Na automação de laboratório, a manipulação de recipientes de amostras, em especial a abertura e o fechamento, é um grande desafio. O objetivo é combinar a alta confiabilidade do processo com a mínima complexidade. Aqui você pode descobrir o que é preciso para chegar à solução certa.
O elemento básico é uma unidade de garra giratória conectada a um sistema de manipulação 3D, por exemplo. O ponto de partida para encontrar a solução correta são as dimensões dos recipientes de amostra e os torques necessários. Um fator decisivo também é a eventual necessidade de manusear recipientes diferentes.
Os próprios recipientes de amostras estabelecem os requisitos técnicos. É preciso esclarecer o quanto de torque é necessário para abri-los e fechá-los. A quantidade de torque necessária deve ser sempre testada com antecedência com os recipientes que serão utilizadas posteriormente - e em condições o mais realistas possível. Durante o preenchimento manual dos recipientes de amostra, a rosca pode ser contaminada com meios contendo glicose ou sal, por exemplo. Após o fechamento, o líquido seca e torna-se pegajoso ou se cristaliza. Isso significa que são necessárias forças de processo muito maiores ao abrir. Se você só testar com recipientes novos, corre o risco de estabelecer requisitos técnicos muito baixos.
As forças da garra podem ser significativamente reduzidas com uma conexão positiva. Por outro lado, a preensão por força requer forças muito mais elevadas.
Torques de até 5 Nm e forças de preensão (dependendo do arranjo) de até 200 N podem ser alcançados com soluções padrão da Festo. Outros são possíveis mediante solicitação.
Os cursos necessários são derivados da altura e do diâmetro dos recipientes.
Além de um curso Z de manipulação mais longo, um curso de garra mais longo também é vantajoso para recipientes de diferentes tamanhos, a fim de cobrir o maior número possível de requisitos com apenas um sistema.
Isso reduz significativamente a complexidade da solução global.
Os cursos necessários são derivados da altura e do diâmetro dos recipientes.
Na manipulação de diversos recipientes de amostra em uma aplicação, muitas vezes não só as dimensões são muito diferentes, mas também as conexões de rosca das tampas.
A sincronização simultânea dos movimentos de rotação e elevação durante a abertura e o fechamento pode ser complexa demais para ser resolvida por meio de software. Por conseguinte, um adaptador de montagem com compensação Z foi desenvolvido para o módulo de garra giratória EHMD da Festo. Tal módulo compensa, automaticamente, o passo da rosca das tampas até 10 mm durante o processo de abertura e fechamento. Com essa simples solução mecânica com um deslizador passivo, o eixo Z não precisa ser movimentado de forma controlada durante a rotação. A programação da sincronização não é mais necessária e o fluxo do processo torna-se muito mais simples.
Ao abrir e fechar a tampa, o recipiente deve ser fixado adicionalmente para contrabalançar os momentos de abertura ou fechamento. Para essa tarefa, é adequada, por exemplo, uma unidade de fixação ou uma segunda garra, que pode ser adaptada a diferentes tamanhos de recipientes por meio de cursos diferentes. Dependendo dos recipientes, uma simples conexão positiva com fixação passiva também pode ser suficiente.
Para o fechamento da tampa, duas roscas devem ser alinhadas. Aqui pode acontecer que a tampa seja colocada de forma inclinada. Ao fechar, o torque de fechamento predefinido é alcançado devido à posição incorreta, embora a tampa não esteja devidamente fechada. Para eliminar esse risco sem o uso de sensores caros, a Festo integra uma "etapa de detecção" no processo. Depois de colocada, a tampa é girada primeiro em 360° no sentido anti-horário com uma leve pressão, para alinhar a rosca da tampa com o recipiente. Somente então a tampa é fechada com o ângulo de rotação monitorado. Uma verificação indireta do torque é então realizada em uma janela definida por meio da medição da corrente do motor. Se não houver uma mensagem de erro nesse processo, é muito provável que o recipiente esteja seguramente fechado.
Só o grande número de diferentes recipientes de amostra resulta em uma ampla gama de requisitos técnicos para abertura e fechamento automatizados. A Festo oferece um amplo portfólio de soluções como parte de sistemas de manipulação compactos - desde módulos completos de garras giratórias e soluções baseadas em componentes padrão individuais até aperfeiçoamentos e novos desenvolvimentos específicos de cliente.
O EHMD é o módulo de garra giratória mais compacto de sua classe e adequa-se particularmente à abertura e fechamento de recipientes de amostra pequenos, como os utilizados em aplicações de HPLC. O torque máximo de 0,3 Nm é suficiente para abrir recipientes de até 15 ml de capacidade. Um módulo de compensação opcional compensa, automaticamente, o passo de rosca das tampas durante a rotação - para fácil adaptação a uma ampla gama de tipos de tampa e passos de rosca. O módulo de garra giratória está disponível em duas versões: totalmente elétrica ou com uma garra pneumática. Ambas as versões permitem rotação ilimitada.
O DSL-16- ... -SA é ideal para aplicações que requerem altos torques e forças de preensão. O módulo compacto e estreito pode ser utilizado para abrir, de forma confiável e suave, recipientes com gargalos redondos ou tampas de vedação, com torque ajustável de até 1,7 Nm. A combinação de movimentos de elevação e preensão pneumáticos e um movimento rotativo elétrico precisamente ajustável e monitorável torna a manipulação de amostras seguro e reprodutível .
A combinação da garra elétrica padrão EHPS e do acionamento elétrico rotativo ERMO permite atender a diversos requisitos. Com o EHPS você pode escolher entre três tipos com diferentes comprimentos de curso para recipientes de tamanho pequeno a médio. O ERMO está disponível em quatro tamanhos - com torques máximos de 0,15 a 5 Nm. O atuador rotativo inclui mecânica com motor e sistema de acionamento permanentemente montados (controlador de motor), tecnologia de navegador web integrada e cabos de conexão adequados.
Com os componentes padronizados da Festo, um número muito grande de exigências pode ser coberto de forma econômica, no menor espaço possível e com a mais alta qualidade. Para exigências ou desafios muito específicos, a Festo modifica os produtos existentes ou desenvolve soluções completamente novas. Quanto mais cedo estivermos envolvidos no processo de planejamento, maiores serão os benefícios para o cliente. Por exemplo, a Festo EUA desenvolveu uma solução extremamente compacta para manipulação de amostras que se integra perfeitamente ao sistema do cliente - usando componentes padrão Festo e um módulo de garra giratória modificado. O resultado: complexidade mínima com máxima produtividade e confiabilidade do processo.
