Fixação Segura de Pequenos Painéis com Vácuo

A ASSTEC Assembly Technology GmbH & Co. KG é especializada no desenvolvimento e criação de espaços de trabalho ergonômicos. Sua gama de produtos e serviços abrange desde o fornecimento de componentes individuais para a fabricação de estações de trabalho de montagem, teste e envio, até o projeto e a fabricação de células de produção de fluxo único individuais para produção industrial em larga escala.

Na produção de tampos de mesa e revestimentos, ou nos trabalhos com materiais para a construção de acessórios de merchandising, canaletas, gavetas e prateleiras, a ASSTEC normalmente usa painéis laminados de alta pressão (HPL) processados em um roteador CNC. Esses painéis são fixados em uma mesa de vácuo.

Para gerar o vácuo, a ASSTEC confia em uma bomba de vácuo de garras MINK da Busch. A bomba de vácuo gera um alto vácuo constante, permitindo que até mesmo pequenas peças de trabalho sejam retidas com segurança.

Sobre a ASSTEC

Os vários departamentos baseados na sede da ASSTEC em Rottweil (Oficinas, Ferramentas, Design, Implementação) trabalham para atingir eficiência em todos os aspectos do processo de produção em todos os setores da indústria de fabricação. Eles também oferecem um programa de consultoria com workshops especiais sobre tópicos como planejamento de layout e fluxo de material, redução de tempos de ferramentas, design ergonômico de estações de trabalho e gerenciamento de chão de fábrica.

Em resumo, a ASSTEC aborda tudo o que torna a produção mais rápida e eficiente, além de tornar as estações de trabalho mais ergonômicas e seguras. Depois de trabalhar com seus clientes para desenvolver um conceito, a ASSTEC usa modelos de protótipos de engenharia de papelão em tamanho real (1:1) para realizar testes. Esta etapa é seguida pelo projeto e produção das estações de trabalho individuais (Fig. 1) e seus equipamentos.

Painéis de fixação

Para os trabalhos com painéis, a ASSTEC usa predominantemente HPL em uma variedade de espessuras, que são processadas em um roteador CNC (Fig. 2). Este roteador também é usado para fresar ou gravar policarbonato, outros plásticos e painéis de alumínio.

O fabricante instalou quatro ventiladores de sucção no roteador. Cada um desses ventiladores de sucção fornecia um dos quatro quadrantes, nos quais toda a mesa de usinagem foi dividida. Cada quadrante media 3.000 x 500 milímetros. Isso permitiu que a máquina fixasse painéis com segurança de até 2 x 3 metros de tamanho. O vácuo gerado pelos ventiladores de sucção também era forte o suficiente para segurar painéis que cobriam um dos quatro quadrantes da mesa. No entanto, a força de retenção era muito baixa para peças de trabalho menores, o que significava que elas frequentemente deslizavam pela mesa durante o processo.

Em uma tentativa de neutralizar essa falha no sistema, a empresa tentou reduzir a taxa de alimentação do roteador, embora essa solução fosse considerada insuficiente. Por isso, Marc Blessing, Diretor-Gerente da ASSTEC, procurou uma solução técnica melhor e falou com os especialistas da Busch Vacuum Solutions.

A solução de vácuo da Busch e seus benefícios para o cliente

Eles recomendaram o uso de uma bomba de vácuo de garras MINK MV, que seria capaz de substituir os quatro ventiladores de sucção existentes.

A ASSTEC decidiu implementar essa solução e, em seguida, substituiu os quatro ventiladores de sucção por uma bomba de vácuo de garras MINK MV (Fig. 3), que agora gera velocidade de bombeamento suficiente para cobrir todos os quatro setores de vácuo, toda a mesa de usinagem. Além disso, seu nível de vácuo de 150 milibar (absoluto) é consideravelmente maior do que o nível de vácuo de 800 milibar (absoluto) dos antigos ventiladores de sucção (Fig. 4).

As bombas de vácuo de garras MINK MV são quase livres de manutenção. Apenas o óleo na caixa de engrenagens precisa ser trocado a cada dois anos. Graças ao nível de alto vácuo, até mesmo pequenas peças de trabalho podem ser retidas com segurança durante a usinagem.

A base física da fixação com vácuo
A razão de usar uma mesa de vácuo para fixação é, obviamente, permitir que uma peça de trabalho plana seja retida com segurança durante o processo de usinagem. Outra vantagem é que não são necessários elementos de fixação mecânicos, o que significa que não se perde tempo na fixação de componentes e não são deixadas marcas de pressão sobre a peça de trabalho. Uma combinação de vários fatores determina se uma peça de trabalho é retida com segurança ou não. Em termos físicos, não é realmente o vácuo que segura as peças de trabalho, mas sim a pressão atmosférica. O sistema de vácuo simplesmente fornece pressão negativa suficiente no lado oposto para permitir que a pressão atmosférica aplique todo seu efeito. De uma perspectiva técnica, a pressão entre a peça de trabalho e a mesa de usinagem ou sua superfície de suporte é reduzida durante a fixação porque o ar é extraído.

Pressão, superfície, força de retenção
Em física, a pressão é definida como a força que afeta uma área específica, tornando-a assim uma função da força e da área (Fig. 5). O exemplo abaixo demonstra como essa função é calculada:

Um painel HPL é colocado na mesa de vácuo do roteador CNC pronto para usinagem. Medindo 500 x 3.000 milímetros, corresponde exatamente ao tamanho de um dos quadrantes. Os outros três quadrantes são separados do suprimento de vácuo por uma válvula de bloqueio.

Cálculo da força de retenção com um ventilador de sucção (800 milibar (abs.))



Isso significa que a pressão diferencial de 200 milibar entre a pressão atmosférica e a pressão negativa gerada pelo ventilador de sucção leva a uma força de retenção de 30.000 N. O painel HPL é, portanto, pressionado sobre a mesa de usinagem com um peso de três toneladas.
Se o usuário quiser fixar um painel HPL menor para usinagem, a força de retenção diminui usando a mesma fórmula. Neste caso, presume-se que o espaço livre na mesa de vácuo seja estanque ao ar e coberto com material do painel ou película.
Se um painel HPL com as dimensões de 150 x 150 milímetros for fixado, a força de retenção é de apenas 450 N, o que corresponde a um peso de 45 quilogramas pressionando o painel contra a mesa de usinagem. Dependendo do que o usuário estiver fazendo com o painel, uma força de retenção de 450 N pode ser muito pequena para garantir que o painel seja retido com segurança.
Se esse pequeno painel HPL agora for fixado na mesa de usinagem nas mesmas condições com uma bomba de vácuo de garras MINK, a força de retenção mais do que quadruplica. A razão para isso é o aumento da pressão diferencial entre a pressão atmosférica e o vácuo de 150 milibar gerado pela bomba de vácuo. Em termos matemáticos, a força de 450 N ao fixar com um ventilador de sucção aumenta para 1.912 N ao fixar com a bomba de vácuo MINK. O peso aplicado ao painel aumenta de 45 para 191 quilogramas.

Como resultado, podemos concluir que quanto menor for um painel HPL, maior deve ser a pressão diferencial ou o nível de vácuo da bomba de vácuo.
Esses cálculos só se aplicam quando as superfícies da mesa de vácuo que não estão cobertas pelo painel em processamento são cobertas de modo que sejam estanques ao ar. Se este não for o caso, "vazamento de ar" é sugado para dentro do sistema. Se a bomba de vácuo for grande o suficiente e sua velocidade de bombeamento for alta o suficiente, ela ainda atingirá o nível de vácuo necessário. No entanto, se a bomba de vácuo for muito pequena, existe risco de que o "vazamento de ar" sugado para o sistema tenha um efeito negativo no nível de vácuo e, como resultado, na força de retenção.

A ASSTEC utiliza a bomba de vácuo de garras MINK desde o início de 2018. O Diretor-Gerente Marc Blessing enfatiza que, desde então, não sofreram qualquer problema de fixação e que a bomba de vácuo fornece um nível de alto vácuo constante para sua total satisfação.