Vacuümtechniek. Vacuümtechniek. Begrippen van vacuüm. Zuignappen

Transcriptie

1 Vacuümtechniek Vacuümtechniek Begrippen van vacuüm Vacuümgeneratoren en vacuümpompen Detectie van vacuüm Geïntegreerde vacuümsystemen Schematechniek Ontwerpen van een vacuümsysteem Optimaliseren van een vacuümsysteem Vacuümtechniek in handling Robots Papier karton etikettering Vacuümgeneratoren Vacuümdetectoren Pick & place Verpakking Vacuümtechniek 2 Begrippen van vacuüm Soorten zuignappen Eenheid : mbar % vacuüm Onderdrukniveau : vb mbar Absoluut : vb. 700 mbar Vacuümniveaus : Klein vacuüm (0 tot -200 mbar) Industrieel vacuüm (-200 tot -973 mbar) Wetenschappelijk of procesvacuüm (vanaf -973 mbar) Platte zuignap : axiale positie regelbaar 2. Platte zuignap met telescopische veersteun : niveauverschillen opvangen 3. Balgzuignappen : niveauverschillen en schuine vlakken opvangen 4. Langwerpige zuignappen : voor smalle platte voorwerpen Vacuümtechniek 3 Vacuümtechniek 4

2 Theoretische kracht P. D 2 F th : theoretische aanzuigkracht (N) F th = p u. p u : onderdrukniveau (Pa) 4 D : diameter van de zuignap (m) P. D 2 F th : theoretische aanzuigkracht (N) F th = p u. p u : onderdrukniveau (mbar) D : diameter van de zuignap (mm) 1e belastingsgeval Praktische kracht : F = p u.. (D in meter, p u in Pa) Kracht nodig om voorwerp vast te houden F G = m. g m. g. 4. k Zuignapdiameter : D = p u. P. n Praktisch uitgeoefende kracht F th F th : theoretische aanzuigkracht (N) F = F : praktische aanzuigkracht (N) k k : veiligheidscoëfficiënt Vacuümtechniek 5 m. k m : massa van het voorwerp (kg) D = 353. k : veiligheidscoëfficiënt p u. n p u : onderdrukniveau (mbar) m. k D = 3,53. p u. n Vacuümtechniek 6 2e belastingsgeval Wrijvingskracht : F w = p u... µ (D in meter, p u in Pa) Kracht nodig om voorwerp vast te houden F G = m. g m. g. 4. k Zuignapdiameter : D = p u. P. n. µ m. k D = 3,53. p u. n. µ m. k m : massa van het voorwerp (kg) D = 353. k : veiligheidscoëfficiënt p u. n. µ p u : onderdrukniveau (mbar) µ : statische wrijvingscoëfficiënt Vacuümtechniek 7 3e belastingsgeval Kracht ontbinden : F G1 = m. g. cos α F G2 = m. g. sin α F G1 FG2 F G1 = m.g.cos α wordt opgenomen door de praktische kracht. F = p u.. D = 3,53. m. k. cos α p u. n Minimale zuignapdiameter om F G1 op te vangen m. k. cos α m : massa van het voorwerp (kg) D = 353. k : veiligheidscoëfficiënt p u. n p u : onderdrukniveau (mbar) Vacuümtechniek 8

3 3e belastingsgeval F G1 FG2 F G2 = m.g.sin α wordt opgenomen door de wrijvingskracht. F w = ( p u.. - m. g. cos α ). µ D = (m. g. sin α + m. g. cos α. µ). 4. k p u. P. n. µ m. k. (sin α + µ. cos α) D = 3,53. p u. n. µ Minimale zuignapdiameter om F G2 op te vangen m. k. (sin α + µ. cos α) m : massa van het voorwerp (kg) D = 353. k : veiligheidscoëfficiënt p u. n. µ p u : onderdrukniveau (mbar) µ : statische wrijvingscoëfficiënt Vacuümtechniek 9 Bij verplaatsen van een last : bijkomende krachten versnellingen, vertragingen invloed van wind wippen van de last Bij bewingscyclussen : cyclus opdelen in fasen. Voor elke fase de optredende krachten samenstellen tot één resultante. Resultante ontbinden : component volgens aslijn zuignap component loodrecht op aslijn zuignap Aantal zuignappen vastleggen. (Grotere voorwerpen min. 3 wippen vermijden) Veiligheidscoëfficiënt vastleggen (over het algemeen k = 2). Minimale zuignapdiameter voor elke fase berekenen. Grootste gevonden zuignapdiameter kiezen. Vacuümtechniek 10 Verticale beweging : aanloopfase : a max = 2 m/s 2, bufferfase : a max = 3 m/s 2 Horizontale beweging : aanloopfase : a max = 1,5 m/s 2, bufferfase : a max = 3 m/s 2 Optillen : aanloop : a = 2 m/s 2 bedrijfsfase buffer : a = 3 m/s 2 Verplaatsen Optillen Neerzetten F tot = G + F a = m. g + m. a = 16 kg. 9,81 m/s kg. 2 m/s 2 = 189 N P. D 2 4 F = p u.. = = 0,094. D k Keuze aantal zuignappen : n = 4 ; Veiligheidscoëfficiënt : k = 2 D = 189 = 45 mm 0,094 Vacuümtechniek 11 Vacuümtechniek 12

4 Verplaatsen : aanloop : a = 1,5 m/s 2 bedrijfsfase buffer : a = 3 m/s 2 Neerzetten : aanloop : a = 2 m/s 2 bedrijfsfase buffer : a = 3 m/s 2 G = m. g = 16 kg. 9,81 m/s 2 = 157 N 157 D = = 41 mm Praktische kracht : F = 0,094. D 2 0,094 F a = m. a = 16 kg. 3 m/s2 = 48 N P. D 2 4 D = = 58,2 mm F w = ( ,81). 0,3 = 0,028. D , Vacuümtechniek 13 F tot = G + F a = m. g + m. a = 16 kg. 9,81 m/s kg. 3 m/s 2 = 205 N F = 0,094. D D = = 46,7 mm 0,094 Grootste gevonden diameter (Verplaatsen, bufferfase) : D = 58,2 mm 60 mm Vacuümtechniek 14 Materialen : nitril (NBR) urethaan (U) silicone (SI) Vacuümgeneratoren en vacuümpompen Vacuümgeneratoren (venturi-effect) Ter plaatse monteren, bv. op robotarm Kortere vacuümleiding Snellere schakeltijd Keuze type : optredende belasting oppervlak (effen, gebogen), textuur poreusheid oppervlaktetemperatuur symbool Eéntraps-vacuümgenerator Tweetraps-vacuümgenerator Toebehoren : niveaucompensator kogelscharnier Luchtverbruik/vacuümstroom > 1 Geluidsniveau 90 dba Luchtverbruik/vacuümstroom tot 1/3 Geluidsniveau dba Vacuümtechniek 15 Vacuümtechniek 16

5 Vacuümgeneratoren en vacuümpompen Vacuümgeneratoren Vacuümgeneratoren en vacuümpompen - Filters Vacuümpompen Vacuümopbouw : Tweetrapsventuri kan groter volume lucht aanzuigen. Bij p = 7 bar Filters Schottenpomp Vloeistofringpomp Max. vacuüm Tussen zuignappen en vacuümgenerator / -pomp. Kleine toegestane drukval. Eéntrapsventuri Tweetrapsventuri Centrifugaalfilters Vacuümtechniek 17 Vacuümtechniek 18 Detectie van vacuüm Geïntegreerde vacuümsystemen Automatische cyclus : vacuüm ontstaat pas als voorwerp is aangezogen. vacuümgenerator toevoerklep (2/2 ventiel) Vacuümdetectie Pneumatisch regelschroef veer membraan Elektropneumatisch klep Elektrische vacuümdetector (vacuostaat) terugblaassysteem (2/2 ventiel) Vacuümtechniek 19 Vacuümtechniek 20

6 Schematechniek voor vacuümsystemen Pneumatische schema s vacuümgenerator Ontwerpen van een vacuümsysteem Vacuümsystemen zuignap detector Gecentraliseerde vacuümsystemen 1 vacuümpomp Bedient hele machine-eenheid Gedecentraliseerde vacuümsystemen Verschillende vacuümgeneratoren Bedienen elk specifieke toepassingen Toepassingen Elektropneumatische schema s vacuümgenerator zuignap detector Ondoorlaatbare toepassingen Geen of minimale luchtstroom doorheen voorwerp Ontwerpgegevens : Volume van het systeem Onderdrukniveau Verwijderingstijd Doorlaatbare toepassingen Luchtstroom doorheen voorwerp Ontwerpgegevens : Hoeveelheid vacuümstroom van vacuümgenerator of pomp (instromende lucht compenseren) Vacuümtechniek 21 Vacuümtechniek 22 Distributie van vacuüm Vooral belangrijk bij gecentraliseerde systemen Leidingweerstand < 50 mbar Leidingdiameter Afhankelijk van leidingdiameter lengte van de leiding weerstanden in de leiding debiet van de vacuümpomp te realiseren vacuüm Dp zoals bij berekening persluchtnetten. Optimaliseren van een vacuümsysteem Energieverbruik optimaliseren. grote onderdrukniveaus vermijden p u van 600 mbar naar 900 mbar F zuignappen x 1,5 Energieverbruik x 10 Praktisch bij handlingtoepassingen : onderdrukniveau -600 mbar (vacuümgeneratoren met 3 bar) Indien Dp te groot choked flow (geblokkeerde stroming) indien : p aanz.pomp p aanz.pomp = 0,528 p vacuüm p aanz.pomp + Dp Volume van vacuümsysteem verkleinen. Verwijderingstijd kleiner Energieverbruik kleiner Vacuümtechniek 23 Vacuümtechniek 24