Vacuümsystemen spelen een belangrijke rol binnen industriële automatisering. Van het oppakken van kwetsbare producten tot het verplaatsen van zware werkstukken: met een goed afgestemd vacuümsysteem kunnen producten snel, nauwkeurig en betrouwbaar worden gehanteerd. Maar hoe werkt een vacuümsysteem precies? Uit welke onderdelen bestaat het en waar moet je op letten bij het kiezen van de juiste oplossing? We leggen het uit.
Wat is een vacuümsysteem?
Een vacuümsysteem is een systeem dat gebruikmaakt van onderdruk om bijvoorbeeld producten of werkstukken op te pakken, vast te houden en te verplaatsen. Deze techniek wordt ook wel vacuümhandling genoemd en wordt veel toegepast binnen geautomatiseerde productieprocessen, waar snelheid, precisie en betrouwbaarheid belangrijk zijn.
In de industrie worden vacuümsystemen onder andere gebruikt voor product handling, verpakkingsprocessen en robottoepassingen. Denk aan het verplaatsen van metalen platen, het oppakken van verpakkingen of het hanteren van kwetsbare elektronische componenten.
Geen toepassing is hetzelfde. Het gewicht, de vorm, het materiaal en het oppervlak van een werkstuk bepalen mede hoe een vacuümsysteem moet worden ontworpen. Daarom bestaat een industrieel vacuümsysteem doorgaans uit meerdere componenten die op elkaar zijn afgestemd.
Hoe werkt een vacuümsysteem?
Een vacuümsysteem werkt door een drukverschil te creëren tussen de omgeving en de ruimte onder een vacuümzuignap. Een vacuümejector verlaagt de luchtdruk in het systeem. Wanneer een zuignap goed aansluit op het oppervlak van een werkstuk, ontstaat hierdoor een houdkracht.
De omgevingsdruk zorgt ervoor dat het werkstuk tegen de zuignap wordt gedrukt. Zo kan het worden opgetild of verplaatst, bijvoorbeeld met behulp van een industriële robot en End of Arm Tooling (EOAT).
Het proces bestaat doorgaans uit vier stappen:
- Vacuüm genereren: een vacuümejector creëert onderdruk.
- Werkstuk vastpakken: de vacuümzuignap maakt contact met het werkstuk en bouwt voldoende houdkracht op.
- Werkstuk verplaatsen: een industriële robot of ander geautomatiseerd systeem verplaatst het werkstuk naar de gewenste positie.
- Werkstuk loslaten: door het vacuüm op te heffen, eventueel met behulp van een korte luchtstoot, wordt het werkstuk losgelaten.
Hoe snel en betrouwbaar dit proces verloopt, hangt onder andere af van het vacuümniveau, de beschikbare volumestroom, de afdichting en de afstemming tussen de verschillende componenten.
Uit welke onderdelen bestaat een vacuümsysteem?
Een vacuümsysteem bestaat uit verschillende componenten die samenwerken om het gewenste vacuümniveau te bereiken en te behouden. Welke onderdelen nodig zijn, hangt af van de toepassing en de eigenschappen van het werkstuk.
Vacuümzuignappen
Vacuümzuignappen maken direct contact met het werkstuk en zorgen ervoor dat het kan worden vastgehouden of verplaatst.
De keuze voor de juiste zuignap is afhankelijk van verschillende factoren, zoals het gewicht, het materiaal, de vorm en het oppervlak van het werkstuk. Een gladde metalen plaat vraagt bijvoorbeeld om een andere aanpak dan een kwetsbaar of onregelmatig gevormd product.
Ook het aantal zuignappen en de verdeling ervan zijn belangrijk. Een goede positionering helpt om werkstukken stabiel te verplaatsen en ongewenste bewegingen te voorkomen.
Vacuümejectoren
Een vacuümejector gebruikt perslucht om onderdruk te creëren. Deze vorm van pneumatische vacuümgeneratie is dankzij het compacte ontwerp en de snelle werking vaak geschikt voor toepassingen met korte, herhalende bewegingen, zoals pick-and-place-processen.
Bij het selecteren van een geschikte vacuümejector zijn onder andere de cyclustijd, de benodigde volumestroom, het energieverbruik en de configuratie van het systeem belangrijk. Door de ejector goed af te stemmen op de toepassing, kan het vacuümsysteem efficiënt en betrouwbaar functioneren.
Vacuümtoebehoren: ventielen, filters en sensoren
Naast vacuümejectoren, vacuümpompen en vacuümzuignappen zijn aanvullende componenten nodig om het systeem goed te laten functioneren.
Ventielen regelen bijvoorbeeld het in- en uitschakelen van het vacuüm. Filters beschermen componenten tegen vervuiling en vacuümsensoren bewaken of het gewenste vacuümniveau wordt bereikt.
Ook slangen, vacuümschakelaars en regelaars spelen een rol binnen de complete configuratie. Door deze componenten goed op elkaar af te stemmen, kan het systeem betrouwbaar functioneren en kunnen afwijkingen tijdig worden gesignaleerd.
Waar worden vacuümsystemen toegepast?
Vacuümsystemen worden in uiteenlopende industrieën gebruikt. Vooral in productieprocessen waar werkstukken snel, herhaaldelijk of voorzichtig moeten worden verplaatst, biedt vacuümhandling verschillende mogelijkheden.
Voedingsmiddelenindustrie
In de voedingsmiddelenindustrie worden vacuümsystemen onder andere ingezet voor het oppakken, positioneren en verpakken van producten. Hierbij spelen hygiëne, snelheid en een zorgvuldige productbehandeling een belangrijke rol.
Elektronica
Elektronische componenten kunnen klein, licht en kwetsbaar zijn. Met de juiste vacuümcomponenten kunnen deze werkstukken nauwkeurig worden opgepakt en gepositioneerd, zonder onnodige mechanische belasting.
Metaalbewerking
Bij het verplaatsen van metalen platen of andere zware werkstukken is voldoende houdkracht essentieel. Het vacuümsysteem moet worden afgestemd op het gewicht, de afmetingen en de bewegingen van het werkstuk.
Robotica en product handling
In geautomatiseerde productielijnen worden vacuümsystemen vaak gecombineerd met industriële robots. Hierbij worden vacuümzuignappen en andere componenten geïntegreerd in de End of Arm Tooling (EOAT). Zo kunnen werkstukken tijdens pick-and-place-processen snel en herhaalbaar worden verplaatst.
Waar moet je op letten bij het kiezen van een vacuümsysteem?
Niet ieder vacuümsysteem is geschikt voor iedere toepassing. Een goede keuze begint daarom bij het werkstuk dat je wilt verplaatsen en de omstandigheden waarin het systeem wordt gebruikt.
1. Het gewicht en de eigenschappen van het werkstuk
Het gewicht van het werkstuk bepaalt mede hoeveel houdkracht het vacuümsysteem nodig heeft. Maar ook de vorm, het materiaal en het oppervlak zijn belangrijk.
Een poreus of oneffen oppervlak kan bijvoorbeeld lucht doorlaten, waardoor het moeilijker wordt om voldoende vacuüm op te bouwen. Dit stelt andere eisen aan de vacuümgeneratie en de vacuümzuignappen dan een glad, luchtdicht oppervlak.
2. De gewenste snelheid en cyclustijd
Hoe snel moet een werkstuk worden opgepakt, verplaatst en losgelaten? Bij productieprocessen met korte cyclustijden moet het vacuüm snel genoeg worden opgebouwd en afgebouwd.
De lengte van de slangen, het systeemvolume en de beschikbare volumestroom beïnvloeden de vacuümopbouwtijd. Door hier tijdens het ontwerp rekening mee te houden, voorkom je dat het vacuümsysteem de productiesnelheid beperkt.
3. De benodigde houdkracht en het vacuümniveau
Een hoger vacuümniveau betekent niet automatisch dat een systeem beter presteert. De benodigde houdkracht hangt ook af van de effectieve oppervlakte van de vacuümzuignappen, de bewegingen van het werkstuk en de omstandigheden tijdens het verplaatsen.
Het is daarom belangrijk om niet alleen naar het vacuümniveau te kijken, maar naar de complete configuratie. Zo kun je voldoende houdkracht realiseren zonder onnodig energie te verbruiken. Houd daarbij ook rekening met een passende veiligheidsfactor voor de toepassing.
4. Het energieverbruik
Ook het energieverbruik is een belangrijke overweging. Een vacuümsysteem dat continu perslucht gebruikt, kan bijvoorbeeld meer energie verbruiken dan nodig is voor de toepassing.
Door de juiste vacuümejector of vacuümpomp te selecteren en het systeem slim te regelen, kun je onnodig energieverbruik beperken. Denk bijvoorbeeld aan het uitschakelen van de vacuümgeneratie zodra het gewenste vacuümniveau is bereikt, mits het systeem voldoende houdkracht kan behouden en de toepassing dit veilig toelaat.
5. Betrouwbaarheid en onderhoud
Een betrouwbaar vacuümsysteem draagt bij aan een stabiel productieproces en een hogere uptime. Lekkages, vervuilde filters of versleten vacuümzuignappen kunnen ervoor zorgen dat werkstukken minder goed worden vastgehouden.
Daarom is het belangrijk om niet alleen naar de prestaties bij installatie te kijken, maar ook naar het onderhoud en de betrouwbaarheid op langere termijn.
Het juiste vacuümsysteem begint bij de juiste componenten
Een goed functionerend vacuümsysteem draait om meer dan alleen het creëren van onderdruk. De combinatie van vacuümgeneratie, vacuümzuignappen, ventielen en aanvullende componenten bepaalt hoe efficiënt en betrouwbaar het systeem werkt.
Bij SMC begrijpen we dat iedere toepassing uniek is. Met onze kennis van vacuümtechnologie en pneumatiek en ons uitgebreide assortiment aan vacuümcomponenten helpen we je bij het samenstellen van een oplossing die aansluit op jouw productieproces.
Wil je weten welke componenten geschikt zijn voor jouw toepassing? Ontdek de vacuümoplossingen van SMC en bekijk de mogelijkheden voor jouw vacuümsysteem.
