Ewolucja chwytaków robota – nowe możliwości w przemyśle opakowań

Robot grippers evolution: new opportunities for the packing industry

Używanie odpowiednio dobranych chwytaków (gripperów) przy robotach przemysłowych, w branży opakowań, pozwala usprawnić wiele procesów produkcyjnych i działań aplikacji. Zwiększają one w efekcie elastyczność i stabilność produkcji. Inną zaletą robotów wyposażonych w chwytaki jest możliwość wykonywania bardziej obciążających lub nawet potencjalnie niebezpiecznych prac, z którymi człowiek mógłby sobie nie poradzić. Chwytaki są w stanie obecnie przenosić znacznie większe ładunki, niż w przeszłości. Dodatkowo, można je łatwiej, taniej i szybciej dostosować do indywidualnych potrzeb klienta, zwłaszcza dzięki technologii drukowania 3D.

W czym pomagają chwytaki i do czego są używane?

Głównym zadaniem chwytaka jest podniesienie produktu/przedmiotu oraz przytrzymywanie go nieruchomo. Chwytak można modyfikować, w celu obsługi kilku różnych produktów oraz wielu rozmiarów. O przydatności chwytaka decyduje ostatecznie produkt lub przedmiot, który ma być obsługiwany a także bardziej szczegółowe właściwości takie jak: materiał, kształt, wymiary, waga i środek ciężkości.

Oprócz chwytaków, które muszą zagwarantować utrzymanie jakości obsługiwanego produktu , istotne jest również otoczenie robota. Przestrzeń musi być jak najmniej skomplikowana.  Chwytak i ramię robota, do którego jest przymocowany, muszą mieć możliwość wykonywania swoich zadań bez kolizji z pracownikami, innymi urządzeniami, produktami czy kartonami, które zostały już wcześniej umieszczone na paletach. Praca musi być w pełni bezkolizyjna.

Grippery pneumatyczne i elektryczne

Chwytaki można podzielić na dwie główne kategorie: pneumatyczne i elektryczne (obie z kilkoma podgrupami). Chwytaki pneumatyczne pozostają najbardziej powszechnymi, z kolei elektryczne stają się coraz bardziej precyzyjne i wydajne.

Najważniejsze cechy konstrukcyjne

Aby chwytak mógł bezpiecznie wykonywać swoją pracę, niektóre cechy konstrukcyjne mają szczególne znaczenie. Chwytak powinien:

  • być jak najlżejszy…
  • … ale jednocześnie solidny i stabilny, ponieważ nie może zginać się ani drgać z powodu ciężaru, który przenosi.
  • odbierać produkty różnego typu i rozmiaru.
  • być w pełni bezpieczny, w trybie współpracy (praca bez specjalnego ogrodzenia). Używanie próżni (lub przyssawek) jest bezpieczniejszym rozwiązaniem, w porównaniu do ruchomych części mechanicznych.
  • nie powinien posiadać ostrych krawędzi. W celu zmniejszenia ryzyka uszkodzenia produktu przez ostre końce chwytaka – można stosować miękką piankę.
  • im większy chwytak, tym większa jego siła i dłuższy czas ruchu do najdalszego punktu pracy, licząc od podstawy robota. Oznacza to, że bardzo duże chwytaki (o rozmiarach paletowych i używane do podnoszenia międzywarstw), będą musiały poruszać się wolniej niż te mniejsze.

Zapewniając płynny czas przezbrojenia

Robot gripper with smooth changeover time

Konstrukcja chwytaka powinna być jak najbardziej elastyczna, aby umożliwić obsługiwanie produktów o różnych kształtach. Innowacyjna konstrukcja, w tym inteligentnie zaprojektowany punkt poboru (pick point), może umożliwiać wiele operacji pick-and-place o wysokim stopniu elastyczności.

Jeśli potrzebna jest całkowita wymiana chwytaka, projekt powinien zawierać narzędzia do szybkiego jej przeprowadzenia, aby zaoszczędzić cenny czas produkcji. Najlepsze konstrukcje pozwalają operatorom łatwo dokonać wymiany, a nawet przeprowadzać ją przez samego robota.

Chwytaki w przemyśle spożywczym i elektronicznym

Grippery można stosować w każdym środowisku produkcyjnym, w którym istnieje potrzeba podnoszenia, przechwytywania i umieszczania produktów w określonym miejscu. Różne branże mogą mieć jednak szczególne wymagania co do higieny i bezpieczeństwa pracy, dotyczące zarówno chwytaków, jak i robotów. Dwa sektory, w których wymagania te są szczególnie restrykcyjne to przemysł spożywczy i elektroniczny. W przypadku elektroniki, chwytaki muszą spełniać określone wymagania dotyczące wyładowań elektrostatycznych, aby wyeliminować ryzyko uszkodzenia wrażliwych produktów.

W przemyśle spożywczym natomiast, stosowane są różne standardy higieny dla chwytaków i robotów, w zależności od ich miejsca, w procesie produkcyjnym. Zależy, czy roboty i chwytaki mają bezpośredni kontakt z żywnością podczas jej przygotowywania, są zaangażowane w pakowanie, lub czy mają styczność tylko z zapakowaną żywnością, zamkniętą w szczelnym opakowaniu.

Kilka słów o przepisach UE

Unia Europejska wydaje wiele dyrektyw, które dotyczą państw członkowskich. Każdy aspekt maszyn, wykorzystywanych w procesach produkcji przemysłowej, ma specjalne wytyczne. Chwytaki muszą być zgodne z dyrektywą maszynową 2006/42/WE i spełniać wymagania dla konkretnej maszyny, na której zostaną zainstalowane.

Przepisy dotyczące maszyn różnią się w zależności od tego, czy są to maszyny kompletne, czy maszyny częściowo ukończone (zgodnie z 2006/42/WE). Te pierwsze są urządzeniami gotowymi do użycia i w 100% zgodnymi z dyrektywą maszynową. Muszą posiadać certyfikat CE a producent musi dostarczyć deklarację zgodności. Częściowo ukończona maszyna wymaga uzupełnienia dodatkowymi częściami i urządzeniami oraz może – ale nie musi – spełniać wymagania dyrektywy maszynowej. Dyrektywa maszynowa 2006/42/WE nie wymaga certyfikacji CE, ale producent musi dostarczyć deklarację włączenia a także instrukcje dotyczące korzystania z maszyny nieukończonej, wraz z innymi maszynami i urządzeniami, w celu uzyskania kompletnej maszyny. Pomimo to, że są tylko częściowo ukończonymi maszynami, chwytaki mogą nadal posiadać certyfikat CE, ponieważ mogą nadal pozostawać zgodne z innymi dyrektywami, takimi jak np. EMC 2014/30/UE.

Standardy UE są restrykcyjne, dlatego firmy, które je przestrzegają – bardzo często pośrednio spełniają już odpowiednie normy azjatyckie i amerykańskie.

Druk 3D otwiera wiele nowych możliwości 

Elastyczność i szybkość drukowania 3D zapewnia możliwość tworzenia rozwiązań, dzięki którym można sprostać różnym, często bardzo specyficznym, wymaganiom klientów – w przystępnej cenie. W kontekście chwytaków, drukowanie 3D jest bardzo przydatne do tworzenia osłon ochronnych i podobnych środków osłaniających robota. Chociaż same urządzenia nie są wykonane przy użyciu druku 3D, w ten sposób można wytwarzać różne komponenty, które pomagają robotom w ich pracy.

Jeszcze większą zaletą jest możliwość tworzenia obiektów o bardzo niestandardowych kształtach i rozmiarach, do wykorzystania w różnorodnym celu. Chociaż można było to z pewnością osiągnąć przed wprowadzeniem druku 3D, był to proces znacznie droższy i bardzo czasochłonny. Niewątpliwie bardzo korzystna jest łatwość, z jaką możemy aktualnie wyprodukować w ten sposób komponenty o niestandardowych wymiarach a także różnego rodzaju prototypy, przydatne w pracy.

W przyszłości możemy spodziewać się, że chwytaki będą jeszcze bardziej zaawansowane i zróżnicowane. Oczekiwania klientów co do zakresu i rodzaju produktów, jakie mogą być obsługiwane przez roboty wyposażone w chwytaki, stale rosną. Jest również prawdopodobne, że wkrótce zostaną wykonane ze znacznie lżejszych materiałów. Aluminium i stal są obecnie dwoma najczęściej stosowanymi materiałami w produkcji chwytaków. Prawdopodobne jest jednak to, że w niedalekiej przyszłości zobaczymy chwytaki, wykonane z innych materiałów – lżejszych, jeszcze bardziej wytrzymałych i ergonomicznych.




Read more

Pawel Zulsdorff 2 artykuły
Pawel Zülsdorff is a Robotic Applications Engineer, located at FlexLink Systems in Poland.

Skomentuj ten wpis jako pierwszy!

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany.


*


This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.