Prinderea în siguranță a panourilor ajutorul vidului
ASSTEC
Maulburg, Germania
|
15.06.2021
ASSTEC Assembly Technology GmbH & Co. KG este specializată în dezvoltarea și crearea de spații de lucru ergonomice. Gama sa de produse și servicii acoperă totul, de la furnizarea de componente individuale pentru fabricarea stațiilor de lucru de asamblare, testare și expediere până la proiectarea și fabricarea celulelor de producție individuale monobloc pentru producția industrială la scară completă.
La producția de tăblii de masă și căptușeli sau la lucrul cu materiale pentru construirea de dispozitive pentru mărfuri, jgheaburi, sertare și rafturi, ASSTEC utilizează în mod normal panouri laminate de înaltă presiune (HPL) procesate pe un router CNC. Aceste
panouri sunt prinse pe o masă cu vid.
Pentru generarea vidului, ASSTEC se bazează pe o pompă de vid cu gheare
MINK de la Busch. Pompa de vid generează un vid în permanență înaintat, permițând menținerea în siguranță chiar și a pieselor de lucru mici.
Despre ASSTEC
Diferitele departamente de la sediul central al ASSTEC din Rottweil (ateliere, instrumente, design, implementare) lucrează împreună la atingerea eficienței în fiecare aspect al proceselor de producție în toate sectoarele industriei de fabricație. De asemenea, acestea oferă un program de consultanță cu ateliere speciale pe subiecte precum configurarea și planificarea fluxului de materiale, reducerea timpilor de prelucrare a pieselor, proiectarea ergonomică a stației de lucru și managementul secției.
Pe scurt, ASSTEC abordează tot ceea ce face ca producția să fie mai rapidă și mai eficientă, în același timp făcând ca stațiile de lucru să fie mai ergonomice și mai sigure. După ce a colaborat cu clienții săi la dezvoltarea unui concept, ASSTEC utilizează modele prototip din ingineria cartonului la dimensiunea completă (1:1) pentru a efectua teste. Acest pas este urmat de proiectarea și fabricarea stațiilor de lucru individuale (Fig. 1) și de echiparea acestora.
Fixarea panourilor
În timpul lucrului cu panouri, ASSTEC utilizează predominant plăci din HPL cu diferite grosimi, care sunt apoi prelucrate pe un router CNC (Fig. 2). Acest router este utilizat și pentru frezarea sau gravarea policarbonatului, a altor materiale plastice și a panourilor din aluminiu.
Producătorul a instalat
patru ventilatoare de aspirație pe router. Fiecare dintre aceste ventilatoare de aspirație deservea unul din cele patru cadrane, în care a fost împărțită întreaga masă de prelucrare. Fiecare cadran măsura 3.000 x 500 milimetri. Acest lucru i-a permis mașinii
să fixeze în siguranță panouri de până la 2 x 3 metri dimensiune. Vidul generat de ventilatoarele de aspirație era, de asemenea, suficient de puternic pentru a fixa panourile care acopereau unul dintre cele patru cadrane ale mesei. Cu toate acestea, forța de fixare era prea mică pentru piesele de lucru mai mici, ceea ce însemna că acestea alunecau adesea pe masă în timpul prelucrării.
În încercarea de a contracara acest defect al sistemului, compania a încercat să reducă viteza de avans a routerului, deși această soluție a fost considerată insuficientă. Marc Blessing, administratorul ASSTEC, a căutat o soluție tehnică mai bună și a discutat cu specialiștii în domeniul vidului de la Busch Vacuum Solutions.
Soluția de vid de la Busch și beneficiile acesteia pentru client
Aceștia au recomandat utilizarea unei
pompe de vid cu gheare MINK MV, care putea înlocui cele patru ventilatoare de aspirație existente.
ASSTEC a decis să implementeze această soluție și apoi a înlocuit cele patru ventilatoare de aspirație cu o pompă de vid cu gheare MINK MV (Fig. 3), care generează acum o viteză de pompare suficientă pentru a acoperi toate cele patru sectoare de vid – întreaga masă de prelucrare. În plus, nivelul de vid de 150 milibar (absolut) este semnificativ mai mare decât nivelul de vid de 800 milibar (absolut) al vechilor ventilatoare de aspirație (Fig. 4).
Pompele de vid cu gheare MINK MV necesită un nivel redus de întreținere.
Pompele de vid cu gheare MINK MV necesită un nivel redus de întreținere. Doar uleiul din cutia de viteze trebuie schimbat la fiecare doi ani. Grație nivelului de vid înaintat, în timpul prelucrării pot fi prinse în siguranță chiar și piese de lucru mici.
Baza fizică a prinderii cu ajutorul vidului
Motivul pentru utilizarea unei mese de vid pentru prindere este, desigur, acela de a permite fixarea sigură a unei piese de lucru plate în timpul procesului de prelucrare. Un alt avantaj este faptul că nu sunt necesare elemente mecanice de prindere, ceea ce înseamnă că nu se pierde timp la fixarea componentelor și nu rămân urme de apăsare pe piesele de lucru. O combinație de diverși factori stabilește dacă o piesă de lucru este fixată în siguranță sau nu. Din punct de vedere fizic, nu vidul este cel care fixează de fapt piesele de lucru, ci mai degrabă presiunea atmosferică. Sistemul de vid furnizează pur și simplu o presiune negativă suficientă pe partea opusă pentru a permite presiunii atmosferice să își aplice efectul maxim. Din perspectivă tehnică, presiunea dintre piesa de lucru și masa de prelucrare sau suprafața de sprijin a acesteia este redusă în timpul prinderii, deoarece aerul este extras.
Presiune, suprafață, forță de fixareÎn fizică, presiunea este definită ca fiind forța care acționează asupra unei anumite suprafețe – astfel creând o funcție între forță și suprafață (Fig. 5). Exemplul de mai jos ilustrează modul în care se calculează această funcție:
Un panou din HPL este amplasat pe masa de vid a routerului CNC, pregătit pentru prelucrare. Măsurând 500 x 3.000 milimetri, acesta corespunde exact dimensiunii unuia dintre cadrane. Celelalte trei cadrane sunt separate de alimentarea cu vid prin supape de închidere.
Calcularea forței de fixare cu un ventilator de aspirație (800 milibar (abs.))
Presiune atmosferică: 1.000 mbar |
Presiune negativă generată de ventilatorul de aspirație: 800 mbar |
Dimensiunile panoului din lemn: 3.000 x 500 mm |
Suprafață de sprijin = suprafață de prindere |
3.000 x 500 mm = 1.500.000 mm2 = 1,5 m2 |
1.000 mbar – 800 mbar = 200 mbar = 20.000 Pa [N/m2] |
Forță de fixare F = p x A F = 20.000 N/m2 x 1,5 m2 = 30.000 N |
Aceasta înseamnă că diferența de presiune de 200 milibar între presiunea atmosferică și presiunea negativă generată de ventilatorul de aspirație duce la o forță de fixare de 30.000 N. Prin urmare, panoul din HPL este apăsat pe masa de prelucrare cu o greutate de trei tone.
Dacă utilizatorul dorește să prindă un panou din HPL mai mic pentru prelucrare, forța de fixare scade utilizând aceeași formulă. În acest caz, se presupune că spațiul liber de pe masa de vid este ermetic și acoperit cu materialul panoului sau cu folie.
Dacă este prins un panou din HPL cu dimensiunile de 150 x 150 milimetri, forța de fixare este de doar 450 N, ceea ce corespunde unei greutăți de 45 kilograme care apasă panoul pe masa de prelucrare. În funcție de ceea ce dorește utilizatorul să facă cu panoul, o forță de fixare de 450 N poate fi prea mică pentru a asigura fixarea fermă a panoului.
Dacă acest panou din HPL mic este acum prins pe masa de prelucrare în aceleași condiții cu o pompă de vid cu gheare MINK, forța de fixare se mărește de peste patru ori. Motivul este creșterea diferenței de presiune dintre presiunea atmosferică și vidul de 150 milibar generat de pompa de vid. Din punct de vedere matematic, forța de 450 N la prinderea cu un ventilator de aspirație crește la 1.912 N la prinderea cu pompa de vid MINK. Greutatea aplicată pe panou crește de la 45 la 191 kilograme.
Prin urmare, putem concluziona că, cu cât panoul din HPL este mai mic, cu atât trebuie să fie mai mare diferența de presiune sau nivelul de vid al pompei de vid.
Aceste calcule se aplică numai atunci când suprafețele de pe masa de vid care nu sunt acoperite de panoul în curs de prelucrare sunt acoperite astfel încât să fie ermetice. În caz contrar, „aerul de scurgere” este aspirat în sistem. Dacă pompa de vid este suficient de mare și viteza de pompare este suficient de ridicată, aceasta va atinge în continuare nivelul de vid necesar. Cu toate acestea, dacă pompele de vid sunt prea mici, există riscul ca „aerul de scurgere” aspirat în sistem să aibă un efect negativ asupra nivelului de vid și, prin urmare, asupra forței de fixare.
ASSTEC utilizează pompa de vid cu gheare MINK de la începutul anului 2018. Administratorul Marc Blessing subliniază că de atunci nu au avut probleme la prindere și
că pompa de vid asigură un nivel de vid înaintat constant, spre mulțumirea lor maximă.
Maulburg, Germania
|
15.06.2021