Roboty typu „Pick&Place” istnieją od dawna, ale dzisiejsze rozwiązania ewoluują, aby zapewnić operatorom dodatkowe ręce do pomocy, których potrzebują. Ręce, które poruszają się szybciej, podnoszą cięższe ładunki i robią to bardziej konsekwentnie niż ludzie. W rzeczywistości roboty przenoszące elementy mają praktyczną rolę w prawie każdym środowisku przemysłowym, a w porównaniu z innymi opcjami automatyzacji mają jedną z najniższych barier wejścia.
Obecnie roboty przenoszące są używane na różne sposoby, od chwytania części w procesach montażu, pakowania pudeł w zakładach wysyłkowych, paletyzacji skrzyń, ładowania narzędzi do obróbki lub kontroli części po wszelkiego rodzaju inne przydatne zadania.
Dzisiaj przyjrzymy się efektorom robota, czyli narzędziom, które pozwalają na realizację procesu „Pick&Place” w najwydajniejszy sposób. Pod lupę weźmiemy najbliższy rodzaj efektora dla aplikacji „podnieś i upuść”, czyli chwytaki.
Chwytaki do robotów są używane w różnych gałęziach przemysłu do przenoszenia, sortowania, montażu i pakowania komponentów. Dostępna jest zaskakująca gama typów i rozmiarów chwytaków dla ramienia robota przemysłowego lub potrzeb związanych z automatyzacją. Współpraca z wiodącym zespołem maszynowym i szeroka gama produktów w celu zidentyfikowania najlepszego rozwiązania chwytaka do aplikacji automatyki przemysłowej jest kluczem do sukcesu.
Pamiętajmy, że chwytaki to tylko jedna kategoria rozwiązań oprzyrządowania końcowego ramienia EOAT (Robot End of Arm Tooling). Istnieją innego typu zakończenia ramienia robota przystosowane do innych aplikacji np. spawania lub skręcania.
Oto 3 podstawowe rodzaje chwytaków, używane w aplikacjach „Pick&Place”:
Chwytaki podciśnieniowe
Jednym z najpopularniejszych typów chwytaków są chwytaki podciśnieniowe. Tego rodzaju chwytaki zrobotyzowane, znane również jako przyssawki próżniowe, zmieniają ciśnienie atmosferyczne, aby wytworzyć zasysanie. Efekt ssania jest wywoływany przez podciśnienie uzyskiwane za pomocą pompy i sterowane zaworem otwieranym w momencie kontaktu przyssawki z obiektem. Podciśnienie występujące za przyssawką niejako stara się wciągnąć przez nią obiekt, co nie jest możliwe ze względu na jego rozmiar. W takiej sytuacji obiekt będzie zachowywał się jak korek „przyklejony” w miejscu przez podciśnienie.
Przyssawka jest jednym z najważniejszych elementów chwytaka podciśnieniowego, a jednocześnie jego najdelikatniejszą i narażoną na uszkodzenie częścią składową. Jej zadaniem jest zapewnienie odpowiednio szczelnego połączenia z detalem oraz podtrzymanie detalu w czasie manipulacji za pomocą podciśnienia. Uszkodzenie najczęściej powstaje przy bezpośrednim kontakcie z przenoszonym komponentem, który może być chropowaty, mieć podwyższoną temperaturę, niekiedy może też być zanieczyszczony czynnikami zewnętrznymi, które występują w procesie produkcyjnym.
Chwytaków podciśnieniowych najłatwiej użyć do przenoszenia przedmiotów o dużej, płaskiej powierzchni, zapewniającej dobre przywieranie końcówki.
Chwytaki pneumatyczne
Ten rodzaj chwytaka najbardziej przypomina parę palców lub zestaw szczęk. Chwytaki pneumatyczne, znane również jako chwytaki mechaniczne aktywowane sprężonym powietrzem, są szczególnie popularnym typem EOAT, zwłaszcza do precyzyjnego manipulowania poszczególnymi częściami w procesie produkcyjnym. Wtłaczane do cylindra wewnątrz chwytaka sprężone powietrze napędza tłoczysko. Tłoczysko połączone jest ze szczękami chwytaka. Otwieranie lub zamykanie szczęk sterowane jest za pomocą ruchu tłoka.
Proces polega na wybraniu odpowiedniego typu i wielkości chwytaka oraz zaprojektowaniu narzędzia palcowego do konkretnego zastosowania. Kategoria chwytaków pneumatycznych jest bardzo zróżnicowana, dlatego należy odpowiednio dobrać rozmiar chwytaka i konstrukcji oprzyrządowania, aby zapewnić wystarczającą siłę chwytu dla wagi i prędkości, z jaką chce się nim poruszać. Chwytaki mogą być małe, aby podnieść elementy elektroniczne lub małe elementy medyczne, lub wystarczająco duże, aby podnieść pełnowymiarowe koła samochodowe.
Chwytaki pneumatyczne są dostępne w wersjach dwu- i trzy-palcowych, które mogą poruszać się równolegle lub pod kątem. Projekty z trzema palcami mogą łatwiej pomieścić cylindryczne obiekty, w których konieczne jest zachowanie dokładnego środka części.
Chwytaki te mogą być bardziej wyspecjalizowane i zaprojektowane dla jednej konkretnej części lub z dużym zakresem chwytania, aby pozostać elastycznym i pobierać większy zakres komponentów.
Mała konstrukcja z dwoma palcami jest w stanie podnosić precyzyjne komponenty bez ich uszkadzania. Niektóre chwytaki mogą chwytać elementy o wielkości nawet 30 mikronów z niezawodną powtarzalnością.
W pracy chwytaków pneumatycznych bardzo ważne jest utrzymywanie odpowiedniej wartości ciśnienia roboczego. Zbyt niska wartość ciśnienia może doprowadzić do upuszczenia przedmiotu, który jest przenoszony. Z kolei zbyt wysoka wartość ciśnienia może spowodować uszkodzenie przedmiotu.
Chwytaki elektryczne
Chwytaki elektryczne, jeden z nowszych typów EOAT, są popularną opcją dla robotów współpracujących (cobotów). Oferują one rozszerzone możliwości pomiaru i wykrywania, dzięki czemu ramię robota może rozpoznawać pomiary pobieranych komponentów. Główną zaletą chwytaków z napędem elektrycznym jest sterowanie. Do elektrycznego systemu chwytającego można dodać mikroprocesor, który może zmieniać siłę i prędkość zaciskania. Taki czujnik można dodać niewielkim dodatkowym kosztem, dzięki czemu chwytak lepiej radzi sobie z różnymi rozmiarami i kształtami. Zmniejsza to potrzebę zmiany chwytaków, aby pobierać różne rodzaje części.
Dzięki zintegrowanym czujnikom siły można go również używać wokół pracowników, przy minimalnym ryzyku przytrzaśnięcia dłoni i palców. Chwytaki pneumatyczne działają w oparciu o ruch powietrza tłoka, który wytwarza siły docisku. Mają ograniczoną świadomość chwytania niewłaściwej części lub przeszkadzającej im ludzkiej ręki. To sprawia, że chwytak elektryczny jest bezpieczniejszą alternatywą, jeśli pracownicy pracują wokół ramion robota, które nie są wyposażone w osłony lub skanery bezpieczeństwa do ich ochrony.
Wybór chwytaka
Wybór chwytaka, który będzie potrzebny do Twojej aplikacji, będzie zależeć od części, którą robot ma obsługiwać. Jak widać niektóre chwytaki łatwiej radzą sobie z niektórymi kształtami niż z innymi. Przy analizie pobieranego komponentu istnieje szereg czynników tj. waga, rozmiar, gęstość, porowatość, lepkość, przewodność, wymagania czystościowe, możliwość odkształceń, występowanie otworów czy też powierzchni płaskiej w komponencie.
autor artykułu: Dawid Furdzik, comatic.