Guide de conception des ventouses en silicone : force d'adhérence, compatibilité avec les surfaces et fuites de vide

Les ventouses en silicone servent à soulever, positionner, maintenir ou fixer temporairement des objets grâce à la différence de pression entre l'intérieur de la ventouse et l'atmosphère environnante.

Parmi les applications, on peut citer :

• Systèmes robotisés de prélèvement et de placement
• Équipements pour l'industrie agroalimentaire et l'emballage
• Manutention du verre
• Assemblage de composants électroniques
• Matériel médical
• Manutention de pièces en plastique
• Transfert de tôles
• Fabrication d'appareils électroménagers
• Fixations à ventouse pour particuliers
• Dispositifs de fixation sous vide sur mesure

Une ventouse qui fonctionne sur du verre de laboratoire propre peut ne pas tenir sur un panneau métallique huileux, un boîtier en plastique texturé ou un carton poreux. La fiabilité de son fonctionnement ne dépend pas uniquement du diamètre de la ventouse ou du niveau de vide.

Les ingénieurs doivent assurer la coordination :

• Surface d'aspiration effective
• Pression de vide disponible
• Coefficient de sécurité
• Accélération et direction de la charge
• Surface de la pièce
• Souplesse des lèvres
• Géométrie de la coupelle
• Dureté du silicone
• Débit sous vide
• Taux de fuite
• Température de fonctionnement et conditions environnementales

Comment une ventouse à vide génère une force de maintien

Lorsque la ventouse entre en contact avec une surface, l'air est évacué de l'espace qu'elle enferme. La pression atmosphérique à l'extérieur de la ventouse exerce alors une pression sur celle-ci, la plaquant contre la pièce à usiner.

La force de retenue théorique est la suivante :

F = Δp × A

Où :

• F est la force de retenue théorique
• Δp c'est la différence entre la pression atmosphérique et la pression à l'intérieur de la coupelle
• A est la surface d'aspiration effective

Schmalz utilise cette même relation et souligne que la force d'aspiration est proportionnelle à la différence de pression et à la surface effective. Principes de fonctionnement des ventouses à vide Schmalz

La surface effective ne correspond pas toujours au diamètre extérieur

Le diamètre extérieur nominal de la coupelle peut être supérieur à sa surface d'étanchéité réelle.

La surface effective dépend des éléments suivants :

• Diamètre intérieur de la lèvre d'étanchéité
• Déformation des lèvres
• Courbure de la pièce
• Élimination en Coupe
• Nervures de renfort internes
• Niveau de vide
• Irrégularités de surface
• Précharge appliquée

Utilisez la surface effective indiquée par le fournisseur lorsqu'elle est disponible. Pour une coupelle sur mesure, déterminez la surface effective à l'aide d'une analyse géométrique et d'essais physiques de force de maintien.

Exemple de calcul de la force de maintien

Considérons une coupelle d'un diamètre effectif de 50 mm fonctionnant avec une différence de pression de 60 kPa.

La surface effective est d'environ :

A = π × D² ÷ 4

A = 3,1416 × 0,05² ÷ 4 ≈ 0,00196 m²

La force de retenue statique théorique est la suivante :

F = 60 000 Pa × 0,00196 m² ≈ 118 N

Cela correspond à peu près à la force gravitationnelle exercée sur 12 kg, mais il ne s'agit pas d'une charge maximale d'utilisation.

Si l'on applique un coefficient de sécurité de 2 avant de prendre en compte les autres pertes, la force de travail préliminaire est d'environ :

118 N ÷ 2 = 59 N

L'accélération dynamique, les charges latérales, les fuites de surface, la répartition de la charge et l'usure de la cuvette peuvent réduire encore davantage la charge admissible.

Pourquoi la force de retenue théorique ne correspond pas à la charge d'utilisation

La formule théorique part des hypothèses suivantes :

• Une étanchéité parfaite à l'air
• Pression uniforme
• Une surface effective stable
• Pas d'accélération
• Aucune charge latérale
• Aucune contamination de surface
• Aucune fuite au niveau des tuyaux ou des raccords
• Aucune déformation de la coupelle
• Aucune usure

Les systèmes de production réels répondent rarement à toutes ces hypothèses.

Schmalz précise que les forces de maintien calculées sont théoriques et recommande de vérifier les conditions réelles d'utilisation, car la géométrie de la ventouse, l'état de surface et la déformation de la pièce influent sur les performances. L'entreprise recommande également d'appliquer des coefficients de sécurité, plus élevés pour les charges soumises à des mouvements de pivotement. Guide de conception des ventouses Schmalz

Le coefficient de sécurité final doit être déterminé en fonction de l'évaluation des risques de la machine, de la réglementation en vigueur, de la direction de la charge et des conséquences d'une chute de pièce.

Sens de chargement

Levage normal

Lorsque la ventouse soulève une pièce à usiner horizontale par le haut, la charge s'exerce approximativement perpendiculairement à la surface d'étanchéité.

La force d'aspiration s'oppose directement à la charge, même s'il faut tout de même tenir compte de l'accélération et des moments.

Charges latérales ou de cisaillement

Lorsque la ventouse maintient un panneau à la verticale, la gravité agit parallèlement à la surface de la pièce. Le système repose alors sur le frottement entre la ventouse et la pièce.

La force latérale disponible peut être estimée comme suit :

Fₗₐₜₑᵣₐₗ = μ × Fₙₒᵣₘₐₗ

Où :

• μ est le coefficient de frottement
• Fₙₒᵣₘₐₗ est la force d'aspiration normale

Le coefficient de frottement doit être mesuré en tenant compte de l'état réel du silicone et de la pièce à usiner.

Schmalz souligne qu'il n'est pas possible d'attribuer un coefficient de frottement universel, car la rugosité, l'humidité, la présence d'huile, le matériau de la coupelle, la géométrie de la lèvre et la dureté influencent tous le résultat. Calcul de la force de maintien Schmalz

Charges inclinées et tournantes

L'inclinaison ou la rotation d'une pièce à usiner génère à la fois une force de cisaillement et un moment de pelage. La coupelle située d'un côté de la charge peut supporter une force nettement supérieure à celle des autres.

Prévoyez des marges de sécurité plus élevées et testez l'intégralité du profil de mouvement.

Charges dynamiques

Pour un système en mouvement, la force nécessaire tient compte de l'accélération.

Une estimation simplifiée de la charge est la suivante :

Force nécessaire = Masse × (Gravité + Accélération)

L'analyse devrait inclure :

• Accélération verticale
• Accélération horizontale
• Arrêt d'urgence du robot
• Changement de direction
• Rotation
• Vibrations de la pièce à usiner
• Collision ou choc
• Forces exercées par le tuyau

Un système qui maintient solidement une pièce immobile peut la relâcher lors d'une accélération rapide.

Centre de gravité et moments

Le centre de gravité doit rester à l'intérieur de la zone d'appui formée par les ventouses.

Si la charge est décalée :

• Il se peut qu'une tasse soit trop remplie.
• Une lèvre peut commencer à peler.
• La pièce à usiner peut tourner.
• Il se peut que le vide soit rompu à l'un des bords.

Augmentez l'espacement entre les ventouses, repositionnez celles-ci ou utilisez une plaque d'appui plus rigide lorsque la pièce à usiner génère un couple de renversement important.

Ventouses multiples

L'utilisation de plusieurs tasses peut augmenter la capacité totale et la stabilité, mais la charge risque de ne pas être répartie de manière égale.

Une répartition inégale de la charge peut être due à :

• Gondolage de la pièce
• Différentes hauteurs de gobelets
• Fixation inégale
• Pertes de charge dans les tuyaux flexibles
• Variation de surface
• Usure des coupelles
• Un centre de gravité décalé

Des compensateurs de niveau ou des soufflets peuvent aider les godets à rester en contact permanent avec la surface.

L'analyse de sécurité doit également prendre en compte ce qui se passerait si l'un des gobelets venait à ne plus être hermétique.

Formes des ventouses en silicone

Ventouses plates

Les ventouses plates offrent une bonne stabilité et un mouvement intrinsèque limité. Elles conviennent aux surfaces relativement planes et lisses.

Piab décrit la conception de ses ventouses plates en silicone comme adaptée aux objets plats ; celles-ci sont dotées de nervures internes qui contribuent à empêcher la déformation des produits fins et à améliorer le frottement en cas de charges parallèles. Ventouses plates en silicone Piab

Ventouses à soufflet

Les coupelles à soufflet permettent de compenser les différences de hauteur, les surfaces courbes et certains désalignements angulaires.

Ils peuvent proposer :

• Compensation de niveau
• Un contact plus doux
• Mouvement de levage court
• Meilleure adaptation aux pièces de forme irrégulière

Parmi les inconvénients possibles, on peut citer :

• Une plus grande amplitude de mouvement latéral
• Précision de positionnement réduite
• Effondrement de la coupelle sous vide poussé
• Moulage plus complexe
• Fatigue accrue au niveau des plis

Ventouses profondes

Les coupelles profondes peuvent épouser la forme d'objets courbes ou convexes. Le profil de la coupelle doit correspondre à la courbure prévue de la pièce à usiner.

Ventouses ovales

Les ventouses ovales conviennent aux pièces longues et étroites, pour lesquelles une ventouse ronde de surface équivalente dépasserait la largeur disponible.

Parmi les applications, on peut citer :

• Tuyaux
• Profils
• Paquets étroits
• Composants électroniques allongés

Les coupelles ovales nécessitent un bon maintien anti-rotation.

Ventouses à plusieurs lames

La présence de plusieurs lèvres d'étanchéité offre des lignes de contact supplémentaires et peut améliorer l'étanchéité sur des surfaces légèrement irrégulières. Il convient toutefois de tenir compte des impuretés qui peuvent s'y accumuler et de la complexité accrue du moulage.

Conception de la lèvre d'étanchéité

La lèvre est la partie la plus importante de la ventouse.

Parmi les variables importantes, on peut citer :

• Épaisseur des lèvres
• Angle des lèvres
• Longueur des lèvres
• Rayon de l'arête
• Rayon de la racine
• Diamètre intérieur
• Diamètre extérieur
• Finition de surface
• Concentricité
• Dureté du matériau

Lèvres fines

Une lèvre fine peut s'adapter aux petites irrégularités de surface et assurer l'étanchéité avec une précharge faible.

Les risques potentiels sont les suivants :

• Pliage
• Formation de rides
• Usure rapide
• Déchirure
• Sensibilité au flash
• Déformation lors de la manipulation

Lèvres charnues

Une lèvre plus épaisse offre une meilleure stabilité et une meilleure résistance à l'usure, mais peut nécessiter une précharge plus importante et ne pas s'adapter aux surfaces texturées.

Bord des lèvres

Le bord d'étanchéité doit être lisse et continu.

À éviter :

• Lignes de joint de moulage sur le bord d'étanchéité
• Flash
• Vestiges d'une porte
• Encoches nettes
• Contamination de surface
• Variations locales d'épaisseur

Un petit défaut à un endroit peut créer un circuit de fuite continu.

Crampons internes et nervures de renfort

Les crampons internes permettent de :

• Éviter que les pièces minces ne soient aspirées trop profondément dans la ventouse
• Maintenir un volume d'aspiration efficace
• Augmenter la friction
• Limiter l'affaissement de la coupelle
• Films et feuilles de support

Les crampons ne doivent pas abîmer le produit ni entraver la circulation de l'air entre les différentes parties de la coupe.

Conception des raccords de vide

L'orifice d'aspiration doit permettre de vider efficacement la ventouse sans aspirer de matériau souple dans l'ouverture.

Réfléchissez à ceci :

• Diamètre du port
• Emplacement du port
• Filtre ou tamis
• Canaux d'écoulement internes
• Diamètre du tuyau
• Restriction de montage
• Risque de blocage de la pièce à usiner

Un orifice trop petit peut allonger le temps d'évacuation. Un orifice trop grand peut entraîner l'aspiration d'un film mince dans l'ouverture.

Surfaces planes, lisses et non poreuses

En voici quelques exemples :

• Verre
• Métal poli
• Tôle revêtue
• Plastique lisse
• Céramique émaillée

Ces surfaces présentent généralement un faible taux de fuite, mais la contamination peut tout de même nuire aux performances.

Vérifier les points suivants :

• Pétrole
• Poussière
• Films sur l'eau
• Revêtements de protection
• Rayures
• Texture de la moisissure
• Courbure de la surface

Surfaces rugueuses ou texturées

Les produits en plastique texturé, en métal moulé et à motifs comportent des interstices microscopiques sous la lèvre d'étanchéité.

Voici quelques pistes de conception possibles :

• Silicone plus souple
• Lèvre plus fine
• Zone d'étanchéité plus large
• Lèvres d'étanchéité multiples
• Débit sous vide plus élevé
• Tasse plus grande
• Accélération de manœuvre réduite

L'augmentation de la profondeur de vide à elle seule peut ne pas suffire à éliminer un chemin de fuite continu.

Surfaces poreuses

Le carton, le bois, le tissu et la mousse peuvent laisser passer l'air à travers la pièce elle-même.

Dans le cas des matériaux poreux, la source de vide doit évacuer l'air en continu à un débit suffisant. Une ventouse peut n'atteindre qu'un niveau de vide modéré, mais elle peut tout de même maintenir la pièce en place si son débit est suffisant.

Les systèmes à haut débit ou à prise par surface peuvent s'avérer plus adaptés qu'une ventouse classique.

Schmalz souligne que la compensation des fuites grâce à un débit d'air élevé permet à certains systèmes à vide de traiter des pièces poreuses. Principes de génération du vide selon Schmalz

Surfaces huileuses ou humides

L'huile et l'eau peuvent avoir des répercussions sur :

• Friction
• Étanchéité des lèvres
• Mouvement de la coupe
• Contamination de surface
• Compatibilité avec le silicone
• Comportement de libération

Une surface humide peut assurer une étanchéité efficace dans le sens normal, mais présenter un frottement latéral très faible.

Tester à la fois la force de maintien et la résistance au glissement dans les conditions de contamination les plus défavorables envisagées.

Surfaces courbes

La coupelle doit être en contact avec la surface sur tout son périmètre d'étanchéité.

Pour les pièces convexes :

• Le rebord doit être suffisamment souple pour épouser la courbure.
• Le corps de la coupelle ne doit pas toucher le fond avant que les joints à lèvre ne soient en place.
• La pièce de raccordement doit rester à distance de la pièce à usiner.

Pour les pièces concaves :

• Les bords des coupelles peuvent former des ponts à la surface.
• La surface effective peut varier.
• De l'air peut rester emprisonné dans des zones irrégulières.

Veuillez indiquer les rayons minimal et maximal de la surface dans la demande de devis.

Films et sachets souples

Une fine pellicule peut être aspirée dans le godet, obstruer l'orifice de vide ou se froisser de manière irréversible.

Utilisation :

• Crampons de renfort internes
• Niveau de vide régulé
• Surface de contact plus grande
• Des lèvres fines et souples
• Une circulation d'air suffisante
• Pression de déverrouillage douce

Piab propose des ventouses en silicone à soufflets multiples renforcés, destinées aux sachets contenant des liquides, des produits visqueux et des aliments surgelés, illustrant ainsi la nécessité d'adapter la géométrie de la ventouse et son renfort à la pièce à saisir. Vanne à soufflets multiples en silicone Piab

Pièces à usiner à chaud et à froid

Le silicone peut convenir à une large plage de températures, mais l'ensemble complet du godet doit faire l'objet d'une évaluation.

La température a une incidence sur :

• Dureté du silicone
• Régénération des lèvres
• Friction
• Tuyau d'aspiration
• Raccord métallique
• Collage ou assemblage par insertion
• Surface du produit
• Durée de vie

Ne pas considérer la température maximale du composé de silicone comme la limite de fonctionnement continu de la ventouse une fois assemblée.

Applications en contact avec les aliments

Certaines formulations à base de silicone peuvent répondre aux exigences relatives au contact alimentaire, mais le silicone n'est pas automatiquement de qualité alimentaire.

Confirmer :

• Réglementation applicable en matière de contact alimentaire
• Conformité des pigments
• Processus de durcissement et de post-durcissement
• Méthode de nettoyage
• Substances extractibles
• Traçabilité
• Température maximale
• Durée du cours

Piab indique que certaines ventouses en silicone transparent sont conformes à la norme FDA 21 CFR 177.2600 et au règlement européen 1935/2004. Cette conformité s'applique à des grades spécifiques et ne doit pas être généralisée à tous les matériaux en silicone. Ventouses en silicone Piab destinées au contact alimentaire

Dureté du silicone

Silicone plus souple

Avantages potentiels :

• Meilleure conformité de surface
• Précharge de contact réduite
• Amélioration de l'étanchéité sur les textures mineures
• Manipulation en douceur des produits fragiles

Inconvénients possibles :

• Déformation plus importante de la coupelle
• Stabilité latérale réduite
• Pli des lèvres
• Usure plus rapide
• Contrôle dimensionnel plus complexe

Silicone plus dur

Avantages potentiels :

• Meilleure tenue
• Une meilleure stabilité latérale
• Maniabilité améliorée lors du montage
• Réduction de l'affaissement

Inconvénients possibles :

• Précharge plus élevée
• Conformité réduite
• Risque accru de fuites sur des surfaces rugueuses
• Une pression de marquage plus élevée

La dureté doit être choisie en fonction de l'épaisseur de la lèvre et de la géométrie de la coupelle.

Compatibilité chimique

Les ventouses peuvent entrer en contact avec :

• Huiles
• Graisse
• Produits de nettoyage
• Graisses alimentaires
• Produits détergents
• Fluides de refroidissement
• Agents de démoulage
• Solvants

La norme ASTM D471 définit des méthodes comparatives permettant d'évaluer les modifications subies par le caoutchouc après exposition à un liquide, notamment les variations de masse, de volume, de dureté et de propriétés de traction. ASTM D471-16a (2021)

Tester le silicone de production et la ventouse finie après exposition au fluide de process réel.

Comprendre les fuites de vide

On parle de fuite lorsque de l'air pénètre dans le système de vide alors que la ventouse est fixée.

Cela peut se produire par :

• Le bord d'étanchéité entre la coupelle et la pièce à usiner
• Une pièce poreuse
• Rayures superficielles
• Texture de la moisissure
• Fissures dans la coupelle
• Raccords
• Tuyaux
• Vannes
• Interfaces d'insertion dans le silicone
• Bavures ou défauts de moulage

Pour maintenir un vide stable, la source de vide doit évacuer l'air au moins aussi rapidement qu'il pénètre.

Profondeur de vide en fonction du débit de vide

La profondeur d'aspiration et le débit d'air sont deux paramètres distincts.

• Profondeur du vide détermine la différence de pression disponible.
• Débit sous vide détermine la rapidité avec laquelle le système évacue les fuites et les compense.

Pour obtenir une surface lisse et étanche, une source à débit relativement faible peut maintenir le vide une fois que la coupelle a été évacuée.

Dans le cas d'une surface poreuse ou présentant des fuites, un débit élevé peut s'avérer plus important que l'obtention d'un vide poussé.

Essais de décroissance sous vide

Le test de fuite sous vide permet d'évaluer la qualité de l'étanchéité entre la coupelle et la pièce à traiter.

Une méthode classique comprend :

1. Placez la tasse sur la surface représentative de la production.
2. Appliquer une précharge définie.
3. Effectuer l'évacuation jusqu'au niveau de vide souhaité.
4. Isoler la source de vide.
5. Enregistrer la variation de pression sur une durée définie.
6. Répétez l'opération aux conditions de température et de surface prévues.

Précisez :

• Vide initial
• Temps de stabilisation
• Durée de l'examen
• Élévation maximale de la pression
• Matériau de la pièce à usiner
• Finition de surface
• Préparation des coupes
• Température d'essai
• Précharge appliquée

Essais de débit de fuite

Dans le cas de surfaces présentant des fuites continues, l'isolation de la source de vide peut entraîner une libération immédiate.

Il convient plutôt de mesurer le débit d'air nécessaire pour maintenir un niveau de vide donné.

Cette méthode est utile pour :

• Carton poreux
• Bois
• Plastique texturé
• Tissu
• Mousse
• Pièces moulées brutes

Le générateur de vide doit assurer un débit suffisant avec une marge de sécurité appropriée.

Essai d'arrachement

Un essai d'arrachement permet de mesurer la force nécessaire pour détacher la coupelle de la surface dans la direction normale.

Le test doit définir :

• Niveau de vide
• Précontrainte de la coupelle
• Temps de séjour
• Vitesse de traction
• Sens de traction
• Surface de la pièce
• Température
• Âge de la Coupe
• Nombre de cycles

La force maximale d'arrachement peut inclure des effets d'adhérence élastique et de décollement. Ne pas utiliser directement la valeur maximale obtenue en laboratoire comme charge de travail admissible de la machine.

Essais de glissement latéral

Pour les surfaces verticales ou inclinées, vérifiez la force nécessaire pour déclencher le glissement.

Mesurer à l'aide de :

• Formulation réelle du silicone
• Finition réelle de la surface
• Conditions sèches
• Conditions humides
• Peau grasse
• Température minimale et maximale

La valeur répétable la plus faible doit être utilisée dans le calcul de conception, en appliquant un coefficient de sécurité approprié.

Essai de maintien dynamique

Un test représentatif de la production doit permettre de reproduire :

• Accélération du robot
• Décélération
• Rotation
• Changements de direction
• Durée prévue du cycle
• Variation des pièces à usiner
• Mouvement du tuyau
• Condition d'arrêt d'urgence

Surveillez le niveau de vide minimal tout au long du mouvement, et non pas uniquement au niveau de la position de préhension.

Comportement de libération

Une préhension fiable ne représente que la moitié du processus. La ventouse doit relâcher la pièce à usiner de manière prévisible.

Les problèmes de libération peuvent être dus à :

• Adhérence douce aux lèvres
• Vide résiduel
• Électricité statique
• Surfaces grasses
• Produits collants
• Réponse lente de la vanne
• Débit de purge insuffisant

Un soufflage contrôlé à pression positive peut réduire le temps de démoulage, mais une pression excessive risque d'endommager la lèvre ou de projeter des pièces légères de manière imprévisible.

Fatigue et usure

Les ventouses se plient et se déplient à plusieurs reprises pendant les phases de contact, d'aspiration et de relâchement.

Les zones d'usure courantes sont notamment :

• Bord d'étanchéité
• Racine labiale
• Pliures du soufflet
• Insérer une interface
• Zones en contact avec les arêtes vives du produit

Un essai de durée de vie devrait inclure :

• Vide de fonctionnement normal
• Précharge réelle
• Texture de la pièce
• Fréquence de manutention
• Température
• Processus de nettoyage
• Relâcher la pression
• Mesures périodiques des fuites et des forces

Les intervalles de remplacement doivent être déterminés en fonction de l'évolution des performances plutôt que sur la seule base d'une défaillance visible.

Conception des raccords et des inserts

Les godets en silicone personnalisés peuvent comprendre :

• Inserts filetés métalliques
• Raccords à encliqueter en plastique
• Raccords cannelés pour tuyaux
• Filtres
• Clapets anti-retour
• Anneaux de renfort

L'insert doit résister à :

• Traction axiale
• Couple
• Cycles de mise sous vide
• Variations de température
• Nettoyage
• Charges sur les tuyaux

Les méthodes de fixation possibles sont les suivantes :

• Verrouillage mécanique
• Surmoulage
• Collage
• Bagues de retenue

Les contre-dépouilles mécaniques sont généralement plus fiables que le recours exclusif à l'adhérence de surface.

Considérations relatives à la fabrication

Les ventouses en silicone sur mesure peuvent être fabriquées par :

• Moulage par injection de caoutchouc de silicone liquide
• Moulage par compression
• Moulage par transfert
• Surmoulage silicone-métal

Les caractéristiques essentielles de l'outillage sont les suivantes :

• Épaisseur de la lèvre d'étanchéité
• Concentricité des lèvres
• Position de la ligne de joint
• Géométrie du port
• Épaisseur de la paroi du soufflet
• Lieu d'insertion
• Position de la porte
• Évacuation

Contrôle du flash

La présence de bavures au niveau du bord de scellage peut entraîner des fuites ou une force de maintien irrégulière.

Spécifiez les limites de clignotement pour :

• Lèvre externe
• Bord d'étanchéité intérieur
• Raccord de vide
• Pliures du soufflet
• Insérer une interface

Le bord d'étanchéité le plus critique ne devrait pas nécessiter de découpe manuelle non contrôlée.

Contrôle dimensionnel

Les méthodes d'inspection possibles sont les suivantes :

• Mesure optique
• Inspection visuelle
• Mesure de profil sans contact
• Jauges à bouchon contrôlées
• Mesure de l'épaisseur des parois
• Essai de décroissance sous vide
• Échantillonnage de la force d'arrachement

Le silicone souple se déforme lors de la mesure par contact ; il est donc nécessaire de contrôler la force d'inspection et la conception du dispositif de fixation.

Pannes courantes des ventouses

Échec	Cause probable	Orientation corrective
Le gobelet ne ferme pas hermétiquement	Texture de la surface, lèvre endommagée ou précontrainte insuffisante	Utilisez une lèvre plus souple et examinez la surface
Le vide est atteint progressivement	Port restreint ou volume système trop élevé	Vérifier le débit au niveau du raccord, du tuyau et du générateur
Il est impossible de maintenir le vide	Fuite persistante ou pièce poreuse	Augmenter le débit ou changer de technologie de préhension
La tasse glisse sur le côté	Faible frottement, présence d'huile ou force normale insuffisante	Tester le frottement et revoir la disposition des coupelles
La pièce tombe pendant l'accélération	La force dynamique dépasse la capacité de travail	Augmenter la surface effective ou réduire l'accélération
Les lèvres se replient vers l'intérieur	Lèvre trop molle, trop fine ou trop comprimée	Réviser la géométrie et la précharge
Une fine pellicule obstrue l'orifice	Soutien interne insuffisant	Ajouter des crampons ou un tamis filtrant
La pièce est marquée	Précharge excessive, dépression ou pression locale	Utilisez une géométrie plus douce et un meilleur soutien
La coupelle reste fixée lors du déclenchement	Vide résiduel ou adhérence du matériau	Améliorer la réactivité de la soupape et la purge
Gercures précoces des lèvres	Surface abrasive, arête vive ou fatigue	Améliorer le matériau, la géométrie ou la fréquence de remplacement
Chargement irrégulier de plusieurs tasses	Variation de hauteur ou pièce déformée	Ajouter une compensation de niveau et améliorer la fixation
Le tiroir s'ouvre	Adhérence insuffisante ou verrouillage mécanique insuffisant	Ajouter des contre-dépouilles et vérifier la résistance à la traction et au couple

Plan de validation du prototype

1. Examen de la surface

Prélever des échantillons de production représentatifs :

• La surface la plus lisse
• La surface la plus rugueuse
• Courbure minimale et maximale
• Conditions sèches
• Surface humide ou grasse
• Porosité maximale
• Températures extrêmes

2. Prototypes géométriques

Comparez :

• Diamètre de la coupelle
• Modèles plats et modèles à soufflet
• Épaisseur des lèvres
• Dureté du silicone
• Crampons internes
• Taille du port

3. Essais statiques

Mesure :

• Niveau de vide
• Durée de l'évacuation
• Taux de fuite
• Force de retrait normale
• Force de glissement latéral

4. Tests dynamiques

Exécutez le profil de mouvement réel en utilisant la masse maximale de la pièce et la position la plus défavorable du centre de gravité.

5. Essais environnementaux

Évaluer les éléments pertinents :

• Température
• Produits chimiques
• Cycles de nettoyage
• Exposition aux UV
• Nettoyage des surfaces en contact avec les aliments
• Contamination par des abrasifs

6. Essais de durée de vie

Surveiller la force de maintien et les fuites à intervalles définis jusqu’à ce que le critère de remplacement ou la limite de défaillance soit atteint(e).

7. Production pilote

Vérifier les variations selon :

• Cavité du moule
• Lot de matériaux
• Insérer un lot
• Surface de la pièce
• Dispositif de test

Liste de contrôle pour les appels d'offres

Veuillez fournir les informations suivantes lorsque vous demandez un devis pour des ventouses en silicone sur mesure :

• Dessin en 2D et modèle en 3D
• Matériau de la pièce à usiner
• Finition et rugosité de surface
• Courbure de la surface
• Porosité de la pièce
• Poids maximal
• Emplacement du centre de gravité
• Orientation de la charge
• Accélération du robot
• Nombre et espacement des godets
• Niveau de vide disponible
• Débit de la source de vide
• Délai d'évacuation requis
• Débit de fuite maximal
• Plage de températures
• Exposition aux hydrocarbures, aux produits chimiques ou aux produits d'entretien
• Exigences relatives au contact alimentaire
• Dureté du silicone
• Type de raccord et filetage
• Durée de vie requise
• Marques autorisées à la surface
• Volume de production annuel
• Exigences en matière d'inspection et de traçabilité

Si les dimensions des ventouses n'ont pas encore été définies, veuillez fournir des échantillons de la pièce à traiter ainsi que la séquence complète de manipulation. Cela permettra de tester les géométries des prototypes dans des conditions réelles.

Foire aux questions

Comment calcule-t-on la force d'adhérence d'une ventouse ?

La force d'adhérence théorique est égale à la différence de pression multipliée par la surface d'aspiration effective. Il faut ensuite tenir compte d'un coefficient de sécurité, de l'accélération, de la direction de la charge, du frottement, des fuites et de la déformation de la ventouse.

Le diamètre extérieur correspond-il au diamètre d'aspiration effectif ?

Pas toujours. La surface effective est généralement déterminée par le contour intérieur d'étanchéité et peut varier lorsque la lèvre se déforme.

Pourquoi ce gobelet peut-il contenir du verre, mais pas du plastique texturé ?

Le verre est généralement lisse et non poreux. Le plastique texturé crée des voies de fuite sous la lèvre d'étanchéité et peut nécessiter une lèvre plus souple, un débit plus élevé ou une géométrie de coupelle différente.

Une puissance d'aspiration plus élevée améliore-t-elle toujours les performances ?

Non. Une fuite persistante peut empêcher d'atteindre un vide poussé, et certaines ventouses souples peuvent s'affaisser ou se déformer en cas de vide trop important. Le débit peut s'avérer plus important sur les surfaces poreuses.

Les ventouses en silicone conviennent-elles aux surfaces grasses ?

Même s'ils assurent l'étanchéité, l'huile peut réduire considérablement le frottement latéral et altérer le silicone à long terme. Des essais de tenue, de glissement et de compatibilité sont nécessaires.

Les ventouses en silicone peuvent-elles entrer en contact avec les aliments ?

À condition que la formulation spécifique du silicone, le pigment, le procédé de fabrication et le composant fini répondent aux exigences applicables en matière de contact alimentaire.

Pourquoi une ventouse perd-elle son adhérence pendant le déplacement d'un robot ?

Une accélération, une rotation ou un centre de gravité décalé peuvent générer des forces et des moments supérieurs à ceux prévus par le calcul statique de résistance.

Comment doit-on contrôler les fuites sous vide ?

Utilisez un essai de chute de vide pour les surfaces étanches et un essai de débit de fuite pour les surfaces poreuses ou présentant des fuites continues. Définissez le niveau de vide, la précharge, la surface et la durée de l'essai.

Conclusion

La conception d'une ventouse en silicone fiable ne se résume pas au simple choix du diamètre et de la pression de vide. La surface effective détermine la force théorique, tandis que l'état de la surface, le frottement, l'accélération, les fuites et la géométrie de la ventouse déterminent la charge de travail utile.

Il est essentiel de réaliser des essais sur des pièces réelles, en particulier pour les produits texturés, poreux, courbes, huileux ou souples. Envoyez-nous des échantillons de vos pièces, ainsi que des informations sur leur surface, la charge, le profil de mouvement et les données de vide disponibles, afin que nous puissions réaliser une analyse DFM (conception pour la fabrication) sur mesure de vos ventouses et évaluer leurs performances.