hacer que el vacío funcione

hacer que el vacío funcione

Los sistemas neumáticos se basan en válvulas de control y tuberías para entregar la energía del aire comprimido a cilindros, motores neumáticos y actuadores giratorios que realizan algún tipo de trabajo al presionar, mover, torcer, levantar y girar. Los objetos frágiles, o los objetos que son superficialmente frágiles, deben tirarse, no empujarse ni agarrarse. Para estas aplicaciones, el vacío puede ser más efectivo que cualquier otra técnica.

El levantamiento por vacío está limitado por la presión atmosférica, el área de la ventosa y las propiedades físicas del objeto que se levanta. Por lo tanto, la tecnología de vacío es más adecuada para objetos que son livianos en relación con su tamaño. Por otro lado, el vacío no tiene por qué limitarse a objetos ligeros. Siempre que el área de la superficie de un objeto sea grande en relación con su tamaño, una aspiradora puede ser un método eficaz de levantamiento o agarre sin dañar la mayoría de las superficies.

Por ejemplo, un refrigerador de servicio pesado se puede levantar fácilmente sobre una base de madera usando un brazo robótico equipado con múltiples ventosas alimentadas por un sistema generador de vacío. Estas ayudas de elevación generalmente usan un brazo robótico conectado a una base montada en el piso o el techo que contiene cilindros de aire y un mecanismo que multiplica la fuerza aplicada por el operador. La acción de elevación del operador hace que el cilindro ayude en la elevación, y el operador puede subir, bajar o guiar libremente el refrigerador. Si el operador quita las manos de los controles, el objeto levantado permanece estacionario. Se puede mover a su lugar manualmente y luego subir o bajar regresando la mano a los controles.

Figura 1. Un circuito de vacío utiliza muchos de los mismos componentes que un sistema neumático tradicional. Una válvula estándar de 3 vías puede activar y desactivar el generador de vacío, y una válvula de liberación rápida puede suministrar aire comprimido para la purga.


El operador empuja el ensamblaje de la ventosa hacia el refrigerador. Cuando la copa toca la superficie, se activa un interruptor que dirige el flujo de aire al generador de vacío. Debido a que el brazo ya usa aire comprimido, un simple toque del sistema neumático proporciona potencia de vacío. El circuito de vacío del manipulador industrial se muestra en la Figura 1.

vacío y área de superficie

La fuerza de elevación por vacío requerida está determinada por el peso del refrigerador. Primero, teníamos que determinar la mejor posición para que la ventosa levantara el refrigerador: la parte superior, los lados o una combinación de ambos. El diseño debe ser tal que la fuerza de elevación de la ventosa se aplique hacia arriba, no hacia los lados. Si se tirara de la copa hacia los lados con una carga pesada y luego se moviera hacia arriba, la gravedad tendería a tirar de la carga a través de la copa. Esto puede hacer que la carga se deslice hacia abajo, pase a través de la copa o la corte. Al levantarse hacia arriba, las copas soportarán la carga de tensión, que es como están diseñadas.

El siguiente paso es establecer el nivel de vacío, en este caso, 10 pulgadas. Suponiendo una presión atmosférica de 29,92 pulgadas, 1 psia de elevación equivale a 2,03 pulgadas.mercurio al vacío. Entonces cada 2 pulgadas. El vacío de Hg en la ventosa puede levantar 1 libra por pulgada cuadrada del área de la ventosa. Por lo tanto, use 10 pulgadas. HG. El vacío dentro de la copa, podemos aumentar el área de la superficie de la copa en 5 lb/in.2.

Si el refrigerador pesa 500 libras, entonces el peso dividido por la fuerza del vaso por unidad de área da como resultado el área requerida del vaso de 100 pulgadas 2

Use las cuatro tazas para distribuir la elevación sobre la mayor parte de la parte superior del refrigerador. Divide el área requerida por la cantidad de tazas para obtener el área por taza, que es de 25 pulgadas. 2 Una buena regla es usar al menos el doble del área requerida como factor de seguridad. El área de 50 pulgadas 2 equivale a 8 pulgadas.copa de diámetro.

El eyector de vacío puede desarrollar 20 pulgadas. Hg o superior, por lo que nuestro factor de seguridad total superará cuatro, si es necesario (el doble del área requerida y el doble del potencial de vacío). Dado que hay muchas variables involucradas, como el sello entre la copa y la superficie de carga y cualquier material extraño que pueda estar presente en la superficie, como polvo o suciedad, esto debe considerarse un factor mínimo de seguridad. La única pérdida de área de copa es el costo y el tiempo para lograr el vacío. Un refrigerador caído pagará por muchas ventosas, que pueden dispararse si alguien resulta herido en un accidente. Siempre errar por el lado de ser demasiado seguro.

mantenerse a salvo

Para garantizar una elevación segura, se ha agregado un interruptor de vacío al circuito de vacío entre la almohadilla y cualquier filtro para evitar que el cilindro de elevación se energice a menos de 20 pulgadas. Se alcanza el nivel de mercurio en la taza. Si la máquina se utilizará en altitudes elevadas (la presión de aire normal es de aproximadamente 24 pulgadas), asegúrese de no configurar este interruptor en un vacío demasiado alto. Mercurio, no 29 pulgadas. Es más fácil usar un área de ventosa más grande que hacer un vacío más alto para obtener el mismo levantamiento. La presión atmosférica puede variar con la altitud, pero el peso del refrigerador es siempre el mismo.

El número óptimo de tazas para usar en una aplicación dada es algo subjetivo, basado principalmente en experiencias pasadas. Tres puntos definen un plano, por lo que este es un punto de partida lógico, excepto en el caso de una falla de copa. Cuatro es un número común en aplicaciones de elevación. Si el objeto que se va a mover es blando, como una pieza delgada de metal de 4 pies por 8 pies, muchas tazas pequeñas son una mejor solución que algunas grandes. Cuanto más probable es que la suciedad o las condiciones de la superficie impidan que la copa tenga una vida útil adecuada, más copas se deben usar.

Otras Consideraciones

Otra variable es una consideración de diseño.¿Debe proporcionar un generador de vacío separado para cada copa, o unir varias almohadillas y usar un generador?Nuevamente, la posibilidad de falla es la consideración principal.¿Qué pasa si el mecanismo de elevación no se levanta o se suelta?¿Causará daño, o simplemente molestias?Es más costoso proporcionar un generador de vacío para cada copa, pero probablemente sea más seguro porque la falla de una sola copa no debería causar que todas las copas pierdan su vacío.

Cuando sea práctico, se debe proporcionar un filtro en el circuito de vacío entre la almohadilla y el generador. Si la superficie de trabajo y el ambiente están limpios, es posible que se las arregle sin uno. No daña el circuito ni daña el diseño, por lo que generalmente se incluye. Sin embargo, si el elemento del filtro está obstruido, el interruptor de vacío no funcionará.

Finalmente, si se va a mover la caja, debe determinar el rango de porosidad de un tipo de cartón a otro y elegir el tamaño del generador de vacío en función de ese número y el tipo de sello que se obtiene entre la almohadilla y el objeto. ser movido. Por ejemplo: si el generador de vacío es demasiado pequeño, el flujo debido al mal sellado de la copa causado por el orificio de aire no alcanzará el nivel de vacío predeterminado.

Un generador de vacío más grande corregirá esto. Dependiendo de los flujos involucrados, un generador de vacío de etapas múltiples puede ser una solución efectiva. En términos generales, bajo el mismo grado de vacío, un generador de vacío multietapa obtendrá un caudal más alto que un generador de vacío de una sola etapa.

La literatura del fabricante debe contener curvas de flujo para cada generador de vacío. Medir el vacío y devolver una curva de flujo indicará el flujo de aire. En términos generales, el vacío aumenta el flujo debido a una mayor porosidad, pero el flujo de fugas alrededor de la copa disminuye debido a una mayor fuerza de sellado.

una de 12 pulgadas. El bloque de acero pesa alrededor de 500 libras y se puede levantar con un peso de 12 pulgadas. Ventosa de 20 pulgadas. Mercurio con un factor de seguridad de aproximadamente 2. El mismo peso de acero en una losa presenta un problema completamente diferente que es fácil de resolver. Las piezas grandes de vidrio generalmente se manejan con un eyector de vacío y cuatro almohadillas grandes. El peso no es un problema.

Suponiendo que el material de empaque sea el mismo que la tarea, el área de superficie de la ventosa es el factor limitante.

Figura 2. Las aspiradoras se han usado ampliamente para armar cajas porque las ventosas funcionan sin problemas y rápidamente. Este esquema muestra los componentes comunes que conforman un circuito de vacío típico que se conecta al sistema neumático existente de la máquina.


diferentes parámetros

Los cartones generalmente se suministran planos y se alimentan a través de una tolva a una máquina de embalaje, Figura 2. Se utiliza vacío para erigir la caja de cartón desde un estado aplanado a un rectángulo, los extremos se pliegan mecánicamente y la caja continúa a través de la máquina. Una vez que la caja plana se introduce entre los dos juegos de ventosas, se aplica vacío y los lados de la caja se separan para formar un rectángulo. En lugar de competir con productos voluminosos, ahora tenemos una caja de cartón que es fácil de mantener plana y que se debe moldear rápidamente.

Aquí intervienen dos fuerzas principales: la inercia de los lados de la caja y la resistencia del aire que impide el movimiento de los lados; el aire debe fluir entre los lados cuando se separan rápidamente. Cuanto más rápido es el movimiento, mayores son las dos fuerzas. Una ventosa pequeña puede ser suficiente a bajas velocidades, pero a medida que aumenta la velocidad, se requiere una ventosa más grande. La caja se ha erigido durante años, por lo que el tamaño y la cantidad de tazas están bien documentados.

El uso de un generador de vacío para crear un vacío tiene varias ventajas. El tiempo de cierre es mucho más largo que el tiempo de apertura, por lo que se desperdicia muy poca energía de aire comprimido. Debido al uso intermitente, es mejor usar un generador de vacío en lugar de una bomba de vacío mecánica para la mayoría de las aplicaciones de empaque y similares. El generador «se enciende» solo cuando se requiere vacío. El generador de vacío también es silencioso, simple, compacto y relativamente libre de problemas. No se requiere alto voltaje o corriente y se integra fácilmente en la mayoría de los sistemas neumáticos existentes en la mayoría de las máquinas. Además, los ciclos de producción a menudo se pueden acelerar reemplazando los conjuntos de ventosas para adaptarse a diferentes pesos, tamaños y formas de cajas.

Cuando se requiere mantenimiento, se puede simplificar porque el generador de vacío compacto se puede instalar cerca de su punto de uso. Esta proximidad permite el uso de mangueras cortas, lo que mejora el tiempo de respuesta.

Accesorios de vacío

Las ventosas se utilizan en la mayoría de las aplicaciones de generadores de vacío. Por lo general, están hechos de poliuretano, pero también están disponibles en neopreno, silicona, fluoroelastómeros y otros. Una amplia variedad de materiales garantiza la compatibilidad con el entorno químico, la temperatura, la resistencia y los requisitos de flexibilidad de prácticamente cualquier aplicación.

Cuando se alcanza un nivel de vacío específico, el interruptor de vacío proporciona una señal eléctrica a la válvula solenoide, lo que permite que ocurra la siguiente acción secuencial, como accionar un cilindro de aire para mover una pieza recogida por la ventosa.

La válvula de liberación de vacío proporciona una pequeña cantidad de aire comprimido para empujar las piezas fuera de la ventosa, lo que reduce el tiempo del ciclo y evita que las piezas livianas se adhieran a la ventosa. Por lo general, se pueden ajustar de 0,3 a 3,0 segundos de tiempo de salida.

Cuando el generador de vacío está funcionando, el silenciador puede eliminar el impacto de los gases de escape.

El conjunto del filtro de vacío evita que papel, suciedad, aceite u otros contaminantes ingresen al generador de vacío a través de la ventosa, lo que puede reducir su eficiencia.

Esta información fue proporcionada por George Morgan, Compañía de fabricación de gas , puerto de Benton, Michigan. Para más información haga clic aquí Envíe un correo electrónico o llame al (269) 926-6171.

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