Tipos de generadores de vacío

Los diferentes tipos de generadores de vacío que existen aportan al sector de la automatización soluciones de agarre a las superficies de los diferentes materiales industriales amoldándose a su geometría, tamaño, porosidad, textura, fuerzas transversales y a su peso. La finalidad de incluir sistemas de sujeción por vacío en líneas de envasado es ofrecer alternativas que ayuden a aumentar la optimización de los trabajos y favorecer su capacidad de fabricación.

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 son una clase de equipos neumáticos o eléctricos que establecen una presión negativa o de vacío dentro de un circuito. Son los encargados de generar tiempos de ciclo cortos y son muy sencillos de colocar gracias a que son equipos de reducidas dimensiones. Las bombas de vacío están recomendadas para cuando no hay posibilidad de agregar un sistema neumático o cuando el proceso necesita gran presión para potencias de aspiración elevadas.

Ventajas de utilizar sistemas con generadores de vacío

Los sistemas de vacío generan grandes beneficios al sector de la automatización:

• Son capaces de trabajar con piezas a gran velocidad
• Ofrecen gran precisión en la colocación
• Incorporan equipos neumáticos muy flexibles a la hora de integrarlos a los trabajos
• Ahorran más energía que otros sistemas
• El equipo neumático es un sistema limpio lo que le favorece a la hora de ser incorporado en entornos que requieren gran limpieza como puede ser el sector alimentario
• Es una solución ideal para producir con robots Delta
• Utilizan una programación muy sencilla de integrar en máquinas robotizadas
• Son muy productivos en la automatización de final de línea y del paletizado automático.
• Ofrecen tiempos de ciclo muy rápidos
• Se pueden personalizar en función de las particularidades de los materiales

Otros componentes de un sistema de vacío

Las soluciones de vacío para el sector de la automatización se adaptan perfectamente a las necesidades colaborativas por medio de gripper de vacío y garras. Además de los diferentes tipos de generadores de vacío industriales que existen, un sistema de vacío puede incorporar los siguientes equipos:

• Bielas elásticas para la compensación de alturas. Son accesorios diseñados para compensar las diferencias existentes entre el equipo de vacío y la pieza a manipular. En función de la geometría de la pieza, las ventosas pueden necesitar un suplemento.
• Racores y alojamientos articulados. Tienen especial utilidad para adaptar las ventosas en piezas con desniveles.
• Eyectores de vacío. Estos accesorios generan el vacío centralizado por medio de neumática y disponen de 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 es un equipo que funciona con electricidad que sirven para extraer presión de un sistema a una presión inferior que la que hay en la atmósfera. De este modo crea un circuito con presión de vacío con el caudal necesario para agarrar piezas exigentes.
• Válvulas de presión. Las Válvulas se utilizan para descargar la presión del sistema que en función de las particularidades del proceso, tendrá una tecnología más desarrollada para poder responder ante los procesos más exigentes. En su interior incorporan válvulas con distintas geometrías, como puede ser de bola o de trébol, cada una de ellas ofrece sus propias particularidades. 
• Utillajes de compensación para ventosas. Son herramientas de vacío que compensan los desplazamientos que se generan durante el proceso de agarre. Hay modelos que son capaces de contrarrestar los desplazamientos laterales y también tienes la posibilidad de integrar un antigiro.

Para qué sirven los diferentes tipos de generadores de vacío

La tecnología de vacío se adapta constantemente a los cambios que se producen en la Industria 4.0 ofreciendo soluciones de fijación adecuadas a las necesidades de cada producto. Algunos ejemplos para los que están directamente diseñados son para labores de manipulación de objetos en estampaciones metálicas, automatización de final de línea, distribución de pedidos en áreas de logística, automatización de almacenes, paletizado automático de sacos aeropuertos, empaquetado, alimentación, automoción, productos químicos y electrodomésticos.

Los materiales adecuados para realizar labores de manipulación con sistemas de vacío son principalmente materiales con poco espesor, deformables, cartón, plásticos moldeados, vidrio, madera, productos de electrónica y tecnológicos, metálicos, obleas, láminas de plástico, pantallas LCD, hormigón, azulejos, etc… 

A continuación resumimos brevemente qué son las ventosas de vacío y sus aplicaciones

¿Qué es una ventosa y para qué sirve?

Una ventosa de vacío es un componente destinado a coger un objeto, es decir, es el punto de unión entre un robot y una pieza. Utiliza presión negativa para adherirse a las piezas al crear una depresión. La presión negativa es generada al expulsar la presión del aire al exterior de la ventosa favoreciendo de este modo el agarre de un objeto. Cabe destacar que la diferencia de presión entre dentro y el exterior de la ventosa la provoca el generador de vacío, quien se encarga de extraer el aire que queda en la ventosa. Es muy común que los sistemas de vacío se destinen a procesos industriales, ya sea en una línea de montaje, alimentadores de máquinas, puestos de picking o de empaquetado.

¿Cómo funciona una ventosa de vacío?

Una ventosa funciona colocándose encima de una superficie en donde al presionar expulsa el aire hacia el exterior. Al dejar de ejercer la presión, vuelve a su estado normal, provocando un vació parcial en su interior como para quedarse adherido a la pieza. Esta fuerza de agarre es generada por la diferencia de presión atmosférica existente entre la ventosa y el exterior.

Para dejar una pieza quitamos la presión generada por los generadores de vacío, igualando ambas presiones. Es decir, el tiempo que se mantiene una pieza sujeta a una ventosa dependerá de cuánto tiempo logre mantener las diferencias de presión entre fuera y dentro. Existen factores a tener en cuenta antes de calcular el tiempo que puede mantener la presión constante, como la porosidad de la superficie, el generador de vacío que se emplea que las ventosas para aplicaciones especiales son las creadas específicamente para trabajar sobre los materiales más exigentes.

Tipos de ventosas de vacío industriales

• Ventosas planas. Las ventosas planas, también conocidas como ventosas de copa, son las más empleadas en el sector industrial al ser usadas principalmente para trabajar con piezas con superficie plana, cóncavas e incluso ligeramente abombadas. Las ventosas pueden disponer de una geometría redonda y ovalada. Existen ventosas que permiten adaptarse perfectamente a la constitución de las piezas, del mismo modo que a su anchura y a su capacidad de deformación. Destacan por su gran capacidad de precisión en la colocación. Las ventosas planas ovaladas, y en especial las placas de ventosa ovaladas son soluciones eficientes para la sujeción de objetos largos y estrechos, como pueden ser marcos de puertas que incluso pueden llegar a estar abombadas.
• Ventosas ultraplanas. Son ventosas totalmente planas enfocadas a productos del sector alimentario con superficie plana para trabajos en donde es imprescindible no dejar huella.
• 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 en función del fabricante. Están especialmente indicadas para ser empleadas en superficies abombadas, con diferencias de altura o con deformaciones en los materiales. Tienes a tu disposición ventosas de fuelle redondas y ovaladas principalmente, aunque según las necesidades de la pieza pueden incorporar juntas anulares que aumentan la sujeción ante superficies con mayor desnivel. Para piezas largas y de poco grosor se han diseñado las de fuelle ovaladas. Sus diámetros pueden variar desde los 2 mm hasta 255 mm.
• Ventosas rectangulares. Son ventosas con base rectangular especialmente indicadas para trabajos de manipulación de bolsas y sacos de hasta 50 kg. Tenemos a nuestro alcance ventosas con medidas 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 delgado. Ofrecen gran flexibilidad a la hora de agarrar piezas en superficies con bordes. Se adaptan muy bien a trabajos de Bin-Picking en el sector de bienes de consumo.
• Ventosas metálicas. Son ventosas destinadas a manipulaciones de piezas robustas y de gran volumen. Se adaptan perfectamente a superficies rugosas, como es el caso de mármoles o losas de pizarra. Tienes a tu disposición ventosas con diámetros que comprenden desde los 100 mm hasta los 450 mm.
• Ventosas para chapa con aceite. Estas ventosas están especialmente diseñadas para trabajar sobre piezas metálicas ligeramente curvadas y cubiertas por una capa de aceite. En su interior tienen un sistema antiderrapante que asegura una inmejorable sujeción. Destacan por su potencial de succión y por poder coger piezas tanto en horizontal como en vertical.
• Ventosas de triple labio. Son ventosas específicamente diseñadas para superficies rugosas. El sistema de triple labio asegura el agarre en piezas extremadamente rugosas o irregulares. Hay un gran número de ventosas que van desde los 48 mm hasta los 100 mm de diámetro.
• Ventosas flotantes. Son ventosas a la sujeción de objetos extremadamente delgados y delicados, como por ejemplo las láminas, enchapado o células fotovoltaicas. Han sido fabricados para no dejar huella gracias a que prácticamente no tiene contacto con la pieza. Durante el proceso de sujeción, la ventosa flota en el aire siguiendo el principio de Bernoulli.
• Ventosas especiales. Son las ventosas creadas a medida para procesos especiales, ya sea por sus dimensiones, peso o condiciones ambientales.
• Ventosas para perfiles hermetizantes. Así se conoce 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 suprimiendo la necesidad de utilizar ventosas. Son recomendadas para la sujeción de piezas delicadas en donde es imprescindible no dejar marcas, como sucede con los cristales de pantallas células fotovoltaicas. También se emplean para el agarre de un gran número de piezas empleando tan solo una única garra. Entre sus ventajas se encuentran en que no tienen fugas y son especialmente fáciles de intercambiar. Según las características de la pieza puedes sustituir el tipo de material para que garantice un eficiente envejecimiento. Los hay de caucho, poliuretano o silicona. Las esponjas tienen láminas que permiten realizar los cambios rápidamente. Se usan principalmente con vidrio, envases, metal, plástico, madera, paquetes de logística, cristales de pantallas, acero inoxidable, sacos o piedra.
• Cajones de vacío modulares. Los cajones de vacío son aplicaciones modulares que permiten adaptarse a las necesidades de agarre a los clientes. Han sido diseñados para ser muy flexibles ante numerosos productos en trabajos de paletizado, ya sea por volumen, peso o forma. 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 capacidad de adaptación de este sistema permite seccionar la placa en dos áreas independientes para el agarre 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, incluidas las piezas que sueldan los robots para soldadura de estructuras metálicas. Destacan por ser un sistema de sujeción rápido y preciso. Los planos aspirantes pueden ser pequeños o grandes, como por ejemplo los de paletizado, que se emplean para la carga y descarga de cajas.
• Ventosas para capa completa de paletizado. Los proveedores han creado accesorios de logística para la paletización de capas completas por medio de sistemas de vacío que incorporan a su vez garras mecánicas especiales. Estos útiles permiten aumentar drásticamente la producción de un proceso de paletizado automático de cajas de cartón.

Características de los materiales de las ventosas de vacío

Los materiales con los que están creadas las ventosas se adaptan a las necesidades del producto, motivo por el cual existe una gran variedad de compuestos. Los más utilizados son los de caucho nitrílico y natural, poliuretano y silicona, aunque también fabrican compuestos de policloruro de vinilo y diferentes derivados del caucho, como el caucho fluorado. Estos materiales tienen un buen envejecimiento frente al desgaste, fricción, grado de estanquidad, resistencia a la abrasión, al aceite, ozono, disolventes y ácidos, a la intemperie, humedad del proceso y del entorno de trabajo. Los trabajos específicos para el sector alimentario necesitan tener la calificación FDA 21 CFR 177.2600.

¿Cómo calcular la ventosa para un proceso?

Desde luego este es un aspecto de vital importancia para el correcto funcionamiento de un agarre. La capacidad de retención de una ventosa se calcula al multiplicar la superficie de aspiración de la ventosa por la presión diferencial. Es decir, a mayor superficie de aspiración y mayor presión diferencial, mayor será la fuerza de retención de una ventosa.

Partes de una ventosa

Los sistemas de vacío disponen de ventosas, piezas elastométicas o hermetizantes que se componen de dos partes, la boquilla roscada y la misma ventosa. Los equipos incorporan generación de vacío integrada por medio de efectores, generadores y bombas de vacío, elementos imprescindibles de un circuito de aire que está complementado por mangueras de aire, racores y válvulas.

¿Qué es una esponja hermetizante y para qué sirve?

Además de las ventosas, tenemos a nuestro alcance otros sistemas colaborativos de agarre con gran presencia en el sector industrial. Nos referimos a los equipos de planos aspirantes que son capaces de incorporar tanto ventosas con efecto de amortiguación como esponjas hermetizantes. Un plano aspirante dispone de una lámina adhesiva con una esponja que le facilita manipulaciones a gran velocidad. Las ventosas están preparadas para operar con piezas flexibles, sirvan de ejemplo los bolsas, envases y bandejas, mientras que las esponjas hermetizante destacan en la manipulación de piezas alargadas, rígidas, con superficie rugosa y tarros con bordes descubiertos en donde el agarre de una ventosa es difícil.