Ventouse à vide
Figure 1 : Ventouses à vide
Une ventouse est un dispositif utilisé dans un système à vide pour saisir et déplacer des objets dans le cadre d'applications de prise et de dépose. Ces appareils fonctionnent en conjonction avec un générateur de vide pour soulever des objets. Ils sont généralement constitués de silicone, de polyuréthane (PUR), de chloroprène (CR) ou de nitrile (NBR) et sont disponibles en différentes tailles et conceptions avec différentes capacités de maintien.
Table des matières
- Principe de fonctionnement
- Types de ventouses
- Composants supplémentaires
- Critères de sélection
- Calcul du diamètre de la ventouse
- Applications
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Principe de fonctionnement
Les ventouses à vide fonctionnent comme une pince dans les applications de manutention manuelle ou automatique et utilisent la pression différentielle pour fonctionner. Il se compose de deux parties : la ventouse et l'élément de connexion. La ventouse est le composant qui entre en contact direct avec la pièce. Lorsque la pression atmosphérique agissant contre la ventouse devient supérieure à la pression entre la ventouse et la pièce, la ventouse est fixée contre la pièce. Pour obtenir cette différence de pression, la ventouse est fixée au générateur de vide. Ce générateur de vide permet d'évacuer l'air entre la surface de la ventouse et la pièce à travailler. La ventouse en contact avec la surface de la pièce ne permet pas à l'air de pénétrer d'un côté ou de l'autre, ce qui contribue à créer le vide.
Figure 2 : Principe de fonctionnement de la ventouse : ventouse (A), pièce (B), force de maintien (C)
Lorsque la différence entre la pression à l'intérieur de la ventouse et la pression atmosphérique augmente, la force de rétention de la ventouse augmente également. Le calcul de la force de la ventouse peut être effectué à l'aide de la formule suivante :
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
La formule ci-dessus montre également que la force de maintien est proportionnelle à la surface d'aspiration effective. Plus la surface d'aspiration est grande, plus la force de maintien est importante.
Types de ventouses
En fonction du type de ventouse, les types de ventouses suivants sont généralement disponibles :
Ventouses plates
Pour les pièces à surface plate ou légèrement incurvée, il est préférable d'utiliser des ventouses plates. Ils sont recommandés pour un usage universel et offrent une bonne stabilité grâce à leur forme plate. Leur forme plate permet de les utiliser comme ventouses pour le verre, le métal et les cartons. Ils conviennent également à la manipulation d'objets métalliques lourds.
Figure 3 : Ventouses plates
Ventouses ovales
Ils sont préférés pour manipuler des surfaces et des pièces étroites et allongées (par exemple, de longues tôles). Ils peuvent avoir des soufflets ou des surfaces planes et sont généralement utilisés lorsqu'une force de maintien maximale est requise.
Figure 4 : Ventouse ovale
Ventouses à soufflet
Les ventouses à soufflet sont utilisées pour les pièces présentant des surfaces irrégulières ou des hauteurs variables. Ces ventouses conviennent à la manipulation de pièces fragiles telles que les composants électroniques, les pièces moulées par injection, etc. Les ventouses à soufflets multiples conviennent à la manipulation de produits alimentaires emballés et sous film rétractable.
Figure 5 : Ventouses à soufflet
Caractéristiques des lèvres
La ventouse à vide plate est dotée d'une lèvre qui empêche les fuites et garantit une étanchéité fiable sur les surfaces lisses ou légèrement rugueuses. Ils sont également disponibles avec une double lèvre de sécurité, une lèvre ultra-mince et une lèvre robuste. Le dispositif de vide à double lèvre de sécurité empêche la séparation en cas de fuite par la lèvre externe.
Figure 6 : Ventouses à vide avec lèvres
Caractéristiques des nervures de soutien
Les nervures de soutien des ventouses plates permettent d'augmenter la force de maintien et la stabilité des ventouses.
Composants supplémentaires
Les composants décrits ci-dessous sont essentiels à la performance des ventouses à vide.
- Générateurs de vide : Les générateurs de vide assistent les ventouses en fournissant le vide nécessaire. Le générateur de vide fonctionne de manière électrique ou pneumatique. Les générateurs pneumatiques permettent d'obtenir des temps de cycle courts et rapides. Ces générateurs peuvent être intégrés directement dans le système grâce à leur conception légère et compacte. Les générateurs électriques sont utilisés lorsqu'une grande capacité d'aspiration est nécessaire ou lorsque l'air comprimé n'est pas disponible.
- Air comprimé : Le générateur de vide utilise de l'air comprimé pour produire un vide.
- Tuyaux : Les tuyaux à vide spéciaux sont utilisés avec les ventouses à vide afin d'adapter la taille des ventouses et le volume de débit requis.
- Raccords : Les raccords tels que les éjecteurs, les silencieux, les filtres à vide, les régulateurs de vide, accompagnent généralement les ventouses à vide pour en améliorer les performances.
- Valves : Les vannes telles que les vannes à bille ou les électrovannes soutiennent les ventouses en contrôlant le vide et le flux d'air comprimé.
Critères de sélection
Les critères de sélection suivants doivent être pris en compte pour choisir la ventouse adaptée à votre application.
- Force de maintien: La force de maintien de la ventouse ne doit jamais dépasser la force de maintien théorique. La force de maintien théorique est calculée comme suit F = ∆P x A comme indiqué ci-dessus.
- Facteur de sécurité: En fonction de l'état de la surface de la pièce, le facteur de sécurité doit être adapté à la force de maintien. Pour une surface de pièce lisse ou dense, un facteur de sécurité de 1,5 et pour une surface poreuse, rugueuse, hétérogène ou huilée, un facteur de sécurité de 2,0 ou plus doit être ajusté.
- Matériau: Les ventouses sont composées d'une large gamme de matériaux. Les matériaux courants sont le silicone, le NBR, le PUR et le CR. Le choix du matériau varie en fonction de l'application. Certains matériaux peuvent être utilisés avec des surfaces lisses ou irrégulières de bois, de verre et de plastique, tandis que d'autres sont destinés à des applications fragiles telles que l'électronique ou l'emballage.
- Surface: La surface de la pièce à usiner rend un certain type de ventouses et le matériau des ventouses plus appropriés que d'autres. Une ventouse plate convient aux surfaces planes et légèrement incurvées, tandis que les ventouses à soufflet conviennent aux surfaces irrégulières.
-
Coefficient de frottement: Le coefficient de frottement fournit des informations sur la capacité de la ventouse à saisir et à sceller la surface de la pièce. Il montre la relation entre la force de frottement et la force normale. Plusieurs fabricants utilisent les valeurs suivantes de coefficient de frottement généralement utilisées pour différents types de surfaces de pièces :
- Surface huileuse = 0,1
- Surface humide ou mouillée = 0,2 - 0,4
- Surface rugueuse = 0,6
- Verre, pierre et plastique sec = 0,5
- Bois et métal = 0,5
- Papier de verre = 1,1
- La surface de la pièce, le type et le matériau de la ventouse influencent les propriétés de frottement. Il est donc préférable de déterminer ce coefficient de frottement par des essais approfondis dans l'environnement de travail.
Diamètre de la ventouse
La force de maintien est directement proportionnelle au diamètre effectif de la ventouse. Pour déterminer le diamètre, il faut savoir comment la pièce sera soulevée. Veuillez vous référer à la section suivante pour savoir comment déterminer le diamètre :
Ventouse horizontale, appliquant une force verticale pour soulever la pièce :
Pour calculer la force de maintien, utilisez la formule suivante :
Le diamètre correspondant peut être calculé comme suit
Figure 7 : Ventouse horizontale, appliquant une force verticale pour soulever la pièce à usiner
Où ?
- F : Force de maintien
- m : Poids de la pièce (kg)
- g : Accélération due à la gravité
- a : Accélération du système
- S : Facteur de sécurité
- d: Diamètre effectif
- P0: Vide (bar)
- n: Nombre de ventouses
Pour la ventouse horizontale, déplacer la pièce horizontalement (sur le côté) :
Pour calculer la force de maintien, utilisez la formule suivante :
Le diamètre correspondant peut être calculé comme suit
Figure 8 : Ventouse horizontale, pour déplacer la pièce horizontalement
Où ?
- F : Force de maintien
- m : Poids de la pièce (kg)
- g : Accélération due à la gravité
- a : Accélération du système
- S : Facteur de sécurité
- µ : Coefficient de frottement
- d: Diamètre effectif
- P0: Vide (bar)
- n: Nombre de ventouses
Pour la ventouse verticale, l'application d'une force verticale sur la pièce :
Pour calculer la force de maintien, utilisez la formule suivante :
Le diamètre correspondant peut être calculé comme suit
Figure 9 : Ventouse verticale, appliquant une force verticale sur la pièce à travailler
Où ?
- F : Force de maintien
- m : Poids de la pièce (kg)
- g : Accélération due à la gravité
- a : Accélération du système
- S : Facteur de sécurité
- µ : Coefficient de frottement
- d: Diamètre effectif
- P0 : Vide (bar)
- n: Nombre de ventouses
Applications
Les ventouses sont généralement utilisées dans les types d'applications suivants :
- Utilisées dans l'industrie manufacturière et automobile comme ventouses de levage pour manipuler les tôles, les pièces moulées par injection et les panneaux de carrosserie.
- Utilisées comme ventouses de levage pour les vitres, les carreaux de sol, les pare-brise de voitures, etc.
- Utilisé dans l'industrie de l'emballage pour manipuler les cartons, les films plastiques, etc.
- Utilisé dans les industries alimentaires et pharmaceutiques.
Pour en savoir plus sur les différentes applications des composants sous vide, consultez notre article sur les vannes à bille sous vide.
