Vacuümoplossingen voor geavanceerde productieprocessen

SMC vacuümcomponenten bieden vele industrieën betrouwbare en efficiënte oplossingen voor hun specifieke toepassingen. Enkele van de industrieën die onze vacuümproducten gebruiken zijn de voedingsindustrie, life science en automotive. Voor meer informatie over de verschillende industrieën bekijk de industriesectoren pagina.

Om de beste prestaties te krijgen van jouw vacuümoplossing, moet je het afstemmen op jouw toepassing. Je moet rekening houden met het gewicht en de vorm van jouw werkstuk, de cyclustijd en de slag die je wilt, het vacuümniveau, de padgrootte en het aantal dat je nodig hebt.

Als punt van aandacht, hoewel veel fabrikanten nog moeten overstappen van de standaard werkdruk van 7 bar, vindt optimale vacuümwerking plaats op een maximale werkdruk van 4 bar. Dus, door de uitdaging van een fabriek van 4 bar te accepteren, kun je jouw winstgevendheid en de toekomst van de planeet ten goede komen zonder enige efficiëntie te verliezen. Als je hulp nodig hebt bij het configureren van jouw vacuümsysteem, kun je onze vacuüm components selector gebruiken.

Ventielen regelen en controleren de vacuümstroom in het systeem. Dit zorgt ervoor dat het vacuümsysteem efficiënt werkt en snel kan reageren op veranderingen in druk, wat essentieel is voor een betrouwbare werking.

 De keuze tussen een vacuümejector en een vacuümpomp hangt af van je duty cycle, cyclusfrequentie, energieverbruik, geluid en onderhoud. Werk je met snelle, korte cycli of juist met langdurig en stabiel vacuümgebruik? Dan kom je tot een andere oplossing.

Zo maak je een keuze tussen een vacuümejector en een vacuümpomp:

1. Wat is je gebruiksprofiel (duty cycle)?
   • Korte, snelle cycli → Vacuümejector
   • Continu of langdurig vacuüm → Vacuümpomp
2. Wat is je cyclus en dynamiek?
   • Hoge cyclusfrequentie / pick-and-place → Vacuümejector
   • Lagere frequentie / minder dynamisch → Vacuümpomp
3. Waar wil je vacuüm opwekken?
   • Dicht bij de zuignap of EOAT → Vacuümejector
   • Centraal in de installatie → Vacuümpomp
4. Wat is leidend in energieverbruik?
   • Perslucht beschikbaar en kort gebruik → Vacuümejector
   • Persluchtverbruik beperken bij langdurig gebruik → Vacuümpomp
5. Wat is belangrijk in ontwerp en onderhoud?
   • Compact, licht en weinig mechanisch onderhoud → Vacuümejector
   • Stabiele, centrale voorziening voor meerdere verbruikers → Vacuümpomp

Houd hierbij rekening met de totale installatie. Geluid, onderhoud en energieverbruik worden bepaald door het samenspel van bron, demping, filters, regeling en gebruiksduur.

De aanschafkosten van een vacuümejector liggen lager dan de aanschafkosten van een vacuümpomp. Dit kan meewegen in de besluitvorming wanneer beide systemen passend zijn. 

De benodigde houdkracht van een vacuümsysteem wordt bepaald door een combinatie van productgewicht, versnelling, vacuümniveau en de effectieve zuignapoppervlakte. Daarbij is het belangrijk om niet alleen naar de statische belasting te kijken, maar ook naar de dynamische krachten die ontstaan tijdens beweging.

Voor een goede eerste dimensionering kan onderstaande berekeningsmethode worden gebruikt. Deze aanpak sluit aan op de principes zoals beschreven in SMC’s Model Selection, waarin de relatie tussen vacuümniveau, zuignapoppervlak en houdkracht in een statische situatie verder wordt uitgewerkt. Voor dynamische toepassingen wordt echter altijd aangeraden om een real life test uit te voeren.

Stap 1: Bepaal de benodigde statische houdkracht

De vereiste houdkracht kan worden berekend met:

Formule
W = m * G * t

Waarbij:

• W = hefkracht (N)
• m = massa van het product
• G= Zwaartekracht
• t = veiligheidsfactor
  • horizontaal tillen: t ≥ 4
  • verticaal tillen: t ≥ 8

Voorbeeld

Een product weegt 10 kg, er wordt horizontal gelift waardoor de veiligheidsfactor 4 is:

F_benodigd = 10 * 9,81 * 4 ≈ 392, N

Het vacuümsysteem moet in dit geval dus minimaal circa 400 N houdkracht kunnen leveren. Aan de hand hiervan kan je uit tabellen halen welke diameter zuignap je nodig zou hebben bij een gekozen vacuum. (link naar model selection)

Deze berekening is met name geschikt voor situaties waarbij de belasting loodrecht op het productoppervlak werkt. In de praktijk zijn er echter vaak extra invloeden die het gedrag van het systeem bepalen, zoals:

• Horizontale verplaatsing en schuifkrachten
• Rotatie en momenten
• Poreuze of oneffen oppervlakken
• Lekkage en vervuiling
• Hoge dynamiek

Daarnaast is het belangrijk om niet uit te gaan van de volledige geometrische oppervlakte van de zuignap, maar van de effectieve afdichtende oppervlakte. Door factoren zoals ruwheid, vervorming en onvolledig contact ligt de werkelijke houdkracht vaak lager dan theoretisch berekend.

Hoewel er voor dynamische toepassingen uitgebreide berekeningen en richtlijnen bestaan blijft de praktijk vaak leidend. Het gedrag van een vacuümsysteem wordt beïnvloed door veel variabelen die lastig volledig te modelleren zijn.

Daarom is een real-life test vrijwel altijd de meest betrouwbare manier om te beoordelen of een oplossing voldoet. In de praktijk worden deze tests vaak uitgevoerd:

• Bij de klant op locatie, of
• In samenwerking met de leverancier

Zo kan onder realistische omstandigheden worden vastgesteld of de gekozen configuratie veilig, stabiel en reproduceerbaar functioneert.

Het beste vacuümniveau voor optimale houdkracht, energieverbruik en stabiliteit is afhankelijk van je werkstuk, cyclustijd, lekkagegedrag en gewenste stabiliteit. Een goed startpunt is een middel- tot hoog vacuümniveau, dat je vervolgens optimaliseert op basis van je applicatie. 

Wat verandert bij een hoger vacuümniveau?

• Meer houdkracht per cm²
• Betere stabiliteit (mits de afdichting goed is)
• Vaak hoger energieverbruik bij dieper vacuüm
• Gevoeliger voor lekkage en contactfouten
• Mogelijk langere opbouwtijd bij onvoldoende flow of leidingopbouw

Wat verandert bij een lager vacuümniveau?

• Minder houdkracht per cm²
• Snellere responstijd
• Vaak lager energieverbruik
• Robuuster bij kleine lekken
• Vereist meer zuignapoppervlak of extra zuignappen

Kies hierbij niet automatisch het hoogste vacuümniveau. Het optimale niveau is het laagste vacuüm waarbij je stabiliteit, veiligheid en cyclustijd nog haalt. Zo voorkom je onnodig energieverbruik en maak je je systeem minder gevoelig voor lekkage.

Stabiliteit, kantelmoment, lekkage en de benodigde houdkracht bepalen de keuze voor de beste zuignapdiameter en het aantal zuignappen. Door dit gestructureerd aan te pakken voorkom je kantelen, instabiliteit en verlies van grip tijdens beweging.

Begin bij de opnamepositie en het zwaartepunt van het product. Bepaal daarna het aantal zuignappen en kies vervolgens de diameter. Controleer tot slot of de configuratie voldoende houdkracht en stabiliteit biedt onder dynamische belasting.

Als stabiliteit belangrijk is, kies dan meerdere goed verdeelde zuignappen en verdeel de zuignappen rond het zwaartepunt. Wanneer je meer houdkracht nodig hebt, kies je grotere diameters bij hogere kracht per contactpunt. En vergroot de onderlinge spreiding als kantelmoment een rol speelt. Gebruik meerdere zuignappen bij dynamiek of kritische stabiliteit voor meer stabiliteit en tolerantie voor lekkage of slecht contact.

Houd er rekening mee dat meer of grotere zuignappen het systeemvolume vergroten en de vacuümopbouwtijd en cyclustijd negatief kunnen beïnvloeden.

De keuze tussen centraal vacuüm en decentrale opwekking op de EOAT hangt af van responstijd, leidingverliezen, flexibiliteit en onderhoud. Werk je met een stabiele installatie of juist met snelle, dynamische handling? Dan verschilt de optimale oplossing.

Centraal vacuüm

Geschikt wanneer je meerdere verbruikers vanuit één bron voedt en overzicht belangrijk is. Dit zie je vaak in grotere, vaste systemen. Nadeel is een groter leidingvolume, meer kans op verliezen en lekkage en een tragere responstijd.

Decentrale opwekking

Past bij snelle, dynamische toepassingen. Doordat de bron dicht bij de zuignap zit, is de responstijd kort en zijn verliezen beperkt. Dit maakt het systeem flexibeler en per circuit te optimaliseren, maar vraagt meer componenten en onderhoud op de grijper.

Decentrale systemen vragen extra aandacht voor ruimte, gewicht en onderhoud op de EOAT, terwijl centrale systemen gevoeliger zijn voor lekkage en verliezen in het leidingnet.

 De vacuümopbouwtijd wordt bepaald door meerdere factoren. Denk aan het totale volume, de beschikbare flow, leidinglengte en -diameter, ventielgedrag, lekkage en het contact tussen zuignap en product. Vooral bij snelle cycli heeft dit direct invloed op je prestaties.

Je schat de opbouwtijd door eerst het totale te evacueren volume te bepalen. Neem alle componenten mee, zoals zuignappen, slangen, koppelstukken, verdeelblokken, filters en overige dode ruimtes. Controleer daarna of je vacuümgenerator of pomp voldoende flow levert in het gewenste werkgebied.

Houd hierbij in gedachten:

• Meer volume → langere opbouwtijd
• Meer effectieve flow → kortere opbouwtijd
• Meer lekkage → tragere of instabiele opbouw

Je verbetert de opbouwtijd door het systeem efficiënter in te richten. Plaats de bron dichter bij de zuignappen, verkort leidingen en kies de juiste diameter. Beperk dode ruimte, dimensioneer ventielen correct en houd filters schoon. Verminder lekkages en zorg voor goed zuignapcontact om stabiel vacuüm op te bouwen. 

Een traag vacuümsysteem ontstaat meestal door verliezen, restricties of verkeerde dimensionering. Werk systematisch van bron naar zuignap om de oorzaak te vinden.

Hoe stel je een diagnose?

1. Generator of pomp → controleer de dimensionering van de bron, de voedingsdruk en of het gewenste vacuümniveau wordt gehaald.
2. Ventielen → check volledige opening/sluiting, de timing en mogelijke doorlaatrestricties.
3. Slangen en koppelingen → let op leidinglengte, binnendiameter en eventuele knikken of vernauwingen.
4. Filters → controleer vervuiling en extra weerstand.
5. Lekkage → ga na of koppelingen en afdichtingen lekvrij zijn, en of open circuits of ongebruikte zuignappen vacuüm verliezen.
6. Zuignapcontact → check of de zuignap past bij het product en of het contactvlak schoon, vlak en afdichtend is.
7. Blow-off / vacuümbreekfunctie → controleer op lekkage en de juiste afstelling van de release-functie.

Werk deze stappen één voor één af. Sla geen onderdelen over, omdat kleine verliezen zich opstapelen en direct invloed hebben op de opbouwtijd.

Laat een product los tijdens beweging, dan ligt de oorzaak meestal in houdkracht, dynamiek, momentbelasting of slecht contact/systeemverlies. Door deze vier groepen systematisch te controleren, vind je snel de oorzaak.

• Onvoldoende houdkracht: te laag vacuümniveau, te kleine/te weinig zuignappen, verkeerde veiligheidsfactor.
• Te hoge dynamische belasting: te hoge acceleratie of onrustige beweging.
• Ongunstige momentbelasting: ongunstig zwaartepunt of te kleine zuignappen.
• Slecht contact of systeemverlies: lekkage, vervuiling, slijtage of verkeerde zuignapkeuze.

Problemen opsporen:

Stap 1: Houdt het product statisch wel, maar tijdens beweging niet?

• Ja → ga naar stap 2
• Nee → controleer vacuümniveau, zuignap oppervlak, aantal zuignappen en veiligheidsfactor.

Stap 2: Treedt het loslaten op tijdens acceleratie?

• Ja → controleer acceleratie, vertraging en eventuele jerk of rotatie.
• Nee → ga naar stap 3

Stap 3: Is er sprake van kanteling of loslaten aan één zijde (peel-effect)?

• Ja → controleer zwaartepunt, zuignap verdeling en onderlinge spreiding.
• Nee → ga naar stap 4

Stap 4: Is het contact tussen zuignap en product betrouwbaar?

• Ja → ga naar stap 5
• Nee → controleer zuignap keuze, ruwheid/vervorming, vervuiling en slijtage.

Stap 5: Is het systeem lekvrij en stabiel?

• Ja → controleer opnieuw de totale dimensionering en veiligheidsmarge.
• Nee → controleer lekkage in slang, koppelingen en zuignappen, en op open circuits.

Een energie-efficiënt vacuümsysteem bereik je door slim te dimensioneren, slim te regelen, verliezen en lekkages actief te beperken, en de installatie schoon en stabiel te houden. Zo verlaag je verbruik zonder in te leveren op stabiliteit of cyclustijd.

1. Dimensioneer op de juiste manier, kies niet meer vacuümniveau, flow of zuignap oppervlak dan nodig.
2. Gebruik energiebesparende regeling, schakel terug na het bereiken van het benodigde vacuüm en laat alleen bijregelen onder de grens.
3. Houd leidingen kort, beperk dode ruimte, kies de juiste diameter en voorkom restricties, hiermee beperk je systeemverlies.
4. Minimaliseer lekkages: controleer koppelingen en zuignappen, scherm ongebruikte zuignappen af, voorkom open circuits en verbeter productcontact.
5. Onderhoud de installatie op de juiste manier. Houd filters schoon, voorkom vervuiling en stel blow-off en ventielen correct af.
6. Vervang verouderde componenten door nieuwere, energiezuinige varianten. Waar bijvoorbeeld vroeger een grote motor continu draaide, kun je met compacte units veel energie besparen. Deze units, die vacuüm vasthouden zonder voortdurend energie te verbruiken, produceren bovendien minder geluid en minder warmte.

Bij metaalplaat-handling hangt de zuignapkeuze sterk af van oppervlak, vervorming en invloeden zoals ruwheid en olie. Deze factoren bepalen hoe goed de zuignap afdicht en hoeveel grip je opbouwt.

Richtlijn voor zuignapkeuze:

• Vlak en stabiel oppervlak → kies een vlakke zuignap als startpunt
• Lichte vervorming of toleranties → kies een balg- of flexibele zuignap
• Olie of glijneiging → kies materiaal en uitvoering die slip beperken
• Ruw of onregelmatig oppervlak → kies een zuignap die beter afdicht bij micro-oneffenheden

Metaalplaat brengt specifieke risico’s met zich mee, zoals microlekkage door ruwheid of vervorming, glijden door olie en doorbuigen van dun materiaal. Momentbelasting tijdens beweging kan leiden tot verlies van grip.

Om dit op te vangen werk je met redundantie in je ontwerp. Gebruik meerdere zuignappen en verdeel ze over het oppervlak, vooral kritische zones. Bij hoge proceszekerheid kun je meerdere vacuümcircuits toepassen, zodat één lek niet direct tot uitval leidt.

Er bestaat geen universeel “gemiddeld energieverbruik” voor vacuümcomponenten. Het verbruik hangt sterk af van de toepassing, zoals gekozen technologie, duty cycle, vacuümniveau, flowbehoefte, lekkage, cyclustijd, regelstrategie en de opbouw van het systeem.

In plaats van een gemiddeld verbruik, stuur je beter op praktijkwaarden die aansluiten bij je proces: energie- of persluchtverbruik per pick. verbruik per cyclus en verbruik per uur bij werkelijke belasting. Door hierop te sturen krijg je een realistischer beeld van het werkelijke energiegebruik.

Hoe verlaag je het energieverbruik?

• Kies geen hoger vacuümniveau dan nodig.
• Dimensioneer de bron correct.
• Gebruik energiebesparende regeling.
• Optimaliseer leidingen en beperk verliezen.
• Minimaliseer lekkages en sluit ongebruikte zuignappen af.
• Beperk vervuiling en filterweerstand.

Door deze factoren te optimaliseren, verlaag je het energieverbruik zonder in te leveren op prestaties.

Het onderhoud verschilt door de manier van vacuümopwekking. Met perslucht (pneumatisch) of met een elektrisch aangedreven pomp. Dit bepaalt waar slijtage optreedt en waar je op moet controleren.

Bij pneumatische systemen, zoals vacuümejectoren, ligt de focus op componenten in het luchtpad en de afdichting van het systeem.

Onderhoud bij pneumatisch:

• Filters, nozzles en ventielen
• Zuignappen, slangen en koppelingen
• Lekkagedichtheid

Deze systemen hebben weinig bewegende delen en vragen weinig mechanisch onderhoud, maar zijn gevoelig voor vervuiling en lekkage.

Bij elektrische vacuümpompen ligt de focus op de pomp zelf, met aandacht voor slijtage en service. Daarnaast zijn de aanschafkosten aanzienlijk hoger dan bij een ejector.

Onderhoud bij elektrisch:

• Algemene conditie van de pomp
• Filters en mechanische slijtage
• Service-intervallen en eventuele smering of interne service

De keuze voor een systeem bepaalt dus direct de onderhoudsbehoefte en -strategie.