Ventosas planas cóncavas

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Ventosas y aplicaciones de vacío

¿Qué es una ventosa de vacío plana cóncava y para qué sirve?

Una ventosa de vacío es una pieza que se encarga de coger un objeto, es decir, es el punto de unión entre una máquina y una pieza. Utiliza presión negativa para adherirse a las piezas al crear una diferencia de presiones. La presión negativa es provocada al expulsar la presión del aire al exterior de la ventosa favoreciendo de este modo sujetar una pieza. Hay que señalar la diferencia de presión entre el interior y el exterior de la ventosa la genera el generador de vacío, quien se encarga de evacuar el aire que permanece en la ventosa.

Normalmente los sistemas de vacío se utilicen en procesos industriales, ya sea en una línea de fabricación, alimentadores de máquinas, puestos de pick & place o de packaging.

Ventajas de integrar sistemas de vacío

Las aplicaciones de vacío generan los siguientes beneficios al sector industrial:

• Favorece la manipulación de piezas a gran velocidad
• Ofrecen gran precisión en la colocación
• Incorporan equipos neumáticos muy flexibles a la hora de adaptarlos a los trabajos
• Gastan menos energía respecto a otros sistemas
• El sistema neumático es un sistema limpio lo que le permite trabajar en entornos que requieren gran limpieza como puede ser el sector farmacéutico
• Es una solución ideal para producir con robots Scara
• Necesitan una configuración muy sencilla de integrar en cualquier robot industrial
• Son muy productivos en la automatización de final de línea y en robots paletizadores.
• Ofrecen tiempos de ciclo muy rápidos
• Son muy adaptables a las particularidades de los materiales

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¿De qué modo funciona una ventosa de vacío?

Una ventosa de vacío funciona situándose encima de una superficie en donde al presionar expulsa el aire hacia el exterior. Al dejar de ejercer la presión, la ventosa recuperando su forma, provocando un vació de baja presión lo suficientemente importante como para mantenerse adherido al material. Esta fuerza de agarre se crea por la diferencia de presiones entre la ventosa y el exterior.

Tipos de ventosas de vacío para robots industriales

• Ventosas planas. Las ventosas planas, también llamadas ventosas de copa, son las ventosas estándar en el sector industrial al ser utilizadas principalmente para manipular piezas con superficie plana, cóncavas e incluso abombadas. Tienes a tu disposición ventosas planas redondas y ventosas planas ovaladas. Existen modelos que se adaptan eficazmente a la geometría de los objetos, así como su anchura y a su capacidad de deformación. Destacan por su gran capacidad de exactitud en el posicionamiento. Las ventosas planas ovaladas, y en especial las placas de ventosa ovaladas son soluciones eficaces para la sujeción de piezas largas y estrechas, es el caso de marcos de puertas que incluso pueden llegar a estar abombadas.
• Ventosas ultraplanas. Son ventosas totalmente planas destinadas a productos alimenticios con superficie más grande de lo normal para trabajos en donde se necesita no dejar marca.
• Ventosas de fuelle. Las ventosas de fuelle reciben su nombre por su forma de acordeón o fuelle, con pliegues de 1.5 que aumentan en función del fabricante. Han sido diseñadas para ser empleadas sobre superficies abombadas, irregulares o con deformaciones. Existen ventosas de fuelle redondas y ovaladas principalmente, aunque según el producto pueden incorporar juntas anulares que favorecen la sujeción ante superficies con mayor desnivel. Las ventosas de fuelle ovaladas son recomendadas para objetos largos y finos. El diámetro de estas ventosas va desde los 2 mm hasta 255 mm.
• Ventosas rectangulares. Son ventosas con forma rectangular especialmente indicadas para trabajos de manipulación de bolsas y sacos de hasta 50 kg. Puedes encontrar modelos de ventosas con medidas que van desde los 25x17mm hasta los 445x216mm.
• Ventosas con forma de campana. Son ventosas con forma de campana y se caracterizan porque disponen de un labio hermetizante muy delgado. Son muy flexibles a la hora de coger piezas en superficies con bordes. Están especialmente indicados para procesos de Picking en el sector alimentario.
• Ventosas metálicas. Se utilizan para coger piezas robustas y de gran volumen. Tienen un inmejorable comportamiento en superficies rugosas, como es el caso de mármoles o losas de pizarra. Hay ventosas con diámetros que comprenden desde los 100 mm hasta los 450 mm.
• Ventosas para chapa con aceite. Estas ventosas han sido creadas para trabajar sobre piezas metálicas ligeramente curvadas y cubiertas por una capa de aceite. En su interior integran un sistema antideslizante que garantiza el correcto comportamiento. Cabe recordar su potencial de succión y por poder coger piezas tanto en horizontal como en vertical.
• Ventosas de triple labio. Son ventosas fabricadas para superficies rugosas. El sistema de triple labio asegura el agarre en piezas extremadamente rugosas o irregulares. Hay un abanico de ventosas que van desde los 48 mm hasta los 100 mm de diámetro.
• Ventosas flotantes. Son ventosas utilizadas con objetos extremadamente finos y delicados, como pueden ser láminas, obleas o células fotovoltaicas. Han sido fabricados para no realizar deformaciones en los materiales gracias a que apenas tiene contacto con la pieza. A lo largo del agarre, la ventosa flota en el aire por el principio de Bernoulli.
• Ventosas especiales. Son las ventosas diseñadas a medida para trabajos especiales, ya sea por sus dimensiones, peso o temperatura del entorno de trabajo.
• Ventosas para perfiles hermetizantes. Así se denomina a las ventosas utilizadas en procesos hermetizantes con aristas y esquinas.
• Ventosas planas para papel y láminas. Son ventosas que se componen de una base plana y redonda para asegurar el agarre del material sin realizar deformaciones.
• Esponja hermetizante para sistemas de planos aspirantes. Es una aplicación de vacío que mediante el uso de una esponja se realiza la manipulación de piezas por vacío suprimiendo la necesidad de utilizar ventosas. Están especialmente indicadas para la manipulación de piezas delicadas en donde es prioritario no crear huella, como sucede con los cristales de pantallas células fotovoltaicas. También se utilizan para el agarre de un gran número de piezas por medio de una única garra. Entre sus ventajas se encuentran en que no tienen fugas y son especialmente de sustituir. Según las características de la pieza puedes cambiar el tipo de material para que garantice un mayor agarre. Los más extendidos son de caucho, poliuretano o silicona. Las esponjas disponen de láminas para poder realizar los cambios rápidamente. Están especialmente indicados para vidrio, envases, metal, plástico, madera, productos de logística, pantallas, chapa de acero inoxidable, sacos, bolsas o piedra.
• Cajones de vacío modulares. Los cajones de vacío son sistemas modulares que facilitan la adaptación a las necesidades de sujeción a los procesos. Creados diseñados para poder adaptarse ante los procesos de paletización, ya sea por volumen, peso o forma. El proceso de succión por vacío puede ser con ventosas, esponjas hermetizantes o espuma, y los generadores de vacío pueden ir incorporados o no en el equipo. La flexibilidad de este sistema permite seccionar la placa en dos zonas independientes para la sujeción de diferentes modelos de piezas.
• Gripper con planos aspirantes de vacío para paletizado. Las garras de vacío por planos aspirantes son herramientas neumáticas que se utilizan en los robots paletizadores de cajas, botes, briks y paquetes. Su cuerpo suele estar compuesto de acero inoxidable y se caracterizan por ser capaces de realizar manipulaciones por vacío de prácticamente cualquier objeto, aunque todo dependerá de su grado de porosidad. Destacan por ser un sistema de sujeción rápido y preciso. Los planos aspirantes son pequeños o grandes, como pueden ser los de paletizado, que se utilizan para la carga y descarga de paquetes.
• Ventosas para capa completa de paletizado. Los proveedores de sistemas ofrecen aplicaciones de logística para la paletización de capas completas por medio de sistemas de vacío que incorporan a su vez garras mecánicas especiales. Estos útiles facilitan el aumento de la productividad de un proceso de paletizado y despaletizado por medio de sistemas de manipulación personalizados.

Materiales de las ventosas de vacío

Los materiales con los que están fabricadas las ventosas son flexibles a las particularidades del producto, motivo por el cual hay una gran variedad de compuestos. Los más utilizados son los de caucho nitrílico y natural, poliuretano y silicona, aunque también tienes a tu disposición compuestos de policloruro de vinilo y diferentes derivados del caucho, como el caucho etileno propileno. Estos materiales ofrecen un buen envejecimiento frente al desgaste, fricción, grado de estanquidad, resistencia a la abrasión, al aceite, ozono, alcohol y ácidos, a la intemperie, temperaturas del proceso y del entorno de trabajo. Los trabajos destinados del sector alimentario deben de estar conformes con la calificación FDA 21 CFR 177.2600.

Partes de un sistema de vacío

Las aplicaciones de vacío para el sector de la automatización industrial se adaptan perfectamente a los requerimientos colaborativos por medio de gripper de vacío y garras. Básicamente un sistema de vacío puede incorporar los siguientes componentes:

• Bielas elásticas para la compensación de alturas. Son piezas creadas para compensar las diferencias que puede haber entre el equipo de vacío y un objeto. En función de su diseño, las necesidades de las ventosas pueden variar entre sí.
• Racores y alojamientos articulados. Se emplean para orientar las ventosas en superficies inclinadas.
• Eyectores de vacío. Estos accesorios provocan presión negativa centralizado por medio de neumática e incorporan silenciadores. Sirven para controlar la activación de las señales. Son compactos, en línea o por medio de terminales compactos que forman módulos.
• Bombas de vacío. Las bombas de vacío industriales son equipos eléctricos que sirven para extraer presión de un circuito a una presión inferior a la de la atmósfera. Así generas un circuito con presión negativa con el caudal necesario para succionar grandes pesos.
• Generadores de Vacío. Estos equipos de vacío se componen de un sistema neumático o eléctrico que crea el vacío debido en el interior de un circuito. Son los responsables de generar ciclos a gran velocidad y gracias a que son equipos pequeños son muy fáciles de integrar en un equipo. Los generadores eléctricos están recomendados para cuando no es compatible un equipo o cuando el proceso requiere gran presión para la potencias de aspiración elevadas.
• Válvulas de presión. Las Válvulas están destinadas a trabajos de descarga de presión del circuito que según las necesidades, tendrá una tecnología más avanzada para poder responder ante los procesos más exigentes. Dentro llevan válvulas con diferentes formas, como puede ser de bola o de trébol, cada una de ellas tiene sus propias particularidades. 
• Utillajes de compensación para ventosas. Son equipos de vacío que se utilizan para compensar los desplazamientos que se generan durante el proceso de sujeción. Hay modelos que son capaces de contrarrestar el giro e incluso puedes incorporar un antigiro.

Utilidades de las ventosas de vacío

Las técnicas de vacío se adaptan constantemente a las necesidades que hay en la Industria 4.0 ofreciendo con soluciones de fijación adecuadas a las necesidades de cada producto. Algunos de los sectores para los que están directamente fabricados son para procesos de manipulación de materiales en alimentación de prensas, automatización de final de línea, distribución de pedidos en áreas de logística, automatización de almacenes, paletizado automático de cajas aeropuertos, empaquetado, alimentación, automoción, productos químicos y piezas de electrónica.

Los materiales adecuados para trabajos de manipulación con sistemas de vacío son principalmente materiales finos, deformables, láminas de papel, plástico, vidrio, madera, accesorios de electrónica y tecnológicos, chapa, obleas, láminas de plástico, células solares, hormigón, azulejos, etc… 

Calcular la ventosa correcta para un trabajo por vacío

Sin duda este es un aspecto de vital importancia para un funcionamiento adecuado de un proceso. La capacidad de retención de una ventosa se calcula al multiplicar la superficie de aspiración de la ventosa por la presión diferencial. Esto significa que cuanto mayor sea el área de aspiración y mayor presión diferencial, más grande será la capacidad de sujeción de un equipo.

Partes de una ventosa

Los sistemas de vacío disponen de ventosas, piezas elastométicas o hermetizantes que en su modo más simple se componen de dos partes, la boquilla y la propia ventosa. Los equipos tienen generación de vacío integrada por medio de eyectores compactos, generadores y bombas de vacío, elementos que se emplean en un circuito de aire al que debemos de que sumar mangueras de aire, racores y válvulas.

Tamaños de las ventosas

Tenemos a nuestra disposición ventosas planas desde un diámetro de 1 mm hasta 125mm, mientras que las de fuelles se encuentran entre 11 mm y 255 mm. Estas medidas pueden variar en función del proveedor.

¿Qué es una esponja hermetizante y para qué sirve?

A parte de las ventosas, tenemos a nuestro alcance otros sistemas de sujeción por vacío con gran presencia en el sector industrial. Nos referimos a los equipos de planos aspirantes que son capaces de integrar tanto ventosas con compensación de alturas como de esponjas hermetizantes. Este sistema incorpora una lámina que se pega con una esponja que le permite manipulaciones a gran velocidad. Las ventosas han sido fabricadas para realizar operaciones de sujeción con piezas flexibles, sirvan de ejemplo los sacos, bolsas y cajas de cartón, mientras que las esponjas hermetizante sobresalen en el agarre de piezas alargadas, rígidas, con superficie rugosa y tarros con bordes descubiertos en donde la sujeción de una ventosa es imposible.