Sistemas de vacío

Ventosas de fuelle ovalada

Las ventosas de fuelle ovaladas ofrecen al sector de la automatización soluciones de sujeción a las productos industriales amoldándose a su forma, espesor, porosidad, textura, fuerzas transversales y a su peso. La finalidad de incorporar sistemas de sujeción por vacío en líneas de paletizado es ofrecer alternativas que faciliten aumentar la optimización de los procesos y favorecer su capacidad de fabricación.

ventosas de fuelle ovaladas y ventosas de vacío de fuelle ovalada
Imagen cedida por: PIAB.com

¿Qué es una ventosa de fuelle ovalada y para qué sirve?

Una ventosa de vacío de fuelle es un accesorio destinado a coger un objeto, y por lo tanto, es el punto de unión entre una máquina y una pieza. Se utilizan principalmente para coger piezas alargadas y estrechas con desniveles o deformaciones. Utiliza presión negativa para sujetar las piezas al generar una diferencia de presiones. La presión negativa es provocada al expulsar la presión del aire al exterior de la ventosa permitiendo de este modo sujetar una pieza. Hay que recordar que la diferencia de presión entre el interior y fuera de la ventosa la provoca el generador de vacío, que es el responsable de aspirar el aire que queda en la ventosa.

Habitualmente los sistemas de vacío se destinan a procesos productivos de manipulación de piezas, ya sea en una línea de producción, alimentadores de robots, para pick & place o de packaging.

Partes de una ventosa

Los sistemas de vacío disponen de ventosas pliegues, piezas elastométicas o hermetizantes que se componen de dos partes, la boquilla y la misma ventosa. Los sistemas incorporan 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 hay que sumar mangueras de aire, racores y válvulas.

Ventajas de utilizar sistemas de vacío

Las técnicas 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 adaptarlos a los procesos
  • Ahorran más energía que otros sistemas
  • El sistema de vacío neumático es una técnica muy limpia, favoreciendo su incorporación en ambientes que requieren gran limpieza como sucede en el sector farmacéutico
  • Es una solución ideal para trabajar con robots Delta
  • Necesitan una programación muy sencilla de integrar en máquinas automatizadas
  • Son muy productivos en la automatización de final de línea y del packaging.
  • Son realmente rápidos
  • Son muy adaptables a la porosidad de las piezas

¿Cómo funciona una ventosa de vacío?

Una ventosa de vacío funciona situándose sobre una superficie en donde al pegarse a ella expulsa el aire de la misma. Cuando deja de hacer presión, retomando su forma, generando un vació parcial en su interior como para mantenerse adherido a la pieza. Esta fuerza de sujeción es generada por la diferencia de presiones entre la ventosa y el exterior.

Para soltar una pieza quitamos la presión generada por la bomba de vacío, igualando ambas presiones. Por lo tanto, el tiempo que aguanta una pieza adherida a una ventosa será proporcional al tiempo que logre mantener las diferencias de presión entre el exterior y dentro.

Tipos de ventosas de vacío

Existen factores a tener en cuenta antes de calcular el tiempo que es capaz de mantener la presión del sistema, como la porosidad de las piezas, la bomba de vacío que se mientras que las ventosas para aplicaciones especiales son las fabricadas exclusivamente para dar respuesta a las particularidades de productos específicos.

  • Ventosas planas. Las ventosas planas, o ventosas de copa, son las ventosas estándar en el sector industrial al ser usadas principalmente para manipular piezas con superficie plana, cóncavas e incluso ligeramente abombadas. Las ventosas pueden disponer de una geometría redonda y ovalada. Tenemos a nuestra disposición modelos que permiten adaptarse perfectamente a la geometría 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 han demostrado ser eficientes para la sujeción de pletinas largas y estrechas, como por ejemplo perfiles de ventanas que incluso pueden encontrarse abombadas.
  • Ventosas ultraplanas. Son ventosas totalmente planas enfocadas a productos alimenticios con base plana para trabajos en donde se requiere no dejar huella.
  • Ventosas de fuelle. Las ventosas de fuelle son denominadas así por su aspecto de acordeón o fuelle, con pliegues desde 1.5 que van aumentando según el fabricante. Están especialmente indicadas para ser empleadas sobre superficies abombadas, irregulares o con deformaciones. Existen ventosas de fuelle redondas y ovaladas principalmente, aunque en función del material pueden tener juntas anulares que aumentan el agarre ante superficies con mayor desnivel. También tienes a tu disposición ventosas de vacío con multifuelles que aumentan sus prestaciones. Las ventosas de fuelle ovaladas son más apropiadas para objetos largos y de reducido grosor. Sus diámetros pueden variar desde los 2 mm hasta 255 mm.
  • Ventosas rectangulares. Son ventosas con base rectangular especialmente indicadas para procesos 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 con forma de campana y se caracterizan porque tienen el labio hermetizante muy delgado. Son muy flexibles a la hora de agarrar piezas en superficies con bordes. Están especialmente indicados para procesos de Pick & Place en el sector alimenticio.
  • Ventosas metálicas. Destacan por su capacidad para manipular piezas robustas y de gran tamaño. Están indicadas para superficies porosas, como es el caso de 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 has sido fabricadas para trabajar sobre superficies metálicas abombadas y cubiertas por una capa de aceite. En su interior disponen de un sistema antiderrapante que garantiza el correcto comportamiento. Destacan por su gran capacidad de succión y por poder mover piezas tanto en horizontal como en vertical.
  • Ventosas de triple labio. Son ventosas creadas para superficies rugosas. El sistema de triple labio asegura el agarre en piezas muy rugosas e irregulares. Hay un abanico de ventosas que van desde los 48 mm hasta los 100 mm de diámetro.
  • Ventosas flotantes. Son ventosas destinadas al agarre de objetos extremadamente delgados y frágiles, como por ejemplo las láminas, obleas o células fotovoltaicas. Han sido fabricados para no realizar deformaciónes en los materiales gracias a que apenas tiene contacto con la pieza. Durante el proceso de sujeción, la ventosa flota en el aire por el principio de Bernoulli.
  • Ventosas especiales. Son las ventosas fabricadas a medida para trabajos muy exigentes, como puede ser por sus dimensiones, geometría o temperatura del entorno de trabajo.
  • Ventosas para perfiles hermetizantes. Así se denomina a las ventosas que se adaptan a trabajos hermetizantes con aristas y esquinas.
  • Ventosas planas para papel y láminas. Son ventosas que disponen de una base plana y redonda para garantizar la manipulación del material sin realizar deformaciones.
  • Esponja hermetizante para sistemas de planos aspirantes. Es un sistema 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 manipulación de piezas delicadas en donde es imprescindible no quedar huella, como pueden ser los cristales de pantallas células fotovoltaicas. Las esponjas hermetizantes también se emplean para la sujeción de un gran número de materiales utilizando únicamente una única garra. Entre sus ventajas se encuentran en que no sufren fugas y son especialmente de sustituir. En función del modelo puedes cambiar el tipo de material para que garantice un mayor agarre. Los más extendidos son de caucho, poliuretano o silicona. Las esponjas disponen de láminas que permiten realizar su sustitución rápidamente. Están especialmente indicados para 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 permiten adaptarse a las necesidades de agarre a los procesos. Han sido diseñados para poder adaptarse ante numerosos productos en trabajos de paletizado, ya sea por tamaño, peso o forma. El sistema de agarre por vacío puede ser con ventosas, esponjas hermetizantes o espuma, y los generadores de vacío industriales pueden ser internos o externos. La capacidad de adaptación de este sistema permite seccionar 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 son pequeños 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 de sistemas ofrecen accesorios de logística para la paletización de capas completas mediante el uso de sistemas de vacío que utilizan a su vez garras mecánicas especiales. Estas herramientas facilitan el aumento de la productividad de un proceso de paletizado y despaletizado por medio de sistemas de manipulación personalizados.

Características de los materiales de las ventosas de vacío

Los materiales con los que están diseñadas las ventosas son flexibles a las particularidades del producto, motivo por que hay una amplia gama de compuestos. Los más habituales son el caucho nitrílico y natural, poliuretano y silicona, aunque también fabrican compuestos de policloruro de vinilo y diferentes variables del caucho, como el caucho fluorado. Estos materiales se adaptan alofrecen 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 alimenticio necesitan tener la calificación FDA 21 CFR 177.2600.

Partes de un sistema de vacío

Las soluciones de vacío para el sector de la robótica industrial se adaptan perfectamente a los requerimientos colaborativos por medio de gripper de vacío y garras. Algunos de los accesorios que se integran en un sistema de vacío son:

  • Bielas elásticas para la compensación de alturas. Son piezas creadas para compensar las diferencias que puede haber entre el equipo de vacío y la pieza a manipular. En función de la geometría de la pieza, la altura de 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 provocan presión negativa centralizado de forma neumática e incorporan silenciadores. Sirven para mejorar la activación de las señales. Pueden ser compactos, en línea o por medio de terminales compactos que forman módulos.
  • Bombas de vacío. Las bombas de vacío es un equipo eléctrico que sirven para sacar presión de un sistema a una presión inferior que la que hay en la atmósfera. Así generas un circuito con presión negativa con el caudal necesario para succionar piezas exigentes.
  • Generadores de Vacío. Estas soluciones de vacío se componen de un sistema neumático o eléctrico que crea el vacío debido en el interior de un circuito. Son los encargados de lograr tiempos de ciclo cortos y gracias a que son módulos reducidos son muy fáciles de instalar en un equipo. Las bombas de vacío están especialmente indicados para cuando no es compatible un módulo o cuando el producto requiere gran presión para la aspiración de aspiración elevadas.
  • Válvulas de presión. Las Válvulas están destinadas a trabajos de vaciado de presión del sistema que en función de las necesidades, tendrá una tecnología más desarrollada para poder responder ante los productos más exigentes. En su interior llevan válvulas con diferentes geometrías, como puede ser de bola o de trébol, cada una de ellas ofrece sus propias particularidades. 
  • Utillajes de compensación para ventosas. Son accesorios de vacío que sirven para compensar los movimientos que se generan durante el proceso de agarre. Hay modelos que pueden amortiguar los desplazamientos laterales y también tienes la posibilidad de incorporar un antigiro.

Utilidades de las ventosas de vacío

La tecnología de vacío se adapta constantemente a los cambios que se generan en la la Industria 4.0 aportando con soluciones de fijación adecuadas a las particularidades de cada producto. Algunos ejemplos para los que están específicamente diseñados son para labores de carga de objetos en alimentación de prensas, automatización de final de línea, preparación de paquetes en áreas de logística, automatización de almacenes, paletizado automático de botellas puertos, empaquetado, alimentación, automoción, productos químicos y componentes electrónicos.

Los materiales adecuados para trabajos de manipulación con ventosas de vacío son principalmente materiales finos, con desniveles, láminas de papel, plásticos moldeados, vidrio, madera, productos de electrónica y tecnológicos, chapa, blíster de envases, láminas de plástico, pantallas LCD, mármol, azulejos, etc… 

Tamaños de las ventosas de fuelle ovaladas

Tenemos a nuestra disposición ventosas planas desde un diámetro de 1 mm hasta Ø 125mm, mientras que las de fuelles suelen comercializarse entre 11 mm y Ø 255 mm. Estas medidas pueden oscilar en función del fabricante.

¿Cómo calcular la ventosa adecuada?

Sin duda realizar bien el cálculo es de vital importancia para el correcto funcionamiento de un trabajo. La fuerza de adherencia de una ventosa se obtiene 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, más grande será la fuerza de sujeción de un sistema.

¿Qué es una esponja hermetizante y para qué sirve?

A parte de las ventosas, hay otras aplicaciones de sujeción por vacío muy extendidos en el sector industrial. Hablamos de los equipos de planos aspirantes que son capaces de integrar tanto ventosas con compensación de alturas como esponjas hermetizantes. Un plano aspirante incorpora una lámina adhesiva con una esponja que le permite manipulaciones con tiempos de ciclo muy rápidos. Las ventosas están preparadas para trabajar con piezas flexibles, sirvan de ejemplo los sacos, envases y bandejas, mientras que las esponjas hermetizante sobresalen en la manipulación de piezas alargadas, con superficie rugosa o latas y tarros con bordes en donde la sujeción de una ventosa es difícil.

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