Sistemas de vacío

Ventosas de fuelles redonda

Las ventosas con fuelles redondas aportan al sector de la automatización soluciones de agarre a las superficies de los distintos materiales industriales adaptándose a su geometría, tamaño, porosidad, textura, fuerzas transversales y a su volumen. La finalidad de incluir equipos de agarre por vacío en líneas de paletizado es ofrecer diferentes opciones que permitan aumentar la optimización de los procesos y favorecer su capacidad de fabricación.

Ventosas de fuelle redondas y ventosas de vacío con fuelle redondas
Imagen cedida por: PIAB.com

¿Qué es una ventosa de fuelle redonda 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 por vacío para adherirse a las piezas al generar una depresión. La presión negativa es generada al expulsar la presión del aire al exterior de la ventosa permitiendo de este modo sujetar una pieza. Hay que señalar la diferencia de presión entre dentro y el exterior de la ventosa la crea el generador de vacío, quien se encarga de aspirar el aire que queda en la ventosa.

Las ventosas de vacío con fuelles redondas están especialmente indicadas para coger objetos con superficies curvas, con desniveles de altura o con deformaciones en los materiales. Principalmente se utilizan en procesos industriales, ya sea en una cadena de fabricación, alimentadores de robots, para picking o de empaquetado.

Ventajas de incorporar sistemas de vacío

Las aplicaciones de vacío generan grandes 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 integrarlos a los trabajos
  • Gastan menos energía respecto a otros sistemas
  • El equipo neumático es una técnica muy limpia lo que le favorece a la hora de ser integrado en entornos que requieren gran limpieza como puede ser el sector alimentario
  • Es una solución perfecta para trabajar con robots Delta
  • Utilizan una programación muy sencilla de integrar en cualquier robot industrial
  • Son muy productivos en la automatización de final de línea y en robots paletizadores.
  • Son realmente rápidos
  • Son muy adaptables a la rugosidad de las piezas

¿Cómo funciona una ventosa de vacío con fuelle redonda?

Una ventosa de fuelles funciona colocándose encima de una superficie en donde al adherirse expulsa el aire de la misma. Al dejar de ejercer la presión, la ventosa vuelve a su estado en reposo, creando un vació de baja presión en su interior como para quedarse adherido al objeto. Esta fuerza de sujeción es generada por la diferencia de presión atmosférica existente entre la ventosa y el exterior.

Para dejar un objeto quitamos la presión provocada por la bomba de vacío, igualando ambas presiones. Es decir, el tiempo que se mantiene una pieza sujeta a una ventosa será proporcional al tiempo que logre tener las diferencias de presión entre el exterior y el interior del sistema. Hay aspectos a tener en cuenta antes de calcular el tiempo que es capaz de mantener la presión sin pérdidas, como la porosidad de las piezas, el generador de vacío que se utiliza o evitando que la manguera y los racores tengan fugas de aire.

Tipos de ventosas de vacío

Las ventosas de vacío estándar son las que principalmente abarcan las necesidades de casi todos los sectores industriales, por el contrario, que las ventosas para aplicaciones especiales son las fabricadas exclusivamente para dar respuesta a los materiales más exigentes.

  • Ventosas planas. Las ventosas planas, también llamadas 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 tienen una geometría redonda y ovalada. Tenemos a nuestra disposición 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 posicionamiento repetitivo. Las ventosas planas ovaladas, y en especial las placas de ventosa ovaladas son soluciones eficaces para el agarre de perfiles largos y estrechos, como pueden ser perfiles de puertas que incluso pueden llegar a estar abombadas.
  • Ventosas ultraplanas. Son ventosas totalmente planas enfocadas a productos alimenticios con base más grande de lo normal para procesos 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 desde 1.5 hasta 3.5, aunque pueden aumentar aumentar según el fabricante. Han sido diseñadas para utilizarse en superficies curvas, con desniveles de altura o con deformaciones en los materiales. Además de las redondas, tienes a tu disposición ventosas de fuelle ovaladas, aunque según el producto pueden tener juntas anulares que aumentan la sujeción ante superficies con mayor desnivel y ventosas con multifuelles. Para piezas largas y delgadas 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 procesos de sujeción 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 con forma de campana y se caracterizan porque tienen el labio hermetizante muy fino. Ofrecen gran flexibilidad a la hora de coger piezas en en piezas con esquinas. Se adaptan muy bien a procesos de Pick & Place en el sector alimenticio.
  • Ventosas metálicas. Destacan por su capacidad para levantar piezas pesadas y de gran volumen. Se adaptan perfectamente a superficies rugosas, como es el caso de hormigón o mármoles. 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 superficies metálicas abombadas y cubiertas por una capa de aceite. En su interior integran un sistema antiderrapante que garantiza una inmejorable sujeción. Hay que subrayar su potencial de succión y por poder mover 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. En el mercado hay un abanico de modelos que van desde los 48 mm hasta los 100 mm de diámetro.
  • Ventosas flotantes. Son ventosas destinadas al agarre de piezas extremadamente delgados y frágiles, como por ejemplo las láminas, enchapado o células fotovoltaicas. Están diseñados para no marcar las piezas 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 confeccionadas a medida para procesos especiales, como por ejemplo sus dimensiones, geometría o condiciones ambientales.
  • Ventosas para perfiles hermetizantes. Es como 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 garantizar el agarre del material sin dejar huella.
  • Esponja hermetizante para planos aspirantes. Es un sistema que mediante la utilización de una esponja se realiza la manipulación de piezas por vacío suprimiendo el uso de ventosas. Están especialmente indicadas para la sujeción de piezas delicadas en donde no puede crear marcas, como sucede con los cristales de pantallas LCD. También se emplean para el agarre de un gran número de piezas utilizando únicamente un único sistema de planos aspirantes. Una de sus principales ventajas es que no tienen fugas y  son especialmente de sustituir. Según las características de la pieza puedes sustituir el tipo de material para que ofrezca un eficiente envejecimiento. Los más extendidos son de caucho, poliuretano o silicona. Las esponjas tienen láminas para poder 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 sujeción a los clientes. Han sido diseñados para ser muy flexibles ante numerosos productos en trabajos de paletización, ya sea por volumen, peso o geometría. El proceso de succión por vacío puede ser por medio de ventosas, esponjas hermetizantes o espuma, y losdiferentes tipos de generadores de vacío pueden ser internos o externos. 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 pueden ser los de paletizado, que se utilizan para la carga y descarga de cajas.
  • Ventosas para capa completa de paletizado. Los distribuidores han creado soluciones de logística para el paletizado de capas completas por medio de sistemas de vacío 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 diseñadas las ventosas son flexibles a las particularidades del producto, motivo por el cual existe una gran variedad de compuestos. Los más extendidos son el 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 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 para el sector de la alimentación deben disponer de la calificación FDA 21 CFR 177.2600.

Componentes de un sistema de vacío

Las soluciones de vacío para el sector de la automatización cumplen con las necesidades colaborativas por medio de gripper de vacío y garras. Básicamente un sistema de vacío puede incorporar los siguientes equipos:

  • Bielas elásticas para la compensación de alturas. Son piezas creadas para amortiguar las diferencias existentes entre el equipo de vacío y la pieza a manipular. En función de su diseño, las necesidades de las ventosas pueden variar entre sí.
  • Racores y alojamientos articulados. Se utilizan para adaptar las ventosas en piezas con desniveles.
  • Eyectores de vacío. Estos accesorios provocan presión negativa centralizado por medio de neumática e incorporan silenciadores. Se utilizan para mejorar la activación de las señales. Son compactos, en línea o por medio de terminales compactos formando módulos.
  • Bombas de vacío industriales. Las bombas de vacío es un sistema que funciona con electricidad 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. Los generadores de vacío utilizan un sistema neumático o eléctrico que establece el vacío necesario en el interior de un circuito. Son los responsables de lograr ciclos a gran velocidad y gracias a que son equipos pequeños son muy fáciles de integrar en un circuito. Estos equipos mecánicos están especialmente indicados para cuando no hay posibilidad de incorporar un sistema neumático o cuando el proceso necesita gran presión para la aspiración 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 productos más exigentes. En su interior incorporan válvulas con distintas formas, como por ejemplo de bola o de trébol, cada una de ellas cuenta con sus propias particularidades. 
  • Utillajes de compensación para ventosas. Son accesorios de vacío que compensan los desplazamientos que se generan a lo largo del el proceso de sujeción. Tienes modelos que son capaces de amortiguar el giro y también tienes la posibilidad de integrar un antigiro.

¿En dónde se utilizan las ventosas de vacío?

La tecnología de vacío se adapta constantemente a las necesidades que se producen en la fabricación ofreciendo con soluciones de fijación adecuadas a las necesidades de cada proceso. Algunos ejemplos para los que están específicamente fabricados son para procesos de manipulación de piezas en estampaciones metálicas, automatización de final de línea, distribución de pedidos en centros de logística, automatización de almacenes, paletizado automático de sacos aeropuertos, empaquetado, alimentación, automoción, productos farmacéuticos y piezas de electrónica.

Los materiales adecuados para realizar labores de carga y descarga por medio de sistemas de vacío son principalmente materiales con poco espesor, con desniveles, cartón, plásticos por inyección, vidrio, madera, productos de electrónica y tecnológicos, metálicos, blíster de envases, láminas de plástico, pantallas LCD, hormigón, baldosas, etc… 

¿Cómo se calcula la ventosa adecuada?

Sin duda realizar bien el cálculo es de vital importancia para un funcionamiento adecuado 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. Por lo tanto cuanto mayor sea el área de aspiración y mayor presión diferencial, mayor será la fuerza de sujeción de un equipo.

Partes de una ventosa de vacío con fuelle redonda

Los sistemas de vacío disponen de ventosas, piezas elastométicas o hermetizantes que se componen de dos partes, la boquilla y la propia ventosa. Los sistemas disponen de generación de vacío integrada a través 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 nuestro alcance ventosas planas desde un diámetro de 1 mm hasta 125mm, mientras que las de fuelles suelen comercializarse entre 11 mm y 255 mm. Sus dimensiones pueden variar en función del proveedor.

¿Qué es una esponja hermetizante y para qué sirve?

Además de las ventosas, existen otras aplicaciones de sujeción por vacío muy extendidos en el sector industrial. Hablamos de los sistemas de planos aspirantes que pueden incorporar tanto ventosas con sistemas de amortiguación como esponjas hermetizantes. Este sistema dispone de una lámina adhesiva con una esponja que le facilita manipulaciones con tiempos de ciclo muy rápidos. Las ventosas están especialmente indicadas para operar con piezas flexibles, como por ejemplo sacos, bolsas y cajas de cartón, mientras que las esponjas hermetizante están destinadas para el agarre de piezas alargadas, rígidas, con superficie rugosa o latas con cantos descubiertos en donde la sujeción de una ventosa es difícil.

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