#06 Automatická výmena efektorov

Priemyselné roboty prinášajú do oblasti výroby vďaka svojej flexibilite mnoho výhod. Pokiaľ však chceme činnosť, ktorú robot vykonáva pozmeniť, vzhľadom na okolnosti bude pravdepodobne potrebné efektor vymeniť. Manuálna výmena/ proces však môže efektivitu činnosti robota znížiť, nakoľko robot nepracuje.

Tento "problém" však má riešenie, a tým je automatická výmena efektorov (nástrojov).

Automatizácia výmeny efektorov

je kľúčovou otázkou z hľadiska zvyšovania univerzálnosti, pružnosti a flexibility robotov, ale aj iných výrobných strojov. Zvyčajne napríklad výroba súčiastky alebo komponentu vyžaduje niekoľko operácií a využíva viacero technológií, manipulácia s rôznymi objektami vyžadujú rôzne uchopovacie čeľuste a podobne. Samozrejme z tohto dôvodu jeden efektor nie je postačujúci. Pri automatizovaní určitého procesu teda vystupuje otázka automatizácie výmeny efektorov.

Ako automatická výmena prebieha?

Robot vykonávajúci určitú úlohu môže byť vybavený výmenníkom efektorov. Tento kľúčový komponent umožní ich efektívnu a rýchlu výmenu, buď manuálne alebo automaticky. Tento výmenník je zvyčajne pneumatické zariadenie umožňujúce uvoľnenie momentálne pripojeného efektora a upnutie nového efektora. Výmenník sa zvyčajne skladá z dvoch častí, príruby na zápästí robota a nástrojovej príruby. Nástrojová príruba je pripevnená ku každému používanému efektoru. Celý proces výmeny môže trvať len niekoľko sekúnd Samotnú výmenu tvoria 3 kroky:

  • 1. Robot zaujme pozíciu nad stojanom s efektormi
  • 2. Upnutý efektor sa uvoľní
  • 3. Robot prejde do pozície nad ďalším efektorom, ktorý sa pomocou prepojenia prírub upne.

Konkrétny mechanizmus zabezpečujúci bezpečné upínanie a uvoľňovanie efektora sa líši v závislosti od výrobcu. https://www.youtube.com/watch?v=IRvmR05c074&ab_channel=ATIIndustrialAutomation Pneumatické konektory sú pri výmenníkoch štandardom, avšak môžu byť vybavené aj rôznymi modulmi pre elektrické, komunikačné, pneumatické alebo hydraulické rozhrania. Vďaka týmto modulom možno vymieňať efektory s naozaj rôznym využitím.

Kde sa automatická výmena uplatní?

Vďaka flexibilite a vyššie spomenutým modulom je využitie výmenníkov efektorov naozaj široké:

  • Obrábanie: Obrábanie sa často skladá s niekoľkých operácií, ktoré môžu byť vykonávané pomocou rôznych nástrojov.
  • Paletizácia: Pri paletizácii výrobkov, ktoré majú rôzne požiadavky na uchopenie je zvyčajne potrebných viac efektorov.
  • Montáž: Automatizované montážne linky sú typickým prípadom aplikácie výmenníka efektorov. Robot tak môže používať rôzne uchopovače, spojovacie nástroje alebo senzory.
  • Odihlovanie: Odihlovacie aplikácie často vyžadujú niekoľko rôznych rotačných nástrojov na efektívne ošetrenie hrán, rohov a dier.
  • Triedenie: Triedenie súčastí taktiež vyžaduje rôzne nástroje.
  • Zváranie: Rôzne typy zvarov vyžadujú rozdielne zváracie efektory.

https://www.youtube.com/watch?v=iXqP5uYSz_w&ab_channel=NordicaSterling V prípade akejkoľvek aplikácie je spoľahlivá a rýchla výmena efektorov veľmi výhodná, obzvlášť pri  procesoch kde roboty spolupracujú. Výmenníky efektorov sú dostupné v mnohých tvaroch a veľkostiach, zvyčajne vyrobené z hliníka za účelom zníženia hmotnosti. Vďaka využitiu automatickej výmeny efektorov je možné zredukovať čas počas ktorého robot nepracuje.

Výmena efektorov | Konštrukčné požiadavky

Výmenníky efektorov samozrejme zvyšujú adaptivitu a efektivitu robotických systémov. Ide však o dôležité konštrukčné uzly a sú na ne kladené vysoké požiadavky ako napríklad:

  • Funkčná spoľahlivosť.
  • Minimalizácia času trvania výmenného cyklu.
  • Zabezpečenie nechceného uvoľnenia efektora v prípade výpadku energie.
  • Zabezpečenie pevného mechanického spojenia s vysokou opakovanou presnosťou vzájomnej polohy.
  • Zabezpečenie prenosu energie potrebnej na vykonávanie činnosti efektora.
  • Zabezpečenie pripojenia senzorov do informačnej siete.
  • Zabezpečenie prepojenia ovládacích komponentov v prípade, že nie sú súčasťou efektora.

Automatické systémy výmeny efektorov sú konštrukčne náročné aj z dôvodu, že zvyšujú hmotnosť s ktorou robot manipuluje a obsahujú veľa akčných členov.

Výber správneho systému

V súčasnosti je na trhu dostupné veľké množstvo systémov automatickej výmeny efektorov od rôznych výrobcov. Je teda dôležité vybrať ten správny systém s ohľadom na jeho aplikáciu. Základom pri výbere je posúdenie spoľahlivosti. Výmena musí prebiehať bezpečne a zároveň zvýšiť efektivitu celého procesu. Systémy automatickej výmeny zvyčajne obsahujú bezpečnostný mechanizmus zabraňujúci uvoľneniu pripojeného efektora pri výpadku energie a je dôležité posúdiť či je tento mechanizmus dostatočný pre konkrétnu aplikáciu. Z hľadiska efektivity ide hlavne o posúdenie návratnosti investície. Ďalším krokom je posúdenie parametrov systému. Dôležitým parametrom je maximálny dovolený zaťažujúci moment. Pokiaľ je moment, ktorý vznikne pri činnosti systému malý a nepribližuje sa tejto hodnote, možno zvoliť systém ktorý má podobné maximálne užitočné zaťaženie ako robot. Pokiaľ sa však blížime k maximálnej hodnote alebo sú bezpečnostné požiadavky prísnejšie je vhodné vypočítať zaťaženie v "najhoršej" možnej situácii a to nasledovne:

W*D=M

kde: W - hmotnosť najťažšieho efektora; D - vzdialenosť ťažiska najťažšieho efektora od nástrojovej príruby; M - približný pôsobiaci moment

Súradnice ťažiska najťažšieho efektora je možné určiť približne alebo pomocou softvéru.  

Autor: Jakub Michalčík | Daily Automation

  Zdroje: