Apertura y cierre automatizados de los viales

De los requisitos técnicos a las soluciones adecuadas

En la automatización de laboratorios, la manipulación de los viales y, especialmente, su apertura y cierre, constituye un desafío especial. El objetivo es aunar una alta fiabilidad del proceso con una complejidad mínima. Aquí puede averiguar qué se necesita para llegar a la solución adecuada.

El elemento básico es una unidad de pinza giratoria que, por ejemplo, se conecta a un sistema de manipulación 3D. El punto de partida para encontrar la solución adecuada son las dimensiones de los viales y los pares de giro necesarios. También es decisivo si hay que manipular viales de distintos tipos.

El par de giro necesario

Los propios viales establecen los requisitos técnicos. Es necesario aclarar cuánto par de giro se necesita para abrirlos y cerrarlos. El valor del par de giro necesario debe probarse siempre de antemano con los viales que se utilizarán más adelante y en condiciones lo más realistas posible. Al llenar manualmente los viales de muestras, la rosca puede contaminarse con fluidos que contengan glucosa o sal, por ejemplo. Tras el cierre, el líquido se seca y se pega o cristaliza. Esto significa que para la apertura son necesarias fuerzas de proceso mucho mayores. Si solo se hacen pruebas con viales nuevos, se corre el riesgo de establecer unos requisitos técnicos demasiado bajos.

Las fuerzas sobre la pinza pueden reducirse significativamente con una unión por forma. En cambio, la sujeción por fuerza requiere fuerzas mucho mayores.

Con las soluciones estándar de Festo pueden alcanzarse pares de giro de hasta 5 Nm y fuerzas de sujeción (según la disposición) de hasta 200 N. Pueden alcanzarse otros pares bajo demanda.

El tamaño de los viales

Las carreras necesarias se calculan a partir de la altura y el diámetro de los viales.

Con los envases de distinto tamaño, además de una mayor carrera en Z del sistema de manipulación, también resulta ventajoso contar con una mayor carrera de la pinza con el fin de cubrir el mayor número posible de requisitos con un solo sistema.

Esto reduce significativamente la complejidad de la solución global.

Las carreras necesarias se calculan a partir de la altura y el diámetro de los viales.

Las carreras necesarias se calculan a partir de la altura y el diámetro de los viales.

Diferentes pasos de rosca

Cuando se manipulan viales de distintos tipos en una misma aplicación, a menudo no solo las dimensiones son muy diferentes, sino también las roscas de las tapas.

La sincronización simultánea de la rotación y el movimiento de carrera durante la apertura y el cierre puede ser muy compleja de resolver desde el punto de vista del software. Por ello, se desarrolló un adaptador de montaje con compensación en Z para el módulo de sujeción giratorio EHMD de Festo. Esto compensa automáticamente el paso de rosca de las tapas de hasta 10 mm durante el proceso de apertura y cierre. Gracias a esta sencilla solución mecánica con un deslizador pasivo se evita que el eje Z tenga que moverse de forma controlada durante la rotación. La programación de la sincronización ya no es necesaria y el desarrollo del proceso se simplifica mucho.

Fijación de los viales

Al abrir y cerrar la tapa, el recipiente debe sujetarse adicionalmente para contrarrestar los momentos que se generan en la apertura o cierre. Para esta tarea se ofrece, por ejemplo, una unidad de sujeción o una segunda pinza, que pueden adaptarse a diferentes tamaños de viales mediante diferentes carreras. Dependiendo de los viales, también puede ser suficiente una unión por forma simple con sujeción pasiva.

Cierre seguro

Al cerrar la tapa, deben alinearse dos roscas. Aquí puede ocurrir que la tapa quede inclinada. Al cerrar, la posición incorrecta hace que se alcance el par de cierre predefinido, aunque la tapa no está bien cerrada. Para eliminar este riesgo sin necesidad de costosos sensores, Festo integra una "etapa de localización" en el proceso. Después de colocar la tapa, primero se gira 360° en el sentido antihorario con una ligera presión para alinear las roscas de la tapa y del vial. Solo entonces se cierra la tapa supervisando el ángulo de giro. A continuación, se realiza una supervisión indirecta del par en una ventana definida mediante la medición de la corriente del motor. Si no aparece ningún mensaje de error en este proceso, lo más probable es que el recipiente esté bien sellado.

Soluciones de descapsulado de Festo

El gran número de viales diferentes da lugar por sí solo a una amplia gama de requisitos técnicos para la apertura y el cierre automatizados. Para ello, Festo ofrece una amplia gama de soluciones dentro de los sistemas compactos de manipulación: desde módulos de sujeción giratorios completos, hasta soluciones a partir de componentes estándar individuales, además de desarrollos nuevos y específicos del cliente.

Módulo de sujeción giratorio EHMD

EHMD es el módulo de sujeción giratorio más compacto de su clase y resulta especialmente adecuado para abrir y cerrar viales pequeños como, por ejemplo, los utilizados en aplicaciones de HPLC. El par de giro máximo de 0,3 Nm es suficiente para abrir viales de hasta 15 ml de capacidad. Un módulo de compensación opcional compensa automáticamente el paso de rosca de las tapas durante la rotación, para facilitar la adaptación a una amplia gama de tipos de tapas y pasos de rosca. El módulo de sujeción giratorio está disponible en dos versiones: completamente eléctrico o con una pinza neumática. Ambas versiones permiten un giro ilimitado.

Módulo de sujeción giratorio EHMD

Módulo híbrido rotativo/lineal DSL-16- ... -SA

El DSL-16- ... -SA es ideal para aplicaciones en las que se requieren pares giratorios y fuerzas de sujeción elevados. Con el módulo compacto y delgado se puede abrir de forma fiable y cuidadosa viales con cuellos redondos y tapones o tapas de cierre, con un par de apriete ajustable de hasta 1,7 Nm. La combinación del movimiento neumático de elevación y agarre y el movimiento giratorio eléctrico ajustable y controlable con precisión hace que la manipulación de muestras sea segura y reproducible .

Módulo híbrido rotativo/lineal DSL-16- ... -SA

Combinación de EHPS y ERMO

Combinando la pinza eléctrica estándar EHPS y el accionamiento giratorio eléctrico ERMO, se pueden cubrir muchos requisitos diferentes. Con la EHPS puede elegir entre tres tipos con diferentes longitudes de carrera para viales pequeños y medianos. ERMO está disponible en cuatro tamaños, con pares máximos de 0,15 a 5 Nm. El actuador giratorio incluye una mecánica con motor montado fijo y sistema de accionamiento (controlador del motor), tecnología de navegador web integrada y cables de conexión adecuados.

Combinación de EHPS y ERMO

Desarrollos a medida de las necesidades del cliente

Los componentes normalizados de Festo permiten cubrir un gran número de requisitos de forma rentable, en el menor espacio posible y con la máxima calidad. Para demandas o exigencias muy específicas, Festo modifica los productos existentes o desarrolla soluciones completamente nuevas. Cuanto antes participemos en el proceso de planificación, mayores serán los beneficios para el cliente. Por ejemplo, Festo USA ha desarrollado una solución extremadamente compacta para la manipulación de muestras que se integra perfectamente en el sistema del cliente, utilizando componentes estándar de Festo y un módulo de sujeción giratorio modificado. El resultado: mínima complejidad con máxima productividad y fiabilidad del proceso.

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noviembre 2018

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