Sistema de Recogida y Colocación por Vacío
Figura 1: Aplicación de recogida y colocación por vacío
Las aplicaciones de recogida y colocación por vacío utilizan herramientas de vacío para la elevación y liberación automatizada de piezas de trabajo. Estas herramientas de recogida y colocación se ven ampliamente en aplicaciones de fabricación moderna para la manipulación automática de materiales. Los sistemas de vacío hacen que tales aplicaciones sean eficientes y rentables, y este artículo cubre los diversos 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
- Levantamiento y apilamiento de una o varias cajas en almacenes
- Recogida de artículos defectuosos de la cinta transportadora
- Empaque de productos alimenticios en instalaciones de procesamiento de alimentos
- Levantamiento de paneles de vidrio o baldosas de piso
- Levantamiento de láminas de metal, piezas moldeadas por inyección en la fabricación de automóviles
Sistema de recogida y colocación por vacío
Figura 2: Componentes de la aplicación de recogida y colocación por vacío: punto de entrada de aire comprimido (A), válvula de control (B), generador de vacío (C), válvula de retención (D), interruptor de vacío (E), válvula de soplado de aire comprimido (F), filtro de vacío (G), manómetro de vacío (H), interruptor de vacío externo (I) y ventosas de vacío (J)
La Figura 2 ilustra los componentes de un sistema de recogida y colocación por vacío.
Punto de entrada de aire comprimido (A)
El aire comprimido entra en el sistema, sirviendo como fuente de energía para generar vacío.
Válvula de control (B)
Las válvulas ayudan a monitorear el nivel de vacío y asegurar el flujo adecuado de aire comprimido en el sistema. La válvula de control de aire comprimido dirige el flujo de aire comprimido en el sistema, evitando cualquier reflujo.
Generador de vacío (C)
Generadores de vacío en sistemas de pick and place utilizan aire comprimido para crear un vacío, permitiendo que las ventosas se adhieran firmemente a los objetos. Estos generadores pueden ser de una o varias etapas, con generadores de varias etapas ofreciendo mayores tasas de succión para una operación eficiente. Para un rendimiento óptimo en aplicaciones de pick and place, es crucial determinar la fuerza de succión requerida y el tiempo de respuesta. Típicamente, asegurar un agarre fuerte implica seleccionar un generador que pueda mantener el nivel de vacío necesario, considerando factores como la longitud de la línea de vacío que puede afectar el tiempo de respuesta. Al entender estos detalles, se puede elegir el generador de vacío más adecuado, asegurando que el sistema maneje los objetos deseados con precisión y rapidez.
Figura 3: Generadores de vacío
Válvula de retención (D)
La válvula de retención (válvula de retención) evita que el vacío pierda presión al bloquear el flujo inverso de aire, asegurando que el vacío permanezca estable durante la operación. Generalmente se instala después del generador de vacío.
Interruptor de vacío externo (E)
Un mecanismo de control adicional que se puede usar para activar o desactivar el vacío externamente, proporcionando flexibilidad en cómo se opera el sistema. Esto permite un control preciso sobre el proceso de pick and place, permitiendo que el sistema se adapte a diferentes tareas o materiales sin necesidad de ajuste manual.
Válvula de control de aire comprimido (F)
En un sistema de pick and place de vacío, la operación comienza con la creación de un vacío para adherir las ventosas a la pieza de trabajo. Esto se logra utilizando una válvula solenoide neumática para controlar el suministro principal de aire o los actuadores en el sistema de aire comprimido. A medida que estas válvulas se abren, el aire se evacua del espacio entre la válvula y la ventosa, creando el vacío necesario para que la ventosa se adhiera firmemente al objeto. Una vez que el objeto necesita ser liberado, entra en juego la válvula de control de aire comprimido. Libera aire comprimido para romper rápidamente el sello de vacío formado entre la ventosa y el objeto. Este mecanismo eficiente permite que las ventosas liberen los objetos recogidos sin demora, asegurando una operación fluida en el proceso de pick and place.
Las válvulas de acción directa (de proceso) se utilizan típicamente como válvulas de vacío ya que no requieren una presión diferencial mínima. También se pueden usar válvulas neumáticas pilotadas externamente. La dirección del flujo de aire debe considerarse cuidadosamente durante la instalación de estas válvulas de vacío. Como la válvula tiene una dirección de flujo especificada, el aire comprimido debe pasar del puerto de alta presión al puerto de baja presión. Esto significa que el puerto de salida de la válvula debe conectarse al lado de vacío de la aplicación.
Para aprender más sobre el uso de válvulas en sistemas de vacío, lea nuestro artículo sobre el uso de válvulas solenoides en aplicaciones de vacío y válvulas de bola en sistemas de vacío.
Figura 4: Válvula solenoide de vacío de 2 vías semi-directa
Filtro de vacío (G)
El filtro de vacío limpia el aire que entra en el sistema, protegiendo al generador de vacío del polvo y los residuos que podrían afectar su funcionamiento.
Manómetro de vacío (H)
Un manómetro de vacío se utiliza en aplicaciones de pick and place para leer las lecturas de presión por debajo de los niveles atmosféricos. 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 Bourdon para lecturas de presión de vacío moderadas. Para lecturas de alto vacío, se utiliza un manómetro especialmente diseñado y altamente sensible. La temperatura, la presión y la precisión requerida para la aplicación son factores importantes en la selección de un manómetro. Para un manómetro de vacío, se prefiere una desviación de ± 0.025 bar.
Figura 5: Manómetro de vacío
Ventosas de vacío (I)
Estos son los efectores finales que contactan físicamente y sostienen los objetos que se están moviendo. Se adhieren a las superficies utilizando la presión de vacío. Una ventosa de vacío es un componente que entra en contacto directo con la pieza de trabajo en una aplicación de pick and place. El generador de vacío elimina el aire entre la superficie de la ventosa y la pieza de trabajo creando un vacío. La presión atmosférica se vuelve mayor que la presión entre la ventosa y la pieza de trabajo, causando que la ventosa de vacío se adhiera a la pieza de trabajo. En general, la fuerza ejercida por la succión de vacío se calcula como:
F = PA
Donde,
- F = fuerza de sujeción,
- ∆P = diferencia entre la presión atmosférica y la presión dentro de la ventosa
- A = área efectiva de succión
La orientación de la carga y el tipo de ventosa utilizada para sostener la pieza de trabajo también afectan la fuerza. Los tipos de ventosas de vacío comúnmente utilizadas incluyen ventosas planas, ventosas ovaladas y ventosas de fuelle. También se requiere conocer el factor de seguridad necesario y el coeficiente de fricción al calcular la fuerza de elevación necesaria.
Figura 6: Ventosas de vacío
Interruptor de vacío interno (J)
Similar al interruptor de vacío externo, un interruptor de vacío interno controla el vacío desde dentro del sistema, ofreciendo un método integrado para gestionar la operación del vacío.
Componentes adicionales
Mangueras
Mangueras neumáticas son necesarias para transportar aire comprimido para la aplicación de pick and place. Estas mangueras deben ser capaces de soportar alta presión para operar con aire comprimido sin fugas. Es aconsejable no usar tuberías delgadas ya que pueden colapsar bajo un vacío incluso con calor moderado. Las mangueras deben dimensionarse para cumplir con el requisito de volumen de flujo y el tamaño de las ventosas.
Figura 7: Mangueras para aire comprimido
Conectores
Las herramientas de vacío generalmente vienen acompañadas de conectores fijos o desmontables para conectarlas a una línea de aire comprimido. Los conectores instalados correctamente previenen fugas y aseguran un flujo adecuado de aire comprimido. Estos conectores deben ser capaces de manejar piezas de trabajo ligeras sin causar ningún esfuerzo de flexión en la ventosa. Se utilizan a menudo conectores neumáticos push-in y otros acoplamientos neumáticos (colectores, acoplamientos de seguridad, etc.). Considere los siguientes parámetros al seleccionar un conector:
- Seleccione conectores basados en el tamaño y tipo de la ventosa
- Considere el material que se está manejando (poroso vs. no poroso)
- Asegúrese de dimensionar adecuadamente el tamaño del orificio del conector y la línea de vacío
- Tenga en cuenta la temperatura y presión requeridas por la aplicación
- Los materiales preferidos para los conectores incluyen aluminio y latón
Figura 8: Conectores para aplicación de vacío
