POWIERZCHNIA CHWYTU – CZYLI MIEJSCE PRZYSSANIA SIĘ SSAWKI DO PRODUKTU

 

III. POWIERZCHNIA CHWYTU – MIEJSCE PRZYSSANIA SIĘ SSAWKI DO PRODUKTU

O skuteczności chwycenia przedmiotu za pomocą ssawki decyduje przede wszystkim rodzaj i jakość powierzc­hni chwytanego przedmiotu oraz stopień dopasowania konstrukcji ssawki do danej powierz­chni. Każda ssawka chwyci bezproblemowo i pewnie czystą, gładką i płaską powierzchnię przedmiotu, wykonanego ze sztywnego, trwałego i szczelnego (nieprzepuszczającego wskrośnie) materiału. Wbrew pozorom jest dużo takich przedmiotów, które spełniają powyższe 6 warun­ków:

• arkusze blach
• tafle szklane
• grube płyty z tworzyw sztucz­nych
• szlifowane płyty kamienne, itp.

 
 
Zdecydo­wanie więcej jest przed­miotów, które poprzez swoje cechy nie spełniają powyższych warunków i do ich chwycenia konieczne jest zastosowanie ssawek spe­cjal­nych.
 
Po krótce omówione zostaną poszcze­gólne cechy po­wierzchni chwytanych przedmiotów i podane będą przykłady konstrukcji ssawek, które spełniają związane z tym wymagania. Nasza analiza będzie się koncentrowała na rozwiązaniu pojedynczego wymagania. W przypadku jednoczesnego wystąpienia dwóch lub większej ilości warunków do spełnienia, analiza musi być rozszerzona i indy­widualna – często podparta testami praktycznymi z różnymi konstrukcjami ssawek, wykonanych z różnych materiałów.
 

WARUNEK I: POWIERZCHNIA PŁASKA CZY NIE?

Powierzchnię płaską chwycą wszystkie ssawki uniwersalne i zdecydowana większość ssawek specjalnych. Uniwersalne ssawki to ssawki okrągłe lub owalne, przy czym mogą być wykonane jako płaskie lub mieszkowe (najczęściej 1,5 lub 2,5 mieszkowe).
 

A co w przypadku in­nych powierzchni: wypukłych, wklęsłych, wklęsło-wypukłych (np. siodło­wych), walco­wych, falistych bądź specjalnych? Najprościej jest dobrać ssawkę do po­wierzchni wypukłej. Jest to uwarunkowane budową większości ssawek, któ­rych wargi uszczelniające tworzą czaszę o różnym promieniu. Stąd wielu pro­du­centów ssawek, jako jeden z podstawowych parametrów ssawki, podaje minimalny pro­mień krzywizny (wypukłości), do której ssawka się dopasuje i poprawnie chwyci przedmiot.

 

Dużo trudniej dobrać ssawkę do powierzchni wklęsłej. W takim przy­padku wargi uszczelniające muszą się „wywinąć”. Jest to trudne z dwóch powo­dów. Po pierwsze konstrukcja wargi uszczelniające oraz elastyczność materiału, z jakiego jest wyko­nana, musi to umożli­wić. Po drugie - wargi muszą w trakcie wywijania się, „popłynąć” po powierzchni chwytanego przedmiotu. Przy zbyt dużym współczyn­niku tarcia i przy zbyt dużej elastyczności wargi uszczelniającej, nastąpi ich podwinięcie – uniemożliwiające doszczelnienie się ssawki do chwytanej powierzchni. Przykładem ssawki, która może chwytać nie tylko powierzchnie wypukłe czy wklęsłe, ale także wypukło-wklęsłe jest ssawka dedyko­wana do chwytania blach, pokazana na zdjęciu obok.

 

Do specyficznych powierzchni walcowych (długich, o relatywnie małym promieniu krzywizny) często stosuje się ssawki owalne. Niestety nie zapewniają one dużej siły nośnej. Jest to poważna wada, ale nie najbar­dziej uciążliwa. Największą wadą ssawek owalnych jest ich mała odporność na występowanie sił poprzecznych, występujących np. podczas ruchu manipulatora, które mogą doprowadzić do oderwa­nia się przedmiotu. Z pomocą przychodzą tu ssawki owalne mieszkowe, które na mieszkach potrafią w pewnym stopniu zniwelować negatywne skutki prostopadłych przeciążeń. Najlepszym rozwią­za­niem są jednak ssawki specjalne do rur. Kształt tych ssawek idealnie dopasowuje się do powierzchni rury, gwa­ran­tując pewność i sta­bilność mocowania oraz maksymalną siłę chwytu. Niestety, jak to bywa z ssaw­kami specjalnymi, pasu­ją one tylko do rur o wąskim przedziale średnic, stąd ich zastosowanie do innych aplikacji jest mocno ograniczone.

 

Często powierzchnia płyt lub tafli szklanych nie jest gładka, lecz występują na niej wypukłe struktury. Tak jest w przypadku blach podestowych (blach ryflowanych) – zabezpieczających przed pośliźnięciem się, czy szkła ornamentowego, w których struktury te mają charakter dekoracyjny. W tych lub podob­nych produktach wargi uszczelniające ssawki powinny być wykonane ze spienionych materiałów (gąbek) o zamkniętych porach. Tak miękkie materiały poddają się pod nacis­kiem wypukłych przetło­czeń lub wylewek, dzięki czemu zapewniona jest wystarczająca szczelność ssawki. Wystarczająca, gdyż pojawia się tu niewielka, a istotna wada. Takie ssawki mają naturalne, niewielkie nieszczelności pian­kowych warg uszczelniających, które uniemożliwiają zastosowanie pasywnego zabezpieczenia ładunku przed „oderwaniem się” w przypadku zaniku zasilania ssawki w podciśnienie.

 

Ssawki z uszczelnieniem piankowym mogą być również, z powodzeniem, stosowane do przedmiotów, które na powierz­chni mają wgłębienia w postaci zarysowań lub pęknięć (tarcica, surowe drewno, kamień, panele z powierzchnią stylizowaną itp.). W przy­padku, gdy wgłębienia te nie są duże i wystę­pują na niedużych odcinkach, można zastosować specjalne ssawki z dodat­kowymi, wewnętrznymi krawędziami uszczelniającymi, które zwiększają prawdopodobieństwo doszczelnienia się ssawki w miej­scu zagłębienia. Zaletą tych ssawek jest to, że są całko­wicie szczelne i przy poprawnym chwycie i kon­figuracji systemu zasilania, mogą utrzymać produkt po niekontro­lo­wanym zaniku zasilania.

 

Ciekawym i częstym (w przemyśle opakowań) przypadkiem nierównej po­wierzchni jest tektura falista. Zapewnienie poprawnego chwytu takiej struktury może być skuteczne za pomocą chwytaków „bezdoty­kowych” lub eżektorów transportowych. Te zagadnienia nie będą omawiane razem z metodami doboru ssawek. Niemniej są na rynku ssawki z tak delikatnymi wargami uszczel­nia­jącymi, że mogą z powodzeniem dopasować się do takiej powierzchni i wy­tworzyć odpowiednią siłę chwytu. Zaleta ta jest jednak okupiona dużo mniejszą żywotnością tych ssawek.

Kolejną, istotną w procesie doboru ssawek, cechą chwytanego produktu, a konkretniej - jego powierzchni - jest jej sztywność. Powierzchnia produktu nie jest sztywna i podczas chwytu nie powinna być zdeformowana, alboteż  nie jest sztywna i może ulec deformacji. Dobrym przykładem na pierwszą opcję jest kartka papieru, naklejka lub opakowanie z cienkiej folii aluminiowej (dodatkowo z nadrukiem tekstu o małej czcionce). W takim przypadku ze względu estetycznego i funkcjonalnego, nie jest wskazane trwałe zdeformowanie chwytanej powierzchni z po­wodu jej zassania do wnętrza ssawki. 
 

Tu z pomocą przychodzą ssawki o płaskiej konstrukcji części chwytnej z miękkimi wargami doszczelniającymi. Najnowsze konstrukcje takich ssawek mają kształt wewnętrznej powierzchni wsporczej na obraz plastra miodu. Z kolei przykładem chwytania powierzchni niestabilnych, które nie tylko deformują się w momencie uchwycenia przez ssawkę, ale również podczas unoszenia i przemieszczania, są wszelkiego rodzaju opakowania z cienkiej folii w postaci torebek bądź saszetek. W takich procesach to ssawka i jej elastyczne wargi uszczelniające muszą „podążać’ za zmianami kształtu chwytanej powierzchni. Dedykowane do tego ssawki mają najczęściej bardzo cienkie, dość długie wargi uszczelniające w kształcie tzw. firanki, czyli jej krawędzie są faliste. Zapobiega to powstawaniu tzw. mostków powietrznych pomiędzy ssawką a deformującą się powierzchnią chwytanego przedmiotu.

 

Kolejny warunek doboru ssawki do danego produktu to jego kruchość. Ponieważ na chwytaną powierzchnię oddziaływujemy bardzo dużymi siłami, sięgającymi 1kg/cm2, może się zdarzyć, że powierzchnia produktu lub cały produkt ulegnie uszkodzeniu. Taka sytuacja ma miescje np. przy chwytaniu fotoogniw krzemowych. Aby temu zapobiec można np. ograniczyć przestrzeń pomiędzy powierzchnią chwytanego przdmiotu, a dnem ssawki, o które oprze się powierzchnia produktu po zassaniu. Odległość ta, w dedykowanych do chwytania fotoogniw ssawkach, wynosi 0,1 mm. Nieuniknione wygięcie produktu na taką odległość nie spowoduje jego pęknięcia. Tu można dostrzec potencjał w zastosowaniu tych ssawek do naklejanych etykiet na płaskie powierzchnie. Co prawda, w przypadku etykiet samoprzylepnych, nie musimy martwić się o ich kruchość, ale prawie idealne, płaskie chwycenie etykiety nie spowoduje powstanie bąbla powietrza przy naklejaniu etykiety na docelową, płaską powierzchnię.

 

Na koniec warto wspomieć o doborze ssawek do powierzchni zanieczyszczonych. Każde zanieczyszcze­nie negatywnie wpływa na pewność i stabilność chwytu za pomocą ssawek. Stąd apel, aby z jednej strony starać się o to, aby chwytane przedmioty nie miały zanieczyszczeń powierzchniowych, a z drugiej strony, przeprowadzać testy dla różnych ssawek i wybierać empirycznie te najlepsze, w przypadku, gdy nie można zapewnić stabilności i czystości chwytanej powierzchni. Wyjątkiem są metalowe przedmioty pokryte konserwującym filmem olejowym – np. arkusze blach na tłoczniach. Ten rodzaj zanieczyszczenia powierzchniowego jest tak popularny w przemyśle, że powstała szeroka gama ssawek dedykowanych do takich powierzchni. Rozwiązaniem problemu utraty przyczepności ssawki do naolejonej powierzchni podczas występowania sił poprzecznych jest specjalna konstrukcja dna ssawki. Powierzchnie wsporcze oraz krawędzie warg uszczelniającyh są „uzbrojone” w sieć kanalików, w których lokalnie zbiera się olej z chwytanej powierzchni. Dzięki temu otoczenie wokół kanalików jest osuszone i ssawka do arkuszy blach uzyskuje dobrą przyczepność – porównywalną z powierzchnią nienaolejoną.

 

Zapraszam do przeczytania poprzednich części cyklu artykułów dotyczących ssawek: