Aktuální vydání

celé číslo

04

2022

veletrh Amper 2022
celé číslo

Nové manipulační moduly pro interní logistiku

Nikde jinde nemusí mít uchopovací zařízení tak vysoký stupeň flexibility jako ve výrobní (interní) logistice. To platí jak ve vztahu k obalu, velikosti a hmotnosti manipulovaného dílu, tak i pro integraci do výrobních procesů. S ohledem na stále rostoucí požadavky narážejí svěrná nebo vakuová chapadla stále častěji na své hranice. Jsou málo flexibilní, těžká nebo nejsou vhodná pro některé varianty obalů. Východisko nabízejí nová mechatronická chapadla: s novými uchopovacími principy, modulární konstrukcí a novými materiály odkrývají nové dimenze v rozmanitém světě úloh pick & place.

 
V interní logistice v současnosti dominují dvě varianty uchopování: vakuová chapadla, která uchopují manipulované objekty podtlakem, a svěrná chapadla, u kterých jsou objekty mechanicky sevřeny mezi dva nebo více uchopovacích prstů. Uchopení vakuem se osvědčilo všude tam, kde jsou dobré možnosti přístupu shora a výrobky mají dostatečně tuhý a hladký povrch. Jestliže přístup shora není možný nebo je třeba manipulovat např. s jogurtovými kelímky v otevřených zásobnících, není tento uchopovací princip použitelný. Při balení do fólií vzniká navíc riziko, že se fólie během manipulačního procesu roztrhne a chapadlo díl ztratí. Svěrná chapadla mohou být naproti tomu velmi pružně použita pro stabilní, jednotlivé díly. Při manipulaci s poddajným materiálem nebo s kusy ležícími těsně vedle sebe však často selhávají: v prvním případě nemůže být dosaženo požadovaného tlaku, v druhém případě není mezera mezi kusy dostatečná pro bezpečné uchopení.
 

Alternativou je najížděcí pásové uchopovací zařízení

Jako alternativu vyvinul institut Fraunhofer IPA ve Stuttgartu (Německo) společně s firmou SCHUNK v rámci technické studie najížděcí pásové uchopovací zařízení AWG, které by mělo do budoucna odstranit některé nedostatky dosavadních systémů (obr. 1). Jeho základním prvkem jsou najížděcí pásy. Princip činnosti je zřejmý z obr. 2. Oblý třecí prvek se čelně přitlačí na uchopovaný objekt. Tím, jak se otáčí, předmět nadzvedne a podá na pásy. K zajištění co největší flexibility jsou zde použity dva paralelní pásy, jejichž vzájemnou vzdálenost je možné měnit a manipulovat jak s různě zabalenými, tak i s různě velkými objekty. Jelikož jsou oba prsty s pásy otočné, může být mechanismus použit nejen pro najíždění, ale i pro sevření. Zařízení je vhodné k paletování i depaletování zboží ze stejných nebo různých palet a může být použito k manipulaci s kartony, krabicemi a svařenými obaly stejně jako k manipulaci s vaky a sáčky. K vytvoření speciálních ukládacích vzorů lze s objekty při manipulačním procesu přímo na uchopovacím zařízení otáčet (obr. 4). K tomu se pásy pohybují různou rychlostí (natočení předmětu) nebo opačným směrem (úplné otočení). Maximální manipulační hmotnost uchopovacího zařízení AWG je v současné době 40 kg a maximální šířka manipulovaného objektu je 1,5 m.
 
Podle specialistů firmy Schunk je uchopovací zařízení AWG zajímavé pro tři oblasti využití: pro práci s jednotlivými smíšenými paletami, k oddělování plochých dílů a pro výrobní sklady.
 
Pásové uchopovací zařízení AWG konstrukčně navazuje na silné stránky adaptivního paletizačního uchopovacího zařízení LEG firmy Schunk. Oba systémy mohou být vybaveny různými průmyslovými servomotory, což znatelně zjednodušuje integraci do již existujících zařízení. Tak mohou být oba moduly např. integrovány jako sedmá osa robotů.
 

Variabilní vícenásobné uchopovací zařízení pro paletizaci

LEG (obr. 4) je kompaktní a flexibilní uchopovací zařízení pro různé manipulační úlohy. Může manipulovat s paletami, oddělovacími kartony a různými produkty. Všechny k tomu potřebné funkce jsou již integrovány přímo v zařízení. S pevnými středními čelistmi, individuálně nastavitelnými prsty vyrobenými z kompozitního materiálu a pneumatickým vyrážečem lze současně manipulovat s několika produkty a tím výrazně zvýšit výkon paletizace. V případě potřeby mohou být uchopovací prsty ovládány odděleně a díly odkládány jednotlivě. K tomu může být individuálně nastavována osová vzdálenost mezi prsty. V závislosti na druhu zboží a hmotnosti je možné pracovat s minimálními rozměry mezer od 3 do 10 mm. Jsou-li prsty kombinovány s vakuovým chapadlem, lze tyto odstupy dále zmenšit. Při manipulaci s poddajnými díly nebo choulostivými produkty s hladkým povrchem mohou být použity prsty s tenkou vrstvou, které uchopují velmi jemně a zároveň bezpečně, a to jak mechanicky z boku, tak i shora pomocí vakua. Uchopovací zařízení LEG vykazuje velkou přesnost polohování a pracuje se zdvihem až 281 mm na čelist. Je vhodné pro všechny úlohy, kde jsou plně automatizovaně paletizovány nebo vyskládávány různé produkty, např. v potravinářství nebo při výrobě spotřebního zboží.
 

Uhlíkové kompozity místo hliníku

Podobně novátorský přístup sleduje Schunk také u svěrného chapadla s velkým zdvihem CGH (obr. 5). Je to první standardizované chapadlo Schunk s velkým zdvihem, jehož základní tělo je z uhlíkového kompozitu. To umožňuje zvýšit dynamiku manipulačního zařízení nebo použít menší typy robotů. Lehké chapadlo CGH využívá ve svůj prospěch výjimečné vlastnosti uhlíkového kompozitu: materiál má téměř čtyřnásobně větší modul pružnosti a dvakrát větší pevnost v tahu než hliník. Zároveň je jeho hustota o 40 % menší. Aby bylo možné využít výhody uhlíkových kompozitů v celém jejich rozsahu a zároveň zaručit vysokou stabilitu chapadla, byla při konstruování optimalizována struktura uhlíkových vláken těla chapadla vyrobeného postupem RTM (Resin Transfer Moulding, prosycování uhlíkové výztuže pryskyřicí v uzavřené dvoudílné formě). Proto bylo možné vyrobit chapadlo lehké a zároveň mimořádně torzně a ohybově tuhé. S hmotností jen 11,7 kg má CGH uchopovací sílu 2,5 kN a variabilním zdvih na prst až 160 mm. Lze jím manipulovat s předměty do 12,8 kg. Téměř bezvůlový řemenový pohon a synchronizované prsty zaručují precizní práci chapadla i při variabilním zdvihu. Tak může v případě potřeby střídavě uchopovat velké a malé díly. Pomocí příruby ISO je lze adaptovat na ramena nejrůznějších robotů.
 
Obr. 1. Najížděcí pásové uchopovací zařízení AWG s narolovaným předmětem
Obr. 2. Princip činnosti najížděcího pásového uchopovacího zařízení AWG
Obr. 3. Předmět na uchopovacím zařízení lze nezávislými pohyby pásů natáčet a otáčet
Obr. 4. Flexibilní univerzální uchopovací zařízení LEG v základním provedení, jako dvouosý systém a k manipulaci s paletami
Obr. 5. Svěrné chapadlo s velkým zdvihem CGH