Applications de préhension et de placement sous vide
Figure 1 : Application de prélèvement et de mise en place par le vide
Les applications de prise et de dépose par le vide utilisent des outils à vide pour le levage et la dépose automatisés des pièces à usiner. Ces outils de prise et de placement sont largement utilisés dans les applications de fabrication moderne pour la manutention automatique des matériaux. Les systèmes de vide rendent ces applications efficaces et rentables, et nous aborderons les différents composants qui entrent dans la composition de ces systèmes. Les systèmes de vide sont utilisés dans les types d'applications de prise et de dépose suivants :
- Assemblage automatique de pièces dans la fabrication de dispositifs électroniques
- Soulever et empiler un ou plusieurs cartons dans les entrepôts
- Ramasser les articles défectueux sur le tapis roulant
- Emballage des produits alimentaires dans les installations de transformation des aliments
- Soulever des vitres ou des carreaux de sol
- Levage de tôles et de pièces moulées par injection dans la construction automobile
Table des matières
- Vue d'ensemble des applications de prélèvement et de placement par le vide
- Air comprimé
- Vannes
- Manomètre
- Générateur de vide
- Ventouse
- Flexibles
- Raccords
Vue d'ensemble des applications de prélèvement et de placement par le vide
La figure 2 représente un schéma de circuit pour une application de base de prélèvement et de placement sous vide. Les critères de sélection pour chaque composant du vide sont examinés ci-dessous :
Figure 2 : Composants de l'application pick and place à vide : point d'entrée de l'air comprimé (A), vanne de contrôle de l'air comprimé (B), générateur de vide (C), clapet anti-retour (D), filtre à vide (E), manomètre à vide (F), vacuostat externe (G), ventouses à vide (H), vacuostat interne (I), et vanne de purge de l'air comprimé (J).
Air comprimé
L'air comprimé est le principal élément qui permet de faire fonctionner une application de prélèvement et de mise en place et il est généralement disponible dans la plupart des installations. Les générateurs de vide utilisent de l'air comprimé pour créer un vide entre la surface de la ventouse et la pièce à travailler, ce qui permet de les fixer. Le générateur de vide doit garantir qu'une pression d'air comprimé suffisante est maintenue pour créer un vide tout au long de l'opération.
Le générateur de vide pneumatique peut être à un ou plusieurs étages. Une fois que l'air comprimé est passé à travers une ou plusieurs buses venturi, il se dilate et crée un vide. Pour un taux d'aspiration plus élevé, un générateur de vide multi-étagé est souhaitable pour la même quantité d'air comprimé qu'un générateur de vide mono-étagé.
Vannes
Figure 3 : Electrovanne à vide semi-directe 2 voies
Les vannes permettent de contrôler le niveau de vide et d'assurer le bon écoulement de l'air comprimé dans le système. Différents types de vannes sont installés entre la ventouse et la source d'air comprimé, avec des objectifs différents. Dans une application générale de prélèvement et de placement sous vide, les types de vannes suivants sont installés :
- Clapet anti-retour : Un clapet anti-retour ou clapet de non-retour permet au flux d'air comprimé de ne circuler que dans un seul sens dans le système. Généralement installé après le générateur de vide. Voir la sélection de clapets anti-retour de Tamesons.
- Soupape de contrôle de l'air comprimé : En général, une électrovanne pneumatique est utilisée pour contrôler l'alimentation principale en air ou les actionneurs dans le système d'air comprimé. Lorsque ces vannes s'ouvrent, l'air entre la vanne et la ventouse est évacué, ce qui crée un vide permettant à la ventouse d'adhérer à la pièce. Les vannes à action directe (process) sont le plus souvent utilisées comme vannes à vide car elles ne nécessitent pas de pression différentielle minimale. Des vannes pneumatiques à pilotage externe peuvent également être utilisées. Voir la sélection d'électrovannes de Tameson.
Le sens d'écoulement de l'air doit être soigneusement pris en compte lors de l'installation de ces vannes à vide. La vanne ayant un seul sens d'écoulement spécifié, l'air comprimé doit pouvoir passer de l'orifice haute pression à l'orifice basse pression. Cela signifie que l'orifice de sortie de la vanne doit être connecté au côté vide de l'application. Le débit, le principe de conception de la vanne, le taux de fuite, le temps de réponse et la fonction du circuit (2 voies, 3 voies) sont autant de critères à prendre en compte lors de la sélection d'une vanne à vide.
Pour en savoir plus sur l'utilisation des vannes dans les systèmes de vide, lisez notre article sur l'utilisation des électrovannes dans les applications de vide. Vous pouvez également en savoir plus sur l'utilisation des vannes à bille dans les systèmes de vide.
Manomètre
Figure 4 : Manomètre à vide
Un manomètre à vide est utilisé dans les applications de prélèvement et de mise en place pour lire les pressions inférieures à la pression atmosphérique. Ces jauges sont installées près de l'entrée de la ventouse et/ou près de la sortie de la source d'air comprimé. La lecture négative (par rapport à la pression atmosphérique) du manomètre indique la pression du vide. En général, un manomètre à tube de Bourdon est utilisé pour mesurer la pression d'un vide modéré. Pour la lecture de vide élevé, un manomètre très sensible spécialement conçu à cet effet est utilisé. La température, la pression et la précision requises pour l'application sont des facteurs importants dans le choix d'un manomètre. Pour un vacuomètre, une déviation de ± 0,025 bar est préférable. Voir la sélection Tamesons de manomètres pour les applications de vide.
Générateur de vide
Un générateur de vide génère le niveau de vide requis pour l'application à l'aide d'air comprimé. Nous devons donc d'abord calculer la variation de pression requise par la ventouse et le temps de réponse nécessaire. Un faible taux d'aspiration entraîne une faible adhérence dans la ventouse. Le temps de réponse peut augmenter avec la longueur de la ligne de vide. La connaissance préalable de ces données est nécessaire pour sélectionner le générateur de vide. Voir la sélection de générateurs de vide de Tamesons.
Figure 5 : Générateurs de vide
Ventouse à vide
Une ventouse est un composant qui entre en contact direct avec la pièce dans une application de prise et de dépose. Le générateur de vide élimine l'air entre la surface de la ventouse et la pièce à travailler, créant ainsi un vide. La pression atmosphérique devient supérieure à la pression entre la ventouse et la pièce, ce qui a pour effet de fixer la ventouse contre la pièce.
Figure 6 : Ligne de production "Pick and Place
En général, la force exercée par la succion du vide est calculée comme suit :
- Où ?
- F = force de maintien,
- ∆P = différence entre la pression atmosphérique et la pression à l'intérieur de la ventouse
- A = surface d'aspiration effective
L'orientation de la charge et le type de ventouse utilisé pour maintenir la pièce ont également une incidence sur la force. Les types de ventouses couramment utilisés sont les ventouses plates, les ventouses ovales et les ventouses à soufflet. Le facteur de sécurité et le coefficient de frottement doivent également être connus lors du calcul de la force de levage nécessaire. Voir la sélection de ventouses de Tamesons.
Figure 7 : Ventouses à vide
Flexibles
Les tuyaux pneumatiques sont nécessaires pour acheminer l'air comprimé pour l'application "pick and place". Ces tuyaux doivent pouvoir résister à une pression élevée pour fonctionner avec de l'air comprimé sans fuite. Il est déconseillé d'utiliser des tubes fins, car ils peuvent s'affaisser sous l'effet du vide, même en cas de chaleur modérée. Les tuyaux doivent être dimensionnés en fonction du débit requis et de la taille des ventouses. Voir la sélection de tuyaux pneumatiques de Tamesons.
Figure 8 : Tuyaux pour l'air comprimé
Raccords
Figure 9 : Raccords pour applications sous vide
Les outils à vide sont généralement accompagnés de raccords fixes ou amovibles pour les relier à une conduite d'air comprimé. Les raccords correctement installés empêchent les fuites et garantissent une bonne circulation de l'air comprimé. Ces raccords doivent pouvoir supporter des pièces légères sans provoquer de contraintes de flexion dans la ventouse. Les raccords pneumatiques à emboîtement et autres couplages pneumatiques (manifolds, couplages de sécurité, etc.) sont souvent utilisés. Ils sont disponibles dans une grande variété de tailles et doivent être choisis en fonction de la taille et du type de la ventouse utilisée. Le type de matériau manipulé (poreux, non poreux) est également un élément essentiel. Il est également important de s'assurer que le diamètre de l'alésage du raccord et de la conduite d'aspiration est correctement dimensionné. La température et la pression requises pour l'application doivent également être prises en compte. L'aluminium et le laiton sont les matériaux largement utilisés pour ces raccords. Voir la sélection de raccords pneumatiques et de raccords à emboîter de Tameson.