Obecnie nie wyobrażamy sobie szeroko pojętej automatyzacji w przemyśle bez techniki próżniowej, wykorzystywanej do chwytania różnego rodzaju produktów. Chwytamy, bo chcemy unieruchomić produkt w trakcie obróbki lub montażu, ale przede wszystkim najczęściej chwytamy, bo chcemy produkt po prostu przenieść.
I w tym momencie większość z nas zada sobie pytanie, dlaczego nie wybrać standardowego chwytaka mechanicznego, zamiast niepewnej „gumki” zasysającej powietrze z otoczenia? Jakie czynniki decydują, że tak błyskawicznie rośnie liczba aplikacji manipulatorów wykorzystujących technikę próżniową?
Siła chwytu ssawki podciśnienia to teoretycznie nawet do 10 ton/m2, a praktycznie 100 do 250 kg/m2 w zależności od kierunku działania sił, rodzaju materiału chwytanego przedmiotu i ssawki oraz współczynnika bezpieczeństwa. Ma tu również znaczenie kierunek działania siły – w chwytaniu poziomym stosuje się współczynnik bezpieczeństwa 1.5 ÷ 2, w pionowym nawet 3 ÷ 4, gdyż dochodzi niekorzystny wpływ współczynnika tarcia gumy ssawki o chwytaną powierzchnię. Jego wartość zależy od rodzaj materiału chwytanego przedmiotu oraz samej ssawki. Generalnie siła chwytu jest proporcjonalna do powierzchni ssawki oraz do wartości wygenerowanego w niej podciśnienia. Na ekonomiczną wartość podciśnienia głównie ma wpływ poziom nieszczelności, wynikający z przepuszczalności powietrza przez materiał produktu, jak i nieszczelności powierzchniowych – na styku ssawki i chwytanej powierzchni. Czym poziom nieszczelności jest większy, tym mniej ekonomiczne jest utrzymywanie wysokiej wartości podciśnienia w ssawkach. Stąd tak różne konstrukcje generatorów podciśnienia - pomp próżniowych (olejowe, suche, bocznokanałowe i wiele innych) oraz eżektorów (jedno- i wielokomorowe, o różnej charakterystyce dysz, transportowe i inne). Reasumując, mimo wielu czynników ograniczających siłę chwytu ssawki, jest ona w znakomitej większości przypadków wystarczająca.
czyli miejsce przyssania się ssawki próżniowej do produktu. Tutaj precyzyjnie widać zalety stosowania chwytaków podciśnieniowych. W tradycyjnych chwytakach mechanicznych siłę uzyskujemy za pomocą palców chwytaka, ściskając lub rozpierając przeciwsobne powierzchnie przedmiotu. Natomiast w chwytakach wykorzystujących ssawki wystarczy dostęp tylko do jednej powierzchni przedmiotu i gotowe! Do tego powierzchnia przedmiotu nie musi być równa i gładka. Idealnym przykładem jest pobieranie ze stosu płyt z materiałów drewnopochodnych, arkuszy blach czy nawet kartek papieru, a w zupełnie innej, delikatniejszej branży spożywczej – przenoszenie jajek lub pralin.
Delikatność uchwytu ssawek podciśnienia jest idealna przy chwytaniu drobnych bądź kruchych produktów, takich jak czekoladki nadziewane lub jajka. Mało kto zdecydowałby się na chwytanie ich i przenoszenie chwytakiem mechanicznym. Tę delikatność chwytu przyssawki uzyskujemy z jednej strony dzięki podatnemu i miękkiemu materiałowi ssawki, a z drugiej strony dzięki z góry ustalonej, maksymalnej sile chwytu (czyli określone pole powierzchni ssawki oraz maksymalna wartość wytwarzanego w niej podciśnienia). Po przekroczeniu tej siły np. w wyniku zbyt dużej masy produktu, krytycznych przeciążeń podczas manipulacji bądź w wyniku kolizji, nie nastąpi uszkodzenie powierzchni chwyconego produktu, lecz tylko zerwanie chwytu. Często jest to bezpieczniejsze dla samego produktu, manipulatora i całego procesu. Na „delikatność” chwytu duży wpływ ma również odpowiedni kształt ssawki i jej budowa, ponieważ dopasowuje się ona do całej chwytanej powierzchni. Dzięki temu siła mocująca jest równomiernie rozłożona i nie ma ryzyka miejscowego uszkodzenia produktu – tak jak to jest możliwe w tradycyjnym rozwiązaniu, np. w chwytakach z palcami pryzmowymi bądź radełkowanymi.
– czyli mniejsze prawdopodobieństwo wystąpienia kolizji podczas najazdu i chwytania przedmiotu. Jest to bardzo duża zaleta chwytania za pomocą przyssawek. Mniejsza wymagana dokładność pozycjonowania i orientowania przedmiotu to mniejsze koszty na przygotowanie oprzyrządowania stanowiska oraz niższe koszty układów kontroli.
Skąd ta większa tolerancja się bierze? Biorąc pod uwagę tylko i wyłącznie same ssawki (pomijając różnego rodzaju amortyzatory lub przeguby, które są stosowane w końcówkach manipulatorów), to każda z nich ma tzw. skok mocujący, czyli to o ile się „skurczy” po zassaniu, a prościej mówiąc, o ile zmniejszy się jej wysokość. Wartość ta może być potraktowana jako maksymalna tolerancja położenia przedmiotu względem pozycji najazdu ssawki w tymże kierunku. Dla ssawek płaskich są to wartości od ułamka mm do nawet kilku mm, a dla ssawek mieszkowych wysokość może się zmniejszyć nawet o kilka cm. Ssawki mieszkowe mają dodatkowo zdolność do uchylania się warg mocujących na powierzchni przedmiotu, która nie jest poprawnie zorientowana, czyli nie jest prostopadła względem kierunku najazdu. Ta cecha jest bardzo istotna w przypadku projektowania procesów manipulacji z niedużą precyzją, gdyż
znacząco obniża koszty inwestycyjne i eksploatacyjne.Czas chwytania i zwalniania – jest to niezbędny czas na poprawne chwycenie i zwolnienie produktu, ale liczony wyłącznie jako strata w całym procesie produkcyjnym. Należy więc dążyć do maksymalnego skrócenia tego czasu. W przypadku chwytaków próżniowych można osiągnąć poprawny chwyt i zwolnienie produktu w czasie dziesiątych części sekundy, dzięki czemu cały cykl pracy manipulatora –
chwycenie, przemieszczenie produktu, jego zwolnienie i powrót do pozycji wyjściowej – może wynieść poniżej 1 sekundy. Zdecydowanie metoda ta wygrywa z klasycznym chwytaniem mechanicznym.
Szybka wymiana zużytej części chwytnej manipulatora – mimo, że chwytaki ssawkowe mają zdecydowanie krótszą żywotność (zużycie części gumowych), to czas wymiany elementu chwytnego jest często zdecydowanie krótszy od czasu wymiany palców chwytaka mechanicznego. Koszty wymiany gwałtownie rosną, gdy wymianę musimy zrobić podczas normalnej pracy manipulatora, a nie w trakcie przeglądu serwisowego. W tym przypadku koszt wymiany to koszt przestoju danego procesu produkcyjnego, a nie tylko koszt części i czasu serwisanta. Na korzyść stosowania ssawek chwytnych przemawia tu jeszcze fakt, że
w łatwy sposób można przewidzieć konieczność wymiany eksploatacyjnie zużytych ssawek z odpowiednim wyprzedzeniem, zapobiegając przerwom w procesie produkcji. ŁATWA KONTROLA POPRAWNOŚCI CHWYTU W CAŁYM CYKLU PRZENOSZENIA PRODUKTU – CZYLI „WISIENKA NA TORCIE” ZALET STOSOWANIA SSAWEK
Możliwość monitorowania poprawnego chwytu w czasie całego procesu manipulacji, za pomocą pomiaru wartości ciśnienia w układzie chwytnym (i reagowanie na wartości krytyczne), pomiaru czasu jego zmiany w odpowiedzi na sygnały sterujące oraz porównania tych wartości z analogicznymi, zarejestrowanymi w poprzednich cyklach. Taki monitoring umożliwia nie tylko
reakcję układu na sytuacje awaryjne (np. „zgubienie przedmiotu), ale przede wszystkim może takim sytuacjom zapobiegać - przez
wysyłanie ostrzeżeń o pojawiających się nieszczelnościach układu chwytnego lub spadku wydajności wytwornicy podciśnienia. Ta zaleta układów chwytnych opartych na technologii podciśnieniowej, w stosunku do układów mechanicznych, jest na wyciągnięcie ręki, gdyż producenci stacji eżektorowych
wyposażają je standardowo w te funkcje.
CZAS NA MAŁE PODSUMOWANIE ATUTÓW SSAWEK I ICH CHARAKTERYSTKI
Reasumując - w chwytakach opartych na technice podciśnieniowej i tak najważniejsza jest ssawka. Nie ma uniwersalnej ssawki do wszystkich zastosowań. Są
ssawki uniwersalne – płaskie, mieszkowe, okrągłe, owalne, a nawet trójkątne, które stosuje się do chwytania różnych produktów, a ich wybór jest decyzją projektanta wyposażenia manipulatora. W takim przypadku będzie decydować pole powierzchni ssawki, jej wysokość, skok mocujący, objętość, sztywność, sposób mocowania itd. Są ssawki specjalne – dedykowane do konkretnego zastosowania. Są to
ssawki do folii i papieru, ssawki do jajek, pralin, fotoogniw, rur, kartonów, szyb, blach naolejonych, blach ryflowanych bądź szkła z powierzchnią strukturalną i wiele innych. Jeżeli dorzucimy do tego wymagania na materiał z jakiego wykonana jest ssawka ze względu na: temperaturę pracy, odporność na kwasy, zasady, oleje, środki ropopochodne, promieniowanie UV, wymóg dopuszczenia do kontaktu z żywnością, odprowadzanie ładunku elektrostatycznego, wykrywalności przez detektory metalu lub posiadania cechy niepozostawiania śladu na chwytanym przedmiocie, to okazuje się, że na rynku są tysiące ssawek, które mają różne zastosowanie. Sztuką jest więc
dobrać tę właściwą do danej aplikacji, a przynajmniej tę, która jest do niej najbliżej.
Powyższe zalety stosowania chwytaków podciśnieniowych są opisane kompaktowo, a na współczesnym rynku jest dostępny ogrom różnorodności ssawek. Dlatego też bardzo ważne jest, by bardzo świadomie podchodzić do projektowania podciśnieniowych układów chwytnych i jest to zapewne temat na kolejny artykuł…
Zdobyliśmy bogate doświadczenie w doborze ssawek i projektowaniu układów podciśnienia.
Zapraszamy do kontaktu – postaramy się je pełni wykorzystać, by dobrać Państwu odpowiednie komponenty i urządzenia podciśnienia – a mamy ich ogrom! :)dr inż. Andrzej Kocełuch | Manager Działu Techniki Próżniowej
tel. 601 782 760 |
a.koceluch@arapneumatik.pl
