Ouverture et fermeture automatisées

Des exigences techniques aux solutions adaptées

Dans l’automatisation des laboratoires, la manipulation des récipients d’échantillons - et notamment leur ouverture et leur fermeture - représente un défi particulier. Il s’agit de combiner une grande sécurité des processus avec une complexité minimale. Vous découvrirez ici ce qui est important pour arriver à la bonne solution.

L’élément de base est une unité de préhension rotative, qui est par exemple reliée à un système de manipulation 3D. Les dimensions des récipients d’échantillons et les couples de torsion nécessaires sont le point de départ pour trouver la solution adaptée. Il est également décisif de savoir si différents récipients doivent être traités.

Le couple de torsion nécessaire

Les exigences techniques sont définies par les récipients d’échantillons eux-mêmes. Il s’agit de déterminer le couple de torsion nécessaire pour les ouvrir et les fermer. Le couple de torsion nécessaire devrait toujours être testé au préalable avec les récipients utilisés ultérieurement - et ce dans des conditions aussi réalistes que possible. Lors du remplissage manuel des récipients d’échantillons, le filetage peut être souillé par des produits contenant du glucose ou du sel, par exemple. Après la fermeture, le liquide se dessèche et il se colle ou se cristallise. De ce fait, des forces de processus beaucoup plus élevées sont nécessaires lors de l’ouverture. Si l’on ne teste que des récipients neufs, on risque de fixer des exigences techniques trop faibles.

Les forces exercées sur le préhenseur peuvent être considérablement réduites dans le cas d’une liaison par complémentarité de forme. En revanche, une préhension par adhérence nécessite des forces beaucoup plus importantes.

Les solutions standard de Festo permettent des couples de jusqu’à 5 Nm ainsi que des forces de préhension (selon la disposition) de jusqu’à 200 N. D’autres spécifications sont possibles sur demande.

La taille des récipients

Le nombre de courses nécessaires dépend de la hauteur et du diamètre des récipients.

Pour des récipients de différentes tailles, il est avantageux d’avoir non seulement une course en Z plus longue pour la manipulation, mais aussi une course de préhension plus grande, afin de couvrir autant que possible toutes les exigences avec un seul système.

Cela permet de réduire considérablement la complexité de la solution globale.

Différents pas de filetage

Lors de la manipulation de différents récipients d’échantillons dans une application, ce ne sont souvent pas seulement les dimensions qui sont très différentes, mais aussi les vissages des couvercles.

La synchronisation simultanée des mouvements de rotation et de levage lors de l’ouverture et de la fermeture peut s’avérer très complexe si l’on résout ce problème par voie logicielle. Un adaptateur de fixation avec compensation Z a donc été développé pour le module préhenseur pivotant EHMD de Festo. Celui-ci compense automatiquement le pas de filetage des couvercles jusqu’à 10 mm lors du processus d’ouverture et de fermeture. Grâce à cette solution mécanique simple avec un patin passif, l’axe Z ne doit pas être déplacé de manière contrôlée pendant la rotation. La programmation de la synchronisation n’est plus nécessaire et le déroulement du processus est nettement plus simple.

Fixation des récipients

Lors de l’ouverture et de la fermeture du couvercle, le récipient doit en outre être fixé afin de s’opposer aux moments d’ouverture ou de fermeture. Pour cette tâche, il est par exemple possible d’utiliser une unité de serrage ou une deuxième pince qui s’adapte à différentes tailles de récipients grâce à différentes courses. En fonction des récipients, un simple assemblage de forme avec serrage passif peut également suffire.

Fermeture sûre

Lors de la fermeture du couvercle, deux filets doivent être alignés. Il peut arriver que le couvercle soit posé en biais. Lors de la fermeture, le couple de fermeture prédéfini est alors atteint en raison de la mauvaise position, bien que le couvercle ne soit pas correctement fermé. Afin d’exclure ce risque sans recourir à des capteurs coûteux, Festo intègre une « étape de détection » dans le processus. Une fois le couvercle en place, il faut d’abord le tourner de 360° dans le sens inverse des aiguilles d’une montre en exerçant une légère pression afin d’aligner les filetages du couvercle et du récipient. Ce n’est qu’ensuite que le couvercle est fermé en surveillant l’angle de rotation. Un contrôle indirect du couple est ensuite effectué dans une fenêtre définie au moyen de la mesure du courant du moteur. S’il n’y a pas de message d’erreur dans ce processus, il est très probable que le récipient soit bien fermé.

Les solutions de décapsulation de Festo

Le grand nombre de récipients d’échantillons différents implique déjà un large éventail d’exigences techniques pour l’ouverture et la fermeture automatisées. Festo propose à cet effet un large portefeuille de solutions faisant partie de systèmes de manutention compacts - des modules préhenseurs pivotants complets aux solutions composées de composants standard individuels, en passant par le développement ultérieur et le nouveau développement spécifiques aux clients.

Module préhenseur pivotant EHMD

EHMD est le module préhenseur pivotant le plus compact de sa catégorie et convient particulièrement à l’ouverture et à la fermeture de petits récipients d’échantillons, comme ceux utilisés dans les applications HPLC. Le couple de torsion maximal de 0,3 Nm est suffisant pour ouvrir des récipients d’une contenance maximale de 15 ml. Un module de compensation en option compense automatiquement le pas de filetage des couvercles pendant la rotation - pour une adaptation facile aux types de couvercles et aux pas de filetage les plus divers. Le module préhenseur pivotant se décline en deux versions : entièrement électrique ou avec un préhenseur pneumatique. Les deux permettent une rotation sans fin.

Module préhenseur pivotant EHMD

Module linéaire rotatif hybride DSL-16 -... -SA

Le DSL-16- ... -SA est idéal pour les applications nécessitant des couples de torsion et des forces de préhension élevés. Ce module compact et étroit permet d’ouvrir de manière fiable et en douceur des récipients à col rond et capuchon ou couvercle - avec un couple de torsion réglable jusqu’à 1,7 Nm. La combinaison d’un mouvement de levage et de préhension pneumatique et d’un mouvement de rotation électrique réglable et contrôlable avec précision rend la manipulation des échantillons sûre et reproductible .

Module linéaire rotatif hybride DSL-16 -... -SA

Combinaison de l’EHPS et de l’ERMO

La combinaison du préhenseur électrique standard EHPS et de l’actionneur rotatif électrique ERMO permet de répondre à de nombreuses exigences différentes. Concernant l’EHPS, vous avez le choix entre trois types avec des courses différentes pour des récipients de petite à moyenne taille. ERMO est disponible en quatre tailles - avec des couples de torsion maximums de 0,15 à 5 Nm. Le mécanisme d’entraînement rotatif comprend une mécanique avec un moteur et un système d’entraînement fixes (contrôleur de moteur), une technologie de navigateur web intégrée et des câbles de connexion adaptés.

Combinaison de l’EHPS et de l’ERMO

Développements spécifiques aux clients

Les composants standardisés de Festo permettent de répondre à de très nombreuses exigences de manière rentable, dans un espace réduit et avec une qualité maximale. En cas de souhaits ou de défis très spécifiques, Festo modifie des produits existants ou développe des solutions entièrement nouvelles. Plus nous sommes impliqués tôt dans le processus de planification, plus les avantages pour le client sont importants. Festo USA, par exemple, a développé une solution extrêmement compacte pour la manipulation d’échantillons, qui s’intègre parfaitement dans le système du client - avec des composants Festo standard et un module préhenseur pivotant modifié. Le résultat : une complexité minimale pour une productivité et une sécurité des processus maximales.

novembre 2018

Vue d'ensemble