Sistemas de vacío

Ventosas con multifuelles

Las ventosas multifuelles ofrecen al sector de la automatización industrial soluciones de sujeción a las superficies de los distintos materiales industriales adaptándose a su forma, tamaño, porosidad, textura, fuerzas transversales y a su peso. El objetivo de emplear sistemas de agarre por vacío en cadenas de producción es aportar alternativas que ayuden a aumentar la eficiencia de los procesos y favorecer su capacidad de fabricación.

Ejemplos y tipos de ventosas de vacío con multifuelles en la base para aplicaciones industriales

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Ventosas multifuelles y ventosa por vacío multifuelle
Imágenes cedidas por: PIAB.com

¿Qué es una ventosa multifuelle y para qué sirve?

Una ventosa de vacío multifuelle es aquella ventosa que tiene varios pliegues en su contorno. Los más comunes son de 1,5, 2,5 y 3,5 pliegues. Sirven para coger objeto mediante la succión por vacío, y por lo tanto, es el punto de unión entre una máquina y una pieza. Utiliza presión por vacío para coger las piezas al provocar una diferencia de presiones. La presión negativa se crea al expulsar la presión del aire al exterior permitiendo de este modo sujetar una pieza. Hay que señalar que la diferencia de presión entre el interior y el exterior de la ventosa la crea el generador de vacío, que es el responsable de evacuar el aire que permanece dentro.

Es muy común que los sistemas de vacío se destinen a procesos industriales, ya sea en una línea de fabricación, alimentadores de robots, para picking o de empaquetado.

Ventajas de integrar sistemas de vacío

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

  • Permiten realizar manipulaciones de piezas a gran velocidad
  • Tienen gran precisión
  • Incorporan equipos neumáticos muy flexibles a la hora de integrarlos a los procesos
  • Gastan menos energía respecto a otros sistemas
  • El equipo neumático es una técnica muy limpia lo que le permite trabajar en entornos exigentes como puede ser el sector farmacéutico
  • Es una solución perfecta para producir con robots Scara
  • Requieren una configuración muy sencilla de integrar en equipos automáticos
  • Se adaptan perfectamente en la automatización de final de línea y del packaging.
  • Ofrecen tiempos de ciclo muy rápidos
  • Se adaptan correctamente a la rugosidad de los distintos materiales

¿De qué modo funciona una ventosa de vacío con multifuelle?

Una ventosa de vacío funciona colocándose encima de una superficie en donde al adherirse expulsa el aire hacia el exterior. Al dejar de ejercer la presión, la ventosa retomando su forma, provocando un vació de baja presión   como para mantenerse adherido al objeto. Esta fuerza de agarre es generada por la diferencia de presión atmosférica existente entre la ventosa y el exterior.

Para soltar una pieza eliminamos la presión generada por la bomba 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 el exterior y dentro. Hay aspectos a controlar antes de calcular el tiempo que puede mantener la presión sin pérdidas, como la porosidad de los materiales, los tipos de generadores de vacío industriales que se utilizan o evitando que la tubería y los racores sufran fugas de presión.

Tipos de ventosas de vacío

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

  • Ventosas planas. Las ventosas planas, o 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. Las ventosas tienen una forma redonda y ovalada. Existen 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 exactitud en el posicionamiento. Las ventosas planas ovaladas, y en especial las placas de ventosa ovaladas son soluciones eficaces para la sujeción de perfiles largos y estrechos, como pueden ser marcos de puertas que incluso pueden llegar a estar abombadas.
  • Ventosas ultraplanas. Son ventosas totalmente planas que se usan en productos del sector alimentario con superficie plana para procesos en donde se necesita no dejar huella.
  • Ventosas con fuelle. Las ventosas con base de fuelle reciben su nombre por su forma de acordeón o fuelle, con pliegues que oscilan entre el 1.5 y 3.5 en función del fabricante. Han sido diseñadas para utilizarse sobre superficies abombadas, con desniveles de altura o con deformaciones. Existen ventosas de fuelle con base redonda y ventosas con fuelle ovalada principalmente, aunque según el producto pueden tener juntas anulares que aumentan el agarre ante superficies con diferentes alturas. Para piezas largas y de poco grosor se han creado las de fuelle ovaladas. El diámetro de estas ventosas oscilan entre los 2 mm hasta 255 mm.
  • Ventosas rectangulares. Son ventosas con forma rectangular especialmente indicadas 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.
  • Ventosas con forma de campana. Son ventosas que recuerdan a una campana y se caracterizan porque disponen de un labio hermetizante muy delgado. Ofrecen gran flexibilidad a la hora de coger piezas en superficies con esquinas. Están especialmente indicados para trabajos de Pick & Place en el sector de bienes de consumo.
  • Ventosas metálicas. Son ventosas destinadas a manipulaciones de piezas robustas y de gran tamaño. Tienen un inmejorable comportamiento en superficies porosas, como por ejemplo hormigón o mármoles. Existen ventosas con diámetros que comprenden desde los 100 mm hasta los 450 mm.
  • Ventosas para chapa con aceite. Estas ventosas has sido fabricadas para trabajar con superficies metálicas abombadas y cubiertas por una capa de aceite. En su interior incorporan un sistema antideslizante que asegura el correcto comportamiento. Destacan por su gran capacidad de succión y por poder manipular 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 extremadamente rugosas e irregulares. En el mercado hay un gran número 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 pueden ser láminas, enchapado o células fotovoltaicas. Han sido fabricados para no marcar las piezas gracias a que prácticamente no 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 fabricadas a medida para trabajos muy exigentes, ya sea por sus dimensiones, geometría o temperatura del entorno de trabajo.
  • Ventosas para perfiles hermetizantes. Así se denomina a las ventosas destinadas a trabajos hermetizantes con aristas y esquinas.
  • Ventosas planas para papel y láminas. Son ventosas que disponen de una base plana y redonda para asegurar la sujeción del material sin dejar huella.
  • 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 suprimiendo la necesidad de utilizar ventosas. Se utilizan para la sujeción de piezas delicadas en donde es imprescindible no quedar huella, como pueden ser los cristales de pantallas células fotovoltaicas. También se usan para el agarre de un gran número de piezas empleando tan solo un único sistema de planos aspirantes. Entre sus ventajas se encuentran en que no sufren fugas y son especialmente de intercambiar. En función del modelo puedes cambiar el tipo de material para que ofrezca un deterioro más progresivo. Los hay de caucho, poliuretano o silicona. Las esponjas disponen de láminas que permiten realizar los cambios rápidamente. Están especialmente indicados para vidrio, envases, metal, plástico, madera, paquetes de logística, cristales de pantallas, chapa de acero inoxidable, sacos o bolsas.
  • Cajones de vacío modulares. Los cajones de vacío son aplicaciones modulares que facilitan la adaptación a las necesidades de agarre a los procesos. Creados diseñados para ser muy flexibles ante numerosos productos en trabajos de paletización, ya sea por volumen, peso o geometría. El sistema de agarre por vacío es 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 dividir la placa en dos zonas autónomas para el agarre de distintos 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 pueden ser de reducidas dimensiones o grandes, como pueden ser los de paletizado, que se emplean para la carga y descarga de paquetes.
  • Ventosas para capa completa de paletizado. Los distribuidores de sistemas ofrecen soluciones de logística para la paletización de capas completas por medio de sistemas de vacío que utilizan a su vez garras mecánicas especiales. Estos útiles permiten aumentar drásticamente la producción de un proceso de paletizado y despaletizado por medio de sistemas de manipulación adaptados.

Características de los materiales de las ventosas de vacío

Los materiales con los que están fabricadas las ventosas son flexibles a las necesidades del producto, motivo por que existe una gran variedad de compuestos. Los más habituales 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 ofrecen un buen envejecimiento frente al desgaste, fricción, a la deformación permanente, resistencia a la abrasión, al aceite, ozono, alcohol y ácidos, a la intemperie, temperaturas del proceso y del ambiente laboral. Los trabajos específicos del sector alimenticio deben de estar conformes con la calificación FDA 21 CFR 177.2600.

Tamaños de las ventosas de multifuelle

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 con pliegues de 1,5, 2,5 y 3,5. Sus dimensiones pueden oscilar en función del fabricante y la aplicación.

Partes de un sistema de vacío

Las aplicaciones de vacío para el sector de la robótica industrial cumplen con los requerimientos colaborativos por medio de gripper de vacío y garras. Básicamente un sistema de vacío contiene:

  • Bielas elásticas para la compensación de alturas. Son accesorios diseñados para compensar las diferencias existentes entre el sistema de vacío y un objeto. En función de su diseño, las ventosas puede necesitar un suplemento.
  • Racores y alojamientos articulados. Se utilizan para orientar las ventosas en piezas con desniveles.
  • Eyectores de vacío. Estos accesorios generan el vacío 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 eléctrico que sirven para sacar presión de un sistema a una presión inferior a la que hay en la atmósfera. De este modo genera un circuito con presión de vacío con el caudal necesario para agarrar piezas exigentes.
  • Generadores de Vacío. Los generadores de vacío se componen de un sistema neumático o eléctrico que establece el vacío debido en el interior de un circuito. Son los encargados de generar movimientos muy rápidos y gracias a que son equipos pequeños son sencillos de instalar en un circuito. Estos equipos mecánicos están especialmente indicados para cuando no es compatible un equipo o cuando el proceso requiere gran presión para la aspiración de aspiración elevadas.
  • Válvulas de presión. Las Válvulas están destinadas a trabajos de vaciado de presión del circuito que en función de las particularidades del producto, utilizará una tecnología más desarrollada para poder responder ante los procesos más exigentes. Dentro 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 herramientas de vacío que compensan los movimientos que se generan durante el proceso de sujeción. Tienes modelos que pueden contrarrestar los desplazamientos laterales e incluso te permite integrar un antigiro.

Aplicaciones de las ventosas de vacío multifuelles

Las técnicas de vacío se adaptan constantemente a los cambios que se producen en la la Industria 4.0 aportando con sistemas de vacío adecuados a las particularidades de cada producto. Algunos ejemplos para los que están concretamente creados son para labores de manipulación de objetos en estampaciones metálicas, automatización de líneas de producción, distribución de pedidos en áreas de logística, automatización de almacenes, paletizado automático de cajas puertos, empaquetado, bebidas, automoción, productos farmacéuticos y electrodomésticos.

Los materiales adecuados para trabajos de carga y descarga con sistemas de vacío son principalmente materiales con poco espesor, deformables, cartón, plásticos por inyección, vidrio, madera, productos de electrónica y tecnológicos, enchapados, productos envasados, láminas de plástico, células solares, mármol, cerámica, etc… 

¿Cómo calcular la ventosa adecuada?

Sin duda realizar bien el cálculo es de vital importancia para el correcto funcionamiento de un trabajo. La capacidad de adherencia de una ventosa multifuelle se obtiene al multiplicar la superficie de aspiración de la ventosa por la presión diferencial. Es decir, cuanto mayor sea el área de aspiración y mayor presión diferencial, mayor será la fuerza de sujeción de un equipo.

Partes de una ventosa multifuelle

Los sistemas de vacío disponen de ventosas, piezas elastométicas o hermetizantes que se dividen en dos partes, la boquilla roscada y la misma ventosa. Los sistemas tienen generación de vacío integrada a través de efectores, generadores y bombas de vacío, partes imprescindibles de 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 multifuelles, existen otras aplicaciones de sujeción por vacío muy extendidos en la industria. Hablamos de los equipos de planos aspirantes que son capaces de integrar tanto ventosas con sistemas de amortiguación como esponjas hermetizantes. Este sistema incorpora una lámina que se pega con una esponja que le permite manipulaciones con tiempos de ciclo muy rápidos. Las ventosas han sido fabricadas para realizar operaciones de manipulación con piezas flexibles, como es el caso de bolsas, envases y cajas de cartón, mientras que las esponjas hermetizante sobresalen en la manipulación de piezas alargadas, rígidas, con superficie rugosa o latas con cantos descubiertos en donde la sujeción de una ventosa es muy complicada.

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