Kompendium wiedzy o manipulatorach przemysłowych pneumatycznych

Manipulatory przemysłowe

Istnieje wiele różnych typów manipulatorów przemysłowych, z których każdy jest projektowany do wykonywania specyficznych zadań w różnych branżach przemysłowych. 

Biorąc pod uwagę napęd, możemy wyróżnić manipulatory:

• pneumatyczne, 
• elektroniczne. 

Manipulatory rozróżniamy także ze względu na ich sposób podnoszenia, mając do wyboru:

• podnośnik podciśnieniowy, 
• mechanizm linkowy,
• przegubowe ramiona. 

Manipulatory dzielą się także ze względu na typ zabudowy i mogą być:

• przejezdne, podłączone do systemu podwieszanego wózka na torowisku,
• na kolumnie z ramieniem przegubowym, 
• na kolumnie ze sztywnym ramieniem, 
• zawieszone na kołnierzu mocującym od góry.

Manipulatory pneumatyczne 

Manipulatory pneumatyczne to rodzaj urządzenia służącego do podnoszenia, przemieszczania lub manipulowania przedmiotami w procesach produkcyjnych i przemysłowych. Wykorzystują do swojej pracy sprężone powietrze, które dostarczane jest przez rurę/wąż i przekształcone zostaje do napędzania ruchów roboczych, takich jak podnoszenie, opuszczanie, przesuwanie, obracanie i chwytanie przedmiotów. Bardzo często stosowane są w miejscach, w których żadne inne urządzenie nie będzie w stanie pracować. 

Budowa manipulatora pneumatycznego 

Manipulatory pneumatyczne składają się z ramienia manipulacyjnego, które jest zazwyczaj podłączone do systemu pneumatycznego. Ramię może być wyposażone w różne narzędzia i końcówki, które umożliwiają łatwe chwytanie przedmiotów o różnych kształtach i rozmiarach.

Silnik pneumatyczny 

Element, który wytwarza siłę potrzebną do ruchu manipulatora. Silnik pneumatyczny działa na zasadzie sprężania powietrza, które przekazywane jest do cylindra roboczego.

Cylindry robocze 

Elementy, które zamieniają energię pneumatyczną na ruch liniowy. W zależności od konstrukcji manipulatora, cylindry mogą być jednostronne lub dwustronne.

Zawory pneumatyczne

Elementy, które kontrolują przepływ powietrza w manipulatorze. Zawory pneumatyczne pozwalają na kontrolowanie kierunku ruchu, prędkości i siły manipulatora.

Zestaw narzędzi 

Elementy, które pozwalają manipulatorowi na chwytanie, przenoszenie i obracanie przedmiotów. Zestaw narzędzi może składać się z różnych elementów, takich jak chwytaki, płytki podporowej lub węży ssących.

Praca manipulatora 

Konstrukcja manipulatora umożliwia ruch ładunkiem w każdą stronę, w granicach wyznaczonego przez ramię promienia. To na jaką wysokość podniesiemy przedmiot zdefiniuje natomiast wysokość słupa. 

Każdy ciężar wymaga odpowiedniego ciśnienia powietrza w zbiorniku, aby go skompensować i zrównoważyć. To ciśnienie powietrza regulujemy za pomocą regulatora ciśnienia umieszczonego na urządzeniu (regulator ciśnienia do kompensacji ramienia narzędzia znajduje się w skrzyni kontrolnej). Gdy waga zostanie zrównoważona, specjalny pneumatyczny przekaźnik automatyczny wykrywa ciśnienie powietrza w cylindrze i stara się utrzymać je na stałym poziomie. Jeśli nie przesuniemy produktu, pozostanie on uniesiony w przestrzeni.

Kiedy wywieramy pewien nacisk na produkt, w górę i dół, zmienia się ciśnienie powietrza w cylindrze (ponieważ produkt nie ma już oryginalnej wagi); a specjalny przekaźnik dodaje lub usuwa sprężone powietrze do lub ze zbiornika. Gdy przestaniemy stosować ciśnienie, przekaźnik przestanie działać, a produkt ponownie uniesie się w przestrzeni.

Tłok pneumatyczny, który kontroluje ruch ładunku w górę i dół, jest sterowany przez specjalny automatyczny zawór przekaźnikowy i równoważy wagę produktu. Operator inicjuje ruch do ​​podnoszenia lub opuszczania po zrównoważeniu, dzięki czemu może trzymać produkt w dowolnym miejscu i prowadzić go dokładnie do żądanej pozycji/ danego miejsca.

Gdy produkt zostanie pewnie uchwycony w chwytaku (a wybór jest ogromny) i stan wyważenia zostanie aktywowany, waga ładunku jest praktycznie niewyczuwalna i przenoszony element transportowany jest jak „balon” w przestrzeni.

Efekt ten pozwala na szybkie i dokładne przemieszczanie produktu przy użyciu naturalnej ręcznej obsługi operatora ze względu na praktycznie niewyczuwalną wagę produktu.

Manipulatory mają dwa specjalne obwody pneumatyczne do systemów: jeden obwód równoważy ciężar ramienia i narzędzia; a drugi równoważy ciężar ramienia, narzędzia i produktu.

Kiedy musimy trzymać ładunek poza środkiem lub kiedy musimy wykonać pochylenie i/lub obrót, zwykle używamy manipulatora ze sztywnym ramieniem. Ramię to można ustawić na kolumnie na podłodze, zawiesić na kołnierzu mocującym od góry lub podłączyć do systemu podwieszanego wózka na prostym torowisku w celu przemieszczania manipulatora na dużej powierzchni

Najważniejsze parametry techniczne

Dobór manipulatorów przemysłowych wymaga uwzględnienia wielu czynników, takich jak ciężar materiałów, które będą przenoszone, odległość, na jaką będą przemieszczane, prędkość i dokładność ruchu oraz warunki środowiskowe, w których będą pracowały. Dlatego tak ważne jest aby wiedzieć, na które parametry techniczne zwrócić uwagę w pierwszej kolejności. 

Najważniejsze parametry techniczne manipulatorów pneumatycznych:

Udźwig 

Maksymalna masa, jaką manipulator jest w stanie podnieść. Udźwig manipulatora zależy od jego rozmiaru, konstrukcji i siły sprężonego powietrza.

Zakres ruchu 

Maksymalny zasięg manipulatora, czyli maksymalna odległość, na jaką jest w stanie sięgnąć oraz maksymalna wysokość, na jaką jest w stanie podnieść przedmiot.

Prędkość ruchu 

Szybkość, z jaką manipulator wykonuje ruchy robocze, takie jak podnoszenie, opuszczanie, przesuwanie czy obracanie.

Średnica przewodów pneumatycznych 

Średnica przewodów, przez które manipulator pobiera sprężone powietrze.

Ciśnienie robocze 

Ciśnienie sprężonego powietrza wymagane do prawidłowego działania manipulatora. Wartość ta zależy od konstrukcji manipulatora i jest określona przez producenta.

Waga 

Masa samego manipulatora, która ma wpływ na jego stabilność i wytrzymałość.

Stopień ochrony 

To klasa ochrony manipulatora przed czynnikami zewnętrznymi, takimi jak wilgoć, kurz, pył czy wstrząsy. Wartość ta jest określana przez producenta i wyrażana w IP.

Rodzaj sterowania 

Manipulatory pneumatyczne mogą być sterowane ręcznie lub za pomocą systemów sterowania, takich jak piloty radiowe czy programowalne sterowniki PLC.

Zastosowanie manipulatorów pneumatycznych 

Manipulatory znajdują zastosowanie w każdej branży. Dedykowane są dla przemysłu motoryzacyjnego, spawalniczego, metalurgicznego. Z ich możliwości korzysta sektor spożywczy, chemiczny, farmaceutyczny. Bardzo często spotykane są także w przemyśle szklarskim, ceramicznym, gumowym, drzewnym, meblarskim i papierniczym. Praktycznie każda hala produkcyjna czy magazyn mogą wykorzystywać manipulatory przemysłowe pneumatyczne w pracy. 

Przenoszenie ciężkich przedmiotów 

Manipulatory pneumatyczne są często stosowane do przemieszczania ciężkich przedmiotów, takich jak blachy stalowe, betonowe elementy, palety z produktami itp.

Pakowanie i paletyzacja 

Manipulatory pneumatyczne mogą pomóc w pakowaniu produktów oraz ich przenoszeniu na palety.

Wycinanie i obróbka 

Manipulatory pneumatyczne są wykorzystywane do wycinania i obróbki materiałów, takich jak płyty, blachy czy rury.

Montaż 

Manipulatory pneumatyczne pomagają w montażu różnych części i elementów, w tym w samochodach, maszynach i urządzeniach.

Transport materiałów 

Manipulatory pneumatyczne są stosowane do przemieszczania materiałów z jednej linii produkcyjnej na drugą, a także do transportu materiałów między różnymi częściami zakładu przemysłowego.

Praca w środowiskach niebezpiecznych 

Manipulatory pneumatyczne są wykorzystywane w miejscach, gdzie bezpieczny ręczny podnoszenie ciężkich przedmiotów jest niemożliwe lub niebezpieczne, takich jak w branży chemicznej czy energetycznej.

Obsługa maszyn i urządzeń 

Manipulatory pneumatyczne są często stosowane do obsługi maszyn i urządzeń, takich jak wiertarki, tokarki, frezarki i spawarki.

Zalety pracy z manipulatorami przemysłowymi 

Pneumatyczne manipulatory przemysłowe to przede wszystkim:

• brak przewodów elektrycznych,
• brak zagrożeń dla operatora,
• odporność na wybuchowe środowisko chemiczne czy inne niebezpieczne.

Uniwersalność

Ze względu na szeroki zakres możliwości, dobrze zaprojektowany i dopasowany do potrzeb przedsiębiorstwa zapewni bezpieczną, łatwą, ergonomiczną pracę niezależnie od branży. 

Niska cena 

Manipulatory przemysłowe pneumatyczne są często tańsze niż roboty przemysłowe lub inne urządzenia mechaniczne, co oznacza, że są bardziej dostępne dla mniejszych przedsiębiorstw.

Prosta konstrukcja 

Urządzenia te mają prostą konstrukcję, co oznacza, że są łatwe w obsłudze i konserwacji.

Bezpieczeństwo 

Ponieważ nie ma w nich żadnych elementów elektrycznych, wyeliminowane jest ryzyko porażenia prądem.

Dostępność sprężonego powietrza

W większości zakładów przemysłowych dostępne jest powietrze sprężone, co oznacza, że manipulatory przemysłowe pneumatyczne można łatwo zintegrować z istniejącymi systemami.

Czy praca operatora jest bezpieczna? 

Każda praca fizyczna wiąże się z pewną grupą zagrożeń. Operatorowi może dać się we znaki hałas w fabryce, czy złe oświetlenie. Jeśli natomiast pracuje na zewnątrz, to nieprzyjemne mogą być zmienne warunki atmosferyczne. Ryzyko wiąże się także z nadmiernym wysiłkiem fizycznym, czy spędzaniem wielu godzin w jednej pozycji. Największym niebezpieczeństwem jest przygniecenie przez ciężki ładunek. Jeśli jednak będziemy trzymać się zasad BHP, taka praca nie będzie dla nas stanowić żadnego zagrożenia.