O elemento básico é uma unidade de pinça rotativa que, por exemplo, está ligada a um sistema de manipulação 3D. O ponto de partida para encontrar a solução adequada é as dimensões dos tubos de ensaio e os binários de rotação necessários. Também é essencial se for necessário manipular tubos de ensaio de diferentes tipos.
Os próprios tubos de ensaio estabelecem os requisitos técnicos. É necessário esclarecer o binário de rotação necessário para abri-los e fechá-los. O valor de binário de rotação necessário deve ser sempre testado antecipadamente com os tubos de ensaio que serão utilizados posteriormente e em condições o mais realistas possível. Ao encher manualmente os tubos de ensaio das amostras, a rosca pode ficar contaminada com fluidos que contenham glicose ou sal, por exemplo. Após ter sido vedado, o líquido seca e cola ou cristaliza. Isto significa que, para a abertura, são necessárias forças de processo muito superiores. Se são efetuados testes apenas com tubos de ensaio novos, há o risco de se estabelecerem requisitos técnicos demasiado baixos.
As forças sobre a pinça podem ser significativamente reduzidas com uma ligação por forma. Por outro lado, a fixação por força exige forças muito superiores.
Com as soluções padrão da Festo, podem ser alcançados binários de rotação de até 5 Nm e forças de fixação (de acordo com a disposição) de até 200 N. Podem ser alcançados outros binários a pedido.
Os cursos necessários são calculados a partir da altura e do diâmetro dos tubos de ensaio.
Com os recipientes de tamanhos diferentes, além de um maior curso no Z do sistema de manipulação, também é vantajoso contar com um curso mais longo da pinça com a finalidade de cobrir o maior número de requisitos possível com um só sistema.
Isto reduz significativamente a complexidade da solução global.
Quando são manipulados tubos de ensaio de diferentes tipos numa mesma aplicação, frequentemente não só as dimensões são muito diferentes, como também as roscas das tampas.
A sincronização simultânea da rotação e do movimento de curso durante a abertura e o fecho pode ser muito complexa de resolver desde o ponto de vista do software. Por isso, foi desenvolvido um adaptador de montagem com compensação em Z para o módulo de fixação rotativo EHMD da Festo. Isto compensa automaticamente o passo de rosca das tampas de até 10 mm durante o processo de abertura e fecho. Graças a esta solução mecânica simples com um deslizador passivo, é possível evitar que o eixo Z tenha que se deslocar de forma controlada durante a rotação. A programação da sincronização já não é necessária e o desenvolvimento do processo torna-se muito mais simples.
Ao abrir e fechar a tampa, o recipiente deve ser fixado adicionalmente para contrariar os binários gerados na abertura ou no fecho. Para esta tarefa oferece-se, por exemplo, uma unidade de fixação ou uma segunda pinça, que se podem adaptar a diferentes tamanhos de tubos de ensaio por meio de diferentes cursos. Dependendo dos tubos de ensaio, também uma união por forma simples com fixação passiva pode ser suficiente.
Ao fechar a tampa, devem alinhar-se duas roscas. Pode ocorrer de a tampa ficar inclinada. Ao fechar, a posição incorreta faz com que se alcance o binário de fecho predefinido, embora a tampa não esteja bem fechada. Para eliminar este risco sem precisar de sensores caros, a Festo integra uma "etapa de localização" no processo. Depois de colocar a tampa, primeiro gira-se 360° na direção anti horário com uma ligeira pressão para alinhar as roscas da tampa e do tubo de ensaio. Só então, a tampa é fechada monitorizando o ângulo de rotação. Em seguida, é realizada uma supervisão indireta do binário numa janela definida através da medição da corrente do motor. Se não aparecer nenhuma mensagem de erro neste processo, o mais provável é que o recipiente esteja bem selado.
O grande número de tubos de ensaio dá lugar a uma ampla gama de requisitos técnicos para a automação da abertura e do fecho. Para isso, a Festo oferece uma vasta gama de soluções dentro dos sistemas de manipulação compactos: desde módulos de fixação rotativos completos, até soluções a partir de componentes padrão individuais, para além de desenvolvimentos novos e específicos do cliente.
O EHMD é o módulo de fixação rotativo mais compacto da sua classe e está especialmente apto para abrir e fechar tubos de ensaio pequenos como, por exemplo, os que são utilizados em aplicações de HPLC. O binário de rotação máximo de 0,3 Nm é suficiente para abrir tubos de ensaio de até 15 ml de capacidade. Um módulo de compensação opcional compensa automaticamente o passo de rosca das tampas durante a rotação, para facilitar a adaptação a uma ampla gama de tipos de tampas e passos de rosca. O módulo de fixação rotativo está disponível em duas versões: completamente elétrico ou com uma pinça pneumática. Ambas as versões permitem rotação ilimitada.
O DSL-16- ... -SA é perfeito para aplicações nas quais é necessário ter binários rotativos e forças de fixação elevados. Com o módulo compacto e delgado é possível abrir de forma segura e cuidadosa tubos de ensaio com rebordos redondos e tampões ou tampas vedadas, com um binário de aperto ajustável de até 1,7 Nm. A combinação do movimento pneumático de elevação e agarre e o movimento rotativo elétrico ajustável e controlável com precisão faz com que a manipulação de amostras seja segura e reprodutível .
Combinando a pinça elétrica padrão EHPS e o atuador rotativo elétrico ERMO, é possível cumprir muitos requisitos diferentes. Com a EHPS é possível escolher entre três tipos com diferentes comprimentos de curso para tubos de ensaio pequenos e médios. O ERMO está disponível em quatro tamanhos, com binários máximos de 0,15 a 5 Nm. O atuador rotativo inclui uma mecânica com motor de montagem fixo e sistema de acionamento (controlador do motor), tecnologia de navegador web integrada e cabos de ligação correspondentes.
Os componentes normalizados da Festo permitem cumprir um grande número de requisitos de forma rentável, no menor espaço possível e com a máxima qualidade. Para demandas ou exigências muito específicas, a Festo modifica os produtos existentes ou desenvolve soluções completamente novas. Quanto mais cedo participarmos do processo de planeamento, maiores serão as vantagens para o cliente. Por exemplo, a Festo USA desenvolveu uma solução extremamente compacta para a manipulação de amostras que se integra perfeitamente no sistema do cliente, utilizando componentes padrão da Festo e um módulo de fixação rotativo modificado. O resultado: a mínima complexidade com a máxima produtividade e segurança do processo.