Adeseori în procesul de producție obiectele sau părți ale acestora trebuie manevrate dintr-un loc în altul sau ținute în poziție fixă. De exemplu, în timpul montării automate a aparatelor electronice, unele componente trebuie extrase din container și așezate pe placa cu circuite imprimate. Vă puteți imagina și dvs. mult mai multe situații asemănătoare. Pentru mutarea obiectelor dintr-un loc în altul putem utiliza un echipament de prindere mecanic, dar este o metodă destul de dificilă, puțin răspândită, care poate fi mai degrabă adaptată unui proces concret, pentru că trebuie măsurată forța cu care este presat obiectul mutat. O asemenea copiere a naturii nu este ușoară și, de aceea, în multe procese, se folosește o metodă mult mai simplă și care are totodată multe avantaje – fixarea prin sucțiune a obiectului cu ajutorul vacuumului. Caracteristici importante ale acestei soluții sunt scalabilitatea și ușurința de utilizare.
Cu siguranță, oricine, chiar și persoanele care nu au de-a face în fiecare zi cu automatizările industriale, va înțelege în mod intuitiv în ce constă utilizarea vacuumului pentru prinderea obiectelor. Mașina care utilizează această metodă operează cu un braț cu un capăt adecvat, adaptat obiectului (sau cu un adaptor cu o serie de capete), prin care este aspirat aerul. Aceste capete sunt denumite ventuze de aspirație. Aspirarea este produsă de vacuumul obținut cu ajutorul pompei și este controlată de supapa deschisă în momentul contactului dintre ventuză și obiect. Vacuumul care apare în spatele ventuzei încearcă să tragă obiectul prin aceasta, ceea ce nu este posibil din cauza dimensiunilor obiectului. În această situație, obiectul se va comporta ca un dop menținut pe poziție de vacuum.
Această metodă de prindere a obiectelor poate fi folosită în mai multe moduri, deoarece forța cu care este ținut obiectul depinde de valoarea vacuumului și de aria suprafeței asupra căreia acționează. Prin urmare, forța poate fi modificată prin alegerea corespunzătoare a parametrilor menționați. Echipamentele de prindere cu vacuum pot fi folosite cel mai ușor pentru manipularea obiectelor cu suprafețe mari, plate, care asigură o bună aderență a capetelor. Apar însă dificultăți atunci când obiectele au forme complicate și o greutate mare. În această situație, va trebuie realizată o ventuză specială sau o matrice cu mai multe ventuze. Metoda vacuumului este una de uz general, potrivită cu diverse obiecte indiferent de materialele din care sunt fabricate acestea. Fapt important, această metodă nu influențează caracteristicile obiectelor manevrate, spre deosebire, de exemplu, de dispozitivele de prindere magnetice, care pot cauza o magnetizare secundară a obiectelor metalice.
Metoda vacuumului are două avantaje, menționate chiar în introducere. Primul este ușurința utilizării și înțelegerii principiului de funcționare. Astfel, nu va pune probleme constructorilor de mașini, nici personalului de mentenanță. În al doilea rând, este ușor scalabilă. Înseamnă că poate fi folosită la fel de bine pentru manevrarea elementelor miniaturale, precum roți dințate ale ceasurilor sau componente electronice SMD, precum și a celor mari, precum subansambluri ale vehiculelor montate pe bandă, foi de tablă, scânduri sau elemente de mobilier.
Unul dintre cei mai importanți producători de elemente pentru echipamentele de prindere cu vacuum este concernul global Schmalz, originar din Germania. Oferta extrem de bogată pentru automatizări a acestuia cuprinde toate componentele necesare pentru construirea sistemului de prindere. Construirea unui asemenea sistem, deși pare ușoară, poate pune însă anumite probleme. De aceea, firma Schmalz oferă asistență în alegerea componentelor adecvate cerințelor și chiar proiecte de sisteme cu vacuum „la cheie”. Nu este lipsit de însemnătate faptul că aceștia dispun de cunoștințe dobândite direct sau indirect pe baza numărului enorme de aplicații realizate de clienții din diferite domenii, folosite pentru manipularea unor obiecte din diverse materiale.
Datorită orientării consecvente spre client, capacității de inovare, calității excelente a produselor și competențelor de consiliere complexe, Schmalz este lider de piață în domeniul automatizărilor cu vacuum. La sediul central al firmei din Germania și în cele 19 filiale, aproximativ 1500 de lucrători produc componente destinate echipamentelor de prindere cu vacuum, inclusiv elemente pentru macarale acționate manual și pentru fixarea lemnului sau a metalului în timpul prelucrării. În oferta companiei putem găsi tot ceea ce este necesar pentru construirea unui echipament de prindere cu vacuum care funcționează eficient. Calitatea foarte bună a produselor și modul de funcționare a firmei sunt confirmate de numeroase certificate. Dintre acestea, merită menționate: DIN ISO 9001 (managementul calității) din 1994, DIN ISO 14001 (managementul de mediu) din 1997, DIN ISO 50001 (managementul energiei) din 2012.
Ventuzele de aspirație
Ventuza de aspirație este unul dintre cele mai importante elemente ale unui sistem de prindere cu vacuum și, totodată, componenta cea mai delicată și mai expusă la riscul deteriorării. Această ventuză este proiectată să asigure un contact corespunzător de etanș cu obiectul și fixarea acestuia pe durata manipulării cu ajutorul vacuumului. Deteriorările apar cel mai adesea la contactul direct cu obiectul manevrat, care poate fi rugos, poate avea o temperatură ridicată, alteori poate fi și murdărit cu unele substanțe folosite în timpul producției.
Așa cum bine știm, un echipament este supus riscului de avarie în aceeași măsură în care este expus cel mai slab element al acestuia. De aceea, alegerea ventuzei de aspirație și a materialelor din care va fi aceasta realizată este hotărâtoare pentru funcționarea fiabilă, fără defecțiuni, a echipamentului automat în procesul de producție.
Specialiștii de la firma Schmalz își dau bine seama de acest lucru. Firma oferă un bogat sortiment de ventuze de aspirație din diverse materiale durabile, proiectate pentru a răspunde cerințelor adaptate la diferite profiluri de producție. Majoritatea ventuzelor de aspirație sunt fabricate din elastomeri speciali. Important este și faptul că acestea sunt prevăzute cu racorduri care permit înlocuirea rapidă, facilitând astfel operațiunile de service sau de adaptare a liniilor la noi obiecte.
Ventuzele de aspirație pot fi clasificate în funcție de forma acestora și de tipul materialului manipulat. Simplificând, putem spune că forma unei ventuze de aspirație este determinată de forma obiectului manevrat. Ventuzele de aspirație rotunde sunt potrivite pentru manipularea obiectelor cu formă regulată sau pentru construirea de ansambluri alcătuite din mai multe ventuze și un adaptor. Ventuzele de aspirație ovale sunt adecvate pentru manipularea obiectelor lungi și înguste. Multe ventuze de aspirație sunt prevăzute cu un burduf, care are un dublu rol. În primul rând, acesta compensează diferențele din înălțimea la care ventuzele sunt aplicate pe obiect, ceea ce este important pentru manevrarea obiectelor cu diferențe de înălțime, orientate în diferite moduri, cu detalii convexe sau concave. În al doilea rând, burduful este potrivit și pentru manipularea elementelor delicate, pentru că reprezintă un amortizator între brațul echipamentului automat (sau al robotului) și obiect.
Materialul din care este realizată ventuza trebuie adaptat la materialul obiectului fixat. Ventuzele de aspirație destinate manipulării obiectelor delicate trebuie să fie fabricate din elastomeri moi. Pe de altă parte, ventuzele de aspirație pentru lemn sau tablă sunt realizate dintr-un material mai tare, fiind adeseori adaptate pentru funcționarea la o temperatură ridicată. Materialul moale al ventuzei de aspirație creează în mod natural o îmbinare etanșă, cel tare necesitând însă ca suprafața de contact cu obiectul manipulat să fie etanșată, de exemplu, cu ajutorul unui elastomer. În alegerea materialului ventuzei de aspirație sunt importante și cerințele prevăzute de standarde – piesele metalice folosite în unitățile de producție vor diferi de cele folosite în domeniul farmaceutic sau în industria alimentară.
În oferta Schmalz putem găsi ventuze de aspirație pentru orice tip de obiect, material și din orice ramură industrială. Acestea pot fi utilizate pentru manevrarea ambalajelor din carton, a pungilor, a ambalajelor din plastic și a blisterelor, foliilor, sticlei, materialelor compozite etc. Ventuzele respectă standardele internaționale aplicabile în industria alimentară, farmaceutică și în alte domenii, iar materialele folosite pentru construirea ventuzelor de aspirație nu lasă urme pe obiectele manipulate. Unele modele de ventuze sunt rezistente la temperaturi ridicate, de până la 600°C, ceea ce este foarte util în cazul prelucrării termice. Firma oferă și numeroase accesorii, precum profile de etanșare pentru suprafețe rugoase, netede și texturate, flanșe, filtre, inserții de etanșare și elemente de sprijin.
Elemente de montare
În cea mai simplă variantă, o singură ventuză de aspirație poate manipula un singur obiect, unul nu foarte greu, însă cu ajutorul unei matrici de ventuze pot fi manevrate și obiecte mari, masive sau mai multe obiecte, de exemplu toate tabletele sau biscuiții din blister.
Firma Schmalz oferă o gamă largă de accesorii destinate integrării ventuzelor de aspirație sau a echipamentelor de prindere speciale cu circuitul de vacuum. Este vorba, de exemplu, de racorduri cu articulație, multidirecționale și pentru îmbunătățirea contactului ventuzelor cu suprafața neuniformă a obiectului. Pentru atenuarea efectelor diferenței de înălțime sunt disponibile compensatoare cu arcuri. În mod suplimentar, acestea ajută la ridicarea și coborârea delicată a obiectelor. În oferta firmei putem găsi și kituri de montaj pentru echipamente de prindere care includ și lagăre. Acestea sunt proiectate pentru compensarea diferenței de înălțime din sistemele de prindere fără riscul de blocare. Alte suspensii, precum FST-C, sunt destinate construcției de echipamente pentru manevrarea obiectelor răsucite sau încrețite, fără riscul desprinderii straturilor (în cazul panourilor de mobilier) sau al deteriorării acestora.
Este foarte greu să enumerăm toate accesoriile oferite de Schmalz. Este de ajuns să spunem că în oferta firmei se află componente cu ajutorul cărora poate fi realizat orice echipament de prindere, pentru orice tip de obiect, iar profesioniști experimentați vă vor ajuta să alegeți soluția potrivită pentru aplicația dvs.
Generatoare de vacuum
Chiar și cel mai bine construit echipament de prindere cu vacuum nu poate fi utilizat fără vacuumul produs, în general, de un generator de vacuum. Funcția acestuia poate fi îndeplinită de un circuit pneumatic cu ejector, de o pompă sau o suflantă.
Avantajul generatoarelor pneumatice de vacuum îl reprezintă timpul scurt dintre alimentarea cu aer și obținerea vacuumului, precum și posibilitatea, rezultată din dimensiunile mici și greutatea mică, de integrare directă cu brațul de prindere. Ejectoarele oferite de Schmalz sunt echipate cu soluții inteligente care asigură controlul consumului de energie și al procesului. Utilizarea ejectorului necesită o sursă de aer comprimat, al cărui flux determină apariția vacuumului. Există variante de ejectoare, care pot fi legate în serie, creând astfel mai multe surse de vacuum.
Generatoarele de vacuum electrice funcționează pe baza unei pompe sau suflante. Avantajul soluțiilor oferite de Schmalz îl reprezintă posibilitatea integrării facile cu brațul robotului sau cu un alt tip de echipament de prindere, precum și funcționalitatea integrată de reglare a valorii vacuumului. Spre deosebire de ejector, dimensiunile pompei nu permit, de obicei, încorporarea directă a acesteia în dispozitivul de prindere, dar există soluții destinate integrării cu ușurință în brațul robotului. Cel mai adesea, acest tip de generatoare este folosit atunci când nu există acces la o sursă de aer comprimat sau când este necesar un vacuum cu o valoare mare.
Ejectoarele oferite de Schmalz au diferite dimensiuni. Acestea sunt foarte eficiente, fiabile, iar în interiorul lor este integrat un amortizor. Sunt potrivite pentru sisteme cu generare de vacuum centralizată sau dispersată. Anumite modele pot fi conectate în serie, fiind montate direct pe furtunul (conducta) de alimentare cu aer comprimat. Unele au integrate ventile la admisie sau la evacuare, iar cele mai extinse sunt echipate cu un senzor de presiune. O opțiune suplimentară este funcția de economisire a aerului comprimat, precum și de control al alimentării și al etapelor procesului de prindere și fixare. Cu ajutorul accesoriilor oferite de firma Schmalz pot fi construite terminale compacte alcătuite din cel mult 16 ejectoare fixate într-un singur bloc.
Generatoarele de vacuum electrice oferite de Schmalz nu necesită alimentarea cu aer comprimat. Funcțiile inteligente de control integrate facilitează utilizarea corespunzătoare, economică a generatorului în aplicație. Forma carcasei le predispune pentru aplicațiile care includ brațe de roboți sau pentru manipularea staționară a materialelor cu ajutorul coboților, adică al roboților colaborativi. În generatoarele electrice, vacuumul este obținut cu ajutorul unei pompe de vacuum sau al unei suflante.
Pompele de vacuum creează vacuum cu o valoare mare și un debit redus. Firma Schmalz oferă pompe lubrifiate cu ulei, pentru funcționare uscată sau cu inel de apă. Suflantele permit obținerea unui debit mare, cu o valoare relativ mică a vacuumului creat. Soluțiile oferite de Schmalz cuprind funcționalitatea opțională de control al vitezei de rotație a motorului suflantei și un circuit electropneumatic de inversare.
Alături de pompe, compania livrează și accesorii precum: rezervoare de vacuum, mini-centrale de vacuum (alcătuite din pompă, rezervor, dispozitiv de monitorizare și regulator) și unități de vacuum compuse din ejector, rezervor, dispozitiv de monitorizare și regulator.
Sisteme de prindere cu vacuum „la cheie”
Firma Schmalz proiectează „la cheie” sisteme de prindere gata de montare pe brațe de roboți sau pe echipamente automate. Acestea sunt proiectate pentru a răspunde cerințelor concrete ale diferitelor aplicații. Sistemele de prindere au un rol cheie aproape în fiecare sector industrial, asigurând o înaltă eficiență și fiabilitate a proceselor de producție.
Sistemele complexe de prindere cu vacuum de la firma Schmalz cresc în mod considerabil eficiența și fiabilitatea proceselor de producție automate. Soluțiile cuprind sisteme stratificate și de suprafață, precum și echipamente de prindere cu mai multe ventuze de aspirație, gata de montare, ideale în diverse domenii de automatizări.
Ventile
Ventilele sunt utilizate pentru controlul vacuumului și aerului comprimat. Dacă sunt bine alese, contribuie la fiabilitatea procesului și la eficiența sistemelor cu vacuum. Firma Schmalz oferă aceste elemente în mai multe variante, adaptate cerințelor concrete. În portofoliul acesteia putem găsi ventile electromagnetice (controlate direct sau pneumatic), supape de reținere și limitatoare de debit destinate închiderii furtunurilor de vacuum care ajung la ventuze fără contact cu elementul de lucru, ventile de control, compensatoare cu arcuri pentru verificarea mecanică a zonei acoperite de ventuză, supape unidirecționale cu mecanism de retur cu arc, utilizate pentru protecția circuitului în caz de avarie a generatorului de vacuum.
În afara celor menționate (controlate automat), în oferta producătorului sunt disponibile și ventile operate manual, destinate utilizării în dispozitive de ridicare cu acționare manuală sau pentru controlul de avarie al debitului de aer în echipamentele automatizate.
Filtre și racorduri
Echipamentele de prindere cu vacuum au un singur inconvenient. Acesta constă în posibilitatea atragerii în interiorul sistemului de vacuum a unor așchii de material, picături de lubrifiant, lichid sau a altor obiecte. Pentru a preveni accesul unor asemenea impurități și, totodată, posibile avarii, generatorul de vacuum, furtunurile și ventilele sunt protejate de filtre.
În distribuția vacuumului sunt implicate distribuitoare, furtunuri, racorduri și îmbinări. Acestea sunt elemente care completează oferta firmei Schmalz, necesare în orice circuit de vacuum. Sunt destinate nu doar distribuirii vacuumului în sistem, dar și racordării ventuzelor cu generatoarele de vacuum.
Senzori și dispozitive pentru monitorizarea instalației
Pentru asigurarea unei funcționări fără avarii a sistemului cu vacuum sunt necesare dispozitive de monitorizare, care controlează starea sistemului și valoarea vacuumului. Acestea au o importanță considerabilă pentru siguranța funcționării sistemului, pentru fiabilitatea acestora și permit depistarea precoce a eventualelor defecte. În oferta firmei vom găsi: întrerupătoare mecanice de vacuum, senzori de presiune cu ieșire analogică (măsurare în intervalul cuprins între -1 și 10 bar), senzori electronici de presiune prevăzuți cu afișaj, cu ieșiri digitale PNP și NPN, regulatoare de vacuum, supape de reducere, dispozitive de avertizare, precum și accesorii corespunzătoare, precum racorduri și adaptoare pentru întrerupătoare de vacuum.
În încheiere
Construirea unui sistem eficient cu vacuum destinat manipulării obiectelor necesită nu doar cunoștințe despre produsele destinate realizării acestui sistem, dar și experiență în aplicarea soluțiilor. Chiar dacă înțelegerea principiului de funcționare a echipamentelor de prindere cu vacuum nu este dificilă, punerea în practică a acestuia necesită cunoștințe interdisciplinare și utilizarea componentelor corespunzătoare.
Dintr-un sistem standard de prindere cu vacuum fac parte: o ventuză de aspirație sau o matrice de asemenea ventuze care creează un fel de interfață între sistem și obiectul manipulat, elemente de montare, un generator corespunzător de vacuum care alimentează ventuzele, ventile sau ansambluri de ventile, întrerupătoare și elemente de monitorizare care asigură o utilizare fără riscuri, precum și dotări suplimentare, precum furtunuri, racorduri, filtre, ramificații și altele. Toate aceste componente le putem găsi în oferta firmei TME, care este distribuitorul mărcii Schmalz. Fapt important, dacă utilizăm soluțiile oferite de o singură firmă, vom fi siguri de realizarea fără probleme a aplicațiilor, pentru că diferitele elemente se vor potrivi unele cu altele.