Ssawki podciśnieniowe płaskie

Ssawki podciśnieniowe płaskie to elementy chwytne wykorzystujące różnicę ciśnień między próżnią a atmosferą, stosowane do przenoszenia, podnoszenia i pozycjonowania detali o płaskiej lub lekko chropowatej powierzchni. Wykorzystują one efekt przyssania, zapewniając pewny i delikatny chwyt w procesach automatyzacji przemysłowej.

Podczas wytworzenia podciśnienia w komorze ssawki, powietrze zostaje odessane, a różnica ciśnień pomiędzy wnętrzem ssawki a otoczeniem dociska ją do powierzchni elementu. Siła przyssania zależy od powierzchni styku, stopnia próżni i materiału kontaktowego, a także od stabilności źródła podciśnienia.

Model ZP-H posiada wzmocnioną konstrukcję z żeberkami stabilizującymi, które zapobiegają deformacji powierzchni chwytnej przy dużych obciążeniach. Dzięki temu ssawka zachowuje kształt i stabilność podczas transportu ciężkich lub elastycznych elementów, np. blach, paneli lub szyb.

Ssawki te oferowane są w średnicach od 40 do 125 mm, co umożliwia dopasowanie siły przyssania do ciężaru przenoszonego detalu. Dla przykładu – ssawka Ø80 mm generuje siłę przyssania ok. 250 N przy podciśnieniu –60 kPa.

SMC oferuje kilka wariantów materiałowych:

• NBR (kauczuk nitrylowy) – uniwersalny, odporny na oleje,

• Silicone (SI) – elastyczny i niepozostawiający śladów,

• Urethane (UR) – wysoka trwałość i odporność mechaniczna,

• FDA Silicone (P) – certyfikowany do kontaktu z żywnością.

Dobór materiału zależy od rodzaju powierzchni i wymagań higienicznych.

Żebra wewnętrzne zwiększają sztywność struktury, zapewniają równomierny rozkład siły podciśnienia i zapobiegają zapadaniu się ssawki przy pracy z cienkimi, gładkimi lub elastycznymi materiałami. Dodatkowo, żebra pełnią funkcję stabilizującą przy szybkim oderwaniu detalu.

Seria ZP3-U/UM to kompaktowa ssawka płaska o niskim profilu, zaprojektowana do zintegrowania z ograniczoną przestrzenią montażową. Charakteryzuje się zredukowaną masą, krótkim czasem reakcji i możliwością bezpośredniego montażu do adaptera z wbudowanym przyłączem podciśnienia.

Litera „M” oznacza materiał poliuretanowy (Urethane), który łączy elastyczność gumy z wysoką odpornością mechaniczną. ZP3-UM zapewnia dłuższą żywotność w porównaniu do silikonowych odpowiedników, zwłaszcza w aplikacjach z dużą liczbą cykli (ponad 5 mln przyssań).

Ssawki te są idealne do szybkich procesów przenoszenia w robotach pick&place, np. w przemyśle elektronicznym, pakowaniu, automatyce montażowej i maszynach etykietujących. Ich płaski kształt minimalizuje objętość podciśnienia, co skraca czas przyssania i odrywania.

Seria ZP2-MU/EU/AU to krótkie ssawki o małej wysokości, zaprojektowane do aplikacji o ograniczonym skoku. Wersja MU oznacza materiał poliuretanowy, EU – EPDM (odporność chemiczna), a AU – silikon antypoślizgowy. Dzięki krótkiej konstrukcji skracają czas reakcji i minimalizują odkształcenia.

Średnice od 10 do 50 mm, a siła przyssania waha się od 20 N (Ø10 mm) do 120 N (Ø50 mm) przy –60 kPa. Dzięki niskiej masie (<5 g) są idealne dla manipulatorów o wysokiej dynamice.

Rowek na powierzchni chwytnej ma za zadanie rozprowadzać podciśnienie równomiernie po całej strefie kontaktu. Umożliwia on też lepsze odsysanie powietrza przy nieregularnych powierzchniach i redukuje ryzyko powstawania pęcherzyków powietrza między ssawką a detalem.

Seria ZP3E wykonana jest z miękkiego silikonu odpornego na odbarwienia i niepozostawiającego śladów nawet na błyszczących, szklanych lub lakierowanych powierzchniach. Dzięki temu stosowana jest w elektronice użytkowej, optyce, przemyśle spożywczym i kosmetycznym.

Miękki silikon zapewnia doskonałą przyczepność do nierównych powierzchni i minimalny efekt „śladu” po kontakcie. Ponadto, materiał ten ma wysoką odporność na temperaturę (do +150°C) i jest dopuszczony do zastosowań z wymaganiami czystości powierzchni.

Pierścień blokujący stabilizuje kształt ssawki podczas zasysania i zapobiega jej deformacji przy dużym podciśnieniu. Umożliwia pracę z cienkimi lub miękkimi materiałami (np. folią, papierem, tworzywem PET), gdzie nadmierne zassanie mogłoby spowodować zagięcie lub wgniecenie powierzchni.

• ZP(U) – standardowy kształt pierścienia blokującego,

• ZP(C) – pierścień o pogrubionej konstrukcji do wyższych obciążeń dynamicznych.

Wersja C zapewnia stabilność przy pracy z cięższymi elementami i w środowisku o dużych przyspieszeniach.

Seria ZP2-MT to ultracienkie ssawki zaprojektowane do precyzyjnego chwytania elementów o minimalnej grubości, takich jak folie, blistry, płytki PCB czy etykiety. Rowek zapewnia równomierne przyssanie, a cienki profil eliminuje odkształcenia.

Średnice od 4 do 25 mm, grubość robocza poniżej 5 mm. Dzięki temu ssawki te mogą być montowane w bardzo kompaktowych chwytakach lub bezpośrednio w ramionach robotów montażowych SMT.

Standardowy zakres roboczy to –10 do –90 kPa, przy czym większość modeli osiąga optymalne parametry przy –60 kPa. Wartość ta gwarantuje stabilny chwyt bez nadmiernego obciążenia detalu.

Siła przyssania zależy od:

• średnicy ssawki (pole powierzchni),

• poziomu podciśnienia,

• materiału uszczelnienia,

• chropowatości powierzchni detalu.

W praktyce przy wzroście średnicy o 20% siła ssania zwiększa się o ok. 40%.

Tak – ZP3P wykonane są z silikonu klasy spożywczej (FDA CFR21 §177.2600), odpornego na tłuszcze, alkohole i czynniki myjące. Mogą być stosowane w liniach pakowania żywności, napojów, kosmetyków i farmaceutyków, gdzie wymagane jest bezpieczne, bezśladowe chwytanie.

Zastosowany materiał nie wydziela lotnych związków organicznych, nie zanieczyszcza produktu i zachowuje elastyczność w szerokim zakresie temperatur (–30°C do +150°C). Dodatkowo, powierzchnia jest łatwa do czyszczenia i odporna na detergenty CIP.

Przy standardowych warunkach pracy (–60 kPa, 20°C, gładka powierzchnia) ssawki osiągają trwałość:

• NBR/UR: 5–10 mln cykli,

• SI: 3–5 mln cykli,

• FDA Silicone: 2–3 mln cykli.

Żywotność zależy od intensywności pracy i rodzaju przenoszonego detalu.

SMC oferuje adaptery gwintowane (M5–G1/4), szybkozłączne oraz z kompensacją sprężynową. Wersje z kompensacją umożliwiają automatyczne dopasowanie ssawki do nierównej powierzchni detalu i minimalizują ryzyko uszkodzenia przy przyłożeniu pod kątem.

• NBR: –10 do +80°C,

• Urethane: –20 do +70°C,

• Silicone (SI): –30 do +150°C,

• FDA Silicone: –30 do +180°C.

Dobór odpowiedniego materiału zapewnia nie tylko trwałość, ale też stabilność wymiarową przy zmianach temperatury.

Ssawki należy montować pionowo do powierzchni chwytanej, aby uniknąć sił bocznych i deformacji krawędzi. Moment dokręcania adaptera nie powinien przekraczać wartości podanej w katalogu (zwykle 0,2–0,6 N·m). W aplikacjach dynamicznych rekomendowane jest stosowanie adapterów z kompensacją osiową – eliminują błędy pozycjonowania i skracają czas kontaktu.

Tak. Ssawki płaskie SMC zachowują stabilność w każdej orientacji, o ile zapewnione jest odpowiednie podciśnienie. Przy chwytaniu od góry zaleca się stosowanie zaworów antyspadowych (check valve), które utrzymują podciśnienie w przypadku krótkotrwałego zaniku źródła próżni.

• Nieszczelność połączeń lub pęknięcia przewodu,

• Zanieczyszczony filtr w linii podciśnienia,

• Niewłaściwe dopasowanie średnicy ssawki do obciążenia,

• Zużycie lub stwardnienie materiału kontaktowego,

• Nierówności lub porowatość powierzchni detalu.

Regularna kontrola szczelności i czystości układu eliminuje 90% takich problemów.

Ssawki należy czyścić suchą szmatką lub sprężonym powietrzem (bez oleju i wilgoci). W przypadku silikonu FDA dopuszcza się mycie w roztworach alkoholu izopropylowego. Należy unikać środków zawierających ketony, które mogą zniszczyć poliuretan lub NBR.

Tak, ale zależy to od materiału:

• NBR – wysoka odporność na oleje mineralne,

• Urethane – dobra odporność na ścieranie, umiarkowana na oleje,

• EPDM (EU) – odporność na chemikalia i ozon,

• Silicone (SI/FDA) – odporność na chemikalia spożywcze i środki myjące.

W razie wątpliwości SMC dostarcza tabelę kompatybilności chemicznej.

Wzór ogólny:

F = P x A

gdzie:
F – siła ssania [N],
P – wartość podciśnienia [Pa],
A – powierzchnia czynna ssawki [m²].
Dla bezpieczeństwa przyjmuje się współczynnik zapasu 2–3× względem masy detalu (uwzględniający straty i przyspieszenia).

W zależności od średnicy i rodzaju powierzchni:

• małe ssawki (Ø10–20 mm): do 10 g,

• średnie (Ø30–60 mm): do 5 g,

• duże (Ø80–125 mm): do 3 g.

Powyżej tych wartości należy stosować zawory utrzymujące próżnię lub zasilanie wspomagane.

Im gładsza i mniej porowata powierzchnia, tym skuteczniejszy chwyt. Na powierzchniach szorstkich lub perforowanych należy używać ssawkek z rowkiem i miękkim silikonem (ZP3E, ZP2-MT), które kompensują mikro-nierówności. Dla porowatych materiałów SMC zaleca zastosowanie pomp próżniowych o dużym przepływie.

Poprzez:

• użycie ssawek z miękkim brzegiem (soft lip),

• zastosowanie adapterów z ruchomą sprężyną,

• zwiększenie wartości podciśnienia,

• użycie większej średnicy ssawki.

• Wyrównanie ciśnienia (szybkie napowietrzenie komory),

• Zawory wydmuchowe (blow-off) – krótki impuls powietrza ułatwia odklejenie,

• Ruch mechaniczny – np. przesunięcie manipulatora w osi Z.

Zastosowanie funkcji blow-off znacznie przyspiesza cykl i eliminuje efekt „przyklejenia” cienkich detali.

Zakres temperatur pracy: –30°C do +150°C (w zależności od materiału).
Wilgotność względna: do 90% RH (bez kondensacji).
Ssawki mogą być używane w czystych pomieszczeniach (Cleanroom ISO 6–8) – szczególnie serie ZP3E i ZP3P.

Tak, w wersji ZP3P (FDA Silicone) lub ZP3E. Materiały te są nietoksyczne, odporne na detergenty i parę wodną, a konstrukcja pozbawiona wnęk ułatwia utrzymanie higieny. Wersje te spełniają normy FDA, EU1935/2004 oraz ISO 14644-1.

• przenoszenie szyb, blach i paneli,

• pakowanie kartonów, blisterów i folii,

• montaż elementów elektronicznych (PCB, LCD),

• transport produktów spożywczych,

• manipulacja płytkami szklanymi,

• etykietowanie i automaty pakujące.

Dzięki szerokiemu wyborowi średnic i materiałów SMC pokrywa praktycznie każdy sektor przemysłu.

Ssawki można zasilać:

• eżektorami SMC serii ZH/ZU/ZU-A,

• pompami próżniowymi,

• systemami centralnej próżni.

Dla dynamicznych aplikacji pick&place zaleca się eżektory o krótkim czasie reakcji (<15 ms).

Tak, w połączeniu z czujnikami ZSE20/30/40A możliwe jest monitorowanie siły przyssania i weryfikacja obecności detalu. Czujniki te mogą przesyłać sygnał do PLC, umożliwiając automatyczne wykrywanie błędów chwytu.

• Gwint zewnętrzny lub wewnętrzny (M5–G1/4),

• Adapter z przegubem kulowym,

• Adapter z kompensacją wysokości,

• Złącze szybkozłączne push-in.

Każdy z tych sposobów umożliwia elastyczny montaż zależnie od kierunku działania siły i przestrzeni roboczej.

• Codziennie: kontrola szczelności i czystości powierzchni,

• Co tydzień: czyszczenie filtrów ssących,

• Co miesiąc: kontrola zużycia materiału ssawki,

• Co 6 miesięcy: wymiana zużytych elementów gumowych i sprawdzenie zaworów zwrotnych.

Utrzymanie czystości ma kluczowe znaczenie dla stałej siły chwytu.

• Widoczne spłaszczenie krawędzi,

• Trudności w uzyskaniu szczelności,

• Wzrost czasu przyssania,

• Obniżona siła chwytu przy tym samym podciśnieniu.

Zużycie jest szczególnie widoczne w ssawkach poliuretanowych po milionach cykli.

Ssawki płaskie tolerują nierówności rzędu ±0,2–0,5 mm. W przypadku większych różnic zaleca się użycie kompensatorów sprężynowych lub przejście na ssawki mieszkowe (ZP2-MB).

• Nigdy nie dotykać pracującej ssawki ręką,

• Stosować zawory antyspadowe,

• Upewnić się, że wózek lub detal nie spadnie przy zaniku zasilania,

• Używać regulatorów ciśnienia i czujników próżni.

Bezpieczna praca opiera się na utrzymaniu stabilnego i kontrolowanego podciśnienia.

• Zastosowanie eżektorów z funkcją oszczędzania powietrza (ZK2, ZH-X),

• Użycie zaworów ON/OFF sterujących próżnią tylko w fazie chwytu,

• Optymalizacja średnicy przewodów ssących,

• Minimalizacja objętości wewnętrznej systemu.

SMC szacuje, że wdrożenie tych rozwiązań może obniżyć zużycie sprężonego powietrza o 40%.

Ssawki płaskie są szybsze, stabilniejsze i zapewniają większą siłę przyssania na gładkich powierzchniach. Mieszkowe z kolei kompensują nierówności i umożliwiają chwyt pod kątem. Wybór zależy od rodzaju detalu: płaskie – do płyt, mieszkowe – do opakowań i nieregularnych kształtów.

Ssawki ZP3E i ZP3P spełniają wymogi ISO 14644-1 klasy 6, są wolne od silikonu przemysłowego i związków fluorowych. Nie emitują cząstek i mogą być sterylizowane parowo. SMC oferuje również wersje antystatyczne dla elektroniki (oznaczenie „-X5”).

Łączą precyzję chwytu, szeroki wybór materiałów, wysoką trwałość i modułową budowę. Dzięki seriom ZP, ZP2, ZP3 i ZP3P można tworzyć dowolne konfiguracje dopasowane do powierzchni, ciężaru i środowiska pracy.
SMC udoskonala te produkty od dekad – dlatego ssawki te stały się globalnym punktem odniesienia w automatyce podciśnieniowej, zapewniając niezawodność w każdej branży: od spożywczej po robotykę precyzyjną.