Vakuumgripere i industriell automatisering - Elektronikknett
SMZ-front

Vakuumgripere i industriell automatisering

Fag_vignett_80x80

Under hver produksjonsprosess må en gjenstand eller en del av den ofte flyttes fra sted til sted eller holdes på plass. For eksempel: under automatisk montering av elektroniske enheter må deres komponenter tas fra en beholder og plasseres på et kretskort. Flere lignende situasjoner kan oppstå.

Mekaniske gripere kan brukes til å flytte objekter fra sted til sted, men dette er en ganske vanskelig metode som ikke er universell og som heller er tilpasset en spesifikk prosess, fordi du må måle den kraften som skal til for å gripe og flytte objektene. En slik etterligning av naturen er ikke lett å utføre, og derfor brukes en mye enklere metode med utallige fordeler under mange prosesser: vakuum som suger til seg objekter. Metodens viktigste funksjoner inkluderer skalerbarhet og brukervennlighet.

Sikkert alle, selv folk som ikke arbeider innen industriell automatisering på daglig basis, kan forstå intuitivt hvordan vakuum som brukes for å gripe gjenstander fungerer. En maskin som benytter denne metoden beveger sin arm med en velegnet, passende ende (eller en adapter med flere ender) som suger inn luft. Disse endene kalles sugekopper. Sugeeffekten oppstår på grunn av undertrykk som oppnås av pumpe og styres ved bruk av en ventil som åpnes når en sugekopp kommer i kontakt med et objekt. Undertrykket som oppstår bak sugekoppen prøver på en eller annen måte å suge inn objektet, men det er ikke mulig på grunn av dets størrelse. I en slik situasjon vil objektet oppføre seg som en kork som holdes på plass ved hjelp av vakuum.

Denne metoden for å gripe gjenstander kan brukes på mange måter, fordi kraften som objektet holdes på plass med avhenger av undertrykkets verdi og arealet som det virker på. Dette medfører en mulighet for å endre kraftens verdi ved å tilpasse de nevnte parameterne. Vakuumgripere brukes stort sett for å løfte gjenstander med store, flate overflater som sikrer godt feste av gripernes ender. Noen problemer kan oppstå hvis en gjenstand har en uregelmessig form og er tung. I et slikt tilfelle må en spesiell sugekopp eller et hode som har mange sugekopper produseres. Vakuummetoden er universell og egnet for forskjellige objekter uavhengig av hvilke materialer de er laget av. Det som er viktig er at den ikke påvirker egenskapene til objektene som blir flyttet i motsetning til for eksempel magnetiske gripere som kan forårsake sekundær magnetisering av objekter i metall.

Vakuummetoden har to fordeler som allerede ble nevnt i innledningen. For det første er den enkel å bruke og forstå. Takket være dette vil den ikke være problematisk for maskinkonstruktøren eller drifts- og vedlikeholdspersonellet. For det andre er den enkel å skalere. Det vil si at den kan like godt brukes til å flytte miniatyrgjenstander som tannhjul til ur eller elektroniske SMD-komponenter samt store gjenstander som deler av kjøretøyer som blir bygget på et samlebånd, planker eller møbelkomponenter.

En av de viktigste produsentene av tilbehør til vakuumgripere er det internasjonale selskapet
Schmalz som har sitt opphav i Tyskland. Dets store automatiseringssortiment inkluderer alle komponenter som er nødvendige for å kunne bygge en griper. Det å produsere en griper kan forårsake noen problemer selv om det virker å være et ukomplisert arbeid. Derfor tilbyr Schmalz hjelp angående valg av komponenter etter spesifikke behov og forbereder «nøkkelferdige» vakuumsystemer.

Ikke uten betydning er at selskapets ansatte har tilegnet seg kunnskap på en direkte eller indirekte måte på grunn av at de har gjennomført prosjekter gitt av kunder fra forskjellige bransjer og brukt til å håndtere objekter laget av forskjellige materialer.

Konsekvent kundeorientering, innovasjon, utmerket produktkvalitet og omfattende servicekompetanse gjør at Schmalz er ledende på markedet innen vakuumautomatikk. I selskapets hovedkvarter i Tyskland og i dets 19 fabrikker produserer rundt 1500 ansatte komponenter til vakuumgripere, inkludert deler til manuelt betjente kraner og festeelementer til tre eller metall under bearbeiding. I selskapets sortiment kan du finne alt som vil sikre bygging av en effektivt fungerende vakuumgriper. Veldig god produktkvalitet og måten selskapet fungerer på bekreftes av en rekke sertifikater. Blant dem er: DIN ISO 9001 (kvalitetssikring) – siden 1994, DIN ISO 14001 (miljøledelse) – siden 1997, DIN ISO 50001 (energistyring) – siden 2012.

Sugekopper
En sugekopp er et av de viktigste elementene av en vakuumgriper, og samtidig den mest delikate og sårbare komponenten. Dens oppgave er å oppnå en tilstrekkelig tett kontakt med en gjenstand og støtte den under håndtering ved bruk av undertrykk. Skader oppstår vanligvis ved direkte kontakt med det løftede objektet som kan være grovt, ha en forhøyet temperatur og noen ganger kan også være forurenset med noen reagensmidler under produksjonsprosessen.

Vi vet at hver enhet er like utsatt for feil som dens svakeste komponent. Derfor er valg av en sugekopp og hva slags materiale den skal produseres av avhengig av feilfri og problemfri drift av produksjonsprosessens automatikk.

Schmalz sine eksperter er godt klar over dette. Selskapet tilbyr et bredt utvalg av sugekopper laget av forskjellige holdbare materialer som er designet med tanke på behov for forskjellige produksjonsprofiler. De fleste sugekoppene er laget av spesielle elastomerer. Ikke uten betydning er det faktum at de er utstyrt med forbindelser som muliggjør rask utskifting, noe som gjør service eller tilpassing av en valgt serie til nye objekter enklere.

Sugekopper kan deles i henhold til deres form eller type materiale som skal flyttes. For å si det enkelt: formen på sugekoppen bestemmes av formen på gjenstanden som flyttes. Runde sugekopper lages for å kunne håndtere gjenstander som har en regulær form eller for å kunne bygge enheter som består av mange sugekopper og en adapter. Ovale sugekopper kan brukes til å flytte smale, lange gjenstander. Mange sugekopper er utstyrt med en belg som har en dobbel rolle. For det første korrigerer den for forskjeller

i høyde hvor sugekoppene kommer i kontakt med et objekt, noe som er viktig ved flytting av objekter i forskjellige høyder, orientert på forskjellige måter, med konvekse eller konkave detaljer. For det andre er belgen også nyttig hvis du vil flytte delikate komponenter, fordi den utgjør en støtdemper mellom armen på automaten (eller roboten) og gjenstanden.

Materialet som sugekoppen er laget av skal tilpasses materialet som gjenstanden som gripes er laget av. Sugekopper egnet for å flytte delikate gjenstander bør være laget av myke elastomerer. Sugekopper til tre eller blikkplater er i sin tur laget av hardere materiale og ofte tilpasset arbeid ved forhøyede temperaturer. Mens det myke materialet av sugekoppen skaper en tett forbindelse på en naturlig måte, krever det harde materialet at kontaktoverflaten med gjenstanden som blir flyttet blir forseglet, for eksempel ved bruk av en elastomer. Ved valg av sugekoppmateriale står krav i standarder også på spill – noen vil bli brukt i anlegg som produserer metallkomponenter, og andre – i farmasøytisk industri eller matindustri.

Schmalz sitt sortiment inkluderer sugekopper for alle typer gjenstander, materialer og bransjer. De kan brukes til å flytte pappemballasje, poser, plastemballasje og blisterpakninger, folie, glass, kompositt osv. De oppfyller også internasjonale standarder i matindustri, farmasøytisk industri og andre bransjer, og materialene som brukes til å bygge sugekopper etterlater ikke merker på gjenstandene som flyttes. Noen sugekoppmodeller er motstandsdyktige mot høye temperaturer på opptil 600 °C, noe som kan være nyttig ved termisk behandling. I tillegg tilbyr firmaet et stort utvalg av tilbehør, for eksempel tetningsprofiler for grove, glatte og teksturerte overflater, flenser, filtre, tetningsinnsatser og støtteelementer.

Monteringselementer
Som standard kan én sugekopp flytte en ikke veldig tung gjenstand, men ved hjelp av et sett sugekopper kan du flytte store, massive gjenstander eller mange gjenstander, for eksempel alle tabletter eller kaker fra en blisterpakning.

Schmalz tilbyr et stort utvalg av tilbehør designet for å integrere sugekopper eller spesielle gripere med et vakuumsystem. Det er for eksempel dreibare leddkoblinger som forbedrer kontakten mellom sugekoppene og gjenstandens ujevne overflate. For å redusere påvirkningen av høydeforskjellen kan du kjøpe et fjærstempel. I tillegg kan det brukes for forsiktig heving og senking av gjenstander. I bedriftens sortiment kan du også finne monteringssett for gripere utstyrt med lagre. De er designet for å korrigere for forskjeller i høyder i gripesystemer uten fare for sperring. Andre opphengninger, for eksempel FST-C, brukes ved bygging av enheter egnet for flytting av vridde eller bøyde gjenstander uten fare for delaminering (i tilfelle møbelplater) eller skade.

Det er umulig å liste opp alt tilbehør som Schmalz tilbyr. Det er nok å si at selskapets sortiment inkluderer komponenter som kan brukes til å bygge en hvilken som helst griper egnet for et hvilket som helst objekt, og at erfarne fagfolk vil alltid hjelpe deg med å velge løsninger for en bestemt bruk.

Vakuumgeneratorer
Selv en vakuumgriper som er best bygget kan ikke brukes uten vakuum generert av – stort sett – en vakuumgenerator. Dens funksjon kan utføres av et pneumatisk system med en ejektor, pumpe eller vifte.

Fordelen med pneumatiske vakuumgeneratorer er at det å tilføre luft og oppnå et vakuum tar ikke mye tid og at det er mulig å integrere dem med gripearmer på en direkte måte takket være små dimensjoner og lave vekter. Ejektorene som Schmalz tilbyr er utstyrt med intelligente løsninger som sikrer prosesskontroll

og styring av energiforbruk. Bruk av en ejektor krever en kilde av trykkluftstrøm som skaper et vakuum.

Det finnes noen varianter av ejektorer som kan kobles i serie for å lage flere vakuumkilder.

Elektriske vakuumgeneratorer fungerer ved hjelp av en pumpe eller vifte. Fordelen med løsningene som Schmalz tilbyr er at det finnes en mulighet for enkel integrasjon med en robotarm eller en annen type griper og at et alternativ som muliggjør å justere vakuumets verdi er allerede innebygd i dem. I motsetning til en ejektor lar pumpedimensjoner vanligvis ikke integreres direkte i griperen, men det finnes løsninger designet for enkel integrasjon med en robotarm. Oftest brukes denne typen generatorer hvis det ikke er noe tilgang til en kilde av trykkluftstrøm eller hvis en høy vakuumverdi er nødvendig.

Schmalz sine ejektorer har forskjellige dimensjoner. De har en stor kapasitet og er effektive, og en lyddemper er integrert i dem. De er egnet for systemer med sentralisert eller spredt vakuumgenerering. Utvalgte modeller kan kobles i serie – de kan monteres direkte på en ledning (et rør) som tilfører trykkluft. Noen har integrerte ventiler ved inn- eller utløpet, og mer avanserte modeller er utstyrt med en trykksensor. Tilleggsalternativer inkluderer trykkluftssparing, strømstyring og kontroll av gripeprosessen. Ved bruk av Schmalz sitt tilbehør kan du bygge kompakte terminaler som består av opptil 16 ejektorer i én blokk.

De elektriske vakuumgeneratorene som tilbys av Schmalz krever ikke trykkluftforsyning. Innebygde intelligente styringsfunksjoner forenkler riktig økonomisk bruk av generatoren i applikasjon. Formen på kassen gjør dem passende særlig for applikasjoner bygget ved hjelp av robotarmer eller stasjonær materialflytting ved bruk av cobots, dvs. kollaborative roboter. I elektriske generatorer oppnås vakuum ved hjelp av en vakuumpumpe eller vifte.

Vakuumpumper genererer høyt vakuum ved lav strømning. Selskapet Schmalz tilbyr oljesmurte pumper, pumper for tørr drift eller væskeringspumper. Vifter muliggjør høy strømning ved relativt lav vakuumverdi. Løsningene fra Schmalz er blant annet elektropneumatisk reversering og valgfri styringsfunksjonalitet for viftemotorens omdreiningshastighet.

Bortsett fra pumper leverer selskapet også tilbehør som: vakuumtanker, vakuumsentre (som består av en pumpe, tank, overvåkningsenhet og kontroller) og vakuumenheter bygget av en ejektor, tank, overvåkingsenhet og kontroller.

«Nøkkelferdige» vakuumgripere
Schmalz utfører «nøkkelferdige» gripesystemer som er klare til montering på robotarmer eller automater. De er designet for å møte spesifikke behov i forbindelse med applikasjon. Gripesystemer spiller

en nøkkelrolle i nesten alle industrisektorer ved å sikre høy effektivitet og pålitelighet

av produksjonsprosesser.

Schmalz sine komplekse vakuumsystemer øker effektiviteten og påliteligheten til automatiske produksjonsprosessorer betydelig. Løsningene inkluderer lag-, overflatesystemer og gripere med flere sugekopper som er ferdige til å monteres og ideelt egnet til forskjellige automatiseringsområder.

Ventiler
Ventiler brukes til å kontrollere vakuum og trykkluft. Riktig valg av dem øker prosesspåliteligheten og effektiviteten til vakuumsystemer. Hos Schmalz forekommer disse elementene i mange typer som er skreddersydd til spesifikke behov. Selskapets portefølje inkluderer elektromagnetiske ventiler (direkte eller pneumatisk betjent), tilbakeslagsventiler og strømningsbegrensere for lukking av vakuumledninger som fører til sugekopper som ikke er i kontakt med et arbeidselement, reguleringsventiler, fjærstempel for mekanisk verifisering av området som sugekoppene dekker, enveisventiler med fjærretur som brukes for å kunne beskytte systemet i tilfelle feil i vakuumgeneratoren.

I tillegg til de nevnte ventilene (som er automatisk kontrollert), inkluderer produsentens sortiment også manuelt betjente ventiler for bruk i manuelle heisemaskiner eller for nødkontroll av luftstrøm i automatiseringsenheter.

Filtre og koblinger
Vakuumgripere har en ulempe: det er mulig at de trekker olje, væskedråper, smuler av materiale og andre gjenstander inn i vakuumsystem. Filtre hjelper å beskytte dem mot smuss, og dermed mot feil i vakuumgeneratoren, ledninger og ventiler.

Fordelere, slanger, koblinger og forbindelser brukes til å fordele vakuum. Disse elementene kompletterer Schmalz sitt sortiment og er nødvendige i enhver vakuumkrets. De brukes ikke bare til å fordele vakuum i systemet, men også til å koble sugekopper med vakuumgeneratorer.

Sensorer og overvåkningsenheter for installasjon
For å sikre problemfri drift av vakuumsystemet, er overvåkningsenheter nødvendige for å overvåke systemets status og vakuumverdi. De er av stor betydning for driftssikkerhet av systemet og for dets problemfrie drift, samt muliggjør tidlig oppdagelse av feil som kan oppstå. Selskapets sortiment består

av blant annet: mekaniske vakuumbrytere, trykksensorer med analog utgang (måling i området fra -1 til 10 bar), elektroniske trykksensorer utstyrt med en skjerm og med digitale PNP- og NPN-utganger, vakuumkontrollere, reduksjonsventiler, advarselenheter samt passende tilbehør som koblinger og adaptere for vakuumbrytere.

Til slutt
Å bygge et effektivt vakuumsystem for å kunne håndtere gjenstander krever ikke bare kunnskap om produkter som er egnet for bygging av dette systemet, men også applikasjonserfaring. Selv om det ikke er vanskelig å forstå hvordan en vakuumgriper fungerer, krever utføring av den tverrfaglig kunnskap og bruk av passende komponenter.

Et typisk vakuumsystem består av: en sugekopp eller flere sugekopper som danner et slags grensesnitt mellom systemet og gjenstanden som blir flyttet, monteringselementer, en passende vakuumgenerator som forsyner sugekoppene, ventiler eller ventilgrupper, brytere og overvåkingskomponenter som sikrer trygg bruk, samt tilleggsutstyr som slanger, koblinger, filtre, fordelere og andre. Alle disse komponentene finner du i TME sitt sortiment. Selskapet er en Schmalz-distributør. Det er viktig at ved å bruke løsninger fra ett selskap kan vi sikre problemfri gjennomføring av applikasjon, slik at enkelte elementer passer til hverandre.

Kommentarer