Cum alegem o ventuză de vid și un ejector: ghid simplu

Dacă construiți un sistem de prindere cu vid pentru a deplasa piese — cutii, foi de metal, sticlă, plastic sau orice altceva —, este important să nu alegeți componentele „din ochi”, ci să calculați. O greșeală de calcul duce fie la căderea piesei, fie la plata în plus pentru un echipament excesiv de puternic și scump.

În acest articol vom explica, pas cu pas, cum se alege corect ventuza de vid și generatorul de vid (ejectorul) — în cuvinte simple, fără teorie inutilă. Dacă în locul ejectorului folosiți o pompă de vid, o parte din pași (cei legați de generator) pot fi omiși — pompa se alege separat, iar ventuzele și suporturile se calculează exact în același mod.

Pasul 1. Să înțelegem cu ce forță trebuie ținută piesa

Primul lucru pe care trebuie să-l știți este ce forță (în newtoni) trebuie să dezvolte ventuza pentru ca piesa să nu se desprindă în timpul mișcării.

Această forță este influențată de:

• masa piesei — cu cât este mai grea, cu atât este nevoie de o forță mai mare;
• accelerația la deplasare — cu cât brațul de prindere pornește și frânează mai brusc, cu atât sarcina este mai mare (un antrenament lin înseamnă cerințe mai mici, un cilindru pneumatic rapid sau un mecanism rotativ înseamnă cerințe mai mari);
• modul în care este amplasată ventuza și direcția în care se deplasează piesa — ventuza este solicitată diferit dacă piesa este ridicată vertical în sus, trasă lateral sau răsturnată;
• frecarea dintre ventuză și suprafață — pe o suprafață alunecoasă, unsă, forța de frecare este mică, iar ventuza trebuie să țină piesa aproape exclusiv prin vid;
• coeficientul de siguranță — de obicei se aplică o marjă de una și jumătate până la două ori, pentru a compensa vibrațiile, neregularitățile suprafeței și eventualele erori de calcul.

În esență, cu cât piesa este mai grea și deplasarea mai „bruscă”, iar suprafața mai alunecoasă — cu atât este nevoie de mai multe ventuze sau de ventuze mai mari.

Pasul 2. Să stabilim ce nivel de vid este necesar

În continuare, trebuie stabilit până la ce nivel de depresiune are sens să „tragem” vidul sub ventuză. Aici contează nu doar forța de reținere, ci și suprafața piesei:

• suprafață netedă, impermeabilă (metal, sticlă, plastic lucios) — de obicei este suficient un nivel mediu de vid;
• suprafață rugoasă sau reliefată (lemn neprelucrat, beton șlefuit) — este nevoie de un vid mai profund, pentru a compensa contactul mai puțin etanș;
• material poros (carton, țesătură, PAL) — aici vidul trebuie să fie cât mai profund, deoarece aerul este permanent aspirat ușor prin material.

O nuanță importantă: cu cât vidul este mai profund, cu atât ventuza se uzează mai repede, iar sistemul consumă mai multă energie pentru a-l crea. Așadar, nivelul de vid nu ar trebui supraestimat „ca rezervă” — este mai bine să compensați lipsa de forță prin numărul sau dimensiunea ventuzelor.

Pasul 3. Alegerea numărului, dimensiunii și formei ventuzelor

Odată cunoscute forța de reținere necesară și nivelul de vid, se pot alege ventuzele propriu-zise.

Câte ventuze sunt necesare. Cu cât forța necesară este mai mare și piesa mai mare sau mai neregulată, cu atât este indicat să folosiți mai multe ventuze — acest lucru nu doar crește forța totală, ci face și prinderea mai stabilă și distribuie sarcina mai uniform.

Ce dimensiune. Regula este simplă: o singură ventuză mare dezvoltă aceeași forță ca mai multe ventuze mici, dar o ventuză mare se descurcă mai greu pe o suprafață neregulată sau curbată, în timp ce ventuzele mici sunt mai ușor de amplasat pe conturul unei piese complexe.

Ce formă:

• standard (plată) — pentru suprafețe netede sau aproape netede;
• adâncă — pentru suprafețe ușor convexe, rotunjite;
• cu foaie (burduf/gofrată) — practic o ventuză cu un „arc” încorporat, care compensează singură o denivelare sau o înclinare. Ventuzele cu un număr mic de falduri sunt potrivite pentru suprafețe înclinate și rotunjite, iar cele cu un număr mare de falduri — pentru obiecte fragile și sferice (de exemplu, borcane de sticlă, becuri sau fructe), deoarece o astfel de ventuză îmbracă delicat forma, fără a crea presiune punctuală;
• ovală — convenabilă pentru piese înguste și alungite (țevi, profile) sau pentru suprafețe cu orificii și adâncituri, unde o ventuză rotundă pur și simplu nu ar încăpea.

Pasul 4. Alegerea materialului ventuzei

Materialul ventuzei se alege în funcție de condițiile de lucru:

• temperatura piesei — la temperatură ridicată, nu toate materialele își păstrează elasticitatea;
• contactul cu uleiuri, alcool, acizi sau baze — materialele diferite au rezistențe chimice diferite;
• fragilitatea piesei — pentru obiecte fragile este nevoie de un material mai moale și mai elastic;
• cerințe speciale — de exemplu, proprietăți antistatice (pentru electronică) sau siguranță alimentară (pentru produse).

Mai simplu spus: pentru sarcini industriale „obișnuite”, fără substanțe chimice agresive, este potrivit un material elastic universal, însă pentru lucrul cu ulei, temperatură ridicată sau piese fragile merită verificată compatibilitatea materialului concret al ventuzei cu condițiile specifice sarcinii dumneavoastră — datele privind rezistența la diverși factori sunt de obicei prezentate în catalogul producătorului de ventuze.

Pasul 5. Alegerea suportului ventuzei

Suportul nu este doar un element de fixare, ci adesea îndeplinește o funcție tehnică importantă: compensează o mică diferență de înălțime sau unghi de înclinare între ventuză și suprafața piesei (de exemplu, dacă piesa este ușor deformată sau montată nu perfect drept). Tipul și cursa suportului se aleg în funcție de cât de mari sunt abaterile așteptate și cât de limitat este spațiul de montaj.

Pasul 6. Alegerea generatorului de vid (ejectorului)

Acesta este, probabil, cel mai important pas dacă sistemul este construit pe ejectoare, și nu pe o pompă de vid.

Logica este simplă: ejectorul trebuie să reușească să „evacueze” întregul volum al liniei de vid (ventuze + suporturi + furtunuri) până la nivelul de vid necesar, în timpul alocat pentru un ciclu de prindere a piesei. De obicei, pentru acest lucru se alocă fracțiuni de secundă — întregul ciclu de transfer al piesei poate dura una-două secunde, iar pentru vidarea propriu-zisă se rezervă doar o mică parte din acest timp.

Pentru a înțelege ce ejector se potrivește, trebuie:

1. Să calculați volumul total al liniei — volumul tuturor ventuzelor plus volumul furtunurilor dintre ventuze și ejector (cu cât furtunul este mai lung și mai gros, cu atât volumul este mai mare, deci vidarea durează mai mult).
2. Să raportați acest volum la timpul de vidare necesar — astfel veți obține timpul în care ejectorul trebuie să „evacueze” un volum convențional de un litru.
3. Pe baza acestui indicator (numit de obicei timpul de vidare al ejectorului), să alegeți un model concret din catalogul producătorului — fiecare model are un grafic tehnic al dependenței nivelului de vid de timp.

De asemenea, este important de reținut: cu cât furtunul dintre ventuză și ejector este mai lung și mai îngust, cu atât rezistența aerului pe linie este mai mare — din această cauză, adâncimea reală a vidului (și, prin urmare, forța de reținere) poate fi mai mică decât cea calculată, iar timpul de vidare — mai mare. Acest lucru este deosebit de important atunci când contactul dintre ventuză și piesă nu este perfect etanș.

Separat, trebuie luată în calcul altitudinea la care se află instalația: cu cât aceasta este mai mare, cu atât presiunea atmosferică este mai mică, iar diferența de presiune pe care o poate crea ventuza — de asemenea mai mică. La transferul echipamentului dintr-o zonă de câmpie într-o zonă montană, de obicei trebuie redusă presiunea de alimentare a ejectorului, pentru a reveni la regimul optim de funcționare.

Pasul 7. Verificați dacă este necesar un impuls de eliberare a vidului

După ce piesa a fost transferată, vidul de sub ventuză trebuie „eliberat” rapid, pentru ca piesa să se desprindă la timp și să nu rămână agățată de ventuză o fracțiune de secundă în plus. Pentru aceasta se folosește fie o funcție de eliberare încorporată chiar în ejector, fie o supapă separată (distribuitor), care introduce brusc aer comprimat în linie. Un astfel de impuls este deosebit de important acolo unde viteza ciclului contează mult — de exemplu, pe o linie de bandă cu multe operații pe minut.

Pasul 8. Alegerea configurației: ejectoare separate sau un bloc comun

Aici sunt două abordări:

• câte un ejector mic pentru fiecare ventuză — simplu și ieftin la achiziția unei singure unități, dar la un număr mare de ventuze poate fi excesiv ca și consum de aer și ca număr de elemente separate care trebuie montate și întreținute;
• un singur ejector comun, cu funcții încorporate (supapă, releu de vid, reglaje) pentru întreaga prindere — de obicei mai scump ca bucată, dar adesea mai avantajos ca și consum de aer, mai compact la montaj și mai comod la întreținere.

Care variantă este mai avantajoasă depinde de numărul de ventuze, de intensitatea lucrului (câte cicluri pe minut) și de ceea ce contează mai mult: prețul minim de achiziție aici și acum sau economia de aer comprimat pe termen lung. Dacă echipamentul funcționează aproape continuu, multe ore pe zi, economia de aer datorată unui ejector comun mai eficient se amortizează de obicei în decurs de unu-doi ani.

Pasul 9. Verificați dacă este necesar regimul de economisire a aerului

Dacă timpul de transfer al piesei este semnificativ mai mare decât timpul de vidare propriu-zis (iar de obicei așa este), merită luate în calcul ejectoarele cu regim de economisire a aerului. Un astfel de ejector nu consumă aer în mod continuu cât timp menține vidul, ci doar îl „completează” periodic, atunci când este necesar — datorită acestui lucru, consumul de aer comprimat poate scădea de câteva ori. Modelele cu o astfel de funcție costă mai mult, dar la un număr mare de cicluri de lucru pe schimb, diferența de preț se amortizează prin economia de aer comprimat — uneori chiar în unu-doi ani de exploatare.

Pasul 10. Nu uitați de elementele suplimentare

În configurația finală a sistemului de vid se adaugă de obicei:

• filtru — protejează ejectorul și ventuzele de praf și murdărie din aerul din mediu;
• supapă de siguranță pentru vid — menține piesa chiar și în cazul unei scăderi de scurtă durată a presiunii în rețeaua de aer comprimat;
• amortizor de zgomot (silențiator) — reduce zgomotul de evacuare al ejectorului;
• senzor (releu) de vid — verifică dacă nivelul necesar de depresiune a fost atins într-adevăr, înainte ca sistemul de prindere să înceapă să se deplaseze cu piesa.

Concluzie

Alegerea corectă a unui sistem de vid este o succesiune de pași simpli: mai întâi calculăm forța de reținere necesară, apoi alegem adâncimea vidului potrivită pentru suprafața concretă, în continuare alegem numărul, dimensiunea, forma și materialul ventuzelor, suportul pentru acestea, iar abia apoi — ejectorul potrivit, ținând cont de volumul liniei și de viteza necesară a ciclului. Separat, merită verificat dacă este nevoie de un impuls de eliberare și dacă se justifică regimul de economisire a aerului — la un ritm de lucru intens, acesta se amortizează adesea destul de repede.

Dacă nu doriți să calculați totul manual — este mai simplu să folosiți un calculator gata făcut pentru sisteme de vid, care ține cont deja de majoritatea regulilor descrise mai sus și sugerează ventuzele și ejectorul potrivite pe baza datelor dumneavoastră de intrare.