Vacuüm Pick And Place Systeem

Vacuüm pick and place toepassingen maken gebruik van vacuümgereedschappen voor geautomatiseerd tillen en loslaten van werkstukken. Deze pick and place gereedschappen worden veelvuldig gebruikt in moderne productieomgevingen voor automatische materiaalverwerking. Vacuümsystemen maken dergelijke toepassingen efficiënt en kosteneffectief en dit artikel behandelt de verschillende componenten die in deze systemen worden gebruikt. Vacuümsystemen worden gezien in de volgende soorten pick and place toepassingen:

• Automatische assemblage van onderdelen in de productie van elektronische apparaten
• Tillen en stapelen van één of meerdere dozen in magazijnen
• Oppakken van defecte items van de transportband
• Verpakken van voedingsmiddelen in voedselverwerkingsfaciliteiten
• Tillen van glasplaten of vloertegels
• Tillen van plaatmetaal, spuitgegoten onderdelen in de automobielproductie

Vacuüm pick and place systeem

Figuur 2 illustreert de componenten van een vacuüm pick and place systeem.

Persluchtinlaat (A)

Perslucht komt het systeem binnen en dient als de krachtbron voor het genereren van vacuüm.

Regelklep (B)

Kleppen helpen bij het bewaken van het vacuümniveau en zorgen voor de juiste stroom van perslucht in het systeem. De persluchtregelklep stuurt de stroom van perslucht in het systeem en voorkomt terugstroming.

Vacuümgenerator (C)

Vacuümgeneratoren in pick-and-place-systemen gebruiken perslucht om een vacuüm te creëren, waardoor zuignappen zich stevig aan objecten kunnen hechten. Deze generatoren kunnen enkel- of meertraps zijn, waarbij meertrapsgeneratoren hogere zuigcapaciteiten bieden voor efficiënte werking. Voor optimale prestaties in pick-and-place-toepassingen is het cruciaal om de vereiste zuigkracht en responstijd te bepalen. Meestal houdt het waarborgen van een sterke grip in dat een generator wordt geselecteerd die het benodigde vacuümniveau kan handhaven, rekening houdend met factoren zoals de lengte van de vacuümlijn die de responstijd kan beïnvloeden. Door deze specificaties te begrijpen, kan men de meest geschikte vacuümgenerator kiezen, zodat het systeem de gewenste objecten efficiënt en nauwkeurig kan verwerken.

Terugslagklep (D)

De terugslagklep (checkklep) voorkomt dat het vacuüm druk verliest door de omgekeerde luchtstroom te blokkeren, waardoor het vacuüm tijdens de werking stabiel blijft. Deze wordt meestal geïnstalleerd na de vacuümgenerator.

Externe vacuümschakelaar (E)

Een extra besturingsmechanisme dat kan worden gebruikt om het vacuüm extern te activeren of deactiveren, wat flexibiliteit biedt in de manier waarop het systeem wordt bediend. Dit maakt nauwkeurige controle over het pick-and-place-proces mogelijk, waardoor het systeem zich kan aanpassen aan verschillende taken of materialen zonder handmatige aanpassing.

Persluchtregelklep (F)

In een vacuüm pick-and-place-systeem begint de werking met het creëren van een vacuüm om de zuignappen aan het werkstuk te hechten. Dit wordt bereikt door gebruik te maken van een pneumatisch magneetventiel om de hoofdtoevoer van lucht of actuatoren in het persluchtsysteem te regelen. Wanneer deze kleppen openen, wordt lucht afgevoerd uit de ruimte tussen de klep en de zuignap, waardoor het benodigde vacuüm wordt gecreëerd zodat de zuignap zich stevig aan het object kan hechten. Zodra het object moet worden losgelaten, komt de persluchtregelklep in actie. Deze laat perslucht vrij om snel de vacuümafdichting tussen de zuignap en het object te verbreken. Dit efficiënte mechanisme zorgt ervoor dat de zuignappen de opgepakte objecten zonder vertraging loslaten, wat een soepele werking in het pick-and-place-proces garandeert.

Direct werkende (proces)kleppen worden meestal gebruikt als vacuümkleppen omdat ze geen minimale verschildruk vereisen. Extern bediende pneumatische kleppen kunnen ook worden gebruikt. De stromingsrichting van de lucht moet zorgvuldig worden overwogen tijdens de installatie van deze vacuümkleppen. Aangezien de klep één specifieke stromingsrichting heeft, moet de perslucht van de hoge druk naar de lage drukpoort worden geleid. Dit betekent dat de uitlaatpoort van de klep aan de vacuümzijde van de toepassing moet worden aangesloten.

Om meer te weten te komen over het gebruik van kleppen in vacuümsystemen, lees ons artikel over het gebruik van magneetventielen in vacuümtoepassingen en kogelkranen in vacuümsystemen.

Vacuümfilter (G)

Het vacuümfilter reinigt de lucht die in het systeem wordt gezogen en beschermt de vacuümgenerator tegen stof en vuil dat de werking ervan kan belemmeren.

Vacuümmanometer (H)

Een vacuümmanometer wordt gebruikt in pick-and-place toepassingen om de drukmetingen onder atmosferische niveaus af te lezen. Deze manometers worden geïnstalleerd nabij de inlaat van de zuignap en/of nabij de uitlaat van de persluchtbron. De negatieve aflezing (ten opzichte van de atmosferische druk) in de manometer geeft de vacuümdruk aan. Over het algemeen wordt een bourdonbuismanometer gebruikt voor matige vacuümdrukmetingen. Voor hoge vacuümdrukmetingen wordt een speciaal ontworpen zeer gevoelige manometer gebruikt. Temperatuur, druk en nauwkeurigheid die vereist zijn voor de toepassing zijn belangrijke factoren bij het selecteren van een manometer. Voor een vacuümmeter is een afwijking van ± 0,025 bar gewenst.

Vacuümzuignappen (I)

Dit zijn de eind-effectors die fysiek contact maken en de objecten vasthouden die worden verplaatst. Ze hechten zich aan oppervlakken met behulp van de vacuümdruk. Een vacuümzuignap is een component die in direct contact komt met het werkstuk in 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 zuignap en het werkstuk, waardoor de vacuümzuignap zich aan het werkstuk hecht. Over het algemeen wordt de kracht die door de vacuümzuiging wordt uitgeoefend als volgt berekend:

F = PA

Waarbij,

• F = houdkracht,
• ∆P = verschil tussen atmosferische druk en druk binnen de zuignap
• A = effectieve zuigoppervlakte

De oriëntatie van de belasting en het type zuignap dat wordt gebruikt om het werkstuk vast te houden, beïnvloeden ook de kracht. Veelgebruikte typen vacuümzuignappen zijn platte vacuümzuignappen, ovale vacuümzuignappen en balgzuignappen. De vereiste veiligheidsfactor en wrijvingscoëfficiënt moeten ook bekend zijn bij het berekenen van de benodigde hefkracht.

Interne vacuümschakelaar (J)

Net als de externe vacuümschakelaar, regelt een interne vacuümschakelaar het vacuüm van binnenuit het systeem, wat een geïntegreerde methode biedt voor het beheren van de werking van het vacuüm.

Extra componenten

Slangen

Pneumatische slangen zijn nodig om perslucht te transporteren voor de pick-and-place toepassing. Deze slangen moeten bestand zijn tegen hoge druk om te werken met perslucht zonder lekkage. Het is raadzaam om geen dunne buizen te gebruiken, omdat deze kunnen instorten onder vacuüm, zelfs bij matige hitte. De slangen moeten worden gedimensioneerd om te voldoen aan de vereiste doorstroomhoeveelheid en de grootte van de zuignappen.

Koppelingen

Vacuümgereedschappen worden over het algemeen geleverd met vaste of afneembare koppelingen om ze aan te sluiten op een persluchtleiding. Correct geïnstalleerde koppelingen voorkomen lekkage en zorgen voor een goede doorstroom van de perslucht. Deze koppelingen moeten in staat zijn om lichte werkstukken te hanteren zonder buigspanning in de zuignap te veroorzaken. Insteek pneumatische koppelingen en andere pneumatische koppelingen (manifolds, veiligheidskoppelingen, enz.) worden vaak gebruikt. Houd rekening met de volgende parameters bij het selecteren van een koppeling:

• Selecteer koppelingen op basis van de grootte en het type van de zuignap
• Houd rekening met het te hanteren materiaal (poreus vs. niet-poreus)
• Zorg voor de juiste maat voor de boring van de koppeling en de vacuümleiding
• Houd rekening met de vereiste temperatuur en druk van de toepassing
• Voorkeursmaterialen voor koppelingen zijn aluminium en messing