Sistemas de vacío

Ventosas rectangulares planas

Las ventosas rectangulares planas ofrecen al sector de la automatización soluciones de agarre a las superficies de los diferentes materiales industriales amoldándose a su geometría, espesor, porosidad, textura, fuerzas transversales y a su volumen. El objetivo de incluir equipos de sujeción por vacío en cadenas de producción es ofrecer alternativas que permitan aumentar la optimización de los procesos y favorecer su productividad.

Ventosas rectangulares y ventosas de vacío rectangular para robots industriales
Imagen cedida por: PIAB.com

¿Qué es una ventosa rectangular plana y para qué sirve?

Una ventosa de vacío rectangular plana es un componente que se encarga de coger un objeto, y por lo tanto, es el punto de unión entre una máquina y una pieza. Utiliza presión negativa para sujetar las piezas al provocar una diferencia de presiones. La presión negativa es generada al expulsar la presión del aire al exterior de la ventosa permitiendo de este modo el agarre de un objeto. Hay que indicar que la diferencia de presión entre dentro y el exterior de la ventosa la genera la bomba de vacío, quien se encarga de extraer el aire que queda en la ventosa.

Las ventosas rectangulares planas están especialmente indicadas para manipular sacos y bolsas ya sea en una cadena de producción, alimentadores de máquinas, para pick & place o de empaquetado.

Ventajas de utilizar ventosas de vacío rectangulares con base plana

Las aplicaciones de vacío ofrecen grandes beneficios al sector industrial:

  • Son capaces de trabajar con piezas a gran velocidad
  • Tienen gran precisión
  • Incorporan equipos neumáticos muy flexibles a la hora de integrarlos a los procesos
  • Gastan menos energía que otros sistemas
  • El equipo de vacío es una técnica muy limpia lo que le permite trabajar en ambientes exigentes como puede ser el sector alimentario
  • Es una solución ideal para trabajar con robots Scara
  • Necesitan una programación muy fácil de integrar en máquinas automatizadas
  • Se adaptan perfectamente en la automatización de final de línea y en líneas de envasado.
  • Ofrecen tiempos de ciclo muy rápidos
  • Son muy adaptables a las particularidades de las piezas

¿Cómo funciona una ventosa de vacío rectangular plana?

Una ventosa funciona colocándose sobre una superficie en donde al pegarse a ella expulsa el aire de la misma. Al dejar de hacer presión, vuelve a su posición en reposo, provocando un vació de baja presión   como para mantenerse sujeto al objeto. Esta fuerza de sujeción es generada por la diferencia de presiones entre la ventosa y el exterior.

Para soltar una pieza eliminamos la presión provocada por la bomba de vacío, igualando ambas presiones. Por lo tanto, el tiempo que aguanta una pieza sujeta a una ventosa será proporcional al tiempo que logre tener las diferencias de presión entre fuera y el interior del sistema. Hay aspectos a controlar antes de calcular el tiempo que puede mantener la presión del sistema, como la porosidad de la superficie, la bomba de vacío que se utiliza o evitando que la tubería y los racores sufran pérdidas de aire.

Tipos de ventosas de vacío para robots industriales

Las ventosas de vacío estándar son las que prácticamente abarcan las necesidades de casi todos los sectores industriales, por el contrario, que las ventosas para aplicaciones especiales son las fabricadas específicamente para dar respuesta a las condiciones de trabajo más difíciles.

  • Ventosas planas. Las ventosas planas, también llamadas 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 más utilizadas son las ventosas planas redonda y ovaladas debido a 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 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 alimenticios con superficie plana para procesos en donde se necesita no dejar marca.
  • Ventosas de fuelle. Las ventosas de fuelle son denominadas así por su aspecto de acordeón o fuelle, con pliegues que van desde 1.5 hasta 3.5 en función del fabricante. Están especialmente indicadas para ser empleadas sobre superficies curvas, irregulares o con deformaciones. Tienes a tu disposición ventosas de fuelle redondas y ovaladas principalmente, aunque según las necesidades de la pieza pueden incorporar juntas anulares que favorecen el agarre ante superficies con diferentes alturas. Las ventosas de fuelle ovaladas son recomendadas para objetos largos y finos. El diámetro de estas ventosas va desde los 2 mm hasta 255 mm.
  • Ventosas rectangulares. Son ventosas con forma 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, aunque estas medidas varían en función del fabricante.
  • Ventosas con forma de campana. Son ventosas con forma de campana y se caracterizan porque disponen de un labio hermetizante muy delgado. Ofrecen gran flexibilidad a la hora de coger piezas en en piezas con esquinas. Están especialmente indicados para trabajos de Picking en el sector alimentario.
  • Ventosas metálicas. Se utilizan para coger piezas pesadas y de gran volumen. Están indicadas para superficies porosas, como por ejemplo hormigón o mármoles. Hay 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 abombadas y cubiertas por una película de aceite. En su interior tienen un sistema antiderrapante que asegura el correcto comportamiento. Destacan por su gran capacidad de succión y por poder coger piezas tanto en horizontal como en vertical.
  • Ventosas de triple labio. Son ventosas específicamente diseñadas para superficies rugosas. Dispone de un triple labio que asegura la sujeción en piezas muy rugosas o irregulares. En el mercado hay un gran número de ventosas que van desde los 48 mm hasta los 100 mm de diámetro.
  • Ventosas flotantes. Son ventosas a la manipulación de piezas extremadamente finos y delicados, como por ejemplo las láminas, enchapado o células fotovoltaicas. Están diseñados para no dejar huella gracias a que prácticamente no tiene contacto con la pieza. A lo largo del agarre, la ventosa flota en el aire siguiendo el principio de Bernoulli.
  • Ventosas especiales. Son las ventosas fabricadas a medida para procesos muy exigentes, ya sea por sus dimensiones, geometría o temperatura del entorno de trabajo.
  • Ventosas para perfiles hermetizantes. Es como se conoce 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 asegurar la manipulación del material sin dejar huella.
  • Esponja hermetizante para sistemas de planos aspirantes. Es un sistema que mediante el uso 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 no puede quedar marcas, como pueden ser los cristales de pantallas células fotovoltaicas. También se emplean para la sujeción de un gran número de piezas empleando tan solo una única garra. Una de sus principales ventajas es que no tienen fugas y son especialmente de sustituir. En función del modelo 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 su sustitución rápidamente. Se usan principalmente con vidrio, envases, metal, plástico, madera, paquetes de logística, cristales de pantallas, chapas, bolsas o piedra.
  • Cajones de vacío modulares. Los cajones de vacío son sistemas modulares que facilitan la adaptación a las necesidades de sujeción a los procesos. Han sido diseñados para poder adaptarse ante los procesos de paletización, ya sea por tamaño, peso o geometría. El sistema de succión por vacío puede ser por medio de ventosas, esponjas hermetizantes o espuma, y los generadores de vacío pueden estar dentro o fuera del equipo. La flexibilidad de este sistema permite dividir la placa en dos áreas independientes para la sujeción 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 por ejemplo los de paletizado, que se utilizan para la carga y descarga de cajas.
  • Ventosas para capa completa de paletizado. Los proveedores han creado accesorios de logística para el paletizado de capas completas por medio de sistemas de vacío que utilizan a su vez garras mecánicas especiales. Estas herramientas facilitan el aumento de la producción de un proceso de paletizado y despaletizado por medio de sistemas de manipulación personalizados.

Características de los materiales de las ventosas de vacío rectangulares planas

Los materiales con los que están diseñadas las ventosas son flexibles a las necesidades del producto, motivo por que existe una gran variedad de compuestos. Los más utilizados son los de caucho nitrílico y natural, poliuretano y silicona, aunque también tienes a tu disposición compuestos de policloruro de vinilo y diferentes variables del caucho, como el caucho etileno propileno. Estos materiales se comportan correctamente ante el desgaste, fricción, grado de estanquidad, resistencia a la abrasión, al aceite, ozono, alcohol y ácidos, a la intemperie, temperaturas del proceso y del ambiente laboral. Los trabajos destinados del sector de la alimentación necesitan tener la calificación FDA 21 CFR 177.2600.

Equipos que conforman un sistema de vacío

Las soluciones de vacío para el sector de la automatización industrial cumplen con las necesidades colaborativas por medio de gripper de vacío y garras. Básicamente un sistema de vacío puede llegar a disponer de los siguientes elementos:

  • Bielas elásticas para la compensación de alturas. Son piezas creadas para amortiguar las diferencias existentes entre el equipo de vacío y un objeto. En función de la geometría de la pieza, 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. Estos accesorios generan el vacío centralizado por medio de neumática y disponen de silenciadores. Se utilizan 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 sistema eléctrico que sirven para sacar presión de un sistema a una presión menor que la de la atmósfera. De este modo genera un circuito con presión negativa con el caudal necesario para succionar piezas exigentes.
  • Generadores de Vacío. Estos equipos de vacío funcionan por medio de un sistema neumático o eléctrico que genera el vacío necesario dentro de un circuito. Son los responsables de ofrecer tiempos de ciclo cortos y gracias a que son equipos pequeños son muy fáciles de colocar en un sistema. Los generadores eléctricos están especialmente indicados para cuando no es compatible un módulo o cuando el proceso necesita gran presión para la potencias de aspiración elevadas.
  • Válvulas de presión. Las Válvulas se utilizan para vaciar la presión del sistema que en función de las necesidades, dispondrá de una tecnología más desarrollada para dar respuesta a los productos más exigentes. En su interior incorporan válvulas con distintas formas, como por ejemplo de bola o de trébol, cada una de ellas tiene sus propias particularidades. 
  • Utillajes de compensación para ventosas. Son equipos de vacío que compensan los movimientos producidos a lo largo del el proceso de agarre. Hay utillajes que pueden amortiguar el giro y también tienes la posibilidad de incluir un antigiro.

¿En dónde se utilizan las ventosas de vacío?

La tecnología de vacío se adapta constantemente a las necesidades que hay en la Industria 4.0 aportando con aplicaciones adecuadas a las necesidades de cada proceso. Algunos de los mercados para los que están concretamente creados son para procesos de movimiento de piezas en alimentación de prensas, automatización de final de línea, preparación de paquetes en áreas de logística, automatización de almacenes, paletizado automático de botellas puertos, envasado, alimentación, automoción, productos farmacéuticos y piezas de electrónica.

Los materiales adecuados para trabajos de manipulación con equipos de vacío son materiales finos, con desniveles, láminas de papel, plástico, vidrio, madera, productos de electrónica y tecnológicos, enchapados, envases, láminas de plástico, células solares, hormigón, azulejos, etc… 

Calcular la ventosa idónea para un trabajo por vacío

Desde luego realizar bien el cálculo es de vital importancia para el correcto funcionamiento de un proceso. La capacidad de adherencia 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, más grande será la capacidad de sujeción de una ventosa.

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 equipos disponen de generación de vacío integrada a través de efectores, 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

Existen ventosas planas desde un diámetro de 1 mm hasta 125mm, mientras que las de fuelles suelen comercializarse entre 11 mm y 255 mm. Estas medidas pueden oscilar en función del distribuidor.

¿Qué es una esponja hermetizante y para qué sirve?

Además de las ventosas, tenemos a nuestro alcance otros sistemas de agarre por vacío muy extendidos en la industria. Son los sistemas de planos aspirantes que pueden integrar tanto ventosas con sistemas de amortiguación como esponjas hermetizantes. Este sistema incorpora una lámina adhesiva con una esponja que le permite manipulaciones con ciclos rápidos. Las ventosas han sido fabricadas para operar con piezas flexibles, como es el caso de bolsas, envases y bandejas, mientras que las esponjas hermetizante sobresalen en el agarre de piezas alargadas, rígidas o latas y tarros con bordes descubiertos en donde el agarre de una ventosa es muy complicado.

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