Bezkontaktowe przenoszenie elementów

Podnoszenie i umieszczanie w odpowiednim miejscu elementów od lat jest powszechne w pneumatyce. W urządzeniach do podnoszenia zazwyczaj wykorzystuje się jedną z dwóch zasad: Venturiego lub Bernouliego.

Generator podciśnieniowy oparty na zasadzie Venturiego wytwarza niskie ciśnienie w ssawce – różnica pomiędzy nim a ciśnieniem atmosferycznym powoduje przyciąganie przez ssawkę przenoszonego elementu.

Generator podciśnienia Venturiego nie ma ruchomych części. Powietrze jest zasysane przez stożkowe otwory (tzw. dysze Venturiego) w celu zwiększenia jego prędkości, co powoduje obniżenie ciśnienia, bo do dyszy wpywa dokładnie tyle samo powietrza, ile z niej wypywa.

Pomimo szerokiego zastosowania zasady Venturiego do podnoszenia i umieszczania w określonym miejscu elementów, w praktyce przy takich zastosowaniach występuje pięć typowych problemów:

  • Uszczelnianie ssawki. Aby ssawka skutecznie spełniała swoją rolę, musi szczelnie przylegać do chwytanej części. W przeciwnym wypadku powstanie przeciek powodujący zmniejszenie podciśnienia i często nie uda się podnieść elementu.
  • Czas opróżniania. W zależności od stosowanej dyszy Venturiego i objętości powietrza, które musi zostać odessane, zanim ssawka będzie w stanie podnieść element, może upłynąć trochę czasu. To czas opóźnienia propagacji podciśnienia od dyszy Venturiego do ssawki. Aby sprawdzić, czy ciśnienie jest wystarczające do podniesienia części, najlepiej użyć czujnika (wyłącznika ciśnieniowego – pressure switch). Zagwarantowanie odpowiedniego poziomu podciśnienia zwiększa koszt, wydłuża czas instalacji oraz najprawdopodobniej czas programisty.

  • Odłożenie elementu. Po odłączeniu dopływu powietrza do dyszy Venturiego powietrze będzie powoli napływać do ssawki, aż w końcu element przestanie być przytrzymywany. Musi jednak upłynąć trochę czasu.
  • Potrzeba gładkiej powierzchni. Wszystkie aplikacje podciśnieniowe posługujące się ssawkami mają jedną wspólną cechę: podnoszona część musi mieć gładką powierzchnię, żeby ssawka mogła do niej przylgnąć i utrzymać podciśnienie. Wszelkie nieszczelności na styku ze ssawką zmniejszają generowaną silę podnoszenia.
  • Ssawki mogą deformować część. Ssawki mają wklęsłą powierzchnię. Jeśli element jest podnoszony przez ssawkę o dużej średnicy, wtedy powietrze pod nim usiłuje wepchnąć go do ssawki. W przypadku ciężkich i sztywnych części, nie stanowi to problemu, ale kruche mogą zostać rozbite, a miękkie zdeformowane podczas podnoszenia ich ssawką.

 

Rozwiązanie: brak kontaktu

W urządzeniach przenoszących bezkontaktowo (Noncontact transfer – NCT) problemy spotykane w przypadku ssawek zostały rozwiązane. NCT działa poprzez wydmuchiwanie powietrza od środka na zewnątrz. Podczas pokonywania drogi poprzez zakrzywioną powierzchnię następuje zmiana prędkości strumienia powietrza i generowany jest obszar niskiego ciśnienia podobnie jak w generatorze Venturiego. Zjawisko to nazwano zasadą Bernoulliego. Ten obszar niskiego ciśnienia współistnieje ze strumieniem powietrza o wyższym ciśnieniu wypływającym z NCT.

Siła podnoszenia oraz dodatni strumień powietrza pracują razem, aby umieścić część we właściwym miejscu – gdzie siły podnoszenia i wydmuchu bilansują się.

NCTzapewnia taką samą funkcjonalność jak kombinacja ssawki i dyszy Venturiego, ale nie ma opóźnienia pomiędzy rozpoczęciem podawania powietrza a generowaniem siły podnoszącej. Ponieważ źródłem siły podnoszenia jest powietrze płynące po powierzchni urządzenia NCT, siła ta przestaje działać wraz ze wstrzymaniem przepływu strumienia powietrza. Ze względu na to nie ma potrzeby stosowania wyłączników podciśnieniowych ani zaworów spustowych, co redukuje liczbę elementów i zmniejsza koszt instalacji.

Aplikacje NCT stosowane są do płytek drukowanych (z otworami), artykułów spożywczych o nieregularnych powierzchniach, takich jak chleb, ciastka, sery topione, elementy pyliste, porowate, otwierane torby, a także elementy gorące i zimne.