectura de la presión de vacío moderada. Para la lectura de alto vacío, se utiliza un manómetro de alta sensibilidad especialmente diseñado. La temperatura, la presión y la precisión requerida para la aplicación son factores importantes a la hora de seleccionar un manómetro. Para un vacuómetro, se prefiere una desviación de ± 0,025 bar. Vea la selección de manómetros de Tameson para aplicaciones de vacío.
Generador de vacío
Un generador de vacío genera el nivel de vacío necesario para la aplicación con la ayuda de aire comprimido. Por lo tanto, primero tenemos que calcular el cambio de presión requerido por la ventosa y el tiempo de respuesta requerido. Una baja tasa de succión creará una débil adhesión en la ventosa. El tiempo de respuesta puede aumentar con el incremento de la longitud de la línea de vacío. El conocimiento previo de estos datos es necesario para realizar la selección del generador de vacío. Vea la selección de generadores de vacío de Tameson.
Figura 5: generadores de vacío
Ventosa de vacío
Una ventosa de vacío es un componente que entra en contacto directo con la pieza en una aplicación de recogida y colocación. El generador de vacío elimina el aire entre la superficie de la ventosa y la pieza creando un vacío. La presión atmosférica es mayor que la presión entre la ventosa y la pieza, lo que hace que la ventosa se adhiera a la pieza.
Figura 6: Línea de producción Pick and Place
En general, la fuerza ejercida por la succión del vacío se calcula como
- Dónde,
- F = fuerza de retención,
- ∆P = diferencia entre la presión atmosférica y la presión dentro de la ventosa
- A = superficie de aspiración efectiva
La orientación de la carga y el tipo de ventosa utilizada para sujetar la pieza también afectan a la fuerza. Los tipos de ventosas de vacío más utilizados son las ventosas planas, las ovaladas y las de fuelle. También es necesario conocer el factor de seguridad y el coeficiente de fricción necesarios para calcular la fuerza de elevación necesaria. Vea la selección de ventosas de vacío de Tameson.
Figura 7: Ventosas de vacío
Mangueras
Lasmangueras neumáticas son necesarias para transportar aire comprimido para la aplicación pick and place. Estas mangueras deben ser capaces de soportar una alta presión para funcionar con aire comprimido sin fugas. No es aconsejable utilizar tubos finos, ya que pueden colapsar bajo el vacío incluso con un calor moderado. Las mangueras deben estar dimensionadas para cumplir con el requisito de volumen de flujo y el tamaño de las ventosas. Vea la selección de mangueras neumáticas de Tameson.
Figura 8: Mangueras para aire comprimido
Accesorios
Figura 9: Accesorios para la aplicación de vacío
Las herramientas de vacío suelen ir acompañadas de racores fijos o desmontables para conectarlas a una línea de aire comprimido. Los racores correctamente instalados evitan las fugas y garantizan una trayectoria de flujo adecuada para el aire comprimido. Estos racores deben ser capaces de manipular piezas ligeras sin causar ninguna tensión de flexión en la ventosa. A menudo se utilizan racores neumáticos a presión y otros acoplamientos neumáticos (colectores, acoplamientos de seguridad, etc.). Están disponibles en una gran variedad de tamaños y deben seleccionarse en función del tamaño y el tipo de ventosa que se utilice. El tipo de material que se manipula (poroso, no poroso) es también una consideración crítica. Es igualmente importante asegurarse de que el tamaño del orificio del accesorio y de la línea de vacío es el adecuado. También hay que tener en cuenta la temperatura y la presión necesarias para la aplicación. El aluminio y el latón son los materiales más utilizados para este tipo de accesorios. Vea la selección de acoplamientos neumáticos y racores de Tameson.