Staffaggio sicuro di piccoli pannelli con il vuoto

ASSTEC Assembly Technology GmbH & Co. KG è specializzata nello sviluppo e nella creazione di postazioni di lavoro ergonomiche. La sua gamma di prodotti e servizi copre tutto, dalla fornitura di singoli componenti per la produzione di stazioni di lavoro di assemblaggio, test e spedizione alla progettazione e produzione di singole celle di produzione monopezzo per la produzione industriale su larga scala.

Quando si producono piani e rivestimenti per tavoli o si lavora con materiali per costruire allestimenti per il commercio, scivoli, cassetti e scaffali, ASSTEC utilizza normalmente pannelli in laminato ad alta pressione (HPL) processati su un router CNC. Questi pannelli sono bloccati su una tavola a depressione.

Per generare il vuoto, ASSTEC si affida a una pompa per vuoto a camme MINK di Busch. La pompa per vuoto genera un alto vuoto costante, consentendo di trattenere in modo sicuro anche pezzi lavorati di piccole dimensioni.

Informazioni su ASSTEC

I vari reparti con base nella sede centrale di ASSTEC a Rottweil (officine, utensili, progettazione, implementazione) collaborano per raggiungere l'obiettivo di efficienza in ogni aspetto dei processi di produzione trasversalmente a tutti i settori della manifattura. Offrono inoltre un programma di consulenza con workshop specifici su argomenti come la progettazione e la pianificazione del flusso di materiale, la riduzione dei tempi di lavorazione degli utensili, la progettazione ergonomica della stazione di lavoro e la gestione dell'officina.

In breve, ASSTEC si occupa di tutto ciò che rende la produzione più rapida ed efficiente, rendendo al contempo le stazioni di lavoro più ergonomiche e sicure. Dopo aver lavorato con i suoi clienti per sviluppare un concept, ASSTEC utilizza modelli prototipi dell'ingegneria del cartone in formato (1:1) per eseguire i test. A questa fase seguono la progettazione e la produzione delle singole stazioni di lavoro (Fig. 1) e le relative apparecchiature.

Trattenimento dei pannelli

Per la lavorazione ASSTEC utilizza prevalentemente pannelli in HPL di vari spessori, che vengono poi sottoposti ai processi su un router CNC (Fig. 2). Questo router viene utilizzato anche per fresare o incidere policarbonato, altre materie plastiche e pannelli di alluminio.

Il produttore ha installato quattro ventilatori aspiranti sul router. Ciascuno di questi ventilatori aspiranti alimentava uno dei quattro quadranti in cui era stata suddivisa l'intera tavola di lavorazione. Ogni quadrante misurava 3.000 x 500 millimetri. Ciò ha consentito alla macchina di trattenere i pannelli di taglia fino a 2 x 3 metri in modo sicuro. Il vuoto generato dai ventilatori aspiranti era anche sufficientemente forte da trattenere i pannelli di copertura di uno dei quattro quadranti della tavola. Tuttavia, la forza di tenuta era troppo bassa per i pezzi da lavorare più piccoli, che spesso scivolavano sulla tavola durante il processo.

Nel tentativo di contrastare questo difetto nel sistema, l'azienda ha tentato di ridurre la velocità di avanzamento del router: ma questa soluzione è stata ritenuta insufficiente. Marc Blessing, direttore generale di ASSTEC, ha quindi cercato una soluzione tecnica migliore e ha parlato con gli specialisti del vuoto di Busch Vacuum Solutions.

La soluzione del vuoto Busch e i suoi vantaggi per il cliente

L'azienda ha consigliato di utilizzare una pompa per vuoto a camme MINK MV, in grado di sostituire i quattro ventilatori aspiranti esistenti.

ASSTEC ha deciso di implementare questa soluzione, quindi ha sostituito i quattro ventilatori aspiranti con una pompa per vuoto a camme MINK MV (Fig. 3), che ora genera una capacità di aspirazione sufficiente a coprire tutti e quattro i settori del vuoto: l'intera tavola di lavorazione. Inoltre, il loro livello di vuoto di 150 millibar (assoluto) è significativamente superiore al livello di vuoto di 800 millibar (assoluto) dei vecchi ventilatori aspiranti (Fig. 4).

Le pompe per vuoto a camme MINK MV sono quasi esenti da manutenzione. È necessario cambiare ogni due soltanto l'olio del gruppo ingranaggi. Grazie al livello di alto vuoto, anche i pezzi lavorati di piccole dimensioni possono essere bloccati in modo sicuro.

La base fisica del bloccaggio con il vuoto
Il motivo per cui si utilizza una tavola a depressione per il bloccaggio è ovviamente quello di consentire il bloccaggio sicuro di un pezzo lavorato piatto durante il processo di lavorazione. Un altro vantaggio consiste nel fatto che non sono necessarie ganasce di bloccaggio meccaniche, il che significa che non si perde tempo per bloccare i componenti e che sui pezzi lavorati non rimangono segni di compressione. Una combinazione di diversi fattori determina se un pezzo lavorato viene trattenuto in modo sicuro o meno. In termini fisici, non è il vuoto a trattenere i pezzi lavorati, ma piuttosto la pressione atmosferica. Il sistema per vuoto fornisce semplicemente una pressione negativa sufficiente sul lato opposto per consentire alla pressione atmosferica di applicare il suo pieno effetto. Dal punto di vista tecnico, la pressione tra il pezzo lavorato e la tavola di lavorazione o la sua superficie di appoggio viene ridotta durante il bloccaggio mediante aspirazione dell'aria.

Pressione, superficie, forza di tenuta
In fisica, la pressione è definita come la forza che agisce su un'area specifica, rendendola quindi una funzione di forza e area (Fig. 5). L'esempio seguente mostra come viene calcolata questa funzione:

Un pannello HPL viene posizionato sulla tavola a depressione del router CNC pronto per la lavorazione. Misura 500 x 3.000 millimetri e corrisponde esattamente alle dimensioni di uno dei quadranti. Gli altri tre quadranti sono separati dalla fornitura di vuoto tramite valvole di spegnimento.

Calcolo della forza di tenuta con un ventilatore aspirante (800 millibar (ass.))



Ciò significa che la pressione differenziale di 200 millibar tra la pressione atmosferica e la pressione negativa generata dal ventilatore aspirante porta a una forza di tenuta di 30.000 N. Il pannello HPL viene quindi premuto sulla tavola di lavorazione con un peso di tre tonnellate.
Se l'utente desidera bloccare un pannello HPL più piccolo per la lavorazione, la forza di tenuta diminuisce utilizzando la stessa formula. In questo caso si presuppone che lo spazio libero sulla tavola a depressione sia ermetico e coperto con materiale del pannello o film.
Se si blocca un pannello HPL con dimensioni di 150 x 150 millimetri, la forza di tenuta è di soli 450 N, il che corrisponde a un peso di 45 chilogrammi che preme il pannello sulla tavola di lavorazione. A seconda dell'operazione che viene fatta sul pannello, una forza di tenuta di 450 N potrebbe essere troppo bassa per garantire il trattenimento sicuro del pannello.
Se questo piccolo pannello HPL viene ora fissato alla tavola di lavorazione nelle stesse condizioni con una pompa per vuoto a camme MINK, la forza di tenuta è più che quadruplicata. Il motivo è l'aumento della pressione differenziale tra la pressione atmosferica e il vuoto di 150 millibar generato dalla pompa per vuoto. In termini matematici, la forza di 450 N ottenuta con il bloccaggio con un ventilatore aspirante aumenta a 1.912 N se si utilizza il bloccaggio mediante la pompa per vuoto MINK. Il peso applicato al pannello aumenta da 45 a 191 chilogrammi.

Di conseguenza, possiamo concludere che più piccolo è un pannello HPL, maggiore deve essere la pressione differenziale o il livello di vuoto della pompa per vuoto.
Questi calcoli si applicano solo se le superfici della tavola a depressione non sono coperte dal pannello in processo, ma hanno una copertura ermetica. In caso contrario, nel sistema viene aspirata "aria di infiltrazione". Se la pompa per vuoto è sufficientemente grande e la sua capacità di aspirazione è sufficientemente elevata, raggiungerà comunque il livello di vuoto richiesto. Tuttavia, se le pompe per vuoto sono troppo piccole, esiste il rischio che l'"aria di infiltrazione" aspirata nel sistema abbia un effetto negativo sul livello di vuoto e, di conseguenza, anche sulla forza di tenuta.

ASSTEC utilizza la pompa per vuoto a camme MINK dall'inizio del 2018. Il direttore generale Marc Blessing sottolinea che da allora non hanno avuto problemi di bloccaggio e che la pompa per vuoto fornisce un livello di vuoto costantemente alto, con loro massima soddisfazione.