Manipulatory i roboty potrafią usprawnić procesy produkcyjne i zwiększyć ich wydajność. Pomagają również rozwiązać problemy transportu bliskiego. W każdym przypadku mają umożliwić człowiekowi wykonanie pracy z maksymalną wydajnością i możliwie małym wysiłkiem. Dla pracowników oznacza to radykalne ograniczenie ryzyka wypadku czy utraty zdrowia. Ramiona manipulatorów i robotów mogą być zakończone różnego rodzaju chwytakami, mechanicznymi lub pneumatycznymi. Daniel Calów, Prezes, ID Lifting, podkreśla, że to budowa chwytaka w wersji mechanicznej, magnetycznej, podciśnieniowej czy pneumatycznej daje różnorodne zastosowanie tych urządzeń w wielu branżach. Z kolei Michał Matykiewicz, Dyrektor Zarządzający, Matykiewicz.com, zaznacza, że coraz więcej firm stosujących manipulatory przemysłowe w branżach automotive i obróbki metali stosuje chwytaki magnetyczne Goudsmit sterowane pneumatycznie. Jest to rozwiązanie o większej żywotności niż przyssawki (1 mln przełączeń) i nie wymaga układu podtrzymującego dla sprężonego powietrza. Chwytaki magnetyczne mogą przenosić detale nieregularne z tłoczeniami i perforacjami, z którymi nie poradzi sobie chwytak pneumatyczny.
Innowacji nie brakuje
Szczególnie innowacyjny wydaje się w ostatnich latach sektor chwytaków pneumatycznych stosowanych w manipulatorach przemysłowych. Rosną ich możliwości oraz osiągi, co ma wpływ na ogólną wydajność. Adam Szlendak, Dyrektor Zarządzający, Dalmec Polska, podkreśla, że obecne wymagania stawiane przez użytkowników manipulatorów oznaczają nowe wyzwania dla ich producentów.
„Coraz częściej pojawiają się produkty delikatne, co oznacza, że nie można ich zarysować ani uszkodzić podczas przenoszenia. Szukamy odpowiednich materiałów, np. na okładziny szczęk – z jednej strony odpowiednio delikatnych oraz wytrzymałych – z drugiej, aby sprostać tym oczekiwaniom” – tłumaczy A. Szlendak zaznaczając przy tym, że wzrasta też waga produktów, do jakiej możemy zastosować manipulatory. Obecnie w przypadku rozwiązań Dalmec to 1,5 t, co wymaga zastosowania bardziej trwałych i wytrzymałych komponentów. Widocznym trendem są też zapytania dotyczące produktów o bardzo złożonej geometrii (np. dla branży samochodowej). Wymusza to na producencie miniaturyzację, np. czujników obecności ładunku, i poszukiwanie nowych rozwiązań pneumatycznych.
Od kilku lat dostawcy podzespołów do chwytaków pneumatycznych stosowanych w robotach przemysłowych idą w kierunku budowy gotowych rozwiązań. Wcześniej regułą było budowanie chwytaka ściśle pod wymagania procesu, dziś różnorodność gotowych chwytaków jest większa. Jednocześnie takie standardowe rozwiązania poddają się zmianom, dzięki czemu można dostosować je pod zindywidualizowane potrzeby danej aplikacji. Te trendy zauważa m.in. Łukasz Wojtczak, Kierownik Działu Sprzedaży i Marketingu, Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów (PIAP), podkreślając, że budową chwytaków zajmują się wyspecjalizowane w tym zakresie firmy, natomiast ich adaptacją do konkretnej aplikacji zajmują się już firmy integratorskie, takie jak PIAP. „Oczywiście nadal istnieje rynek, gdzie rozwiązania są na tyle nietypowe, że wymagają konstrukcji chwytaka powstającej od zera. Dominują jednak chwytaki produkowane masowo i dedykowane do chwytania bardzo różnych produktów. Pojawiające się innowacje z reguły mają na celu zmniejszenie zapotrzebowania na drogie medium, jakim jest powietrze, czy zwiększenie siły nośnej przy minimalizacji gabarytów i masy samego chwytaka. Na rynku obecne są też nietypowe rozwiązania, które można określić mianem koncepcyjnych, jak np. chwytak FlexShapeGripper firmy Festo, który obecnie nie jest jeszcze stosowany w szeroko rozumianym przemyśle” – mówi Ł. Wojtczak, twierdząc przy tym, że jednym z kierunków rozwoju napędzanych pneumatycznie chwytaków jest maksymalizacja ich efektywności przy zapewnieniu wzrostu parametrów pracy. Powstawać będą coraz bardziej sprawne chwytaki, o coraz lepszych osiągach, przy jednoczesnej minimalizacji masy.
Mechaniczne w odwrocie?
Chwytaki mechaniczne stanowią drugą wielką grupę chwytaków. Stosowane są, gdy mamy do czynienia z produktem nieco cięższym lub gdy wymagana jest szczególnie wysoka precyzja chwytania albo gdy istnieje potrzeba manipulacji przedmiotem w przestrzeni. „Chwytaki podciśnieniowe, ssawki i mata ssąca mają częściową niepowtarzalność chwytania, wynikającą z ich konstrukcji, charakteryzuje je umiarkowana odporność na przenoszenie sił ścinających, czyli poprzecznych do osi pracy, dlatego też nie wszędzie mogą być stosowane. Chwytaki mechaniczne w większości przypadków dedykowane są do danej aplikacji. Zdarza się jednak, że pewne rozwiązania, będące wynikiem opracowań konkretnego integratora, trafiają na rynek i znajdują szerokie zastosowanie, tak się stało w przypadku mechanicznych chwytaków do worków” – tłumaczy Ł. Wojtczak, zaznaczając, że kierunek rozwoju chwytaków wpisuje się w globalny trend digitalizacji przemysłu, w efekcie czego zwiększa się liczba czujników umieszczanych na urządzeniach, zwiększa się tym samym wiedza i możliwość kontroli procesu. Chwytak jest obecnie w wielu przypadkach niezwykle rozbudowanym urządzeniem, które stanowi podstawę realizacji danego procesu produkcyjnego.
Jak dobierać?
To procesy realizowane na danej linii produkcyjnej decydują bezpośrednio o tym, który chwytak jest odpowiedni dla danego zastosowania. A. Szlendak (Dalmec Polska) zaznacza, że dobór chwytaka to dość złożony proces, zdeterminowany przez produkt, jaki mamy przenosić, jak również proces, jaki ma zostać zrealizowany. Chwytak jest za każdym razem projektowany i wykonywany dla konkretnego rodzaju produktu. Czasem ten sam rodzaj ładunku przenosimy na różne sposoby, w zależności od oczekiwań czy założeń procesowych. „Na sposób wykonania chwytaka w dużej mierze ma również wpływ otoczenie i środowisko pracy, takie jak zapylenie, wysoka temperatura czy zaolejenie. Wpływ na rodzaj oferowanego chwytaka ma też tak prozaiczna cecha, jak dostępne miejsce na stanowisku. Naszym celem jest przygotowanie tak ergonomicznego rozwiązania, jak tylko to możliwe. Jak widać, proces doboru rozwiązania jest wypadkową rodzaju produktu do przenoszenia, jego gabarytów, wagi, założeń procesowych oraz otoczenia pracy. Dobrze dobrane rozwiązanie uwzględnia te czynniki” – mówi A. Szlendak.
O tym, że analiza możliwych do zastosowania w danej aplikacji rozwiązań opiera się w znacznej części na doświadczeniach i sugestiach zamawiającego, który na co dzień ma do czynienia z danym procesem i produktem, przekonuje Ł. Wojtczak (PIAP). Zdaniem naszego rozmówcy należy się przede wszystkim zastanowić, czy możliwe i opłacalne jest zastosowanie do chwytania elementów pracujących z wykorzystaniem podciśnienia. Rozpatruje się wiele aspektów, od bardzo podstawowych (Czy podniesie?) po bardziej zaawansowane (Czy dane rozwiązanie pozwoli na wykorzystanie pełnej dynamiki manipulatora? Czy czas chwytania i zbudowania podciśnienia nie będą zbyt długie dla procesu? Czy temperatura i zapylenie pozwolą na zastosowanie podciśnienia do chwytania?). Po uzyskaniu na nie odpowiedzi, kolejnym krokiem jest dobór właściwych elementów, m.in. ssawek i mat chwytających, do produktu i procesu. Na rynku jest wiele rozwiązań potrafiących zarówno podnosić elementy rozłożone na dużej powierzchni (ssawki niemal zawsze można zwielokrotniać), jak i pracować w szerokiej skali temperatur (np. ssawki silikonowe) i środowisk (stosowanie filtrów itp.). „Dlaczego stosowanie ssawek czy mat ssących jest tak kuszące i dlaczego jest rozważane jako pierwsze? Odpowiedź jest prosta – ich wykorzystanie ma sporo zalet. Chwytak oparty o ssawki ma stosunkowo prostą konstrukcję mechaniczną, łatwo jest detekować stany chwytaka OK/NOK, jest duża adaptowalność rozwiązania do niedokładności czy to położenia, czy kształtu produktu – same zalety” – mówi Ł. Wojtczak zaznaczając, że wady chwytaków pneumatycznych związane są z ograniczeniem możliwości zastosowania tego rozwiązania w przypadku chwytania produktów o dużej masie, szczególnie przy elementach o dużych gęstościach (np. metalowych) oraz pracy w skrajnych temperaturach i przy bardzo wysokim zapyleniu. Jeśli w wyniku analizy wymagań procesu produkcyjnego zapadnie decyzja o budowie chwytaka mechanicznego, wówczas rozpoczyna się poszukiwanie rozwiązań podobnych, dostępnych już na rynku, które ewentualnie można poddać adaptacji, albo zapada decyzja o budowie chwytaka od początku.
Przezbroić sprawnie i szybko
D. Calów (ID Lifting) podkreśla, że manipulatory i roboty przemysłowe są urządzeniami projektowanymi pod konkretne aplikacje i dopasowanymi do stanowiska pracy. Często urządzenia te posiadają wymienny osprzęt w postaci dodatkowych chwytaków. Zastosowanie szybkozłączy umożliwia w krótkim czasie wymianę chwytaków. „Czas potrzebny na tę zmianę osprzętu waha się od 10 do 30 s, w zależności od typu szybkozłączy. Stosujemy proste szybkozłącza, które polegają na mechanicznym przepięciu chwytaków oraz podłączeniu przewodów ciśnieniowych lub szybkozłączy stosowanych w robotach bądź paletyzatorach. Inwestorzy chcący zastosować manipulatory w swoich aplikacjach mają więc ergonomiczne, łatwe w przezbrojeniu i elastyczne narzędzie pracy” – podkreśla nasz rozmówca.
Adam Brzozowski
