Guida alla progettazione delle ventose in silicone: forza di tenuta, compatibilità con le superfici e perdite di vuoto

Le ventose in silicone vengono utilizzate per sollevare, posizionare, trattenere o fissare temporaneamente dei prodotti sfruttando la differenza di pressione tra l'interno della ventosa e l'atmosfera circostante.

Tra le applicazioni figurano:

• Sistemi robotizzati di prelievo e posizionamento
• Attrezzature per l'industria alimentare e dell'imballaggio
• Movimentazione del vetro
• Assemblaggio di componenti elettronici
• Apparecchiature mediche
• Movimentazione di componenti in plastica
• Trasferimento di lamiere
• Produzione di elettrodomestici
• Supporti a ventosa per uso domestico
• Dispositivi di fissaggio sottovuoto personalizzati

Una ventosa che funziona su vetro da laboratorio pulito potrebbe non funzionare su un pannello metallico oleoso, su un alloggiamento in plastica ruvida o su un cartone poroso. L'affidabilità del funzionamento non dipende solo dal diametro della ventosa o dal livello di vuoto.

Gli ingegneri devono coordinarsi:

• Area di aspirazione effettiva
• Pressione di vuoto disponibile
• Fattore di sicurezza
• Accelerazione e direzione del carico
• Superficie del pezzo
• Flessibilità delle labbra
• Geometria della coppa
• Durezza del silicone
• Portata di aspirazione
• Tasso di perdita
• Temperatura di esercizio e condizioni ambientali

Come una ventosa a vuoto genera la forza di tenuta

Quando la ventosa entra in contatto con una superficie, l'aria viene espulsa dallo spazio racchiuso al suo interno. La pressione atmosferica all'esterno della ventosa spinge quindi quest'ultima contro il pezzo da lavorare.

La forza di tenuta teorica è:

F = Δp × A

Dove:

• F è la forza di tenuta teorica
• Δp è la differenza tra la pressione atmosferica e la pressione all'interno della coppa
• A è l'area effettiva di aspirazione

Schmalz utilizza la stessa relazione e sottolinea che la forza di aspirazione è proporzionale alla differenza di pressione e all'area effettiva. Principi di funzionamento delle ventose a vuoto Schmalz

L'area effettiva non corrisponde sempre al diametro esterno

Il diametro esterno nominale della coppa potrebbe essere maggiore della sua effettiva area di tenuta.

L'area effettiva dipende da:

• Diametro interno del labbro di tenuta
• Deformazione delle labbra
• Curvatura del pezzo
• Crollo in Coppa
• Staffe di rinforzo interne
• Livello di vuoto
• Irregolarità superficiali
• Precarico applicato

Se disponibile, utilizzare l’area effettiva indicata dal fornitore. Nel caso di una coppa su misura, determinare l’area effettiva tramite analisi geometrica e prove fisiche di forza di tenuta.

Esempio di calcolo della forza di tenuta

Si consideri una coppa con un diametro effettivo di 50 mm che funziona con una differenza di pressione di 60 kPa.

L'area effettiva è pari a circa:

A = π × D² ÷ 4

A = 3,1416 × 0,05² ÷ 4 ≈ 0,00196 m²

La forza di tenuta statica teorica è:

F = 60.000 Pa × 0,00196 m² ≈ 118 N

Ciò equivale all’incirca alla forza gravitazionale esercitata su 12 kg, ma non costituisce un carico di lavoro sicuro.

Se si applica un fattore di sicurezza pari a 2 prima di tenere conto di altre perdite, la forza di lavoro preliminare è approssimativamente pari a:

118 N ÷ 2 = 59 N

L'accelerazione dinamica, i carichi laterali, le perdite superficiali, la distribuzione del carico e l'usura delle coppe possono ridurre ulteriormente il carico ammesso.

Perché la forza di tenuta teorica non corrisponde al carico di lavoro

La formula teorica presuppone che:

• Una tenuta ermetica perfetta
• Pressione uniforme
• Un'area efficace stabile
• Nessuna accelerazione
• Nessun carico laterale
• Assenza di contaminazione superficiale
• Nessuna perdita dai tubi flessibili o dai raccordi
• Nessuna deformazione della tazza
• Nessuna usura

I sistemi di produzione reali raramente soddisfano tutte queste ipotesi.

Schmalz precisa che le forze di tenuta calcolate sono di natura teorica e raccomanda di verificare l'applicazione effettiva, poiché la geometria della ventosa, la finitura superficiale e la deformazione del pezzo influiscono sulle prestazioni. Raccomanda inoltre di applicare coefficienti di sicurezza, con valori più elevati per i carichi soggetti a rotazione. Linee guida per la progettazione delle ventose Schmalz

Il coefficiente di sicurezza finale deve tenere conto della valutazione dei rischi della macchina, delle normative applicabili, della direzione del carico e delle conseguenze della caduta di un componente.

Direzione di carico

Sollevamento normale

Quando la ventosa solleva un pezzo da lavorare in posizione orizzontale dall'alto, il carico agisce in modo approssimativamente perpendicolare alla superficie di tenuta.

La forza di aspirazione contrasta direttamente il carico, sebbene occorra comunque tenere conto dell'accelerazione e dei momenti.

Carico laterale o di taglio

Quando la ventosa trattiene un pannello in posizione verticale, la forza di gravità agisce parallelamente alla superficie del pezzo. Il sistema si basa quindi sull'attrito tra la ventosa e il pezzo.

La forza laterale disponibile può essere approssimata come segue:

Fₗₐₜₑᵣₐₗ = μ × Fₙₒᵣₘₐₗ

Dove:

• μ è il coefficiente di attrito
• Fₙₒᵣₘₐₗ è la forza di aspirazione normale

Il coefficiente di attrito deve essere misurato utilizzando il silicone effettivo e nelle condizioni reali del pezzo in lavorazione.

Schmalz sottolinea che non è possibile attribuire un coefficiente di attrito universalmente valido, poiché la rugosità, l’umidità, l’olio, il materiale della coppa, la geometria del labbro e la durezza influenzano tutti il risultato. Calcolo della forza di tenuta Schmalz

Carichi inclinati e rotanti

L'inclinazione o la rotazione di un pezzo da lavorare genera sia una forza di taglio che un momento di distacco. La coppa su un lato del carico potrebbe sostenere una forza notevolmente maggiore rispetto alle altre.

Utilizzare margini di sicurezza più elevati e verificare l'intero profilo di movimento.

Carichi dinamici

In un sistema in movimento, la forza necessaria tiene conto dell'accelerazione.

Una stima semplificata del carico è la seguente:

Forza necessaria = Massa × (Gravità + Accelerazione)

L'analisi dovrebbe includere:

• Accelerazione verticale
• Accelerazione orizzontale
• Arresto di emergenza del robot
• Inversione di direzione
• Rotazione
• Vibrazioni del pezzo in lavorazione
• Collisione o impatto
• Forze sulle tubazioni flessibili

Un sistema che trattiene in modo sicuro un componente fisso potrebbe rilasciarlo durante un'accelerazione rapida.

Centro di gravità e momenti

Il baricentro deve rimanere all’interno dell’area di appoggio creata dalle ventose.

Se il carico è sfalsato:

• Una tazza potrebbe essere troppo piena.
• Una delle labbra potrebbe iniziare a screpolarsi.
• Il pezzo in lavorazione potrebbe ruotare.
• Potrebbe verificarsi una perdita di vuoto su un lato.

Aumentare la distanza tra le coppe, riposizionarle oppure utilizzare una piastra di supporto più rigida quando il pezzo in lavorazione genera un momento di ribaltamento elevato.

Ventose multiple

L'uso di più tazze può aumentare la capacità totale e la stabilità, ma il carico potrebbe non distribuirsi in modo uniforme.

Un carico non uniforme può derivare da:

• Deformazione del pezzo
• Altezze diverse delle tazze
• Montaggio non uniforme
• Perdite di pressione nei tubi flessibili
• Variazione della superficie
• Usura della coppa
• Un baricentro decentrato

I compensatori di livello o i soffietti possono aiutare le coppe a rimanere sempre a contatto con la superficie.

L'analisi di sicurezza dovrebbe inoltre prendere in considerazione cosa succede nel caso in cui una tazza perda la tenuta.

Forme delle ventose in silicone

Ventose piatte

Le coppe piatte garantiscono una buona stabilità e un movimento intrinseco limitato. Sono adatte a superfici relativamente piatte e lisce.

Piab descrive il design della sua ventosa piatta in silicone come adatto agli oggetti piatti, grazie alle alette interne che aiutano a impedire la deformazione dei prodotti sottili e migliorano l'attrito in presenza di carichi paralleli. Ventose piatte in silicone Piab

Ventose a soffietto

Le coppe a soffietto consentono di compensare le differenze di altezza, le superfici curve e alcuni disallineamenti angolari.

Possono fornire:

• Compensazione di livello
• Contatto più delicato
• Movimento di sollevamento breve
• Migliore adattamento a pezzi irregolari

Tra i possibili svantaggi figurano:

• Maggiore libertà di movimento laterale
• Precisione posizionale ridotta
• Crollo della coppa in condizioni di alto vuoto
• Stampaggio più complesso
• Maggiore affaticamento nelle pieghe

Ventose a aspirazione profonda

Le coppe profonde possono adattarsi a oggetti curvi o convessi. Il profilo della coppa deve corrispondere alla curvatura prevista del pezzo.

Ventose ovali

Le coppe ovali sono adatte a pezzi lunghi e stretti, nei casi in cui una coppa circolare di superficie equivalente supererebbe la larghezza disponibile.

Tra le applicazioni figurano:

• Tubi
• Profili
• Confezioni strette
• Componenti elettronici allungati

Le coppe ovali richiedono un buon supporto antirotazione.

Ventose multi-labbro

La presenza di più labbri di tenuta offre ulteriori linee di contatto e può migliorare la tenuta su superfici leggermente irregolari. Tuttavia, occorre tenere conto della possibilità che si accumulino impurità e della maggiore complessità di stampaggio.

Progettazione del labbro di tenuta

Il bordo è la parte più importante della ventosa.

Tra le variabili importanti figurano:

• Spessore delle labbra
• Angolo labiale
• Lunghezza delle labbra
• Raggio del bordo
• Raggio della radice
• Diametro interno
• Diametro esterno
• Finitura superficiale
• Concentricità
• Durezza del materiale

Labbra sottili

Un labbro sottile è in grado di adattarsi a piccole irregolarità della superficie e di garantire la tenuta anche con un precarico ridotto.

I potenziali rischi includono:

• Pieghevole
• Formazione di rughe
• Usura rapida
• Lacrimazione
• Sensibilità al flash
• Distorsione durante la movimentazione

Labbra carnose

Un labbro più spesso è più stabile e resistente all'usura, ma potrebbe richiedere un precarico maggiore e potrebbe non adattarsi alle superfici ruvide.

Bordo delle labbra

Il bordo di tenuta deve essere liscio e continuo.

Da evitare:

• Linee di divisione dello stampo sul bordo di tenuta
• Flash
• Resti di porte
• Tagli netti
• Contaminazione superficiale
• Variazioni locali dello spessore

Un piccolo difetto in un punto può creare un percorso di perdita continuo.

Tasselli interni e nervature di rinforzo

I tacchetti interni possono:

• Evitare che i pezzi sottili vengano risucchiati in profondità nella coppa
• Mantenere un volume di vuoto efficace
• Aumentare l'attrito
• Limitare il cedimento della coppa
• Pellicole e fogli di supporto

I tacchetti non devono lasciare segni sul prodotto né ostacolare il flusso d'aria tra le diverse zone della coppa.

Progettazione delle porte per il vuoto

La presa di aspirazione dovrebbe svuotare la coppetta in modo efficiente senza risucchiare materiale flessibile nell'apertura.

Si consideri quanto segue:

• Diametro della porta
• Ubicazione del porto
• Filtro o rete
• Canali di flusso interni
• Diametro del tubo flessibile
• Limitazione di montaggio
• Rischio di inceppamento del pezzo

Una porta troppo piccola può allungare i tempi di evacuazione. Una porta troppo grande potrebbe far sì che un film sottile venga risucchiato nell'apertura.

Superfici piane, lisce e non porose

Tra gli esempi figurano:

• Vetro
• Metallo lucido
• Lamiera rivestita
• Plastica liscia
• Ceramica smaltata

Queste superfici presentano generalmente una bassa perdita, ma la contaminazione può comunque ridurne le prestazioni.

Verificare la presenza di:

• Petrolio
• Polvere
• Pellicole d'acqua
• Rivestimenti protettivi
• Graffi
• Struttura della muffa
• Curvatura della superficie

Superfici ruvide o con texture

La plastica testurizzata, il metallo fuso e i prodotti con motivi decorativi presentano dei microcanali sotto il bordo di tenuta.

Tra le possibili soluzioni progettuali figurano:

• Silicone più morbido
• Labbro più sottile
• Zona di tenuta più ampia
• Labbra di tenuta multiple
• Maggiore portata nel vuoto
• Tazza più grande
• Accelerazione di manovra inferiore

L'aumento della profondità del vuoto da solo potrebbe non essere sufficiente a eliminare un percorso di perdita continuo.

Superfici porose

Il cartone, il legno, il tessuto e la schiuma possono consentire all’aria di passare attraverso il pezzo stesso.

Nel caso dei materiali porosi, la fonte di vuoto deve aspirare l'aria in modo continuo con una portata sufficiente. Una ventosa può raggiungere solo un livello di vuoto moderato, ma è comunque in grado di trattenere il pezzo se la portata è adeguata.

I sistemi ad alta portata o a presa su area potrebbero risultare più adatti rispetto a una coppa sigillata convenzionale.

Schmalz sottolinea che la compensazione delle perdite tramite un elevato flusso d’aria consente ad alcuni sistemi a vuoto di lavorare su pezzi porosi. Principi di generazione del vuoto secondo Schmalz

Superfici oleose o bagnate

L'olio e l'acqua possono influire su:

• Attrito
• Tenuta delle labbra
• Movimento della coppa
• Contaminazione superficiale
• Compatibilità con il silicone
• Comportamento di rilascio

Una superficie bagnata può garantire un'efficace tenuta nella direzione normale, ma presentare un attrito laterale molto basso.

Verificare sia la forza di tenuta che la resistenza allo scivolamento nelle condizioni di contaminazione più gravi previste.

Superfici curve

La coppa deve aderire alla superficie lungo tutto il suo perimetro di tenuta.

Per le parti convesse:

• Il bordo deve essere sufficientemente flessibile da adattarsi alla curvatura.
• Il corpo della coppa non deve toccare il fondo prima che le guarnizioni a labbro entrino a contatto.
• Il dispositivo di fissaggio deve rimanere a una certa distanza dal pezzo in lavorazione.

Per le parti concave:

• I bordi della coppa potrebbero formare dei ponti sulla superficie.
• L'area effettiva può variare.
• L'aria può rimanere intrappolata in zone irregolari.

Specificare nella richiesta di preventivo il raggio minimo e massimo della superficie.

Pellicole e sacchetti flessibili

Il film sottile può essere risucchiato all'interno della tazza, ostruire l'apertura per il vuoto o sgualcirsi in modo permanente.

Utilizzo:

• Tasselli di supporto interni
• Livello di vuoto controllato
• Area di contatto più ampia
• Labbra sottili e morbide
• Adeguato flusso d'aria
• Riduzione graduale della pressione

Piab offre ventose in silicone con soffietto multiplo rinforzato, progettate per sacchetti contenenti liquidi, prodotti viscosi e alimenti surgelati, dimostrando come la geometria della ventosa e il rinforzo debbano essere adattati al pezzo da lavorare. Coppa Piab in silicone a soffietto multiplo

Pezzi da lavorare a caldo e a freddo

Il silicone può essere adatto a un ampio intervallo di temperature, ma è necessario valutare l'intero gruppo della coppa.

La temperatura influisce su:

• Durezza del silicone
• Recupero delle labbra
• Attrito
• Tubo per l'aspirapolvere
• Raccordo metallico
• Incollaggio o fissaggio con inserti
• Superficie del prodotto
• Ciclo di vita

Non considerare la temperatura massima del composto siliconico come limite massimo di funzionamento continuo della ventosa una volta montata.

Applicazioni a contatto con gli alimenti

Alcune formulazioni a base di silicone possono soddisfare i requisiti relativi al contatto con gli alimenti, ma il silicone non è automaticamente di qualità alimentare.

Conferma:

• Normativa applicabile in materia di contatto con gli alimenti
• Conformità dei pigmenti
• Processo di polimerizzazione e post-polimerizzazione
• Metodo di pulizia
• Sostanze estraibili
• Tracciabilità
• Temperatura massima
• Tempo di contatto

Piab indica che alcune coppe in silicone trasparente selezionate sono conformi alla norma FDA 21 CFR 177.2600 e al regolamento UE 1935/2004. Si tratta di una conformità specifica per determinati gradi di silicone e non deve essere generalizzata a tutti i materiali in silicone. Ventose in silicone Piab per il contatto con gli alimenti

Durezza del silicone

Silicone più morbido

Vantaggi potenziali:

• Migliore conformità della superficie
• Precarico di contatto inferiore
• Miglioramento della sigillatura su texture minori
• Manipolazione delicata dei prodotti fragili

Possibili svantaggi:

• Maggiore deformazione della coppa
• Stabilità laterale ridotta
• Piegatura delle labbra
• Usura più rapida
• Controllo dimensionale più complesso

Silicone più duro

Vantaggi potenziali:

• Migliore mantenimento della forma
• Maggiore stabilità laterale
• Maggiore maneggevolezza durante il montaggio
• Crollo ridotto

Possibili svantaggi:

• Precarico maggiore
• Conformità ridotta
• Maggiore rischio di perdite su superfici ruvide
• Maggiore pressione di marcatura

La durezza deve essere scelta in base allo spessore del labbro e alla geometria della coppa.

Compatibilità chimica

Le ventose potrebbero entrare in contatto con:

• Oli
• Grasso
• Prodotti per la pulizia
• Grassi alimentari
• Detergenti
• Liquidi di raffreddamento
• Agenti distaccanti
• Solventi

La norma ASTM D471 fornisce metodi comparativi per valutare le variazioni subite dalla gomma in seguito all'esposizione a sostanze liquide, comprese le variazioni di massa, volume, durezza e proprietà di trazione. ASTM D471-16a (2021)

Testare il silicone di produzione e la ventosa completa dopo l'esposizione al fluido di processo effettivo.

Comprendere le perdite di vuoto

Per "perdita" si intende il flusso d'aria che penetra nel sistema di aspirazione mentre la ventosa è fissata.

Può verificarsi attraverso:

• Il bordo di tenuta tra la coppa e il pezzo
• Un pezzo poroso
• Graffi superficiali
• Struttura della muffa
• Crepe nella coppa
• Raccordi
• Tubi flessibili
• Valvole
• Interfacce di inserimento nel silicone
• Bavature o difetti di stampaggio

Per mantenere un vuoto stabile, è necessario che la fonte di vuoto rimuova l'aria almeno alla stessa velocità con cui questa entra.

Profondità del vuoto rispetto alla portata del vuoto

La profondità del vuoto e la portata d'aria sono parametri diversi.

• Profondità di vuoto determina la differenza di pressione disponibile.
• Portata del vuoto determina la velocità con cui il sistema scarica e compensa le perdite.

Per ottenere una superficie liscia e a tenuta stagna, una fonte con portata relativamente bassa può mantenere il vuoto una volta che la coppa è stata svuotata.

In caso di superfici porose o che presentano perdite, garantire un flusso elevato può essere più importante che ottenere un vuoto profondo.

Prove di decadimento sotto vuoto

Il test di decadimento del vuoto valuta la qualità della tenuta tra la coppa e l'interfaccia con il pezzo.

Un metodo tipico prevede:

1. Posizionare la tazza sulla superficie rappresentativa della produzione.
2. Applicare un precarico prestabilito.
3. Evacuare fino al livello di vuoto desiderato.
4. Isolare la fonte di vuoto.
5. Registrare la variazione di pressione in un intervallo di tempo definito.
6. Ripetere l'operazione alle condizioni di temperatura e di superficie previste.

Specificare:

• Vuoto iniziale
• Tempo di stabilizzazione
• Durata del test
• Aumento massimo della pressione
• Materiale del pezzo
• Finitura superficiale
• Preparazione alla coppa
• Temperatura di prova
• Precarico applicato

Prove di flusso di perdita

Nel caso di superfici che presentano perdite continue, l'isolamento della fonte di vuoto potrebbe causare un rilascio immediato.

Misurate invece la portata d'aria necessaria per mantenere un determinato livello di vuoto.

Questo metodo è utile per:

• Cartone poroso
• Legno
• Plastica testurizzata
• Tessuto
• Schiuma
• Getti grezzi

Il generatore di vuoto deve garantire una portata sufficiente con un adeguato margine di sicurezza.

Prova di strappo

Una prova di distacco misura la forza necessaria per separare la coppetta dalla superficie nella direzione normale.

Il test dovrebbe definire:

• Livello di vuoto
• Precarico della coppa
• Tempo di permanenza
• Velocità di trazione
• Direzione di trazione
• Superficie del pezzo
• Temperatura
• Età della Coppa
• Numero di cicli

La forza massima di distacco può includere effetti di adesione elastica e di distacco. Non utilizzare direttamente il valore massimo rilevato in laboratorio come carico di lavoro sicuro della macchina.

Prove di scorrimento laterale

Per le superfici verticali o inclinate, verificare la forza necessaria per far iniziare lo scorrimento.

Misurare utilizzando:

• Formulazione effettiva del silicone
• Finitura effettiva della superficie
• Condizioni di siccità
• Condizioni di bagnato
• Pelle grassa
• Temperatura minima e massima

Nel calcolo di progettazione occorre utilizzare il valore ripetibile più basso, applicando un adeguato coefficiente di sicurezza.

Prova di tenuta dinamica

Un test rappresentativo della produzione dovrebbe riprodurre:

• Accelerazione del robot
• Decelerazione
• Rotazione
• Cambiamenti di direzione
• Tempo di ciclo previsto
• Variazione del pezzo in lavorazione
• Movimento del tubo flessibile
• Condizione di arresto di emergenza

Controllare il livello minimo di vuoto durante il movimento, anziché solo nella posizione di prelievo.

Comportamento di rilascio

Un prelievo affidabile è solo metà del processo. La coppa deve rilasciare il pezzo in modo prevedibile.

I problemi di rilascio possono derivare da:

• Adesione morbida alle labbra
• Vuoto residuo
• Elettricità statica
• Superfici oleose
• Prodotti adesivi
• Risposta lenta della valvola
• Portata di scarico insufficiente

Uno scarico controllato in sovrapressione può ridurre il tempo di espulsione, ma una pressione eccessiva potrebbe danneggiare il labbro o espellere in modo imprevedibile i pezzi leggeri.

Affaticamento e usura

Le ventose si flettono ripetutamente durante le fasi di contatto, aspirazione e rilascio.

I punti soggetti a usura più comuni sono:

• Bordo di tenuta
• Radice labiale
• Pieghe del soffietto
• Interfaccia di inserimento
• Aree a contatto con spigoli vivi del prodotto

Una prova di durata dovrebbe comprendere:

• Vuoto di esercizio normale
• Precarico effettivo
• Struttura del pezzo
• Frequenza di movimentazione
• Temperatura
• Processo di pulizia
• Rilasciare la pressione
• Misurazioni periodiche delle perdite e delle forze

Gli intervalli di sostituzione dovrebbero basarsi sulle variazioni delle prestazioni piuttosto che esclusivamente sui guasti visibili.

Progettazione di raccordi e inserti

Le coppette in silicone personalizzate possono includere:

• Inserti filettati in metallo
• Raccordi a scatto in plastica
• Raccordi per tubi flessibili
• Filtri
• Valvole di ritegno
• Anelli di rinforzo

L'inserto deve resistere a:

• Trazione assiale
• Coppia
• Ciclo di vuoto
• Variazioni di temperatura
• Pulizia
• Carichi sui tubi flessibili

Tra i possibili metodi di fissaggio figurano:

• Bloccaggio meccanico
• Sovrastampaggio
• Incollaggio
• Anelli di ritegno

I sottosquadri meccanici sono generalmente più affidabili rispetto a quelli che si basano esclusivamente sull'adesione superficiale.

Aspetti relativi alla produzione

Le ventose in silicone personalizzate possono essere realizzate da:

• Stampaggio a iniezione di gomma siliconica liquida
• Stampaggio a compressione
• Stampaggio a trasferimento
• Sovrastampaggio da silicone a metallo

Tra le caratteristiche fondamentali degli utensili figurano:

• Spessore del labbro di tenuta
• Concentricità delle labbra
• Posizione della linea di divisione
• Geometria della porta
• Spessore della parete del soffietto
• Inserisci la località
• Posizione del cancello
• Sfogo

Controllo Flash

La presenza di bave sul bordo di tenuta può causare perdite o una forza di tenuta non uniforme.

Specificare i limiti di flash per:

• Labbro esterno
• Bordo di tenuta interno
• Attacco per il vuoto
• Pieghe del soffietto
• Interfaccia di inserimento

Il bordo di tenuta più critico non dovrebbe richiedere una rifinitura manuale non controllata.

Controllo dimensionale

Tra i possibili metodi di ispezione figurano:

• Misura ottica
• Ispezione visiva
• Misurazione del profilo senza contatto
• Calibri a tappo controllati
• Misurazione dello spessore delle pareti
• Prove di decadimento sotto vuoto
• Campionamento della forza di distacco

Il silicone morbido si deforma durante la misurazione a contatto, pertanto è necessario controllare la forza di ispezione e il design del dispositivo di fissaggio.

Guasti comuni delle ventose

Fallimento	Probabile causa	Direzione correttiva
La tazza non chiude ermeticamente	Struttura superficiale, bordo danneggiato o precarico insufficiente	Utilizzare una guarnizione più flessibile e ispezionare la superficie
Il vuoto viene raggiunto gradualmente	Porta bloccata o volume del sistema troppo alto	Verificare la portata della porta, del tubo flessibile e del generatore
Non è possibile mantenere il vuoto	Perdita continua o pezzo poroso	Aumentare la portata o modificare la tecnologia di presa
La tazza scivola lateralmente	Basso attrito, olio o forza normale insufficiente	Verificare l'attrito e rivedere la disposizione delle coppe
Il pezzo cade durante l'accelerazione	La forza dinamica supera la capacità operativa	Aumentare l'area effettiva o ridurre l'accelerazione
Il labbro si piega verso l'interno	Labbra troppo morbide, sottili o eccessivamente compresse	Rivedere la geometria e il precarico
Una pellicola sottile ostruisce la porta	Supporto interno insufficiente	Aggiungere dei tacchetti o un filtro a rete
Il pezzo è stato contrassegnato	Precarico eccessivo, vuoto o pressione locale	Utilizza una geometria più morbida e un supporto migliore
La coppa rimane fissata durante il rilascio	Vuoto residuo o adesione del materiale	Migliorare la risposta della valvola e lo scarico
Screpolature precoci delle labbra	Superficie abrasiva, spigolo tagliente o fatica	Migliorare il materiale, la geometria o l'intervallo di sostituzione
Caricamento irregolare di più tazze	Variazioni di altezza o pezzo deformato	Aggiungere una compensazione di livello e migliorare il fissaggio
L'inserto si estrae	Adesione debole o bloccaggio meccanico insufficiente	Aggiungere sottosquadri e verificare la resistenza alla trazione/alla coppia

Piano di convalida del prototipo

1. Analisi superficiale

Raccogliere campioni di produzione rappresentativi di:

• La superficie più liscia
• La superficie più ruvida
• Curvatura minima e massima
• Condizioni di siccità
• Condizioni di umidità o untuosità
• Porosità massima
• Temperature estreme

2. Prototipi geometrici

Confronta:

• Diametro della coppa
• Modelli piatti contro modelli a soffietto
• Spessore delle labbra
• Durezza del silicone
• Tasselli interni
• Dimensioni della porta

3. Prove statiche

Misura:

• Livello di vuoto
• Tempo di evacuazione
• Tasso di perdita
• Forza di distacco normale
• Forza di scorrimento laterale

4. Test dinamici

Eseguire il profilo di movimento effettivo con la massa massima del pezzo e la posizione più sfavorevole del baricentro.

5. Prove ambientali

Valutare gli elementi rilevanti:

• Temperatura
• Prodotti chimici
• Cicli di pulizia
• Esposizione ai raggi UV
• Pulizia delle superfici a contatto con gli alimenti
• Contaminazione da abrasivi

6. Prove di durata

Monitorare la forza di tenuta e le perdite a intervalli prestabiliti fino al raggiungimento del criterio di sostituzione o del limite di guasto.

7. Produzione pilota

Verifica le varianti in base a:

• Cavità dello stampo
• Lotto di materiale
• Inserisci lotto
• Superficie del pezzo
• Dispositivo di prova

Lista di controllo per le richieste di preventivo

Quando richiedi un preventivo personalizzato per ventose in silicone, fornisci le seguenti informazioni:

• Disegno 2D e modello 3D
• Materiale del pezzo
• Finitura superficiale e rugosità
• Curvatura della superficie
• Porosità del pezzo
• Peso massimo
• Posizione del centro di gravità
• Orientamento del carico
• Accelerazione del robot
• Numero e distanza tra le coppe
• Livello di vuoto disponibile
• Portata della sorgente di vuoto
• Tempo necessario per l'evacuazione
• Portata massima di perdita
• Intervallo di temperatura
• Esposizione a sostanze petrolifere, chimiche o detergenti
• Requisiti relativi al contatto con gli alimenti
• Durezza del silicone
• Tipo di raccordo e filettatura
• Durata di vita richiesta
• Segni superficiali consentiti
• Volume di produzione annuale
• Requisiti in materia di ispezione e tracciabilità

Se le dimensioni delle ventose non sono state ancora definite, fornire campioni del pezzo da lavorare e illustrare il movimento completo di movimentazione. Ciò consente di testare le geometrie dei prototipi in condizioni realistiche.

Domande frequenti

Come si calcola la forza di tenuta di una ventosa?

La forza di tenuta teorica è pari alla differenza di pressione moltiplicata per l'area effettiva di aspirazione. Occorre poi tenere conto del coefficiente di sicurezza, dell'accelerazione, della direzione del carico, dell'attrito, delle perdite e della deformazione della ventosa.

Il diametro esterno corrisponde al diametro effettivo di aspirazione?

Non sempre. L'area effettiva è normalmente determinata dal contorno interno di tenuta e può variare quando il labbro si deforma.

Perché la tazza può contenere il vetro ma non la plastica ruvida?

Il vetro è solitamente liscio e non poroso. La plastica ruvida crea vie di perdita sotto il labbro di tenuta e potrebbe richiedere un labbro più morbido, una portata maggiore o una geometria diversa della coppa.

Un vuoto più intenso migliora sempre le prestazioni?

No. Una perdita continua potrebbe impedire il raggiungimento di un vuoto profondo, e alcune ventose flessibili potrebbero collassare o deformarsi in presenza di livelli di vuoto eccessivi. La portata potrebbe risultare più importante sulle superfici porose.

Le ventose in silicone sono adatte alle superfici unte?

Sebbene fungano da sigillante, l’olio può ridurre notevolmente l’attrito laterale e, nel tempo, può compromettere le proprietà del silicone. È necessario effettuare prove di tenuta, di scorrimento e di compatibilità.

Le ventose in silicone possono entrare in contatto con gli alimenti?

Solo quando la specifica formulazione del silicone, il pigmento, il processo di produzione e il componente finito soddisfano i requisiti applicabili in materia di contatto con gli alimenti.

Perché una ventosa smette di funzionare durante il movimento del robot?

L'accelerazione, la rotazione o uno spostamento del baricentro possono generare forze e momenti superiori a quelli previsti dal calcolo statico di tenuta.

Come si dovrebbe verificare la presenza di perdite nel sistema a vuoto?

Utilizzare la prova di decadimento del vuoto per le superfici sigillate e la prova di flusso di perdita per le superfici porose o che presentano perdite continue. Definire il livello di vuoto, il precarico, la superficie e la durata della prova.

Conclusione

Per realizzare una ventosa in silicone affidabile non basta scegliere il diametro e la pressione di vuoto. L'area effettiva determina la forza teorica, mentre le condizioni della superficie, l'attrito, l'accelerazione, le perdite e la geometria della ventosa determinano il carico di lavoro effettivo.

I test sui prototipi effettuati su pezzi reali sono fondamentali, soprattutto nel caso di prodotti con superficie ruvida, porosa, curva, oleosa o flessibile. Inviateci i vostri campioni di pezzi, le informazioni relative alla superficie, il carico, il profilo di movimento e i dati disponibili sul vuoto per ottenere una valutazione personalizzata della progettabilità (DFM) e delle prestazioni delle ventose.