Generadores de vacío industriales

Los generadores de vacío aportan a las aplicaciones de la automatización soluciones de sujeción a las piezas adaptándose a su forma, tamaño, porosidad, textura, fuerzas transversales y a su volumen. El objetivo de emplear sistemas de agarre por vacío en líneas de paletizado es ofrecer diferentes opciones que faciliten aumentar la optimización de los procesos y aumentar su productividad.

Generadores de vacío de PIAB

Las bombas de vacío modulares piCOMPACT® utilizan la tecnología COAX® en sus eyectores y proporcionan hasta 3 veces más caudal de vacío que un sistema convencional. Esto les permite incrementar la velocidad con gran fiabilidad y reduciendo el consumo energético. Configurables, con controles integrados y funciones como on/off, soplado inteligente, vacuostato, control de autoadherencia o función de ahorro energético, entre otras. Recuerde que sin sobredimensionar la bomba de vacío, tendrá la capacidad de actualizarla sobre la misma plataforma si es necesario en un futuro.

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Qué es un generador de vacío y para qué sirve

Los generadores de vacío utilizan un sistema neumático o eléctrico que crea el vacío necesario o presión negativa dentro de un circuito. Son equipos pequeños responsables de lograr tiempos de ciclo realmente cortos. Son muy utilizados en sistemas de agarre de vacío gracias a que son muy sencillos de instalar en un circuito. Las bombas de vacío están recomendadas para cuando no es compatible un sistema neumático o cuando el producto necesita gran presión con potencias de aspiración elevadas.

Partes de un sistema de vacío

Las soluciones de vacío para el sector de la automatización cumplen con los requerimientos colaborativos por medio de garras y gripper de vacío. Básicamente un sistema de vacío dispone de los siguientes elementos:

• Bielas elásticas para la compensación de alturas. Son piezas creadas para amortiguar las diferencias existentes entre el sistema de vacío y un material. En función de su diseño, la altura de las ventosas puede variar entre sí.
• Racores y alojamientos articulados. Se utilizan para orientar las ventosas en superficies inclinadas.
• Eyectores de vacío. Estos accesorios provocan presión negativa centralizado por medio de neumática y disponen de silenciadores. Sirven para mejorar 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 es un equipo que funciona con electricidad que se utilizan para extraer presión de un circuito a una presión menor a la que hay en la atmósfera. Así puedes disponer de un circuito con presión de vacío con el caudal necesario para succionar piezas exigentes.
• Válvulas de presión. Las Válvulas se utilizan para descargar la presión del sistema que según las particularidades del proceso, tendrá una tecnología más desarrollada para poder responder ante las piezas más exigentes. Dentro disponen de válvulas con diferentes geometrías, como por ejemplo de bola o de trébol, cada una de ellas ofrece sus propias particularidades. 
• Utillajes de compensación para ventosas. Son accesorios de vacío que compensan los movimientos producidos a lo largo del el proceso de sujeción. Tienes utillajes que son capaces de amortiguar los desplazamientos laterales y también tienes la posibilidad de incluir un antigiro.

¿En dónde se usan los generadores de vacío?

Las técnicas de vacío se adaptan constantemente a las necesidades que se producen en la la Industria 4.0 ofreciendo con soluciones de fijación adecuadas a las particularidades de cada proceso. Algunos de los mercados para los que están concretamente creados son para labores de movimiento de materiales en estampaciones metálicas, automatización de final de línea, preparación de paquetes en áreas de logística, automatización de almacenes, sistemas de paletizado, empaquetado, alimentación, automoción, productos farmacéuticos y componentes electrónicos.

Los materiales adecuados para trabajos de coger y dejar piezas por medio de sistemas de vacío son materiales finos, deformables, láminas de papel, plásticos moldeados, vidrio, madera, accesorios de electrónica y tecnológicos, chapa, obleas, láminas de plástico, pantallas LCD, mármol, baldosas, etc… 

Ventajas de integrar generadores de vacío y sistemas de agarre neumáticos

Las aplicaciones de vacío ofrecen los siguientes beneficios al sector de la automatización:

• Favorece la manipulación de piezas a gran velocidad
• Tienen gran precisión
• Son sistemas neumáticos muy flexibles a la hora de adaptarlos a los trabajos
• Gastan menos energía respecto a otros sistemas
• El sistema de vacío es una técnica muy limpia lo que le favorece a la hora de ser integrado en ambientes exigentes como puede ser el sector farmacéutico
• Son muy recomendables para trabajar con robots Delta
• Requieren una configuración muy sencilla de integrar en cualquier robot industrial
• Son muy productivos en la automatización de final de línea y del paletizado automático.
• Son realmente rápidos
• Son muy adaptables a la porosidad de los materiales

A continuación mencionamos brevemente qué son las ventosas de vacio y los tipos que existen

¿Qué es una ventosa y para qué sirve?

Una ventosa de vacío es una pieza destinada a coger un objeto, es decir, es el punto de unión entre un robot y un producto. Utiliza presión por vacío para adherirse a las piezas al crear una diferencia de presiones. La presión negativa se crea al expulsar la presión del aire al exterior de la ventosa favoreciendo de este modo el agarre de un objeto. Hay que indicar que la diferencia de presión entre el interior y el exterior de la ventosa la genera el generador de vacío, que es el responsable de evacuar el aire que queda en la ventosa. Normalmente los sistemas de agarre de vacío se utilizan en procesos productivos de manipulación de componentes, ya sea en una línea de montaje, alimentadores de robots, para pick & place o de empaquetado.

¿Cómo funciona una ventosa de vacío?

Una ventosa de vacío funciona situándose encima de una superficie en donde al pegarse a ella expulsa el aire hacia el exterior. Cuando deja de hacer presión, la ventosa vuelve a su estado normal, creando un vació parcial lo suficientemente importante como para quedarse adherido a la pieza. Esta fuerza de agarre se crea por la diferencia de presiones entre la ventosa y el exterior. Para soltar un objeto eliminamos la presión provocada por el generador de vacío, igualando ambas presiones. Por lo tanto, el tiempo que se mantiene una pieza adherida a una ventosa será proporcional al tiempo que logre mantener las diferencias de presión entre fuera y el interior del sistema. Hay aspectos a controlar antes de calcular el tiempo que puede mantener la presión del sistema, como la porosidad de la superficie, los tipos de generadores de vacío que se utilizan o evitando que la tubería y los racores sufran fugas de aire.

Tipos de ventosas de vacío

Las ventosas de vacío universales son las que principalmente cubren las necesidades de casi todos los sectores industriales, por el contrario, que las ventosas para aplicaciones especiales son las creadas específicamente para trabajar sobre las condiciones de trabajo más difíciles.

• Ventosas planas. Las ventosas planas, también conocidas como ventosas de copa, son las ventosas estándar en el sector industrial al ser usadas principalmente para coger piezas con superficie plana, cóncavas e incluso ligeramente abombadas. Pueden tener una forma redonda y ovalada. Hay un gran número de ventosas que se adaptan correctamente a la constitución de las piezas, así como su anchura y a su capacidad de deformación. Destacan por su gran capacidad de posicionamiento repetitivo. Las ventosas planas ovaladas, y en especial las placas de ventosa ovaladas han demostrado ser eficaces para la sujeción de pletinas largas y estrechas, como pueden ser marcos de puertas que incluso pueden llegar a estar abombadas.
• Ventosas ultraplanas. Son ventosas totalmente planas destinadas a productos del sector alimentario con superficie más grande de lo normal para trabajos en donde se requiere no dejar marca.
• Ventosas de fuelle. Las ventosas de fuelle reciben su nombre por su aspecto de acordeón o fuelle, con alturas mínimas en los pliegues de 1.5 mm que van aumentando según el fabricante. Están especialmente indicadas para ser empleadas sobre superficies curvas, con desniveles de altura o con deformaciones. Existen ventosas de fuelle redondas y ovaladas principalmente, aunque en función del material pueden incorporar juntas anulares que aumentan la sujeción ante superficies con mayor desnivel. Las ventosas de fuelle ovaladas están indicadas para objetos largos y de reducido grosor. Sus diámetros pueden oscilar desde los 2 mm hasta 255 mm.
• Ventosas rectangulares. Son ventosas con base rectangular expresamente diseñadas para trabajos de manipulación de bolsas y sacos de hasta 50 kg. Tenemos a nuestro alcance ventosas con dimensiones que van desde los 25x17mm hasta los 445x216mm.
• Ventosas con forma de campana. Son ventosas que recuerdan a una campana y destacan porque tienen el labio hermetizante muy fino. Ofrecen gran flexibilidad a la hora de agarrar piezas en piezas con esquinas. Se adaptan muy bien a procesos de Picking en el sector alimentario.
• Ventosas metálicas. Son ventosas destinadas a manipulaciones de piezas robustas y de gran volumen. Están indicadas para superficies porosas, como por ejemplo hormigón o losas de pizarra. Tienes a tu disposición ventosas con diámetros que van desde los 100 mm hasta los 450 mm.
• Ventosas para chapa con aceite. Estas ventosas has sido fabricadas para trabajar sobre superficies metálicas abombadas y cubiertas por una película de aceite. En su interior disponen de un sistema antideslizante que asegura un agarre satisfactorio. Hay que subrayar su potencial de succión y por poder manipular piezas en sentido horizontal y vertical.
• Ventosas de triple labio. Son ventosas creadas para superficies rugosas. Dispone de un triple labio que asegura la sujeción en piezas extremadamente rugosas e irregulares. Existe un gran número de ventosas que van desde los 48 mm hasta los 100 mm de diámetro.
• Ventosas flotantes. Son ventosas destinadas al agarre de piezas extremadamente finos y frágiles, como por ejemplo las láminas, obleas o células fotovoltaicas. Han sido fabricados para no realizar deformaciones en los materiales gracias a que apenas tiene contacto con la pieza. Durante el proceso de manipulación, la ventosa flota en el aire por el principio de Bernoulli.
• Ventosas especiales. Son las ventosas fabricadas a medida para procesos 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 la utilización de una esponja se realiza la manipulación de piezas por vacío eliminando la necesidad de utilizar ventosas. Están especialmente indicadas para la manipulación de piezas delicadas en donde es prioritario no crear marcas, como sucede con los cristales de pantallas células fotovoltaicas. También se emplean para la manipulación de piezas en céldas con robots para soldadura de aluminio y de paletizado automático. En función de la aplicación puedes cambiar el tipo de material para que tenga un mayor agarre. Los hay de caucho, poliuretano o silicona. Se usan principalmente con 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 aplicaciones modulares que facilitan la adaptación a las necesidades de sujeción a los clientes. Creados diseñados para poder adaptarse ante numerosos productos en trabajos de paletización, ya sea por volumen, peso o geometría. El sistema de succión por vacío es con ventosas, esponjas hermetizantes o espuma, y los generadores de vacío pueden estar dentro o fuera del equipo. La flexibilidad de este sistema permite seccionar la placa en dos zonas independientes para el agarre de diferentes productos.
• 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 de reducidas dimensiones o grandes, como por ejemplo los de paletizado, que se emplean para la carga y descarga de paquetes.
• Ventosas para capa completa de paletizado. Los proveedores han creado soluciones para el paletizado de capas completas por medio de amplio catálogo de productos de sistemas de agarre que se combinan con garras mecánicas especiales. Estos útiles permiten aumentar drásticamente la productividad de un proceso de paletizado y despaletizado por medio de elementos de sujeción personalizados.

Materiales de las ventosas de vacío

Los materiales con los que están creadas las ventosas son flexibles a las necesidades del producto, motivo por el cual hay una amplia gama de compuestos. Los más utilizados son el caucho nitrílico y natural, poliuretano y silicona, aunque también tienes a tu disposición compuestos de policloruro de vinilo y diferentes variables del caucho, como el caucho fluorado. Estos materiales ofrecen un buen envejecimiento frente al desgaste, fricción, a la deformación permanente, resistencia a la abrasión, al aceite, ozono, disolventes y ácidos, a la intemperie, humedad del proceso y del ambiente laboral. Los trabajos específicos para el sector alimentario necesitan tener la calificación FDA 21 CFR 177.2600.

Calcular la ventosa correcta para un agarre por vacío

Sin duda este es un aspecto de vital importancia para un funcionamiento idóneo de un agarre. La fuerza de retención de una ventosa se calcula al multiplicar la superficie de aspiración de la ventosa por la presión diferencial. Por lo tanto a mayor superficie de aspiración y mayor presión diferencial, mayor será la capacidad de sujeción de un equipo.

Partes de una ventosa

Los sistemas de vacío disponen de ventosas, piezas elastométicas o hermetizantes que se componen de dos partes, la boquilla y la propia ventosa. Los equipos tienen generación de vacío integrada por medio de efectores, generadores y bombas de vacío, elementos que se emplean en un circuito de aire que está complementado por tuberías de aire, racores y válvulas.

¿Qué es una esponja hermetizante y para qué sirve?

A parte de las ventosas, existen otros sistemas de sujeción por vacío con gran presencia en la industria. Hablamos de los sistemas de planos aspirantes que son capaces de integrar tanto ventosas con efecto de amortiguación como esponjas hermetizantes. Un plano aspirante dispone de una lámina que se pega con una esponja que le facilita manipulaciones muy rápidas. Las ventosas han sido fabricadas para realizar operaciones de sujeción con piezas flexibles, sirva como ejemplo los sacos, envases, bandejas y cajas, mientras que las esponjas hermetizante están destinadas para el agarre de piezas alargadas, rígidas, con superficie rugosa o latas y tarros con bordes en donde la sujeción de una ventosa es difícil.