Vákuumos megfogók az ipari automatikában

A gyártási folyamatban a tárgy vagy annak része gyakran helyről helyre történő mozgatást vagy megfogást igényel. Tárgyak mozgatásához lehet mechanikus megfogót is alkalmazni, de ez eléggé nehézkes módszer, kismértékben univerzális, és inkább konkrét folyamathoz alkalmazható, mivel mérni kell a hordozott tárgyra ható erőt.

A természet leutánzása nem olyan egyszerű, ám az eljárásokban lényegesen egyszerűbb, ezzel együtt számos előnnyel járó módszert alkalmaznak – ilyen a tárgy vákuummal történő felszívása. A módszer legfontosabb tulajdonságai közé tartozik a hozzáigazíthatóság és a könnyű használat.
Bizonyára mindenki, még az ipari automatikában kevésbé jártas személyek is ösztönösen érzik, mi a lényege a tárgyak vákuum segítségével történő megfogásának. Az ezzel a módszerrel működő berendezés megfelelő végződéssel (vagy adapteren keresztül számos végződéssel) ellátott karral végzi a műveleteket, amin keresztül levegő kerül elszívásra. A végződést szívókorongnak nevezzük. A „szívás” szivattyú által kialakított vákuum segítségével történik, amit a korong és a tárgy érintkezésekor megnyitó szelep vezérel. A szívókorongban jelenlevő vákuum igyekszik beszívni a tárgyat, de az a méretére való tekintettel nem lehetséges. Ebben az esetben a tárgy dugóként viselkedik, amelyet a vákuum tart a helyén.

A tárgyalt megfogó módszert többféle módon lehet alkalmazni, mivel az erő, amellyel a tárgy megfogásra kerül, a kisnyomás mértékétől és azon felület nagyságától függ, amelyre a kisnyomás hat. Ebből az következik, hogy az erő az említett paraméterek megfelelő megválasztásával változtatható. A vákuumos megfogókat a legegyszerűbb a nagy, lapos felületű tárgyak mozgatásához használni, ahol biztosítva van a végződés kellő illeszkedése. A nehézségek ott jelennek meg, ahol a tárgy bonyolult alakú és egyben nehéz. Ilyen esetben speciális szívókorongot vagy számos szívókoronggal ellátott fejet kell alkalmazni. A vákuumos módszer univerzális, különböző tárgyakhoz alkalmazható, azok anyagától függetlenül. Ami fontos, nem hat ki a mozgatott tárgyak tulajdonságaira, mint például a mágneses megfogók esetében, amelyek mágnesezhetik a fém tárgyakat.

A vákuumos módszer két előnnyel rendelkezik. Először is, könnyen alkalmazható, és megérthető a működési elve. Ennek köszönhetően nem okoz problémát sem a gép tervezője, sem az üzemben tartó személyzet számára. A másik, hogy könnyen hozzáigazítható azaz nagyon jól használható mind miniatűr elemek mozgatásához (órák fogaskereke, vagy az SMD elektronikus alegységek), mind a nagy tárgyakhoz, mint a szalagon összeszerelt gépkocsialkatrészek, lemezívek, deszkák, vagy bútorelemek.
Az egyik legismertebb vákuummegfogó felszerelésgyártó a Schmalz, németországi székhelyű, globális kiterjedésű nagyvállalat. Az automatika szakterületi termékkínálata felöleli a megfogó megépítéséhez szükséges valamennyi összetevőt. A megfogó megépítése, bár könnyűnek tűnik, bizonyos problémákat okozhat. Ebből kifolyólag a Schmalz cég segítséget nyújt a szükségleteknek megfelelő összetevők kiválasztásához, sőt, kulcsrakész vákuumos rendszerprojektekkel is szolgál. Nem elhanyagolható az a tény sem, hogy a cég szaktudását a különböző ágazatokban tevékenykedő ügyfelek által realizált nagyszámú, különböző anyagokból készült tárgyak mozgatásához szükséges kivitelezésből merítette közvetve vagy közvetlenül.
A céltudatos ügyfélorientáltság, innovativitás, a kiváló termékminőség és a komplex tanácsadási kompetenciák révén a Schmalz piacvezető pozíciót ért el a vákuumautomatika területén. A vállalat németországi székhelyén és 19 üzemben körülbelül 1500 alkalmazott gyárt alkatrészeket vákuumos megfogókhoz, beleértve a kézi működtetésű daruk alkatrészeit.
A vállalat termékkínálatában megtalálható mindaz, ami biztosítja a hatékonyan működő vákuumos megfogó megépítését.
A termékek kimagasló minőségét és a vállalat működési módját számos tanúsítvány igazolja. Közöttük érdemes megemlíteni az alábbiakat: DIN ISO 9001 (Minőségirányítás) 1994 óta, DIN ISO 14001 (Környezetirányítás) 1997 óta, DIN ISO 50001 (Energiairányítás) 2012 óta.

Szívókorongok

A szívókorong a vákuumos megfogó egyik legfontosabb, egyben legkényesebb és a megrongálódásnak leginkább kitett része. Feladata a megfelelően tömített illesztés biztosítása a tárggyal, valamint a tárgy megtartása a vákuum segítségével a tárgy mozgatása közben. A megrongálódás a leggyakrabban a mozgatott tárggyal való közvetlen érintkezés során következik be, ahol a tárgy felülete lehet érdes, magas hőfokú, esetenként lehet szennyeződött a gyártáshoz használt anyagokkal.

A Schmalz cég szakemberei nagyon is tudatában vannak annak, hogy a berendezés annyira van kitéve az üzemzavarnak, amennyire annak leggyengébb pontja kitett. Ezért a gép hibátlan és problémamentes működése a gyártási folyamatban a szívókorong elkészítéséhez felhasznált anyagok kiválasztásától függ. A cég különböző, tartós anyagú, a különböző gyártási profilokhoz való illeszkedés követelményeinek megfelelő szívókorongok széles választékát kínálja. A szívókorongok túlnyomó része speciális elasztomerekből készül. Nem jelentéktelen az a tény sem, hogy azok a gyors lecserélést lehetővé tevő csatlakozásokkal kerültek ellátásra, ami megkönnyíti a szervizelést és a gyártósor hozzáigazítását az új tárgyakhoz.
A szívókorongokat az alakjuk és a mozgatott anyag fajtájának függvényében külön csoportokra lehet osztani. Egyszerűen fogalmazva elmondható, hogy a szívókorong alakját a mozgatott tárgy alakja határozza meg. A kerek szívókorongok alkalmasak szabályos alakú tárgyak mozgatásához, vagy a több szívókorongból álló összetett együttesek és adapterek készítéséhez.
Az ovális szívókorongok alkalmazhatók a hosszú, vékony tárgyakhoz. Sok szívókorongnak van egy dugattyúja, amely kettős szerepet tölt be. Először is, rekompenzálja a tárgytól való távolságok közötti eltéréseket, aminek komoly jelentősége van a különböző magasságú, különböző elhelyezkedésű, homorú vagy domború felülettel rendelkező tárgyak mozgatása esetében.
A másik szerepe, hogy a dugattyú igen hasznos a kényes elemek mozgatásánál, mivel csillapító szerepet tölt be az automata (robot) karja és a tárgy között.

A szívókorong alkotóanyagának illenie kell a megfogandó tárgy anyagához. A kényes tárgyak mozgatásához rendeltetett szívókorongot puha elasztomerekből kell elkészíteni. A fából vagy lemezből készült tárgyakhoz való szívókorong keményebb anyagból, gyakran magasabb hőmérsékletnek ellenálló anyagból készül. Míg a szívókorong puha anyaga természetes módon tömített kapcsolódást hoz létre, úgy a kemény anyag esetében szükséges, hogy a mozgatott tárggyal képzett érintkezési felület pl. elasztomerrel kerüljön tömítésre. A szívókorong anyagának megválasztásánál a szabványok követelményei is fontosak – más elvárások vonatkoznak a fém elemeket gyártó üzemre és mások a gyógyszeriparra vagy élelmiszeriparra.
A Schmalz kínálatában megtalálhatók valamennyi tárgyhoz, anyaghoz és ipari ágazatban alkalmazható szívókorongok. Használhatók kartoncsomagolások, táskák, műanyag és bliszter, fólia, üveg, kompozit-csomagolás, stb. mozgatásához. Emellett megfelelnek az élelmiszeriparban, a gyógyszeriparban és egyéb ágazatokban érvényes nemzetközi szabványoknak, valamint a szívókorongok elkészítéséhez használt anyagok nem hagynak nyomot a mozgatott tárgyakon. Egyes szívókorongmodellek ellenállnak a magas hőmérsékletnek, akár 600 °C-ig, ami hasznos a hőmegmunkálás esetében. Ezen túlmenően a cég számos tartozékot is kínál, mint a tömítőprofilok az érdes, sima és mintázatos felületekhez, karimákat, szűrőket, tömítőbetéteket és támogató alkatrészeket.

Szerelési elemek

A legegyszerűbb változatban az egyszerű szívókorong egyetlen, nem túl nehéz tárgyat mozgat. Szívókorong-együttessel nagy, masszív tárgyak vagy egyszerre több tárgy is mozgatható, mint például tabletta, vagy sütemény buborékcsomagolásban.

A Schmalz cég tartozékok széles választékát kínálja a szívókorongok integrálásához, vagy a vákuumos működésű speciális megfogókhoz. Példaként említhetők a csuklós, több irányú csatlakozók, amelyek javítják a szívókorongok illeszkedését a tárgy egyenetlen felületéhez. A magasságkülönbségek kiegyenlítéséhez rugókompenzátorok is beszerezhetők. Ezek használatának további hatása a tárgyak kímélő módon történő felemelése és leeresztése. A vállalat ajánlatában megtalálhatók még a csapágyazott megfogók szerelőszettjei. Feladatuk a megfogórendszerek közötti különbségek kompenzálása az elakadás veszélye nélkül, továbbá egyéb felfüggesztések, mint pl. az FDT-C, a deformálódott vagy elhajlott tárgyak szétesés (bútorlap esetében) vagy megsérülés veszélye nélküli hordozását szolgáló berendezések építését szolgálják.
Nincs esély a Schmalz által kínált összes tartozék felsorolására, ám elegendő is annyit mondani, hogy a cég kínálatában elérhetők olyan alkatrészek, amelyek segítségével bármilyen tárgyhoz, bármilyen megfogó megépíthető, és tapasztalt szakemberek segítenek a konkrét alkalmazásnak legmegfelelőbb megoldás kiválasztásában.

Kisnyomás-generátorok

Még a legjobban megépített vákuumos megfogó sem használható, ha nincs hozzá – általánosan megközelítve – kisnyomású generátor által létrehozott kisnyomás. Ezt a feladatot végrehajthatja egy vákuum-ejektorral felszerelt pneumatikus rendszer, egy szivattyú vagy légfúvó is.
A pneumatikus vákuumgenerátorok előnye a levegőellátástól a kisnyomásig tartó rövid idő, valamint a kis méretek és a kis súly miatt a megfogókarral való közvetlen integráció lehetősége. A Schmalz által kínált vákuumejektorok intelligens megoldásokat tartalmaznak, amelyek biztosítják az energiafelhasználás és a folyamat vezérlését. A vákuumejektor alkalmazása sűrített levegőt igényel, amelynek áramlása kisnyomás kialakulását eredményezi. Léteznek olyan vákuumejektor-változatok, amelyek sorosan összekapcsolva számos kisnyomásforrást képeznek.
Az elektromos vákuumgenerátorok a szivattyú és légfúvó elve alapján működnek. A Schmalz által kínált megoldások előnye, hogy könnyen integrálhatók a robot karjával, vagy egyéb típusú megfogóval, valamint beépített kisnyomásérték-szabályozó funkcióval rendelkeznek.
A vákuumejektortól eltérően a szivattyú méretei általában nem teszik lehetővé annak közvetlen beépítését a megfogóba, de léteznek megoldások a robot karjába történő könnyű integrációra. A leggyakrabban ez a fajta generátor akkor kerül alkalmazásra, amikor nincs hozzáférhető sűrítettlevegő-forrás, vagy nagy értékű kisnyomásra van szükség.

A Schmalz által kínált vákuumejektorok különböző méretekkel rendelkeznek. Nagy teljesítményűek, hatékonyak, belsejükben hangtompító került beépítésre. Alkalmasak a központosított, vagy szétszórt kisnyomást létrehozó rendszerekhez. A kiválasztott modellek sorosan csatlakoztathatók, azok közvetlenül a sűrítettlevegő-szállító vezetékre (csőre) szerelhetők. Némelyikük integrált szelepekkel rendelkezik a bemeneten, vagy a kimeneten, a jobban felszerelt verziók nyomásérzékelővel is rendelkeznek. A további opciók közé tartozik a sűrített levegőt megtakarító funkció, a táplálás és a megfogási folyamat menetének vezérlése. A Schmalz cég által kínált tartozékok segítségével azokból kompakt terminálok építhetők, amelyek maximálisan 16 vákuumejektorból álló blokkokból épülnek fel.
A Schmalz által kínált elektromos kisnyomású generátorok nem igénylik sűrített levegő betáplálását. A beépített intelligens vezérlőfunkciók megkönnyítik a generátor megfelelő, gazdaságos kihasználását az alkalmazásokban. A burkolat alakja különösen alkalmassá teszi azokat a robotkarral épített alkalmazásokhoz vagy a kobotok, tehát együttműködő robotok segítségével történő stacionárius anyagmozgatáshoz. Az elektromos generátorokban a kisnyomás vákuumszivattyú vagy légfúvó segítségével kerül kialakításra.
A vákuumszivattyúk kis áramlás mellett nagy értékű kisnyomást hoznak létre.
A Schmalz cég olajkenésű szivattyúkat kínál, szárazon történő vagy vízgyűrűs üzemeltetéshez. A légfúvók lehetővé teszik nagy légáramlás kialakítását viszonylag nem túl nagy értékű kisnyomás keletkezése mellett. A cég által kínált megoldások opcióként tartalmazzák a légfúvómotor fordulatszámvezérlési funkcióját, valamint az elektropneumatikus áramlásmegfordító egységet.
Ezen túlmenően a szivattyúkhoz a vállalat tartozékokat is szállít, mint: a kisnyomású tartály, kisnyomású központok (szivattyú, tartály, figyelő berendezés és vezérlő), valamint a vákuumejektorból, tartályból, figyelő berendezésből és vezérlőből épített kisnyomású egységek.

„Kulcsrakész” vákuumos megfogók

A Schmalz cég „kulcsrakész”, összeszerelésre kész karos robotra, vagy automatára szerelhető megfogórendszereket tervez. Ezeket konkrét alkalmazási szükségletek kielégítésére tervezik. A megfogórendszerek kulcsszerepet töltenek be gyakorlatilag az összes ipari ágazatban, biztosítva a gyártási folyamatok kimagasló teljesítményét és üzembiztonságát.
A Schmalz cég összetett vákuumos megfogórendszerei komoly mértékben növelik az automatikus gyártási folyamatok hatékonyságát és üzembiztonságát. A megoldások tartalmazzák a réteges és a felszíni rendszereket, valamint az összeszerelésre kész sok szívókorongos megfogókat, amelyek teljes mértékben beválnak az automatika különböző területein.

Szelepek

A szelepek a vákuum és a sűrített levegő vezérlését szolgálják. A szelepek megfelelő kiválasztása növeli a folyamat üzembiztonságát és a vákuumos rendszerek hatásfokát. A Schmalz cég ezen elemek számos fajtáját kínálja, amelyek konkrét szükségletekhez igazíthatók. A cég portfóliójában megtalálhatók az elektromágneses szelepek (közvetlenül, vagy pneumatikusan vezérelt változatban), a visszacsapó szelepek és a fojtószelepek, amelyek a munkadarabbal nem érintkező szívókorongok kisnyomású tömlőinek elzárását szolgálják; a vezérlőszelepek; a szívókorong által lefedett terület mechanikus verifikálását szolgáló rugós kompenzátorok; a kisnyomású generátor üzemzavara esetén a rugó-visszacsatoló mechanizmus és az egyirányú szelepek.
Az említett (automatikusan vezérelt) szelepeken kívül a gyártó ajánlatában elérhetők még a kézi vezérlésű szelepek, amelyek kézi emelőkben kerülnek alkalmazásra, vagy az automatika berendezéseiben a levegőáramlás vezérléséhez üzemzavar idején.

Szűrők és csatlakozók

A vákuumos megfogók rendelkeznek egy hátránnyal. A vákuumos rendszer belsejében beszívásra kerülhetnek anyag foszlányok, kenőanyag, folyadékcseppek és egyéb tárgyak. Az ilyen jellegű szennyeződés elleni védelem, valamint a kisnyomású generátor, tömlők és szelepek üzemzavarának megelőzése érdekében szűrők kerülnek alkalmazásra.
A kisnyomás elosztását elosztók, tömlők és csatlakozók biztosítják. Ezek olyan elemek, amelyek kiegészítik a Schmalz kínálatát, és minden vákuumkörben szükségesek. Nem csupán a kisnyomás rendszerben történő elosztását szolgálják, hanem emellett összekapcsolják a szívókorongokat a kisnyomású generátorokkal.

Érzékelők és a telepített rendszert figyelő berendezések

A kisnyomású rendszer üzembiztos működésének biztosításához szükség van a rendszer állapotát és a kisnyomás értékeit figyelő, ellenőrző berendezésekre. Ezeknek óriási jelentősége van a rendszer üzembiztonsága és zavarmentes működése szempontjából, valamint lehetővé teszik az esetleges meghibásodások korai felismerését. A cég kínálatában megtalálhatók: a mechanikus kisnyomású kapcsolók, analóg kimenetű nyomásérzékelők (méréstartomány -1-től 10 barig), kijelzővel felszerelt, PNP és NPN digitális kimenettel rendelkező elektronikus nyomásérzékelők, kisnyomás-vezérlők, redukciós szelepek, figyelmeztető berendezések, valamint további megfelelő tartozékok, mint csatlakozók és kisnyomású kapcsolóadapterek.

Befejezésül

A tárgyak mozgatását szolgáló hatékony vákuumrendszer felépítése nemcsak a rendszer felépítésére szánt termékek ismeretét, hanem az alkalmazás tapasztalatait is megköveteli. Noha a vákuummegfogó működési elvének megértése nem nehéz, gyakorlati megvalósítása interdiszciplináris ismereteket és megfelelő alkatrészek használatát igényli.
A tipikus vákuumos megfogórendszer alkotórészei: a rendszer és a mozgatott tárgy közötti interfészt képező szívókorong vagy szívókorong-együttes, a szerelési elemek, a szívókorongokat, szelepeket vagy szelepegyütteseket tápláló megfelelő kisnyomású generátor, kapcsolók és a biztonságos használatot biztosító monitorozó-elemek, valamint a kiegészítő felszerelés, mint a tömlők, csatlakozók, szűrők, elosztók és egyebek. Az összes szükséges termék megtalálható a Schmalz márkát forgalmazó TME cég katalógusában. Ami a legfontosabb: mivel az egyes elemek tökéletesen összeillenek, egyetlen cég megoldásaival a legkisebb gond nélkül biztosítani tudjuk az alkalmazás végrehajtását.

TME Hungary Kft.
1146 Budapest, Hermina út 17.
Tel.: +36 1 220 67 56
E-mail: Ez az e-mail-cím a szpemrobotok elleni védelem alatt áll. Megtekintéséhez engedélyeznie kell a JavaScript használatát.
www.tme.hu