Спершу вибір правильного захоплювача для робота може здатися простим. Деталь потрібно взяти, перемістити й розмістити. Отже, наступний крок здається очевидним: Порівняйте захоплювачі й виберіть той, що підходить. Однак саме на цьому етапі багато проєктів з розробки робочого оснащення маніпуляторів стають складнішими, ніж це необхідно.
Захоплювач робота — це не просто компонент на кінці маніпулятора робота. Це безпосередній інтерфейс між роботом, деталлю й виробничим процесом. Він впливає на надійність захоплення, час циклу, позиціонування, споживання енергії, зусилля на інтеграцію, а також введення в експлуатацію.
Саме тому вибір захоплювача робота не повинен починатися із самого захоплювача. Він має починатися із застосування.
Мета полягає в тому, щоб визначити оптимальну концепцію захоплення для цієї деталі з урахуванням руху, конфігурації робота, архітектури системи й виробничого середовища. Коли ці фактори стають зрозумілими, значно легше вибрати правильний промисловий захоплювач для робота, вакуумне рішення або повну концепцію оснащення маніпуляторів
Ось практичний п’ятиетапний процес.
1. Визначте фактичне застосування
Деталь, рух, середовище, допуски й вимоги до гнучкості
2. Оберіть концепцію захоплення
Вакуумний або механічний захоплювач, залежно від характеристик деталі й стабільності процесу
3. Визначте архітектуру системи
Централізований або децентралізований вакуум, пневматичне або електричне керування, робот та інтерфейси керування
4. Оберіть тип захоплювача
Паралельний, кутовий, радіальний, 3-пальцевий або адаптивний захоплювач відповідно до геометрії та руху
5. Розробіть і перевірте концепцію контакту
Пальці захоплювача, вакуумні присоски, допуски, характеристики поверхні й випробування в реальних умовах
Перш ніж порівнювати технології захоплення, визначте, що саме має виконувати роботизована система захоплення на практиці.
Почніть з деталі. Не обмежуйтеся лише номінальними даними, а перевірте реальні умови виробництва:
Після цього розгляньте рух. Час — це гроші! Час захоплення повинен бути якомога коротшим і водночас достатнім для потреб застосування. Плануйте заздалегідь: можливо, одного дня ви захочете прискорити процес. Після затискання деталі одного лише стабільного затиску під час утримання недостатньо. Деталь має залишатися надійно закріпленою під час прискорення, уповільнення, зміни напрямку руху та розміщення деталі роботом.
Саме тут ця концепція часто може почати створювати певні труднощі. Якщо профіль руху робота, тривалість циклу, положення захоплення або вимоги до розміщення залишаються нечіткими, конструкція робочого оснащення маніпулятора може виявитися складнішою, ніж це необхідно. Команди можуть додати додаткову силу, додаткову вагу або додатковий запас міцності — просто щоб підстрахуватися.
Головне запитання звучить так: Як деталь переміщується від точки захоплення до точки розміщення, і яка тривалість циклу доступна для забезпечення стабільного руху захоплення?
Щойно застосування стане зрозумілим, принцип захоплення можна оцінювати більш впевнено.
Перше технічне рішення зазвичай стосується вибору між вакуумним і механічним захоплювачем. Це рішення завжди має залежати від застосування. Жодна технологія захоплення не є кращою за іншу як така.
Коли вакуумне захоплення має сенс
Вакуумне захоплення часто підходить, коли:
Вакуумне захоплення може ефективно застосовуватися для панелей, листів, пакувальних матеріалів, картонних коробок і багатьох делікатних деталей. Але найважливіше — це сама поверхня. Пористість, шорсткість, кривизна, пил, мастило й наявність витоків можуть вплинути на результат у процесі виробництва.
Механічне захоплення є доречним, коли:
Механічне захоплення може забезпечити ефективний контроль положення й руху. Конструкція пальців, сила захоплення, площа контакту й компенсація допусків мають відповідати деталі.
Ключовим є не запитання «Який захоплювач найкращий?»
Запитайте: Яка концепція захоплення найкраще підходить для характеристик деталі, руху й необхідної стабільності процесу?
Коли концепція захоплення стане зрозумілою, наступним рішенням є архітектура системи. На цьому етапі робот-захоплювач під’єднується до комплексної системи автоматизації.
Для вакуумних рішень архітектура може включати централізоване або децентралізоване створення вакууму. Централізоване створення вакууму — це хороший варіант у разі використання декількох точок усмоктування. Децентралізоване створення вакууму може бути корисним, коли важливі час реакції, керування на місці або модульні зони захоплювача.
Для механічних захоплювачів архітектура часто включає вибір між пневматичним і електричним приводом.
Пневматичні захоплювачі можуть поєднувати компактні розміри й низьку вагу із високою силою захоплення залежно від конструкції. Вони підходять для міцних, високошвидкісних або обмежених за простором задач обробки, особливо там, де вже доступне стиснене повітря.
Електричні захоплювачі можуть бути відповідним вибором для застосувань, де важливе контрольоване позиціонування, регульований хід, контроль сили або зворотний зв’язок. Вони можуть бути корисними, коли формат часто змінюється або коли потрібні додаткові дані процесу для введення в експлуатацію й діагностики.
Архітектура системи також включає:
Саме в цьому випадку планування оснащення маніпулятора є рішенням, яке впливає на всю систему. Робочий інструмент робота може виглядати цілком придатним як окремий компонент, але все одно створювати проблеми, якщо він не сумісний із самим роботом, архітектурою системи керування або виробничою конфігурацією.
Ключове запитання: Яка архітектура найкраще підходить для загальної системи переміщення?
Якщо концепція передбачає механічне захоплення, наступним кроком буде вибір типу захоплювача. Це все ще не є детальним вибором компонентів. Саме це рішення визначає, як буде здійснюватися підхід до деталі, її утримання, переміщення й розміщення.
До поширених типів захоплювачів для роботів належать:
Паралельний захоплювач може бути придатним для прямокутних деталей, деталей з плоскими гранями та випадків, коли прямий рух захоплювача забезпечує стабільне утримання. Він часто використовується, коли доступ простий і деталь можна захопити з двох сторін. Висока швидкість захоплення, залежно від ходу губок захоплювача.
Кутовий захоплювач відкривається і закривається з поворотом губок Це може бути корисно, коли потрібен компактний рух, а рух відкривання відповідає навколишньому простору.
Радіальний захоплювач забезпечує ширший кут відкривання. Це може бути корисно, коли пальці мають обходити контури або коли захоплювач має наближатися до деталі певним чином.
3-пальцевий захоплювач часто використовується для круглих або циліндричних деталей. Центрувальний рух забезпечує стабільне позиціонування. Висока швидкість захоплення, залежно від ходу губок захоплювача.
Адаптивний захоплювач є відповідним вибором, коли форма деталей варіюється або коли деталь потрібно переміщати обережно. Захоплювач може адаптуватися до різних контурів і підтримувати гнучкі завдання з переміщення.
Правильний тип захоплювача залежить від геометрії, доступності, позиціонування, стійкості руху, доступного простору й майбутньої гнучкості.
Ключове питання: Як захоплювач має наближатися, утримувати, рухатися й розміщати деталь у реальному процесі?
Саме в концепції контакту конструкція інструмента маніпулятора набуває конкретних рис. Саме тут навіть дрібні рішення можуть мати значний вплив на надійність захоплення.
Роботизовану систему захоплювача можна правильно розрахувати на папері, але вона все одно може вийти з ладу на виробництві, якщо точка контакту не збігається з фактичною поверхнею деталі. Пил, мастило, кривизна, пористість або коливання поверхні можуть змінити результат.
Валідація допомагає знизити цей ризик.
Перш ніж переходити до етапів детального проєктування, перевірте концепцію з урахуванням реальних умов:
Валідація перетворює припущення на впевненість. Це допомагає скоротити кількість циклів перепроєктування, затримки з введенням в експлуатацію та надмірність параметрів. Рекомендується випробування в реальних умовах.
Почніть із застосування, а не із самого захоплювача. Визначте деталь, рух, тривалість циклу, середовище, вимоги до захоплення й переміщення, а також допуски на зміни. Після цього, перш ніж переходити до детального вибору продукту, порівняйте концепції захоплення, архітектуру системи, тип захоплювача й потреби у валідації.
Жоден з них не є автоматично кращим. Вакуумний захоплювач може бути хорошим вибором для плоских, чутливих або мінливих деталей із відповідними поверхневими характеристиками. Механічний захоплювач ідеально підходить для специфічних геометрій, точного позиціонування й динамічних рухів. Ключовим фактором є застосування.
Надійність захоплення залежить від геометрії деталі, характеристик поверхні, руху робота, прискорення, допусків, конструкції контакту, умов навколишнього середовища й зворотного зв’язку. Концепцію слід перевірити в реалістичних умовах перед впровадженням.
Паралельний захоплювач підходить для прямокутних деталей, трипальцевий захоплювач можна використовувати для циліндричних деталей, кутові й радіальні захоплювачі ідеально підходять, коли важливі обмеження щодо простору або вимоги до відкривання, а адаптивні захоплювачі підтримують змінні форми або дозволяють працювати з делікатними деталями.
Концепцію оснащення маніпуляторів слід перевіряти перед початком етапів детального проєктування та впровадження. Попередня перевірка допомагає перевірити припущення щодо руху, допусків, стану поверхні, зворотного зв’язку, споживання енергії та майбутньої гнучкості.