Výběr správného robotického uchopovače může na první pohled vypadat jednoduše. Díl je třeba uchopit, přesunout a umístit. Další krok se tedy zdá být jasný: Porovnejte uchopovače a vyberte to, které odpovídá. Ale právě zde se mnoho projektů koncových nástrojů stává složitějšími, než by bylo nutné.

Robotický uchopovač není jen součástí na konci ramene robota. Je to přímé rozhraní mezi robotem, výrobkem a výrobním procesem. Ovlivňuje spolehlivost uchopení, dobu cyklu, polohování, spotřebu energie, úsilí o vestavbu a také uvedení do provozu.

Proto by výběr robotického uchopovače neměl začínat samotným uchopovačem. Mělo by to začít aplikací.

Cílem je definovat koncept uchopování, který je nejvhodnější pro výrobek, při zohlednění pohybu, nastavení robota, architektury systému a výrobního prostředí. Jakmile jsou tyto faktory jasné, je mnohem snazší vybrat správný průmyslový uchopovač robota, vakuové řešení nebo kompletní koncept nástroje na konci ramene.

Zde je praktický proces o pěti krocích.

1. Definujte skutečnou aplikaci
Výrobek, pohyb, prostředí, tolerance a požadavky na flexibilitu

2. Vyberte koncept uchopení
Vakuový nebo mechanický uchopovač na základě chování výrobku a stability procesu

3. Definujte architekturu systému
Centralizovaný nebo decentralizovaný vakuový, pneumatický nebo elektrický pohon, rozhraní robota a řízení

4. Vyberte typ uchopovače
Paralelní, úhlový, radiální, tříprstý nebo adaptivní uchopovač založený na geometrických vlastnostech a pohybu

5. Navrhněte a ověřte koncept kontaktu
Prsty uchopovač, přísavky, tolerance, chování povrchu a testování v reálných podmínkách

Než začnete porovnávat technologie uchopování, definujte, co musí robotický systém uchopení provádět v praxi.

Začněte s výrobkem. Překročte rámec nominálních dat a zkontrolujte skutečné výrobní podmínky:

• Hmotnost a těžiště
• Geometrie a přístupnost
• Struktura povrchu a tření
• Citlivost na tlak, značky nebo deformace
• Poloha a orientace v místě uchopení
• Požadovaná orientace a přesnost umístění
• Tolerance tvaru, povrchu, polohování nebo hmotnosti
• Prach, olej, vlhkost, teplota nebo vlivy čištění
• Aktuální a budoucí změny formátu

Pak se podívejte na pohyb. Čas jsou peníze! Doba potřebná k uchopení musí být co nejkratší, ale zároveň dostatečná pro potřeby aplikace. Přemýšlejte dopředu: Možná budete chtít jednoho dne proces urychlit. Jakmile uchopíte výrobek, stabilní úchop při jeho držení není dostačující. Výrobek musí zůstat bezpečně uchopen, zatímco robot zrychluje, zpomaluje, mění směr a umisťuje díl.

To je často místo, kde koncept může začít představovat výzvy. Pokud není jasný profil pohybu robotu, čas cyklu, poloha pro uchopení nebo požadavky na umístění, konstrukce nástroje pro konec ramene může být složitější, než je nutné. Týmy mohou přidat další sílu, hmotnost nebo bezpečnostní rezervu jen pro jistotu.

Hlavní otázka zní: Jak se výrobek přesouvá z uchopení na umístění, a jaký je dostupný čas cyklu pro vytvoření stabilního pohybu uchopení?

Jakmile je aplikace jasná, princip uchopení lze hodnotit s větší jistotou.

První technické rozhodnutí je obvykle výběr mezi vakuovým a mechanickým uchopovačem. Toto rozhodnutí by mělo být vždy ovlivněno konkrétní aplikací. Žádná technologie snímání poloh uchopovače není obvykle lepší než druhá.

Kdy má použití vakuového uchopovače smysl

Vakuové uchopování je často vhodné, když:

• Výrobek má povrch, který umožňuje stabilní těsnění
• Záleží na šetrném zacházení
• Je třeba zajistit podporu pro větší plochy
• Je potřeba manipulovat s různými rozměry nebo tvary
• Díly jsou čtyřhranné, ohebné, citlivé nebo je mechanicky obtížné je uchopit
• Několik sacích bodů může zlepšit stabilitu

Vakuové uchopení může dobře fungovat pro panely, desky, balení, kartony a mnoho citlivých výrobků. Nejdůležitější je však samotný povrch. Poréznost, drsnost, zakřivení, prach, olej a chování při netěsnosti mohou ovlivnit výsledek při výrobě.

Mechanické uchopení je často vhodné, když:

• Součást má definované hrany, tvary nebo uchopovací body
• Polohování musí být přesně řízené
• Kvalita povrchu činí vakuum nespolehlivým
• Dynamický pohyb vyžaduje bezpečné uchycení
• Tvarové nebo silové uchycení poskytuje lepší stabilitu
• Výrobek musí být uchycen z vnitřní nebo vnější strany

Mechanické uchopení dokáže řídit polohu a pohyb velmi efektivně. Konstrukce prstu, uchopovací síla, dotyková plocha a kompenzace tolerance musí odpovídat výrobku.

Klíč není v otázce „Který uchopovač je nejlepší?“

Ptejte se: Který koncept uchopení je nejlepší pro chování výrobku, jeho pohyb a požadovanou stabilitu procesu?

Jakmile je koncept uchopení jasný, dalším rozhodnutím je architektura systému. V tomto kroku je uchopovač robota připojen k plnému automatizačnímu systému.

Pro vakuová řešení může architektura zahrnovat centralizovanou nebo decentralizované generování vakua. Centralizované generování vakua je dobrá volba při použití několika sacích bodů. Decentralizované generování vakua může být užitečné, když je důležitá doba odezvy, lokální řízení nebo modulární zóny uchopovačů.

U mechanických uchopovačů architektura často zahrnuje rozhodování mezi pneumatickou a elektrickou aktivací.

Pneumatické uchopovače mohou kombinovat kompaktní rozměry a nízkou hmotnost se silnou uchopovací silou v závislosti na konstrukci. Často jsou vhodné pro robustní, vysokorychlostní nebo prostorově omezené manipulační úkoly, zvláště tam, kde je již dostupný stlačený vzduch.

Elektrické uchopovače mohou být vhodnou volbou pro aplikace, kde je důležité řízené polohování, nastavitelný zdvih, řízení síly nebo zpětná vazba. Mohou být užitečné, když dochází k častým změnám formátu nebo když jsou potřeba dodatečná procesní data pro uvedení do provozu a diagnostiku.

Architektura zařízení také zahrnuje:

• Nákladové možnosti robota a limity setrvačnosti
• Těžiště a rozložení hmotnosti
• Řízení kabelů a trubek
• Řízení komunikace a rozhraní
• Architektura řízení a ekosystém robota
• Spotřeba energie a vzduchu
• Přístup pro údržbu
• Možnost rozšíření pro budoucí varianty
• Požadavky na čidla a diagnostiku

Zde je plánování koncového nástroje rozhodnutím, které ovlivňuje celý systém. Koncový efektor robota může vypadat správně jako součást, ale stále může způsobovat problémy, pokud nezapadá do robota, architektury řízení nebo výrobního nastavení.

Hlavní otázka zní: Která architektura se hodí pro celkový manipulační systém?

Pokud koncept směřuje k mechanickému uchopení, dalším krokem je výběr typu uchopovače. Stále se nejedná o podrobný výběr komponent. Je to rozhodnutí, které určuje, jak bude výrobek přistupován, držen, přesouván a umisťován.

Běžné typy uchopovačů robotů zahrnují:

Správný typ uchopovače závisí na geometrii, přístupnosti, polohování, stabilitě pohybu, dostupném prostoru a připravenosti na budoucí flexibilitu.

Klíčová otázka zní: Jak musí uchopovač přistupovat, držet a pohybovat výrobkem. a umístit výrobek do skutečného procesu?

Koncept kontaktu je místem, kde se konstrukce koncového nástroje stává specifickou. Je to také místo, kde malé volby mohou mít velký vliv na spolehlivost uchopení.

Robotický uchopovací systém může být správně dimenzován na papíře, ale při výrobě selhávat, pokud kontaktní bod neodpovídá skutečnému povrchu výrobku. Prach, olej, zakřivení, poréznost nebo variace povrchu mohou změnit výsledek.

Validace pomáhá snížit toto riziko.

Než přistoupíte k podrobným inženýrským krokům, ověřte koncept v reálných podmínkách:

• Je výrobek bezpečně uchycen během pohybu robota?
• Ovlivňují tolerance uchopení nebo umístění?
• Je doba cyklu realistická při dané rychlosti uchopení?
• Jak systém reaguje na prach, olej, vlhkost nebo teplotu?
• Může koncept detekovat chybějící uchopení?
• Stačí binární zpětná vazba, nebo jsou potřeba diagnostické hodnoty?
• Může koncept zpracovávat budoucí varianty výrobků?
• Je simulace dostatečná, nebo by měla být aplikace otestována?

Validace mění předpoklady v jistotu. Pomáhá snižovat počet opakování přepracování návrhu, zpoždění při uvedení do provozu a nadměrné dimenzování. Doporučuje se testování za reálných podmínek.