Sistemas de vacío con ventosas de espuma

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¿Qué es una ventosa de espuma 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 por vacío para adherirse a las piezas al provocar una depresión. La presión negativa es generada al expulsar la presión del aire al exterior de la ventosa favoreciendo de este modo sujetar una pieza. Hay que indicar que la diferencia de presión entre el interior y fuera de la ventosa la crea el generador de vacío, que es el responsable de evacuar el aire que permanece en la ventosa.

La ventosa de espuma está destinada a coger objetos extremadamente delicados con el fin de evitar deformaciones y roturas. Es un sistema de vacío muy utilizado en procesos productivos de manipulación de alimentos y piezas delicadas con robots para pick & place.

¿Qué es una esponja hermetizante y para qué sirve?

Además de las típicas ventosas de vacío redondas o planas, existen otros sistemas de sujeción por vacío muy extendidos en la industria. Son los equipos de planos aspirantes que son capaces de integrar tanto ventosas con compensación de alturas como 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 trabajar con piezas flexibles, como por ejemplo bolsas, envases y cajas de cartón, mientras que las esponjas hermetizante sobresalen en el agarre de piezas alargadas, rígidas, con superficie rugosa o latas con cantos descubiertos en donde el agarre de una ventosa es imposible.

Ventajas de comprar sistemas de vacío con espuma

Las aplicaciones de vacío ofrecen grandes beneficios al sector de la automatización:

• Son capaces de trabajar con piezas a gran velocidad
• Tienen gran precisión
• Son sistemas neumáticos muy flexibles a la hora de integrarlos a los trabajos
• Ahorran más energía respecto a otros sistemas
• El sistema de vacío es una técnica muy limpia lo que le permite trabajar en ambientes muy limpios como sucede en el sector alimentario
• Es una solución ideal para producir con robots Delta
• Necesitan una programación muy sencilla de integrar en máquinas robotizadas
• Son muy productivos en la automatización de final de línea y en líneas de empaquetado.
• Son realmente rápidos
• Se adaptan muy bien a las particularidades de las piezas

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¿De qué modo funciona una ventosa de vacío de espuma?

Una ventosa funciona situándose encima de una superficie en donde al pegarse a ella expulsa el aire hacia el exterior. Cuando deja de ejercer la presión, la ventosa recuperando su forma, creando un vació de baja presión   como para quedarse adherido al objeto. Esta fuerza de agarre se crea por la diferencia de presiones entre la ventosa y el exterior.

Para dejar una pieza desactivamos la presión creada por la bomba de vacío, igualando de este modo ambas presiones. Por lo tanto, el tiempo que aguanta una pieza adherida a una ventosa dependerá de cuánto tiempo logre mantener las diferencias de presión entre el exterior y el interior de la ventosa. Existen factores a tener en cuenta antes de calcular el tiempo que puede mantener la presión constante, como la porosidad de los materiales, la bomba de vacío que se mientras que las ventosas para aplicaciones especiales son las diseñadas exclusivamente para trabajar sobre las particularidades de productos específicos.

Tipos de ventosas de vacío para robots industriales

• Ventosas de vacío planas. Las ventosas planas, o ventosas de copa, son las más empleadas en el sector industrial al ser utilizadas principalmente para manipular piezas con superficie plana, cóncavas e incluso abombadas. Tienes a tu disposición ventosas planas cóncavas, redondas y ovaladas. Hay un gran número de modelos que se adaptan perfectamente a la constitución de las piezas, así como 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 han demostrado ser eficaces para el agarre de pletinas largas y estrechas, como pueden ser perfiles de ventanas que incluso pueden llegar a estar abombadas.
• Ventosas ultraplanas. Son ventosas totalmente planas enfocadas a productos alimenticios con superficie más grande de lo normal para trabajos en donde se necesita no dejar huella.
• Ventosas de vacío de fuelle. Las ventosas de fuelle son denominadas así por su aspecto de acordeón o fuelle, con pliegues que van desde 1.5 y aumentan en función del fabricante. Han sido diseñadas para ser empleadas sobre superficies abombadas, irregulares o con deformaciones. Principalmente existen ventosas de fuelle redondas, ovaladas y ventosas con multifuelles, aunque según el producto pueden incorporar juntas anulares que aumentan la sujeción ante superficies con diferentes alturas. Para piezas largas y delgadas se han creado las de fuelle ovaladas. Sus diámetros pueden variar desde los 2 mm hasta 255 mm.
• Ventosas de vacío rectangulares. Son ventosas con forma rectangular expresamente diseñadas para trabajos de agarre de bolsas y sacos de hasta 50 kg. Tenemos a nuestro alcance ventosas con medidas que van desde los 25x17mm hasta los 445x216mm. Para superficies en desnivel tienes ventosas rectangulares con fuelles.
• Ventosas con forma de campana. Son ventosas con forma de campana y destacan porque tienen el labio hermetizante muy fino. Ofrecen gran flexibilidad a la hora de coger piezas en superficies con esquinas. Están especialmente indicados para trabajos de Bin-Picking en el sector alimenticio.
• Ventosas metálicas. Destacan por su capacidad para manipular piezas robustas y de gran tamaño. Tienen un inmejorable comportamiento en superficies porosas, como por ejemplo mármoles 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 están especialmente diseñadas para trabajar sobre piezas metálicas ligeramente curvadas y cubiertas por una película de aceite. En su interior integran un sistema antiderrapante que garantiza el correcto comportamiento. Hay que subrayar su gran capacidad de succión y por poder mover piezas en sentido horizontal y vertical.
• Ventosas de triple labio. Son ventosas creadas para superficies rugosas. El sistema de triple labio  asegura la sujeción en piezas muy rugosas o irregulares. Existe un abanico de modelos que van desde los 48 mm hasta los 100 mm de diámetro.
• Ventosas flotantes. Son ventosas utilizadas con piezas extremadamente delgados y frágiles, como pueden ser láminas, obleas o células fotovoltaicas. Están diseñados para no realizar deformaciones en los materiales gracias a que apenas 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 diseñadas a medida para procesos muy exigentes, como por ejemplo sus dimensiones, geometría o condiciones ambientales.
• Ventosas para perfiles hermetizantes. Es el nombre por el que se denomina a las ventosas que se adaptan a trabajos hermetizantes con aristas y esquinas.
• Ventosas planas para papel y láminas. Son ventosas que se componen de una base plana y redonda para garantizar la sujeción del material sin realizar deformaciones.
• Esponja hermetizante para planos aspirantes. Es un sistema que mediante la utilización de una esponja se realiza el proceso de sujeción de piezas por vacío eliminando la necesidad de utilizar ventosas. Se utilizan para la manipulación de piezas delicadas en donde es imprescindible no generar marcas, como sucede con los cristales de pantallas LCD. También se utilizan para la sujeción de un gran número de piezas utilizando únicamente una única garra. Una de sus principales ventajas es que no sufren fugas y que son especialmente de sustituir. En función del modelo puedes sustituir el tipo de material para que garantice un deterioro más progresivo. Los hay de caucho, poliuretano o silicona. Las esponjas hermetizantes tienen láminas que permiten realizar los cambios rápidamente. 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 sistemas modulares que permiten adaptarse a las necesidades de agarre a los clientes. Creados diseñados para poder adaptarse ante los procesos de paletizado, ya sea por volumen, peso o forma. El proceso de succión por vacío es con ventosas, esponjas hermetizantes o espuma, y los generadores de vacío pueden ser internos o externos. La capacidad de adaptación de este sistema permite dividir la placa en dos áreas autónomas 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 pueden ser pequeños o grandes, como pueden ser los de paletizado, que se emplean para la carga y descarga de cajas.
• Ventosas para capa completa de paletizado. Los distribuidores han desarrollado aplicaciones de logística para la paletización de capas completas mediante el uso de sistemas de vacío que incorporan a su vez garras mecánicas especiales. Estas herramientas facilitan el aumento de la producción 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 se adaptan a las particularidades del producto, motivo por que hay una amplia gama de materiales. Los más extendidos 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 fluorado. Estos materiales se comportan correctamente ante el 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 destinados del sector alimenticio necesitan tener la calificación FDA 21 CFR 177.2600.

Equipos que complementas a un sistema de vacío con ventosas de espuma

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

• Bielas elásticas para la compensación de alturas. Son piezas creadas para amortiguar las diferencias que puede haber entre el equipo de vacío y la pieza a manipular. En función de su diseño, la altura de las ventosas puede variar entre sí.
• Racores y alojamientos articulados. Se emplean para adaptar las ventosas en superficies inclinadas.
• Eyectores de vacío. Los eyectores generan el vacío centralizado por medio de neumática y disponen de silenciadores. Se utilizan para controlar la eficacia 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 sistema a una presión menor a la que hay en la atmósfera. Así generas un circuito con presión de vacío con el caudal imprescindible para succionar piezas exigentes.
• Generadores de Vacío. Los generadores de vacío se componen de un sistema neumático o eléctrico que genera el vacío necesario en el interior de un circuito. Son los responsables de generar ciclos a gran velocidad y gracias a que son equipos pequeños son sencillos de integrar en un sistema. Estos equipos mecánicos están especialmente indicados para cuando no es compatible un sistema neumático o cuando el producto necesita gran presión para la aspiración de aspiración elevadas.
• Válvulas de presión. Las Válvulas se utilizan en trabajos de descarga de presión del sistema que según las necesidades, utilizará una tecnología más avanzada para poder responder ante las piezas más exigentes. En su interior incorporan válvulas con distintas formas, como puede ser de bola o de trébol, cada una de ellas ofrece sus propias particularidades. 
• Utillajes de compensación para ventosas. Son equipos de vacío que se utilizan para compensar los movimientos que se generan durante el proceso de agarre. Tienes utillajes que pueden contrarrestar el giro y también tienes la opción de incluir un antigiro.

Utilidades de las ventosas de vacío

Las técnicas de vacío se adaptan constantemente a los cambios que se producen en la fabricación innovando con sistemas de vacío adecuados a las particularidades de cada producto. Algunos de los sectores para los que están específicamente fabricados son para procesos de movimiento de materiales en estampaciones metálicas, automatización de líneas de producción, preparación de paquetes en centros de logística, automatización de almacenes, paletizado automático de sacos puertos, empaquetado, alimentación, automoción, productos químicos y componentes electrónicos.

Los materiales adecuados para realizar labores de manipulación por medio de ventosas de vacío ovaladas, redondas, planas, con fuelles o cóncavas son principalmente materiales con poco espesor, con desniveles, cartón, plásticos por inyección, vidrio, madera, accesorios de electrónica y tecnológicos, enchapados, blíster de envases, láminas de plástico, pantallas LCD, mármol, azulejos, etc… 

Calcular la ventosa idónea para un agarre por vacío

Sin duda este es un aspecto de vital importancia para un funcionamiento idóneo de un proceso. La fuerza 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, mayor será la fuerza de sujeción de un sistema.

Partes de una ventosa

Los sistemas de vacío disponen de ventosas, piezas elastométicas o hermetizantes que se dividen en dos partes, la boquilla roscada y la propia ventosa. Los sistemas incorporan generación de vacío integrada por medio de efectores, generadores y bombas de vacío, elementos imprescindibles de un circuito de aire al que debemos de que añadir tuberías de aire, racores y válvulas.