Apertura/chiusura automatizzata di porta campioni

Dai requisiti tecnici alle soluzioni adeguate

Nell'automazione di laboratorio, la manipolazione di porta campioni, specialmente l'apertura e la chiusura, rappresenta una sfida particolare. L'obiettivo è quello di combinare un'elevata affidabilità del processo con una complessità minima. Qui potete scoprire cosa serve per arrivare alla soluzione giusta.

L'elemento di base è un'unità di presa rotante, collegata ad esempio a un sistema di manipolazione 3D. Il punto di partenza per trovare la soluzione adeguata sono le dimensioni dei porta campioni e le coppie necessarie. È inoltre fondamentale sapere se devono essere manipolati diversi recipienti.

La coppia necessaria

Sono gli stessi porta campioni a stabilire i requisiti tecnici. È necessario chiarire la coppia necessaria per aprirli e chiuderli. La quantità di coppia richiesta dovrebbe essere sempre testata in anticipo, con i recipienti che verranno utilizzati in seguito, e in condizioni il più possibile realistiche. Quando si riempiono manualmente i porta campioni, la filettatura può essere contaminata da fluidi contenenti glucosio o sale, ad esempio. Dopo la chiusura, il liquido si asciuga e si attacca o cristallizza. Ciò significa che all'apertura sono necessarie forze di processo molto più elevate. Se si effettuano test soltanto con recipienti nuovi di fabbrica, si corre il rischio di fissare requisiti tecnici troppo bassi.

Le forze sulla pinza possono essere notevolmente ridotte con un collegamento ad accoppiamento geometrico. La presa ad accoppiamento di forza, invece, richiede forze molto più elevate.

Le soluzioni standard di Festo consentono di realizzare coppie fino a 5 Nm e forze di presa fino a 200 N (a seconda della disposizione). Altre versioni sono possibili su richiesta.

Le dimensioni dei recipienti

Le corse necessarie si ricavano dall'altezza e dal diametro dei recipienti.

Oltre a una corsa Z di manipolazione più lunga, anche una corsa di presa più grande è vantaggiosa in caso di contenitori di dimensioni diverse, al fine di coprire il maggior numero possibile di requisiti con un solo sistema.

Questo riduce significativamente la complessità della soluzione complessiva.

Le corse necessarie si ricavano da altezza e diametro dei recipienti.

Le corse necessarie si ricavano da altezza e diametro dei recipienti.

Diversi passi di filettatura

Quando si manipolano diversi porta campioni in una stessa applicazione, spesso non solo le dimensioni sono molto differenti, ma anche i raccordi filettati dei coperchi.

La sincronizzazione simultanea del movimento di rotazione e di sollevamento, durante l'apertura e la chiusura, può essere molto complessa da risolvere dal punto di vista del software. È stato quindi sviluppato un adattatore di fissaggio con compensazione Z per il modulo rotante di presa EHMD di Festo. Esso compensa automaticamente il passo della filettatura dei coperchi, fino a 10 mm, durante il processo di apertura e chiusura. Questa semplice soluzione meccanica, con un cursore passivo, fa sì che l'asse Z non debba essere spostato in modo controllato durante la rotazione. La programmazione della sincronizzazione non è più necessaria e lo svolgimento del processo viene notevolmente semplificato.

Fissaggio dei recipienti

Quando si apre e si chiude il coperchio, il recipiente deve essere ulteriormente fissato per contrastare i momenti di apertura o chiusura. Adatta a questa mansione è, ad esempio, un'unità di serraggio o una seconda pinza, che può essere adeguata alle diverse dimensioni del recipiente mediante corse differenti. A seconda dei recipienti, può essere sufficiente anche un semplice accoppiamento geometrico con serraggio passivo.

Chiusura sicura

Alla chiusura del coperchio è necessario allineare due filettature. In questo caso può accadere che il coperchio venga inserito trasversalmente. Durante la rotazione, il momento di chiusura predefinito viene raggiunto a causa del disallineamento, nonostante il coperchio non sia chiuso correttamente. Per eliminare tale rischio senza costosi sensori, Festo integra una "fase di ricerca" nel processo. Dopo aver applicato il coperchio, questo viene prima ruotato di 360° in senso antiorario con una leggera pressione, al fine di allineare la filettatura del coperchio e del recipiente. Solo a questo punto il coperchio viene chiuso monitorando l'angolo di rotazione. In una finestra definita viene quindi eseguito un controllo indiretto della coppia, mediante la misurazione della corrente del motore. Se non viene visualizzato alcun messaggio di errore in questo processo, è probabile che il recipiente sia sigillato in modo sicuro.

Soluzioni di decapping Festo

L'elevato numero di porta campioni diversi comporta un'ampia gamma di requisiti tecnici per l'apertura e la chiusura automatizzate. Festo offre un grande assortimento di soluzioni nell'ambito dei sistemi di manipolazione compatti: da moduli rotanti di presa completi, a soluzioni realizzate con singoli componenti standard, fino a perfezionamenti e nuovi sviluppi specifici per il cliente.

Modulo rotante di presa EHMD

EHMD è il modulo rotante di presa più compatto della sua categoria, ed è particolarmente adatto all'apertura e alla chiusura di porta campioni di dimensioni ridotte, come quelli utilizzati nelle applicazioni HPLC. La coppia massima di 0,3 Nm è sufficiente per aprire recipienti con capacità fino a 15 ml. Un modulo di compensazione opzionale, compensa automaticamente il passo della filettatura dei coperchi durante la rotazione, per adattarsi facilmente a un'ampia varietà di coperchi e passi di filettatura. Il modulo rotante di presa è disponibile in due versioni: completamente elettrica o con pinza pneumatica. Entrambe consentono una rotazione infinita.

Modulo rotante di presa EHMD

Modulo lineare ibrido di rotazione DSL-16- ... -SA

Il DSL-16- ... -SA è ideale per le applicazioni che richiedono coppie e forze di presa elevate. Con il modulo compatto e sottile, i recipienti con collo rotondo e tappo o coperchio di tenuta, possono essere aperti in modo affidabile e delicato, con una coppia regolabile fino a 1,7 Nm. La combinazione tra sollevamento pneumatico e movimento di presa e rotatorio elettrico, regolabile e monitorabile con precisione, rende la manipolazione dei campioni sicura e riproducibile .

Modulo lineare ibrido di rotazione DSL-16- ... -SA

Combinazione di EHPS e ERMO

Combinando la pinza elettrica standard EHPS e l'azionamento rotante elettrico ERMO, è possibile soddisfare esigenze molte diverse. Con l'EHPS è possibile scegliere tra tre tipologie, con diverse lunghezze di corsa, per recipienti di piccole e medie dimensioni. ERMO è disponibile in quattro dimensioni, con coppie massime da 0,15 a 5 Nm. L'attuatore rotante comprende una meccanica con motore e un sistema di azionamento (controllore motore) montati in modo permanente, tecnologia web browser integrata e cavi di collegamento adeguati.

Combinazione di EHPS e ERMO

Sviluppi su misura per il cliente

Con i componenti standardizzati di Festo è possibile soddisfare economicamente un gran numero di requisiti, nel minor spazio possibile e con la massima qualità. Per esigenze o sfide molto specifiche, Festo modifica i prodotti esistenti o sviluppa soluzioni del tutto nuove. Quanto prima veniamo coinvolti nel processo di pianificazione, tanto maggiori saranno i vantaggi per il cliente. Ad esempio, Festo USA ha sviluppato una soluzione estremamente compatta, per la manipolazione dei campioni, che si integra perfettamente nel sistema del cliente, utilizzando componenti standard Festo e un modulo rotante di presa modificato. Il risultato: complessità minima a fronte di massima produttività e affidabilità del processo.

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novembre 2018

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