Vacuüm pick en place

Vacuüm pick-and-place-toepassingen maken gebruik van vacuümgereedschap voor het automatisch optillen en losmaken van werkstukken. Dergelijke pick-and-place gereedschappen worden veel gebruikt in moderne fabricagetoepassingen waar gebruik wordt gemaakt van automatische materiaalbehandeling. Vacuümsystemen maken dergelijke toepassingen efficiënt en kosteneffectief en wij zullen de verschillende onderdelen van deze systemen behandelen. Vacuümsystemen komen voor in de volgende soorten pick-and-place-toepassingen:

• Automatische assemblage van onderdelen bij de vervaardiging van elektronische apparatuur
• Tillen en stapelen van één of meerdere dozen in magazijnen
• Het ophalen van de defecte artikelen van de transportband.
• Verpakking van levensmiddelen in levensmiddelenbedrijven
• Het optillen van glas of vloertegels
• Hijsen van plaatstaal, spuitgegoten onderdelen in de automobielindustrie

Inhoudsopgave

• Overzicht van vacuüm pick-and-place-toepassingen
• Perslucht
• Ventielen
• Manometer
• Vacuum ejector
• Suction cup
• Slangen
• Fittingen

Overzicht van vacuüm pick-and-place-toepassingen

Figuur 2 geeft een schakelschema weer voor een basistoepassing van pick and place met vacuüm. De selectiecriteria voor elke vacuümcomponent worden hieronder besproken:

Perslucht

Perslucht is het belangrijkste element voor een pick-and-place-toepassing en is in de meeste faciliteiten beschikbaar. Vacuümgeneratoren gebruiken perslucht om een vacuüm op te wekken tussen het oppervlak van de zuignap en het werkstuk, waardoor ze vastzitten. De vacuümgenerator moet ervoor zorgen dat voldoende persluchtdruk wordt gehandhaafd om tijdens de hele operatie een vacuüm te creëren.

De pneumatische vacuümgenerator kan een- of meertraps zijn, waarbij de perslucht, zodra deze door een of meer venturi-mondstukken is geleid, expandeert en een vacuüm creëert. Voor een hogere zuigkracht is een meertraps vacuümgenerator wenselijk voor dezelfde hoeveelheid perslucht als een eentraps vacuümgenerator.

Ventielen

Afsluiters helpen bij de controle van het vacuümniveau en zorgen voor een goede doorstroming van de perslucht in het systeem. Tussen de vacuümzuignap en de persluchtbron worden verschillende soorten kleppen geïnstalleerd voor verschillende doeleinden. In een algemene vacuüm pick-and-place-toepassing worden de volgende typen kleppen geïnstalleerd:

• Terugslagklep: Een terugslagklep laat de persluchtstroom in het systeem slechts in één richting stromen. Gewoonlijk geïnstalleerd na de vacuümgenerator. Bekijk Tamesons selectie van terugslagkleppen.
• Persluchtregelklep: In het algemeen wordt een pneumatisch magneetventiel gebruikt om de belangrijkste luchttoevoer of actuatoren in het persluchtsysteem te regelen. Als deze kleppen opengaan, wordt de lucht tussen de klep en de zuignap afgevoerd, waardoor een vacuüm ontstaat en de zuignap zich aan het werkstuk kan hechten. Direct werkende (proces)kleppen worden het meest gebruikt als vacuümkleppen, aangezien zij geen minimale differentiële druk vereisen. Ook indirect gestuurde pneumatische kleppen kunnen worden gebruikt. Bekijk Tamesons selectie van magneetventielen.

Bij de installatie van deze vacuümkleppen moet zorgvuldig rekening worden gehouden met de stromingsrichting van de lucht. Aangezien de klep één bepaalde stroomrichting heeft, moet de perslucht van de hogedruk- naar de lagedrukpoort gaan. Dit betekent dat de uitlaatpoort van de klep moet worden aangesloten op de vacuümzijde van de toepassing. Debiet, klepontwerp, lekhoeveelheid, reactietijd en circuitfunctie (2-weg, 3-weg) zijn enkele criteria die zorgvuldig moeten worden overwogen bij de keuze van een vacuümklep.

Lees voor meer informatie over het gebruik van kleppen in vacuümsystemen ons artikel over het gebruik van magneetkleppen in vacuümtoepassingen, en ook over het gebruik van kogelkleppen in vacuümsystemen.

Manometer

Een vacuümmanometer wordt gebruikt in pick-and-place-toepassingen om de druk onder de atmosfeer af te lezen. Deze meters worden geïnstalleerd bij de inlaat van de zuignap en/of bij de uitlaat van de persluchtbron. De negatieve waarde (ten opzichte van de atmosferische druk) op de manometer geeft de vacuümdruk aan. In het algemeen wordt een Bourdon-buismanometer gebruikt voor het aflezen van gematigde vacuümdruk. Voor het aflezen van hoog vacuüm wordt een speciaal ontworpen zeer gevoelige drukmeter gebruikt. Temperatuur, druk en voor de toepassing vereiste nauwkeurigheid zijn belangrijke factoren bij de keuze van een manometer. Voor een vacuümmeter verdient ± 0,025 bar afwijking de voorkeur. Bekijk Tamesons selectie van manometers voor vacuümtoepassingen.

Vacuum ejector

Een vacuümgenerator genereert met behulp van perslucht het voor de toepassing vereiste vacuümniveau. We moeten dus eerst de door de zuignap vereiste drukverandering en de vereiste reactietijd berekenen. Een lage zuigkracht zorgt voor een zwakke hechting in de zuignap. De reactietijd kan toenemen naarmate de vacuümleiding langer wordt. Kennis vooraf van deze gegevens is noodzakelijk voor de keuze van de vacuümgenerator. Bekijk Tamesons selectie van vacuümgeneratoren.

Vacuüm Zuignap

Een vacuümzuignap is een onderdeel dat rechtstreeks in contact komt met het werkstuk bij een pick-and-place-toepassing. De vacuümgenerator verwijdert de lucht tussen het oppervlak van de zuignap en het werkstuk, waardoor een vacuüm ontstaat. De atmosferische druk wordt groter dan de druk tussen de beker en het werkstuk, waardoor de vacuümzuignap zich tegen het werkstuk vastzet.

In het algemeen wordt de door de vacuümzuiging uitgeoefende kracht berekend als:

• Waar:
  • F = houdkracht,
  • ∆P = verschil tussen atmosferische druk en druk in de zuignap
  • A = effectief zuigoppervlak

De richting van de last en het type zuignap waarmee het werkstuk wordt vastgehouden, zijn ook van invloed op de kracht. Veel gebruikte soorten vacuümzuignappen zijn platte, ovale en balgzuignappen. De vereiste veiligheidsfactor en wrijvingscoëfficiënt moeten ook bekend zijn bij de berekening van de benodigde hefkracht. Bekijk Tamesons selectie van vacuümzuignappen.

Slangen

Pneumatische slangen zijn nodig om perslucht te transporteren voor de pick-and-place-toepassing. Deze slangen moeten bestand zijn tegen hoge druk om zonder lekkage met perslucht te kunnen werken. Het is niet raadzaam dunne slangen te gebruiken, omdat deze zelfs bij matige warmte onder vacuüm kunnen bezwijken. De slangen moeten zijn afgestemd op het vereiste debiet en de grootte van de zuignappen. Bekijk Tamesons selectie van pneumatische slangen.

Fittingen

Vacuümgereedschap gaat meestal vergezeld van vaste of afneembare koppelingen om het aan te sluiten op een persluchtleiding. De juist geïnstalleerde fittingen voorkomen lekkage en zorgen voor een goede doorstroming van de perslucht. Deze hulpstukken moeten lichte werkstukken aankunnen zonder buigspanning in de zuignap te veroorzaken. Vaak worden pneumatische steekverbindingen en andere pneumatische koppelingen (manifolds, veiligheidskoppelingen, enz.) gebruikt. Zij zijn verkrijgbaar in een groot aantal maten en moeten worden gekozen op basis van de grootte en het type van de zuignap die wordt gebruikt. Het soort materiaal dat wordt behandeld (poreus, niet-poreus) is ook een kritische overweging. Het is even belangrijk dat de boring van de fitting en de vacuümleiding de juiste afmetingen hebben. Ook de voor de toepassing vereiste temperatuur en druk moeten in aanmerking worden genomen. Aluminium en messing zijn de meest gebruikte materialen voor dergelijke fittingen. Bekijk Tamesons selectie van pneumatische koppelingen en insteekkoppelingen (push-in).