A combinação de preensão, repetição, direção do movimento e uniformidade do material desempenha um papel crucial no desempenho de dispositivos automatizados de alta velocidade.

Mudanças repentinas em processos de automação de alta velocidade tornam-se frequentes. Mesmo um único ciclo de coleta por ventosa em dez mil vezes provavelmente seria suficiente para interromper a linha de produção diversas vezes durante um único turno. Da mesma forma, uma parada suave com recuperação muito lenta pode causar a mudança de posição da peça que está prestes a ser inspecionada ou manipulada, antes que a câmera ou a ferramenta consigam alcançá-la.

Os elementos de borracha nas interfaces das linhas de produção automatizadas são os que realizam essas ações, pois conseguem manter-se firmemente unidos, ser flexíveis, reduzir a vibração e retornar à sua forma original.

Sua eficácia depende unicamente de condições que não ultrapassem um nível definido de calor, desgaste e desvio de produção.

Levantar peso em um ritmo mais acelerado altera a forma como um produto é projetado.

Se um componente funciona bem durante a instalação em condições de baixa velocidade, isso não significa necessariamente que funcionará bem na velocidade de produção. Por exemplo, uma aceleração rápida pode fazer com que a aba de sucção se desprenda do produto. Uma vedação pode aquecer mais. Os amortecedores podem ainda estar se recuperando quando ocorrerem novos impactos. Portanto, a velocidade altera a taxa de carregamento e a contagem de ciclos.

Portanto, é crucial especificar peças de borracha em sistemas de automação de alta velocidade considerando parâmetros como tempo de ciclo, aceleração e tempo de permanência. A velocidade máxima da máquina, por si só, não é suficiente. Existem situações em que a peça pode sofrer tensões extremas: por exemplo, durante uma parada de emergência, uma mudança brusca de direção ou um breve contato no final do percurso.

Segundo a Federação Internacional de Robótica, em 2025 haverá 603.000 unidades de robôs industriais instalados no mundo. Esse número demonstra que a quantidade de robôs em operação global ultrapassou os cinco milhões. Consequentemente, os sistemas automatizados operados por robôs exigem interfaces confiáveis ​​e flexíveis entre os robôs, que contribuam para a disponibilidade da linha de produção.

As garras devem manter-se confiáveis ​​mesmo quando o produto apresentar variações.

As ventosas de borracha para automação são capazes de acompanhar o formato da peça de trabalho e, ao mesmo tempo, formar o perímetro necessário para a fixação a vácuo. O formato da borda, o tamanho da ventosa, o design interno do fole, a dureza do material e a condição da superfície contribuem para o desempenho da vedação. Um vácuo bem selado exige um desempenho diferente da ventosa, dependendo do substrato: uma placa de metal lisa, uma caixa de papelão porosa e uma embalagem flexível necessitarão de características muito distintas.

A força de elevação estática é apenas um ponto de referência. Durante um movimento em alta velocidade, a inércia pode deslocar o próprio objeto ou fazer com que o lábio de vedação se levante da superfície de fixação. O teste do mecanismo de sucção deve levar em consideração a aceleração planejada, a postura do robô, o centro de gravidade do produto e a presença de óleo, pó ou umidade na superfície.

Um estudo de caso da Schmalz descreve uma célula robótica que manipula componentes semicondutores utilizando 176 ventosas planas feitas de NBR resistente a descargas eletrostáticas. O fornecedor reporta uma meta de produção de até 31.000 chips por hora. Pequenos movimentos axiais e o controle de descargas eletrostáticas eram importantes, pois as peças eram sensíveis e precisavam ser posicionadas com precisão.

A Piab publicou outro caso envolvendo salgadinhos embalados em um robô FlexPicker. Copos desgastados causaram perda de vácuo e queda de produtos. O fornecedor relata que um copo retangular diferente e um novo sistema de vácuo melhoraram a produtividade do robô em 70%, reduzindo as quedas.

Estes são casos de fornecedores públicos, não resultados de clientes da Yida. Eles mostram por que as ventosas de borracha para automação devem ser adequadas ao design da superfície, do movimento e do vácuo. Os números apresentados não podem ser extrapolados para outra linha de produção sem testes específicos.

Movimentos repetidos expõem geometrias fracas.

Em uma célula automatizada, vedações flexíveis, foles, diafragmas e buchas de cabos podem sofrer milhões de movimentos. Rachaduras geralmente começam onde a tensão se concentra: uma transição abrupta de espessura, a base de uma dobra, uma borda cortada ou o limite de uma braçadeira. Um composto resistente não consegue corrigir uma forma que força uma pequena área a suportar a maior parte do movimento.

A amplitude e a velocidade do movimento devem ser registradas separadamente. Um movimento curto e de alta frequência pode gerar calor e fadiga, enquanto um movimento longo e ocasional pode causar maior tensão máxima. O deslocamento angular e a torção também precisam ser informados quando o movimento não for puramente linear.

Componentes de borracha personalizados podem integrar cordões de montagem, bordas ou seções de alívio de tensão, reduzindo o número de peças separadas na montagem. A integração também torna as dimensões moldadas parte do movimento. Ferramentas, espessura da parede e fixação devem manter a zona flexível na posição desejada.

A vibração pode penetrar no produto e no sensor.

O isolamento de vibrações utilizando camadas de borracha é um dos métodos possíveis para a instalação sob o solo, na conexão entre o acionador e a estrutura, a câmera e o atuador final. Diferentes posições desses componentes corresponderiam a diferentes finalidades. Por exemplo, além de reduzir as vibrações do piso, também pode ajudar a evitar o efeito de desfoque nas imagens ou proteger a célula de carga contra impactos da ferramenta, dependendo do método de implementação.

Um maior grau de flexibilidade também pode causar deformações inesperadas. Uma base ligeiramente elástica pode atrasar a estabilização do movimento e reduzir a rigidez do posicionamento. A capacidade de isolamento deve ser verificada pelas frequências das vibrações induzidas pela máquina, bem como pelo peso suportado e pela amplitude de movimento tolerável, e não apenas pela rigidez.

Para realizar o isolamento de vibração com borracha, as medições devem incluir todos os períodos de inicialização da máquina, condições normais de funcionamento, mudanças de velocidade e paradas de emergência. Uma peça que apresenta excelente desempenho em uma determinada frequência pode ser afetada de forma menos desejável à medida que a máquina é acelerada.

Os freios e amortecedores levam um tempo até estarem prontos para funcionar.

Em muitos casos, os batentes de borracha são moldados para funcionar como amortecedores, protegendo corrediças, comportas, paletes e peças do impacto final do movimento. A força que exercem aumenta quando comprimidos; a histerese interna, por outro lado, dissipa parte da energia do movimento em forma de calor. Após inúmeras colisões, a temperatura pode subir significativamente, modificando o comportamento da peça sem que ela retorne à sua forma original.

A energia, a velocidade com que os objetos se aproximam, o potencial de deflexão e a frequência com que esses eventos ocorrem são os parâmetros que devem ser utilizados corretamente.

Em um para-choque escolhido com base unicamente na carga estática máxima que suporta, é muito provável que ele atinja a compressão total e, portanto, o pico de carga que consegue transmitir se torne muito elevado.

Além disso, se o contato estiver fora do centro, um inserto pode ser dobrado ou a borracha pode ser cortada por cisalhamento em ambos os pontos de contato.

As vedações devem limitar o atrito e evitar a contaminação.

As vedações dinâmicas em cilindros pneumáticos, unidades de indexação, dispensadores, etc., devem controlar o vazamento ao mínimo possível, sem gerar uma força de ruptura significativa.

A utilização frequente de um sistema de vedação pode levar ao consumo de lubrificante e ao polimento da superfície de contato, resultando no acúmulo de calor. Além disso, se uma partícula minúscula ficar presa na vedação, ela pode se tornar uma importante fonte de abrasão, causando desgaste a cada ciclo.

Componentes que operam em velocidades muito altas precisam tolerar produtos químicos agressivos, como agentes de limpeza, óleos de processo, poeira ou resíduos de alimentos. Em geral, a resistência a diferentes produtos químicos varia bastante de acordo com o tipo de material e, portanto, a decisão deve ser baseada na formulação real do material utilizado, além das condições reais de exposição.

Potencialmente, uma vedação utilizada em uma linha de produção de alimentos, baterias ou semicondutores pode ter que seguir requisitos de limpeza não apenas para suas propriedades mecânicas, mas, mais importante, mesmo que o componente ainda esteja em boas condições. A presença de partículas, substâncias extraíveis, marcas e características eletrostáticas no componente pode influenciar todo o processo.

A consistência da produção é ainda mais importante em ambientes de alta produtividade.

Uma pequena alteração na espessura, dureza ou cura do lábio pode ter pouco efeito durante um teste manual, mas alterar o tempo de liberação em uma máquina rápida. O desenho deve identificar as dimensões e as condições da superfície que controlam a aderência, o atrito, o fluxo de ar ou a recuperação.

Componentes de borracha personalizados devem ser amostrados em diferentes cavidades e lotes de produção quando variações puderem afetar o tempo de produção. Verificações funcionais podem complementar a inspeção dimensional. Por exemplo, um teste controlado de decaimento de vácuo, força de deflexão ou de arrancamento pode revelar uma alteração que uma inspeção visual geral não detectaria.

Que padrões comuns estabelecem

A norma ISO 10218-1:2025 abrange a segurança de robôs industriais, enquanto a ISO 10218-2:2025 aborda aplicações e células robóticas. Elas não qualificam a vida útil à fadiga de um copo, vedação, amortecedor ou suporte qualquer.

A norma ASTM D430 fornece testes comparativos de fadiga dinâmica para materiais de borracha e borracha-tecido. A norma afirma que não há uma correlação exata com o serviço, pois as condições de serviço variam. Um teste em corpo de prova não reproduz a geometria moldada, a pré-carga e a temperatura da linha de produção.

A norma ASTM D471 avalia as alterações após exposição controlada a líquidos, e a norma ASTM D575 mede o comportamento compressivo. Elas podem auxiliar na comparação de materiais, mas nenhuma delas demonstra a confiabilidade do ciclo, o desempenho de aderência ou a precisão da máquina para componentes de borracha em linhas de produção automatizadas.

Sequência de Validação de Peças Finalizadas

Comece pela identificação do material, dimensões e condição visual. Inspecione as bordas de vedação, paredes flexíveis, inserções coladas e áreas recortadas. Monte as peças com ferramentas de produção nos componentes correspondentes, respeitando os limites de tolerância relevantes.

Realize um teste funcional lento para confirmar o encaixe e o funcionamento básico, depois aumente a velocidade para a velocidade de produção pretendida. Meça a quantidade relacionada à função da peça: vazamento de vácuo, sucesso na coleta, atrito, deslocamento, força de impacto, vibração ou tempo de ciclo.

Adicione as condições especificadas de temperatura, contaminação, produtos químicos e limpeza. Utilize produtos representativos, pois a variação da superfície pode influenciar os resultados da aderência. Inclua paradas e reinícios planejados quando a peça esfriar ou relaxar durante os períodos de inatividade.

Continue a contagem de ciclos de acordo com o intervalo de manutenção proposto. Verifique novamente as medições iniciais nas etapas planejadas. Após os testes, inspecione trincas, desgaste, deformação permanente, movimentação da ligação e qualquer transferência de resíduos para o produto ou máquina.

Defina os limites de aceitação antes do teste. Uma afirmação como "sem falhas" é muito vaga para uma linha de produção de alta velocidade. O plano deve identificar as falhas de coleta permitidas, vazamentos, variações de força, vibrações, desvios dimensionais e danos visíveis.

Informações necessárias antes do desenvolvimento

Forneça o tempo de ciclo, velocidade, aceleração, curso, condições de impacto e ciclos anuais. Adicione a superfície do produto, nível de vácuo, pressão, carga, temperatura, produtos químicos, processo de limpeza, lubrificação e espaço de montagem disponível.

Indique o limite funcional e a consequência da falha. Detalhes úteis incluem a taxa de falha de seleção permitida, o tempo de liberação, o vazamento, o tempo de acomodação, a marcação do produto e o intervalo de substituição planejado. Fotos ou vídeos do movimento podem esclarecer cargas difíceis de representar em um desenho da peça.

Trabalhando com Yida

A Dalian Yida Precision Rubber Products Co., Ltd. desenvolve peças moldadas em elastômero para equipamentos personalizados. Nossa análise abrange moldabilidade, opções de compostos, geometria crítica e recursos de inspeção para peças utilizadas em manuseio automatizado, vedação, amortecimento e proteção.

O ponto de partida mais útil é a condição da linha de produção, em vez de uma solicitação genérica de material. Quando os dados de velocidade, movimento, ambiente e aceitação estão disponíveis, o Yida pode auxiliar na elaboração de um plano de amostragem para peças de borracha automatizadas de alta velocidade, sem considerar um teste de material padrão como prova de desempenho da linha de produção.