Вакуумное оборудование играет важную роль в современной промышленности и робототехнике. Оно позволяет выполнять множество задач, от перемещения различных материалов, таких как металл, дерево и картон, до упаковки продукции. Благодаря этой технике, процессы становятся более быстрыми, точными и безопасными.
Способы получения вакуума
Вакуум можно получать двумя способами.
- Если вакуумные захваты в большом количестве разбросаны по всему цеху и их внутренние объемы большие, то рекомендуется использовать вакуумный насос и отдельную систему трубопроводов и ресиверов. В противоположность компрессору, который подает в систему сжатый воздух, засасывая атмосферный, вакуумный насос, всасывает воздух из трубопровода и выбрасывает его наружу, создавая в трубопроводе разрежение.
- Если же вакуумные захваты используются локально и их размеры невелики, то проще и дешевле использовать генераторы вакуума или эжекторы.
Конструкция вакуумного эжектора
Принцип работы эжектора прост. Сжатый воздух подается через канал питания 1 в струйное сопло и выходит в атмосферу через канал выхлопа 3. Из-за высокой скорости поток захватывает частички воздуха из внутренней полости эжектора, создавая разрежение в выходном канале 2. Если к каналу 2 присоединить присоску и прижать ее к объекту, внутри присоски быстро образуется вакуум, и объект будет удерживаться на присоске атмосферным давлением. Усилие прижима будет равно произведению эффективной площади присоски на глубину вакуума, т.е. на разницу между атмосферным давлением и абсолютным давлением внутри присоски.
Назначение импульса сброса
При использовании вакуумных захватов часто нужно обеспечить быстрое восстановление под присоской атмосферного давления.
Во-первых, объект, особенно легкий, может просто прилипнуть к присоске, и его нужно принудительно отделять.
Во-вторых, после отключения подачи вакуума под присоску начинается ее отвод, т.е. объем присоски увеличивается, а давление внутри нее снова падает. В случае использования нескольких присосок и длинных шлангов это может не только затянуть время рабочего цикла (отвод нужно делать на малой скорости, атмосферное давление из-за длинного пути воздуху восстанавливается также медленно), но и привести к тому, что неравномерно отделяемые присоски нарушат ориентацию объекта. А это может сказаться на его дальнейшей обработке или перемещении или потребует дополнительной операции по его выравниванию.
Поэтому в таких случаях после выключения вакуума под присоску подают импульс сжатого воздуха – так называемый импульс сброса. Он может быть реализован извне или встроен в эжектор. Например, в виде небольшой емкости, которая при создании вакуума заполняется сжатым воздухом, а после отключения вакуума, воздух из нее автоматически выбрасывается под присоску.
В эжекторах со встроенными распределителями для создания вакуума, часто встраивают второй распределитель для импульса сброса. Здесь уже можно управлять мощностью и длительностью этого импульса:
Типы конструкции эжекторов
Кроме диаметра сопла и типа вакуума эжекторы могут отличаться взаимным расположением каналов. Классический Т-образный эжектор имеет каналы питания и выхлопа в атмосферу на одной оси, а канал вакуума перпендикулярно им. Но в ряде случаев удобно иметь на одной оси канал питания и вакуума. Поэтому выпускают линейные эжекторы именно с таким расположением каналов.
Дополнительные опции эжекторов
В последние годы в корпус эжектора встраивают одно или два реле вакуума, один или два распределителя, различные фильтры, клапаны, глушители и даже дисплей с кнопками управления. Это делается для сокращения времени на монтаж и последующее обслуживание вакуумной системы.
Клапаны безопасности вакуума используются в том случае, когда к одному эжектору подключены несколько присосок. Если одна из них теряет герметичность, то клапан безопасности отключит ее от выхода эжектора, позволяя остальным работать. При отсутствии же клапанов безопасности вакуум теряется во всех присосках сразу.
Эжектор при работе потребляет очень много сжатого воздуха, особенно с учетом того, что он включен не только при создании вакуума, но и на протяжении всего процесса переноса объекта. Поскольку при выключении подающего на эжектор воздух распределителя полость под присоской соединяется с атмосферой через канал 3, и вакуум пропадает. Чтобы устранить этот недостаток, используют так называемую схему экономии воздуха. Использование режима экономии воздуха в генераторах вакуума позволяет экономить воздух в несколько раз, что особенно важно при долгом времени переноса объекта.
Также полезным является наличие у такого модуля не только дискретного сигнала с реле вакуума, но и аналогового выхода, благодаря которому система может получать информацию об изменении вакуума, отмечать максимальные и минимальные значения, отклонения от заданного и т.п.
Если перемещение объекта происходит по нескольким координатам и/или с поворотами, то полезно иметь два дискретных сигнала, настроенных на разные уровни вакуума. Тогда первое перемещение, когда от вакуумного захвата еще не нужно максимальное усилие удержания, можно начинать при низком уровне вакуума, и не ждать набора расчетного значения. Тем самым сокращается время рабочего цикла – один из важнейших показателей производительности системы.
Подробно вопросы выбора типа эжектора и его встроенных функций рассмотрены в отдельной статье, но очевидно, что его характеристики во многом определяются числом и размерами самих присосок.
