Výber správneho uchopovača pre robota môže na prvý pohľad vyzerať jednoducho. Diel je potrebné vybrať, presunúť a umiestniť. Takže ďalší krok sa zdá byť jasný: Porovnajte uchopovače a vyberte ten najvhodnejší. Avšak práve tu sa mnoho projektov s náradím na konci ramena stáva náročnejších, než je potrebné.
Robotický uchopovač nie je len komponentom na konci robotického ramena. Ide o priame rozhranie medzi robotom, obrobkom a výrobným procesom. Ovplyvňuje spoľahlivosť uchopenia, čas cyklu, polohovanie, spotrebu energie, úsilie pri integrácii, ako aj uvedenie do prevádzky.
Preto by výber robotického uchopovača nemal začínať samotným uchopovačom. Začať by sa malo pri spôsobe využitia.
Cieľom je definovať koncept uchopenia, ktorý je najlepší pre obrobok, pričom sa zohľadňuje pohyb, nastavenie robota, architektúra systému a prostredie výroby. Keď sú tieto faktory jasné, je oveľa jednoduchšie vybrať správny priemyselný uchopovač robota, vákuové riešenie alebo kompletný koncept náradia na konci ramena.
Ponúkame praktický proces v piatich krokoch.
1. Definujte skutočný spôsob použitia
Obrobok, pohyb, prostredie, tolerancie a požiadavky na flexibilitu
2. Vyberte koncept uchopenia
Vákuový alebo mechanický uchopovač na základe správania obrobku a stability procesu
3. Definujte architektúru systému
Centralizované alebo decentralizované vákuum, pneumatické alebo elektrické ovládanie, robot a rozhrania riadenia
4. Vyberte typ uchopovača
Paralelný, uhlový, radiálny, 3-prstový alebo adaptívny uchopovač založený na geometrickom tvare a pohybe
5. Navrhnite a validujte koncept kontaktu
Prsty uchopovača, kalíškové prísavky, tolerancie, správanie povrchu a testovanie v reálnych podmienkach
Pred porovnávaním uchopovacích technológií definujte, čo musí robotický uchopovací systém vykonávať v praxi.
Začnite s obrobkom. Pozrite sa nad rámec nominálnych podkladov a skontrolujte skutočné výrobné podmienky:
Potom sa pozrite na pohyb. Čas sú peniaze! Čas uchopenia musí byť čo najkratší a zároveň taký dlhý, ako si to vyžaduje aplikácia. Myslite dopredu: Možno budete chcieť raz proces urýchliť. Keď už uchopíte obrobok, stabilný úchop počas držania nestačí. Obrobok musí zostať bezpečne uchopený, keď robot zrýchľuje, spomaľuje, mení smer a umiestňuje diel.
Práve to je bod, kedy sa v rámci konceptu môžu začať objavovať problémy. Ak je profil pohybu robota, čas cyklu, pozícia vyzdvihnutia alebo požiadavka na umiestnenie nejasná, konštrukcia náradia na konci ramena môže byť zložitejšia, než je potrebné. Tímy môžu pre istotu pridať ďalšiu silu, extra hmotnosť alebo ďalšiu bezpečnostnú rezervu.
Hlavná otázka je: Ako sa obrobok presúva z vyzdvihnutia na umiestnenie a aký je dostupný čas cyklu na vytvorenie stabilného uchopovacieho pohybu?
Keď je aplikácia jasná, princíp uchopovania možno hodnotiť s väčšou istotou.
Prvé technické rozhodnutie je zvyčajne to, či použiť vákuový, alebo mechanický uchopovač. Toto rozhodnutie by malo byť vždy prijaté na základe spôsobu využitia. Žiadna technológia uchopenia nie je obvykle lepšia ako ostatné.
Kedy má zmysel vákuové uchopenie
Vákuové uchopenie je často vhodné, keď:
Vákuové uchopenie môže dobre fungovať pre panely, plechy, balenie, kartóny a mnoho citlivých obrobkov. Ale najdôležitejší je skutočný povrch. Poréznosť, drsnosť, zakrivenie, prach, olej a správanie pri úniku môžu ovplyvniť výsledok vo výrobe.
Mechanické uchopenie je často vhodné, keď:
Mechanické uchopenie dokáže veľmi efektívne regulovať polohu a pohyb. Konštrukcia prstov, uchopovacia sila, kontaktná plocha a kompenzácia tolerancie musia zodpovedať obrobku.
Kľúčom nie je pýtať sa, „Ktorý uchopovač je najlepší?“
Spýtajte sa: Ktorý koncept uchopenia je najlepší pre správanie obrobkov, pohyb a požadovanú stabilitu procesu?
Keď je koncept uchopovania jasný, ďalším rozhodnutím je architektúra systému. V tomto kroku je robotický uchopovač pripojený k plne automatizovanému systému.
Pre riešenia podtlakových systémov môže architektúra zahŕňať centralizovanú alebo decentralizovanú generáciu podtlaku. Centralizovaná generácia podtlaku je dobrá voľba pri používaní viacerých sacích bodov. Decentralizovaná generácia podtlaku môže byť užitočná, ak je dôležitý reakčný čas, lokálna regulácia alebo modulárne zóny uchopovača.
Pre mechanické uchopovače architektúra často zahŕňa výber medzi pneumatickým a elektrickým pohonom.
Pneumatické uchopovače môžu v závislosti od konštrukcie kombinovať kompaktný rozmer a nízku hmotnosť so silnou uchopovacou silou. Často sú vhodné pre robustné, vysokorýchlostné alebo priestorovo obmedzené manipulačné úlohy, najmä tam, kde je už dostupný stlačený vzduch.
Elektrické uchopovače môžu byť vhodnou voľbou pre aplikácie, kde je dôležité kontrolované polohovanie, nastaviteľný zdvih, riadenie sily alebo spätná väzba. Môžu byť užitočné, keď dochádza k častým zmenám formátu alebo keď sú potrebné ďalšie podklady procesu pre uvedenie do prevádzky a diagnostiku.
Architektúra zariadenia zahŕňa:
Toto je chvíľa, kedy plánovanie náradia na konci ramena predstavuje rozhodnutie, ktoré má vplyv na celý systém. Koncový efektor robota môže vyzerať správne ako komponent, ale stále spôsobovať problémy, ak nezapadá do robota, riadiacej architektúry alebo výrobného nastavenia.
Hlavná otázka znie: Aká architektúra je vhodná pre celkový manipulačný systém?
Ak koncept smeruje k mechanickému uchopovaniu, ďalším krokom je výber typu uchopovača. Toto stále nie je podrobný výber komponentov. Ide o rozhodnutie, ktoré určuje, ako sa bude k obrobku pristupovať, ako sa uchopí, presunie a umiestni.
Bežné typy robotických uchopovačov zahŕňajú:
Paralelný uchopovač môže byť vhodný na obdlžníkové diely, ploché komponenty a aplikácie, kde priame uchopenie zabezpečuje stabilné držanie. Často sa používa, keď je prístup jednoduchý a obrobok je možné uchopiť z dvoch strán. Čas uchopenia je tiež rýchly, v závislosti od zdvihu čeľustí uchopovača.
Uhlový uchopovač sa otvára a zatvára okolo uholníka. To môže byť užitočné, keď je potrebný kompaktný pohyb a otvárací pohyb sa prispôsobuje okolitému priestoru.
Radiálny uchopovač poskytuje širší uhol otvorenia. To môže byť užitočné, keď sa prsty musia vzdialiť od rušivých kontúr alebo keď uchopovač musí obrobok priblížiť konkrétnym spôsobom.
3-prstový uchopovač sa často používa na okrúhle alebo valcové obrobky. Centrovanie umožňuje stabilné polohovanie. Čas uchopenia je tiež rýchly, v závislosti od zdvihu čeľustí uchopovača.
Adaptívny uchopovač je vhodná voľba, keď sa tvary obrobkov líšia alebo keď je potrebné s obrobkom narábať opatrne. Uchopovač sa dokáže prispôsobiť rôznym kontúram a podporovať flexibilné úlohy manipulácie.
Správny typ uchopovača závisí od geometrie, prístupnosti, polohovania, stability pohybu, dostupného priestoru a budúcej flexibility.
Hlavná otázka znie: Ako má uchopovač pristupovať, držať, pohybovať a umiestniť obrobok v samotnom procese?
Koncept kontaktu je miesto, kde sa konštrukcia náradia na konci ramena stáva konkrétnou. Ide tiež o miesto, kde môžu malé rozhodnutia výrazne ovplyvniť spoľahlivosť uchopenia.
Robotický uchopovací systém môže byť správne navrhnutý na papieri, ale pri výrobe zlyhá, ak kontaktné miesto nezodpovedá skutočnému povrchu obrobku. Prach, olej, zakrivenie, pórovitosť alebo variácie povrchu môžu ovplyvniť výsledok.
Validácia pomáha znížiť toto riziko.
Pred prechodom na podrobné kroky technického návrhu skontrolujte koncept vzhľadom na realistické podmienky:
Validácia premieňa predpoklady na istotu. Pomáha znížiť cykly prestavieb, oneskorenia uvedenia do prevádzky a predimenzovanie. Odporúča sa vykonať testovanie za reálnych podmienok.
Začnite s aplikáciou, nie samotným uchopovačom. Definujte obrobok, pohyb, čas cyklu, prostredie, požiadavky na uchopenie a umiestnenie a tolerancie. Následne porovnajte koncepty uchopovania, systémovú architektúru, typ uchopovača a potreby validácie pred podrobným výberom produktu.
Žiadny z nich nie je automaticky lepší. Vákuové uchopovanie môže byť dobrá voľba pre ploché, citlivé alebo meniace sa obrobky s vhodným povrchovým správaním. Mechanické uchopovanie môže byť skvelé pre špecifické tvary, presné polohovanie a dynamické pohyby. Rozhodujúcim faktorom je spôsob využitia.
Spoľahlivosť uchopovania závisí od tvaru obrobku, správania povrchu, pohybu robota, zrýchlenia, tolerancií, konštrukcie kontaktu, environmentálnych podmienok a spätnej väzby. Koncept by mal byť overený za realistických podmienok pred jeho implementáciou.
Paralelný uchopovač je vhodný pre obdĺžnikové diely, 3-prstový uchopovač sa dá použiť pre valcové diely, uhlové a radiálne uchopovače sú vynikajúce, keď sú rozhodujúce požiadavky na priestor alebo otváranie, a adaptívne uchopovače môžu podporovať rôzne tvary alebo uchopiť citlivé obrobky.
Koncept náradia na konci ramena overte pred začatím podrobných inžinierskych a implementačných fáz. Včasné overenie pomáha skontrolovať predpoklady týkajúce sa pohybu, tolerancií, povrchových podmienok, spätnej väzby, využitia energie a budúcej flexibility.