Sistemas de vacío

Ventosas rectangulares con fuelles

Las ventosas rectangulares con fuelle aportan al sector de la automatización soluciones de agarre a las superficies de los distintos materiales industriales amoldándose a su geometría, espesor, porosidad, textura, fuerzas transversales y a su peso. La finalidad de incorporar equipos de agarre por vacío en cadenas de envasado es aportar alternativas que faciliten aumentar la eficiencia de los procesos y favorecer su capacidad de fabricación.

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

¿Qué es una ventosa de vacío ractangular con fuelle y para qué sirve?

Una ventosa rectangular con fuelle es una ventosa con base rectangular que incorpora pliegues con forma de fuelle. Se utilizan para coger objetos y por lo tanto, es el punto de unión entre un robot y un producto. Utiliza presión negativa para sujetar las piezas al provocar una depresión. La presión negativa es provocada al expulsar la presión del aire al exterior favoreciendo de este modo sujetar una pieza. Cabe destacar que la diferencia de presión entre dentro y el exterior de la ventosa la genera el generador de vacío, quien se encarga de aspirar el aire que queda en la ventosa. Habitualmente las aplicaciones de vacío se destinen a procesos industriales, ya sea en una línea de fabricación, alimentadores de robots, puestos de Pick & Place o de Packaging.

Ventajas de incorporar sistemas de vacío

Los sistemas de vacío generan grandes beneficios al sector industrial:

  • Favorece la manipulación de piezas a gran velocidad
  • Ofrecen gran precisión en la colocación
  • Son sistemas neumáticos muy flexibles a la hora de integrarlos a los procesos
  • Gastan menos energía respecto a otros sistemas
  • El sistema neumático es un sistema limpio lo que le permite trabajar en entornos muy limpios como sucede en el sector farmacéutico
  • Es una solución ideal para trabajar con robots Delta
  • Utilizan una programación muy fácil de integrar en equipos automáticos
  • Se adaptan perfectamente en la automatización de final de línea y del packaging.
  • Ofrecen tiempos de ciclo muy rápidos
  • Son muy adaptables a las particularidades de las piezas

¿De qué modo funciona una ventosa de vacío?

Una ventosa de vacío funciona colocándose sobre una superficie en donde al adherirse expulsa el aire de la misma. Al dejar de hacer presión, la ventosa vuelve a su estado en reposo, creando un vació parcial en su interior como para quedarse sujeto a la pieza. Esta fuerza de sujeción se crea por la diferencia de presión atmosférica existente entre la ventosa y el exterior.

Para dejar un objeto desactivamos la presión creada por la bomba de vacío, igualando ambas presiones. Es decir, el tiempo que aguanta una pieza adherida a una ventosa será proporcional al tiempo que logre tener las diferencias de presión entre fuera y dentro. Existen factores a tener en cuenta antes de calcular el tiempo que es capaz de mantener la presión del sistema, como la porosidad de los materiales, 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 prácticamente cubren las necesidades de casi todos los procesos industriales, por el contrario, que las ventosas para aplicaciones especiales son las fabricadas exclusivamente para dar respuesta a las particularidades de productos específicos.

  • Ventosas planas. Las ventosas planas, también conocidas como ventosas de copa, son las más empleadas en el sector industrial al ser utilizadas principalmente para coger piezas con superficie plana, cóncavas e incluso abombadas. Las ventosas tienen una geometría redonda y ovalada. Tenemos a nuestra disposición modelos que permiten adaptarse perfectamente a la constitución de las piezas, del mismo modo que a 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 han demostrado ser eficientes para la sujeción de piezas largas y estrechas, es el caso de marcos de ventanas que incluso pueden encontrarse abombadas.
  • Ventosas ultraplanas. Son ventosas totalmente planas destinadas a productos del sector alimentario con superficie plana para trabajos en donde se requiere no dejar huella.
  • Ventosas de fuelle. Las ventosas de vacío con fuelle reciben su nombre por su aspecto de acordeón o fuelle, con pliegues de 1.5 que van aumentando según el fabricante. Han sido diseñadas para ser empleadas sobre superficies abombadas, irregulares o con deformaciones en los materiales. La gama está compuesta por ventosas de fuelle redondas y ovaladas principalmente, aunque según las necesidades de la pieza pueden incorporar juntas anulares que aumentan la sujeción ante superficies con diferentes alturas. 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 forma rectangular expresamente diseñadas para trabajos de sujeción de bolsas y sacos de hasta 50 kg. Puedes encontrar ventosas rectangulares planas con medidas que van desde los 25x17mm hasta los 445x216mm.
  • Ventosas con forma de campana. Son ventosas con aspecto de campana y destacan porque disponen de un labio hermetizante muy fino. Son muy flexibles a la hora de agarrar piezas en piezas con esquinas. Se adaptan muy bien a trabajos de Pick & Place en el sector alimenticio.
  • Ventosas metálicas. Se utilizan para coger piezas robustas y de gran volumen. Se adaptan perfectamente a superficies rugosas, como es el caso de mármoles o losas de pizarra. Hay 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 con superficies metálicas ligeramente curvadas y cubiertas por una capa de aceite. En su interior incorporan un sistema antideslizante que garantiza una inmejorable sujeción. Cabe recordar su potencial de succión y por poder manipular piezas tanto en horizontal como en vertical.
  • Ventosas de triple labio. Son ventosas fabricadas para superficies rugosas. El sistema de triple labio asegura la sujeción en piezas muy rugosas e irregulares. Existe un gran número de modelos que van desde los 48 mm hasta los 100 mm de diámetro.
  • Ventosas flotantes. Son ventosas utilizadas con objetos extremadamente finos y delicados, como por ejemplo las láminas, obleas o células fotovoltaicas. Están diseñados para no realizar deformaciones en los materiales gracias a que prácticamente no tiene contacto con la pieza. Durante el proceso de manipulación, la ventosa flota en el aire siguiendo el principio de Bernoulli.
  • Ventosas especiales. Son las ventosas diseñadas a medida para procesos especiales, como puede ser por sus dimensiones, geometría o temperatura del entorno de trabajo.
  • Ventosas para perfiles hermetizantes. Es como 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 sujeción del material sin dejar huella.
  • 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. Se utilizan para la manipulación de piezas delicadas en donde es prioritario no crear marcas, como sucede con los cristales de pantallas LCD. También se emplean para el agarre de un gran número de materiales utilizando únicamente una única garra. Entre sus ventajas se encuentran en que no tienen fugas y que son especialmente de intercambiar. En función del modelo puedes cambiar el material de la espuma para que tenga un mayor agarre. 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, paquetes de logística, cristales de pantallas, acero inoxidable, sacos 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 ser muy flexibles ante numerosos productos en trabajos de paletización, ya sea por tamaño, peso o forma. El sistema de succión por vacío puede ser con ventosas, esponjas hermetizantes o espuma, y los generadores de vacío pueden estar dentro o fuera del equipo. La capacidad de adaptación 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 paquetes.
  • Ventosas para capa completa de paletizado. Los distribuidores han desarrollado accesorios 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 diseñadas las ventosas rectangulares son flexibles a las particularidades del producto, motivo por que hay una amplia gama de materiales. Los más utilizados son el 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 fluorado. Estos materiales se comportan correctamente ante el desgaste, fricción, grado de estanquidad, resistencia a la abrasión, al aceite, ozono, disolventes y ácidos, a la intemperie, humedad del proceso y del entorno de trabajo. Los trabajos destinados para el sector alimenticio deben disponer de la calificación FDA 21 CFR 177.2600.

Equipos que conforman un sistema de vacío

Las soluciones de vacío para el sector de la automatización cumplen con los requerimientos colaborativos 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 amotiguar las diferencias que puede haber entre el sistema 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 utilizan para adaptar las ventosas en superficies inclinadas.
  • Eyectores de vacío. Estos accesorios generan el vacío centralizado por medio de neumática e incorporan silenciadores. Sirven para mejorar la activación de las señales. Pueden ser compactos, en línea o por medio de terminales compactos formando módulos.
  • Bombas de vacío. Las bombas de vacío es un equipo eléctrico que se utilizan para sacar presión de un sistema a una presión inferior que la de la atmósfera. Así creas un circuito con presión negativa con el caudal imprescindible para succionar grandes pesos.
  • Generadores de Vacío. Los generadores de vacío funcionan por medio de un sistema neumático o eléctrico que establece el vacío debido dentro de un circuito. Son los encargados de generar tiempos de ciclo cortos y gracias a que son módulos reducidos 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 potencias de aspiración elevadas.
  • Válvulas de presión. Las Válvulas se utilizan para vaciar la presión del circuito que en función de las necesidades, dispondrá de una tecnología más desarrollada para dar respuesta a los productos 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 equipos de vacío que sirven para compensar los movimientos que se generan durante el proceso de sujeción. Tienes utillajes que son capaces de amortiguar el giro e incluso te permite integrar un antigiro.

Utilidades de las ventosas de vacío rectangulares con fuelles

Las técnicas de vacío se adaptan constantemente a los cambios que se producen en la fabricación aportando con sistemas de vacío adecuados a las particularidades de cada producto. Algunos de los sectores para los que están directamente diseñados son para procesos de sujeción de objetos en estampaciones metálicas, automatización de líneas de producción, distribución de paquetes en áreas de logística, automatización de almacenes, paletizado automático de botellas aeropuertos, envasado, bebidas, automoción, productos farmacéuticos y electrodomésticos.

Los materiales adecuados para realizar labores de carga y descarga por medio de equipos de vacío son materiales finos, con desniveles, láminas de papel, plásticos por inyección, vidrio, madera, accesorios de electrónica y tecnológicos, metálicos, obleas, láminas de plástico, células solares, mármol, azulejos, etc… 

Calcular la ventosa idónea para un trabajo por vacío

Efectivamente este es un aspecto de vital importancia para el correcto funcionamiento de un proceso. La capacidad de retención de una ventosa se obtiene al multiplicar la superficie de aspiración de la ventosa por la presión diferencial. Es decir, a mayor superficie de aspiración y mayor presión diferencial, más grande será la fuerza de sujeción de una ventosa.

Partes de una ventosa de vacío rectangular con fuelles.

Los sistemas de vacío disponen de ventosas, piezas elastométicas o hermetizantes que en su modo más simple se dividen en dos partes, la boquilla y la propia ventosa. Los equipos incorporan generación de vacío integrada a través de eyectores compactos, generadores y bombas de vacío, elementos 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?

Además de las ventosas, hay otras aplicaciones de sujeción por vacío con gran presencia en el sector industrial. Hablamos de los equipos de planos aspirantes que pueden integrar tanto ventosas con sistemas de amortiguación como esponjas hermetizantes. Este sistema incorpora una lámina que se pega con una esponja que le facilita manipulaciones con ciclos rápidos. Las ventosas están preparadas para trabajar con piezas flexibles, como por ejemplo bolsas, envases y bandejas, mientras que las esponjas hermetizante destacan 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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