Sự khác biệt giữa bộ kẹp robot có thiết kế song song, ba ngón và góc cạnh

Phần lớn các bộ kẹp robot là các biến thể của ba kiểu dáng cơ bản: Kẹp song song (Parallel gripper), đầu kẹp ba ngón (three-finger gripper)và đầu kẹp góc cạnh (angled gripper). Xác định bộ kẹp tốt nhất cho ứng dụng có thể là một nhiệm vụ khó khăn với hàng nghìn sự kết hợp khác nhau. Số bộ phận và sự biến đổi trong tên bộ kẹp. Tuy nhiên, chỉ có ba loại kẹp cơ bản. Biết các nguyên tắc cơ bản của mỗi loại có thể giúp các kỹ sư thu hẹp lựa chọn của họ và đẩy nhanh quá trình thiết kế.

Bắt đầu với những khái niệm Bộ Kẹp Robot cơ bản

Phần lớn các bộ kẹp là các biến thể của ba kiểu dáng cơ bản: Kẹp song song (Parallel gripper), đầu kẹp ba ngón (three-finger gripper)và đầu kẹp góc cạnh (angled gripper).

• Bộ kẹp song song

Bộ kẹp song song đúng như tên gọi của chúng. Hai thanh trượt hoặc đóng song song với phôi để giữ các cạnh bên ngoài của nó hoặc mở ra để tạo áp lực lên các bức tường bên trong. Bộ gắp song song cho đến nay là thiết kế được áp dụng phổ biến nhất.

• Bộ kẹp ba ngón

Bộ kẹp ba ngón tay được sử dụng để căn giữa phôi giữa các ngón tay. Chúng lệch nhau 120 ° và ba ngón tay trượt phôi đến tâm của bộ kẹp, giữ vật vừa khít.

• Bộ kẹp góc

Một tùy chọn khác là dụng cụ kẹp góc, tiếp cận các cạnh của phôi từ nhiều góc độ khác nhau. Ví dụ: 30 °, 40 ° hoặc 80 °. Hình dung các ngón tay cơ học ra theo một góc để cầm một quả bóng rổ. Nhiều bộ kẹp góc tiêu chuẩn có thể được điều chỉnh các góc độ khác nhau tùy theo phôi.

Kẹp góc thích hợp để giữ các phôi lớn hơn và những phôi có hình dạng kỳ lạ. Chúng cũng được sử dụng khi không gian quá chật để một bộ kẹp song song có thể mở ra đủ rộng để giữ phôi. Một biến thể của bộ kẹp góc là bộ kẹp hướng tâm. Các ngón tay mở hoàn toàn 180 ° hữu ích khi không gian theo chiều dọc bị hạn chế. Các ngón tay hướng tâm mở hoàn toàn có thể đặt ngay trên hoặc dưới phôi và đóng khi nó ở vị trí.

Nhận Xét Chung

Bộ kẹp song song, ba ngón và góc cạnh có nhiều kích cỡ cho các mức độ khác nhau của lực kẹp. Chúng có thể dao động từ 20 N đến hơn 6.300 N đối với các kiểu máy chịu lực cao. Thời gian đóng có thể thay đổi từ 0,1 đến dưới 0,001 giây đối với các bộ phận tiêu chuẩn. Với độ chính xác lặp lại trung bình từ ± 0,01 đến ± 0,05 mm. Hơn nữa, các nhà cung cấp thường làm việc với các kỹ sư thiết kế về các giải pháp tùy chỉnh không có trong các bộ phận tiêu chuẩn.

Các biến thể Bộ Kẹp Robot chuyên dụng

Ngoài các kiểu song song, ba ngón và góc cạnh truyền thống, các kiểu kẹp khác còn tồn tại. Ví dụ, bộ kẹp ống thổi được sử dụng để kẹp bên trong thành bên trong của phôi dễ vỡ. Chẳng hạn như chai hoặc bình. Các ống thổi linh hoạt mở rộng, ép vào phôi.

Một thế hệ bộ gắp thích ứng mới cũng đang được phát triển. Chẳng hạn như một bộ gắp dựa trên cơ chế của vây cá. Các ngón tay của tay cầm robot này có thể quấn quanh và thích ứng với các hình dạng khác nhau một cách hiệu quả với độ linh hoạt lên đến 360 °. Hiệu ứng cuối có phạm vi chuyển động tốt và có thể không cần thay đổi khi có các sản phẩm khác nhau. Điều đó nói lên rằng, những bộ kẹp chuyên dụng này có ứng dụng khá hạn chế so với các thiết kế bộ kẹp truyền thống.

Nhưng sức mạnh của chúng là gì?

Thiết kế bộ kẹp khí nén so với bộ kẹp điện

Cả ba kiểu gắp cơ bản đều có sẵn trong phiên bản khí nén hoặc điện. Bộ kẹp khí nén thường ít tốn kém hơn khi trả trước, đơn giản hơn, nhẹ hơn và cung cấp lực kẹp cao hơn so với các phiên bản điện. Nhưng bộ gắp điện có phần vận hành ít tốn kém hơn so với các cấu kiện chạy bằng khí nén. Mặc dù vậy, các hệ thống khí nén ngày nay cung cấp các tính năng chẩn đoán giúp nhân viên bảo trì và người vận hành máy xác định sự mất áp suất không khí. Điều này góp phần làm tăng chi phí năng lượng trong hệ thống khí nén.

Quá trình thiết kế chuyển động bắt đầu với việc xác định hình dạng và kích thước của phôi cộng với không gian có sẵn. Sau đó hoạt động thông qua bộ kẹp và phần còn lại của cụm cơ khí. Ví dụ: một bộ gắp nhẹ hơn yêu cầu một hệ thống xử lý nhẹ hơn. Trong khi một bộ gắp nặng hơn yêu cầu các bộ phận máy nặng hơn để hỗ trợ nó.

Phân tích chi phí / lợi ích có thể giúp xác định xem một thiết bị khí nén hoặc điện có lợi thế hơn so với vòng đời của máy.

Cơ chế nắm mở của bộ kẹp Robot

Bộ kẹp khí nén thường được thiết kế theo kiểu tác động kép – mở hoặc đóng kín. Các biến thể bao gồm lò xo để đảm bảo rằng phôi vẫn được giữ chặt khi dòng khí dừng lại. Kềm kẹp cũng có thể có cấu hình kín phù hợp với các điều kiện phức tạp. Chẳng hạn như bảo vệ chống bụi hoặc nhũ tương khoan.

Các tùy chọn khác bao gồm gắp hành trình dài với hành trình từ 20 đến 150 mm. Đối với các nét định tâm dài, bộ kẹp điện có sẵn với các nét đến 1,5 m. Các tùy chọn cảm biến và phản hồi cũng có rất nhiều. Nói tóm lại, có rất nhiều giải pháp hấp dẫn cho mọi thứ, từ bánh nướng đến các bộ phận ô tô.

Ba thiết kế cơ bản – kẹp song song, ba ngón và góc cạnh – phù hợp với hầu hết các kích thước phôi. Không gian máy có sẵn. Yêu cầu về mô-men xoắn và lặp lại cũng như các hạn chế về môi trường.

ỨNG DỤNG

Chọn lớp bằng rô-bốt cung cấp giải pháp thay thế hấp dẫn

Các nhà cung cấp đồ uống ngày nay cần phải tự động hóa và tập trung nhất có thể để cung cấp giá cả cạnh tranh và phân phối bán lẻ hợp lý. Phần lớn hiệu quả này có thể đạt được bằng cách tự động hóa các tác vụ như xếp hàng và chọn lớp. Trường hợp điển hình: KUKA Systems Corp. Bắc Mỹ, Sterling Heights, Mich., Gần đây đã thiết kế và lắp đặt dây chuyền đóng pallet tích hợp cho một công ty đồ uống lớn. Kết quả như thế nào? Dây chuyền tự động mới cung cấp sự gia tăng đáng kể về thông lượng so với các hoạt động thủ công do người vận hành xe nâng thực hiện khi di chuyển các pallet xung quanh nhà kho.

Hệ thống dây chuyền chuyên dụng của Robot KUKA

Hiện nay, dây chuyền xếp hàng theo lớp và chọn thùng của Hệ thống KUKA đã được đưa vào sử dụng. Điều này giúp giảm chi phí chuỗi cung ứng tổng thể. Việc thiết lập như vậy cho phép nhà sản xuất nước giải khát di chuyển các pallet đặt hàng đã hoàn thành từ một trung tâm phân phối khu vực lớn trực tiếp đến các cửa hàng bán lẻ lớn, rút ​​ngắn lộ trình phân phối. Trước đây, những tấm pallet này được lắp ráp thủ công tại các nhà kho nhỏ ở địa phương, tốn nhiều thời gian và công sức.

Hệ thống mới được triển khai có thể xử lý 5.000 trường hợp mỗi giờ. Nó có hệ thống chọn lớp tự động của KUKA, cũng như ngăn xếp lớp hỗn hợp và tạo lớp của nó. Xử lý các sản phẩm có nhu cầu cao nhất hoàn toàn tự động. Ô đặc biệt này có đầu chọn lớp tiên tiến trên cánh tay rô bốt giúp nâng thùng máy từ bên dưới. Điều đó giảm nguy cơ hư hỏng sản phẩm liên quan đến máy kẹp truyền thống sử dụng kẹp hoặc công nghệ chân không để lấy thùng máy từ đầu hoặc hai bên.

Bằng cách kết hợp công nghệ chọn lớp và tạo lớp hỗn hợp với logic sắp xếp thứ tự. Hệ thống xử lý khối lượng cao nhất trong khi xây dựng và dàn dựng các pallet một cách chiến lược để xếp lên xe tải và giao hàng đến các cửa hàng.

SẢN PHẨM ĐẦU KẸP ROBOT CỦA SCHUNK

Thuật ngữ Gripper và một cách khác để chọn một tay kẹp thay đổi từ cấu hình đơn giản như thiết kế song song hai hàm đến cấu trúc phức tạp. Giống như tay với các cảm biến tiên tiến, bộ điều khiển và động cơ servo. Để tìm hiểu thêm về công nghệ hấp dẫn, chúng tôi đã gặp Jesse Hayes, giám đốc nhóm tự động hóa tại Schunk Inc., Morrisville, N.C.

Bộ kẹp song song

Hayes giải thích rằng bộ kẹp song song hai hàm là thiết kế linh hoạt nhất và có thể xử lý một tỷ lệ lớn các ứng dụng. “Lý do tại sao thiết kế song song hai hàm được sử dụng phổ biến nhất? Vì nó có thể xử lý rất nhiều hình dạng và kích thước bộ phận. Nó cũng có thể thực hiện công việc tương tự như hai loại gắp cơ bản khác, kẹp ba hàm và góc hai hàm, ”Hayes nói.

Ví dụ, bộ kẹp song song hai hàm có thể kẹp cả hai chi tiết hình tròn và hình vuông theo hướng xuyên tâm (từ bên cạnh) hoặc theo hướng trục (từ trên xuống). Ngược lại, bộ gắp đồng tâm ba hàm chỉ có thể xử lý các bộ phận tròn theo trục. Như kẹp tách cà phê từ trên xuống xung quanh vành của nó hoặc từ bên trong, đẩy ngược lại với đường kính bên trong của nó.

Điều đó không có nghĩa là thiết kế đồng tâm ba hàm không hữu ích. Trên thực tế, loại kẹp này được sử dụng trong 20% ​​đến 30% tất cả các ứng dụng. Kiểu phổ biến tiếp theo được sử dụng trong 10% đến 20% ứng dụng là kiểu kẹp góc hai hàm. Thiết kế này phù hợp nhất để cầm các bộ phận tròn từ bên cạnh, như sử dụng ngón tay cái và ngón trỏ của bạn để lấy cốc cà phê hoặc vật thể tròn khác.

Thuật Ngữ Của Các Loại Đầu Kẹp Robot

Ngoài ba mô-đun kẹp cơ bản này, có nhiều kích cỡ và cấu hình là các kiểu đặc biệt, chẳng hạn như bộ kẹp chân không sử dụng bộ kẹp hút và bộ kẹp dính sử dụng vật liệu dính để di chuyển các bộ phận và sau đó buông ra. Hayes giải thích rằng hầu hết các bộ gắp được thiết kế cho một bộ phận cụ thể và thực hiện một thao tác nhặt và thả đơn giản.

Về thuật ngữ, các từ “hàm” và “ngón tay” đôi khi được sử dụng thay thế cho nhau, như một loại tiếng lóng của ngành. Tuy nhiên, Hayes giải thích rằng nó thực sự là một hàm kẹp có tác dụng hỗ trợ và xử lý các tải trọng. Ngón tay là một phần tùy chỉnh (được sản xuất cho một sản phẩm cụ thể) mà người dùng cuối bắt vào hàm.

“Hầu hết khách hàng tự thiết kế và gia công các ngón tay của họ để bắt vào hàm kẹp của SCHUNK. Nhưng nếu họ cần trợ giúp về thiết kế và sản xuất ngón tay, chúng tôi cũng có thể làm được điều đó, ”Hayes nói.

Đặc Tính Của Các Loại Đầu Kẹp Robot

Đối với bản thân thiết kế bộ kẹp, điều này có thể thay đổi đáng kể dựa trên kích thước và hình dạng bộ phận. Bộ phận càng nhỏ, càng có nhiều khả năng được xử lý với khối lượng lớn hơn. Đòi hỏi thiết kế hoạt động nhanh để sử dụng trong lắp ráp cũng như chọn và đặt các ứng dụng. Các bộ phận nhỏ thường dùng để chỉ những bộ phận có trọng lượng từ 5 lb trở xuống.

Đối với các bộ phận lớn hơn (những bộ phận nặng từ 5 đến 30 hoặc 40 lb), bộ kẹp trong cùng một họ sản phẩm có thể tăng hoặc giảm kích thước. Các bộ phận lớn hơn thường được tìm thấy trong các ứng dụng xử lý vật liệu. Chẳng hạn như các bộ phận chuyển động bật và tắt của băng tải hoặc tải nguyên liệu thô vào máy công cụ và tháo các bộ phận đã hoàn thiện.

Cơ Cấu Hoạt Động của Các Bộ Kẹp Robot

Về cơ cấu hoạt động của bộ gắp, khoảng 80% bộ gắp ngày nay là khí nén. Nguyên nhân từ đâu? Bộ gắp chủ yếu là các thành phần hành trình ngắn. Vì vậy chúng không tiêu thụ nhiều không khí, theo Hayes. Hayes nói: “Hãy nghĩ về một bộ truyền động tuyến tính hành trình dài. “Thành phần này sử dụng rất nhiều khí nén dọc theo chiều dài hành trình của nó. Vì vậy nhiều thiết kế kiểu này đang trở nên điện. Một ngày nào đó, chúng ta có thể thấy nhiều máy gắp điện servo được sử dụng. Nhưng ngày nay chúng đắt gấp hai hoặc ba lần so với các thiết kế khí nén ”.

Cầu nối giữa bộ kẹp khí nén và điện servo là các thiết kế khí nén sử dụng các cảm biến tiên tiến để đo lực kẹp trên bộ phận. Từ đó điều chỉnh để có độ bám mềm hơn hoặc chắc hơn khi cần thiết cho ứng dụng. Bộ kẹp thủy lực cũng có sẵn. Hayes giải thích: “Một số kỹ sư tin rằng thiết kế thủy lực cung cấp lực bám cao hơn so với loại khí nén. Nhưng điều đó không đúng. “Lý do duy nhất để sử dụng bộ kẹp thủy lực là nếu phần thiết bị đang hoạt động hoàn toàn bằng thủy lực. Bằng cách đó, không cần lắp thêm đường dẫn khí mới ”. Tay gắp điện Servo cũng đang được phát triển.

Lợi ích hướng đến của bộ kẹp Robot

Tính linh hoạt. Hầu hết các dây chuyền lắp ráp hiện đại đều cố gắng trở nên linh hoạt nhất có thể. Để có thể đáp ứng các thay đổi về bao bì và thay đổi sản phẩm, đặc biệt là trong ngành hàng tiêu dùng. Bộ kẹp khí nén điển hình là cứng được thiết kế dành riêng cho một sản phẩm. Khi một hình dạng sản phẩm mới xuất hiện hoặc bao bì được thiết kế lại. Các ngón tay mới phải được gia công và hoán đổi vị trí của các ngón tay cũ. Hayes cho biết: Với việc hàng tiêu dùng thay đổi diện mạo cứ sau hai hoặc ba phần tư. Việc này có thể trở nên tốn kém và tốn kém thời gian.

Chi Phí Đầu Vào cho Các Bộ Kẹp Robot

Trái ngược với những thiết kế cứng nhắc truyền thống này là bàn tay nắm chặt có thể giữ đồ vật theo bất kỳ hướng nào. Hayes nói: “Những chiếc tay nắm ngày nay rất đắt tiền, có giá khoảng 80.000 đô la; so với những bộ gắp khí nén thông thường có giá trung bình từ 300 đến 1.000 đô la. “Tuy nhiên, giá dự kiến ​​sẽ giảm đáng kể trong vòng 3-5 năm tới khi các nhà sản xuất tìm hiểu tính năng nào hữu ích nhất và cắt bỏ những tính năng không cần thiết”.

Hơn nữa, việc sử dụng bàn tay linh hoạt có thể làm việc với nhiều sản phẩm khác nhau sẽ giảm nhu cầu về đồ đạc và dụng cụ mới. Ngày nay đòi hỏi phải trình bày các bộ phận cho máy kẹp theo một định hướng nhất định. Thay vào đó, tay có thể được cấu hình để nhặt các bộ phận khác nhau theo bất kỳ hướng nào. Để làm được điều này, một bàn tay nắm điển hình được chế tạo giống như một robot thu nhỏ, hoàn chỉnh với bảy động cơ servo (cho bảy DOF). Một bộ phận điều khiển cho mỗi động cơ và một số cảm biến tiên tiến.

Hayes lưu ý: “Khi người dùng cuối có thể tiết kiệm 30.000 đô la tiền đồ đạc và dụng cụ mới bằng cách sử dụng bàn tay robot có giá khoảng 8.000 đô la. Đó là lúc chúng ta sẽ thấy những thứ này được sử dụng rộng rãi hơn.

---

CTI SUPPLY – ĐẠI LÝ CHÍNH  THỨC CỦA THƯƠNG HIỆU SCHUNK

Để biết thêm thông tin, hãy liên hệ CTI SUPPLY – Đại Lý Chính Thức Schunk tại Việt Nam để được hỗ trợ tìm kiếm và gửi báo giá thương hiệu sản phẩm Schunk chính hiệu từ Đức.

Đội ngũ CTI SUPPLY rất hân hạnh được hỗ trợ quý khách hàng!

Hotline: 0906.494.486 ; Email: sales@ctisupply.vn