Такие разные захваты для манипуляторов. Как выбрать подходящий?
Манипуляторы — очень распространённые в сфере роботизации продукты. Поэтому на рынке предприятиям есть из чего выбирать среди механизмов разных цветов и «национальностей» для различных нужд: палетирования, сварки, сборки. Кроме того, немаловажно правильно подобрать рабочие элементы — захватные устройства, с помощью которых роботы выполняют свои задачи. Действительно, выбор достаточно сложный. В каких случаях стоит отдать приоритет вакуумным захватам, а когда — электрическим?
Роботизированные руки способны выполнять разные функции, а качество их действий напрямую зависит от рабочего элемента (захвата), который они используют. Поэтому, если подобрать правильный инструмент, результат не заставит себя ждать.
Однако видов оборудования довольно много, чтобы всерьёз задуматься над выбором. Так, заместитель декана факультета робототехники университета «Синергия» Константин Шафранский объясняет: основное деление типов захватов отражает почти полный путь, который прошли роботы за более чем 50 лет с момента начала их активного использования в промышленности. По данным эксперта, чаще применяются сервоэлектрические и электромеханические рабочие элементы. Доля их использования достигает 58% от общего числа. На втором месте по популярности — электромагнитные и магнитные с долей 24%. Меньше востребованы вакуумные (12%) и пневматические (4%).
Каждый из типов устройств включает ещё и ряд разновидностей в зависимости от переменных, касающихся условий и задач использования манипуляторов. Поэтому эксперты рекомендуют приступать к определению подходящего устройства с постановки задач. Какую функцию предприятие поручит роботизированной руке? С чем ей придётся взаимодействовать? Это играет важную роль, так как минимальные условия для эффективности захвата — это соответствие размера и веса устройства.
Мягкий захват
В работе вакуума ничего замысловатого нет: роботизированную руку снабжают устройством с присосками. Когда захват оказывается в непосредственной близости от предмета перемещения и вступает с ним в контакт, срабатывает воздушный клапан, присоска втягивает воздух, а вместе с ним и притягивает объект.
Технология идеально подходит для работы с крупными деталями с широкой плоскостью. Также она пригодится для сборочных роботизированных линий производства электронных компонентов и для сборки готовых плат.
«Мягкий захват, благодаря силиконовым материалам, может обрабатывать широкий спектр заготовок в фармацевтической промышленности, приборостроении, производстве часов и приборов точной механики и электромеханики», — утверждает Константин Шафранский.
По его словам, использование захватов такого типа гарантирует сборочный процесс без повреждения поверхности деталей. К слову, материал объекта для вакуумного захвата не имеет значения. Но для перемещения деталей сложной формы со множеством углов или углублений захват придётся снабдить дополнительными наконечниками-присосками.
Среди преимуществ, в сравнении с другими видами механизмов, стоит отметить то, что вакуумный захват не намагничивает металлические предметы. Кроме того, такое устройство легко перенастроить. Представим ситуацию: на предприятии, например, нужно подать на конвейерное производство мелкий инструмент, а через час — крупные металлические листы. Что делать? Установить больше присосок, изменить программу, и робот снова готов выполнять задачу.
По словам ведущего специалиста «Стартап-центра» СамГМУ Ильи Путкарадзе, существенный плюс таких захватов — усилие, во много превышающее электрические аналоги, а это важно для работы с металлическими деталями.
Электрические захваты
В машиностроении более востребован электрический тип захватов. Будь то обработка или перекладывание объекта с одного места на другое, эта технология, по словам экспертов-практиков, справится не хуже вакуумной. В некоторых случаях даже лучше.
Электрические устройства могут иметь разную конфигурацию, а разница зависит от формы обрабатываемого объекта. Это значит, механизмы можно укомплектовать в соответствии с задачей.
Захват манипулятора, запитанный от электродвигателя, обладает удобными для эксплуатации пальцами, которых может быть два, три, четыре или, как у людей, пять. Специалисты ценят такие захваты за возможность точного управления, ведь большинство из них оснащены микропроцессорами. То есть оператор может регулировать и силу захватов, и скорость каждого движения, что крайне удобно при работе с разными объектами.
Захваты на электрическом двигателе настолько широко применимы, что, можно сказать, действительно подходят для любой задачи. Можно выбрать сменяемые, несменяемые или автоматические сменные, а ещё адаптивные и программируемые манипуляторы.
Так, например, программируемые захваты действуют по чётко выставленной схеме работы.
А вот адаптивные оснащены информационно-измерительными системами, которые помогают устройству приспособиться к объекту. Другими словами, возможна адаптация практически к любому возможному условию.
Чтобы не было сомнений, подойдёт электрический захват или нет, нужно ответить на один вопрос: насколько точная требуется работа. Эксперты говорят, что если захват нужен для сортировки деталей разного размера и расположения на поле, то рабочий элемент на серводвигателе — это подходящий вариант. Он более гибкий и лёгкий в настройке к меняющимся типам объектов.
Среди минусов таких захватов специалисты отмечают меньшее усилие, нежели у пневматических устройств.
Расклад сил
Не нужно глубоко изучать рынок робототехники, чтобы знать, что основные производители роботов и их компонентов базируются в Германии и Японии. Эти страны уже на протяжении 30 лет являются лидерами на рынке разработки и производства роботов во всех сферах человеческой деятельности.
Есть и другая причина отставания России в этой области. Г-н Шафранский считает, что дело в большом количестве малых и средних предприятий в области точной механики и приборостроения за рубежом, что в своё время обеспечило создание множества захватов первого и второго поколений. В СССР же была разработана лишь систематизация концевых устройств. Этот ГОСТ, кстати, действует до сих пор.
Константин Шафранский также составил рейтинг мировых производителей, где лидирующей оказалась немецкая компания SCHUNK, на втором месте — японская Fanuc, а почётное третье заняла Kuka, тоже из Германии.
Но как же определиться? Выбирать лучше, отталкиваясь от опыта практиков, которые сталкиваются с подбором каждый день. Так, например, инженер по роботизации ООО «ВР-Мастер» Алмаз Хабибулин, внедряющий роботов Kuka с 2018 года, отмечает среди лучших производителей захватов компанию SCHUNK. Специалист аргументирует свой выбор тем, что производитель использует в своих изделиях «вечную» смазку, которая позволяет эксплуатировать робота в режиме 24/7. Кроме того, SCHUNK создаёт современные захваты в виде «руки».
Их особенность в полной безопасности и аккуратности движений — такие захваты могут пожать руку человеку и не повредить её.
Если выбирать из самых «продвинутых», то эксперт отмечает «умные» захваты серии EGL. Они полностью управляемы: можно контролировать ход губок, управлять усилием и получать обратную связь через протокол Profinet.
«Возможности такого захвата ограничены фантазией программиста. Наши сотрудники применяли для определения размера заготовки вслепую: робот по программе брал заготовки разного диаметра, и мы получали их размеры. Так получилось сортировать детали без использования технического зрения», — поделился Алмаз Хабибулин.
До первой поломки
Если опустить тот факт, что сейчас купить захваты этих производителей будет как минимум проблематично, останется вопрос сервисного обслуживания уже купленных устройств. Кроме того, ремонт окажется гораздо выгоднее покупки нового комплекта. Эксперты утверждают: нередки случаи, когда стоимость захватов достигает 40% цены самого промышленного робота.
В России роботизированные комплексы применяют в основном на серийных производствах. Там, по словам г-на Шафранского, уже созданы необходимые условия обслуживания и ремонта силами производителей или поставщиков.
Другим способом обслуживания механизмов были прямые договоры с сервисными отделами представительств производителей или инжиниринговых компаний, внедряющих системы на предприятия. Однако есть одно весомое «но». Причина того, почему об обслуживании мы говорим в прошедшем времени, в том, что с российского рынка ушли практически все производители.
Надежда пока остаётся разве что на инжиниринговые компании, которые заранее сформировали свои собственные центры компетенций в этом направлении.
Заместитель декана факультета робототехники университета «Синергия» предложил несколько вариантов решения проблемы, среди которых: создание информационно-инжинирингового портала, организация параллельного импорта и наладка собственного производства. Это требует колоссального объёма времени и в целом на сегодняшний день представляется лишь фантазией.
Подводя итог рассмотрению самых популярных видов концевых устройств, отметим: каким бы удобным или функциональным ни был тот или иной захват, выбор должен зависеть от типа деталей, над которыми будут совершаться манипуляции. Важно обратить внимание на материал, вес, габариты и позиционирующие характеристики изделий. Эксперты утверждают, что обычно все эти параметры приводят к общему знаменателю, и можно подобрать как один универсальный захват, так и сразу два. Это снизит риски, хотя и потребует дополнительного времени для смены захвата.
К слову
Отличительная черта электрических захватов — точное управление. В большинстве случаев они оснащены микропроцессорной системой управления, которая позволяет изменять силу захвата и скорость движения пальцев.
Факт
Вакуумные захваты с присосками из силиконовых материалов подходят для обработки изделий в фармацевтической промышленности, приборостроении, производстве часов и приборов точной механики и электромеханики.
Текст: Анастасия Семёнова
