URZ
DZENIA
CHWYTAJ
CE ROBOTÓW
PRZEMYSA
OWYCH
8.1. Zadania urządzeń chwytających
W procesie manipulacji urządzenia chwytające robotów przemysłowych służą do realizacji
następujących elementarnych zadań:
" pobrania (uchwycenia) obiektu manipulacji (przedmiotu) w położeniu początkowym,
" trzymania obiektu (przedmiotu) w trakcie trwania czynności manipulacyjnych, tzn.
oddziaływania na przedmiot z siłą zapobiegającą zmianie jego położenia względem
chwytaka w wyniku oddziaływujących na przedmiot sił ciężkości lub sił bezwładności,
" ewentualnego poprawiania orientacji manipulowanego przedmiotu w taki sposób, by
odchyłka początkowego położenia przedmiotu od położenia zadanego nie wpływała na
końcowe położenie przedmiotu,
" uwolnienia obiektu manipulacji w miejscu docelowym.
8.2. Klasyfikacja i charakterystyka urządzeń chwytających
CHWYTAKI ROBOTÓW PRZEMYSA
OWYCH
układ napędowy pneumatyczny
MECHANICZNE
hydrauliczny
elektryczny
kształtowe
elektromagnetyczny
do wałków
adhezyjny
siłowe
pamięć kształtu
do tarcz
pojedyncze
układ końcówek
podwójne
do korpusów
wielokrotne
sztywne
rodzaj końcówek
sprężyste
elastyczne
stała
siła docisku
nastawialna
regulowana automat.
dotykowe
zbliżeniowe
czujniki
obciążeniowe
temperatury
PODCIÅšNIENIOWE
bierne
czynne
do blach
do tarcz i płytek
magnesy trwałe
elektromagnesy
sposób chwytania
MAGNETYCZNE
pneumatyczne
przez zanik prÄ…du
uwalniania
przez zmianÄ™
kierunku prÄ…du
mechaniczne
Rys. 8.2. Zasada chwytania siłowego przedmiotów o powierzchniach
równoległych i walcowych: a) sposób zadowalający, b) sposób
kombinowany
Rys. 8.3. Chwytanie kształtowe
8.3. Wybór typu chwytaka dla danej klasy obiektów manipulacji
Tablica 8.1. Przykładowe kształty obiektów manipulacji i zalecane rodzaje urządzeń
chwytajÄ…cych
Chwytak
Mechaniczny Podciśnieniowy Elektro-
magnetyczny
Obiekt
manipulacji
Wałki, tulejki tak nie warunkowo (tylko
płaskie krążki)
PÅ‚ytki warunkowo tak tak
Arkusze blach PÅ‚yty nie tak tak
Prostopadłościany tak (specjalne warunkowo tak
konstrukcje)
Obiekty o złożonych tak (specjalne nie tak (z wieloma
kształtach konstrukcje) magnesami)
8.4. Budowa chwytaków mechanicznych
Rys. 8.7. Sposoby realizacji napędu: a) dz
wigniowy, b) klinowy, c) jarzmowy, d) zębaty,
e) cięgnowy (łańcuchowy)
w = 3n - 2p5 - p4
Tablica 8.2. Związek między liczbą członów n i liczbą par kinematycznych piątej klasy p5
n 1 3 5 7 9 11 13 ...
p5 1 4 7 10 13 16 19 ...
Tablica 8.4. Związek między liczbą członów n i liczbą par kinematycznych piątej p5 i czwartej
p4 klasy
n 2 4 6 8 ... 3 5 7 9 ... 4 6 ... 5 7 9 ... 6 ... 7 ...
p5 2 5 8 11 ... 3 6 9 12 ... 4 7 ... 5 8 11 ... 6 ... 7 ...
p4 1 1 1 1 ... 2 2 2 2 ... 3 3 ... 4 4 4 ... 5 ... 6 ...
Tablica 8.3. Mechanizmy chwytaków zawierające pary kinematyczne tylko V klasy [5]
Tablica 8.5. Mechanizmy chwytaków zawierające pary kinematyczne IV i V klasy [5]
Rys. 8.8. Chwytak do wałków
Rys. 8.9. Chwytak do tarcz i tulei
Chwytaki mechaniczne o napędzie pneumatycznym
Chwytaki do małych komponentów Seria MPG firmy Schunk
Stosowane głównie do chwytania małych przedmiotów, w
niewielkich przestrzeniach roboczych. Najczęściej spotykane w
miejscach wymagających wysokiego stopnia czystości środowiska
takich jak laboratoria i hale w fabrykach farmaceutycznych.
Chwytaki te charakteryzują się dobra dokładnością pozycjonowania
jak i powtarzalnością.
1 - uchwyt mocowania szczęki
2 - łącznik końcówki tłoczyska
3 - rolki
4 - śruby mocujące
5 - tłok
6 - obudowa
Typ MPG 10 MPG 16 MPG 20 MPG 40 MPG64 MPG 80
0.2
Moment Mx [Nm] 0.3 0.3 1.5 3.5 5.0
0.2
Moment My [Nm] 0.3 0.3 2.0 6.0 9.0
0.2
Moment Mz [Nm] 0.3 0.3 4.0 9.0 15.0
15.0
Siła Fz [N] 40.0 50.0 170.0 250.0 500.0
Parametry chwytaka:
Typ MPG 10 MPG 16 MPG 20 MPG 40 MPG 64 MPG 80
Skok szczęki chwytka 1.0 1.5 2.0 6.0 10.0 14.0
[mm]
Siła zamykania [N] 9.0 25.0 28.0 110.0 200.0 380.0
Siła otwierania [N] 7.0 22.0 24.0 90.0 190.0 360.0
Waga [kg] 0.006 0.025 0.038 0.2 0.6 1.2
Maksymalny zalecany 0.045 0.12 0.14 0.55 1.0 1.9
ciężar manipulowanego
elementu [kg]
Zapotrzebowanie 0.15 0.35 0.6 5.76 18.85 29.3
powietrza przy
podwójnym skoku [cm3]
Ciśnienie nominalne [bar] 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0
Ciśnienie maksymalne 3.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0
[bar]
Ciśnienie minimalne [bar] 6.0 8.0 8.0 8.0 8.0 8.0
Czas zamykania [s] 0.01 0.01 0.03 0.05 0.01 0.06
Czas otwierania [s] 0.01 0.01 0.03 0.05 0.01 0.06
Maksymalne wysunięcie 10.0 16.0 20.0 40.0 64.0 80.0
punktu chwytu [mm]
Maksymalny ciężar 0.005 0.01 0.012 0.08 0.24 0.4
szczęki [kg]
Minimalna temperatura -10.0 -10.0 -10.0 -10.0 -10.0 -10.0
pracy [°C]
Maksymalna temperatura 90.0 90.0 90.0 90.0 90.0 90.0
Chwytaki uniwersalne Seria LGW
Chwytaki z tej serii nie maja charakteryzujÄ… siÄ™ szerokim
zakresem zastosowania. Budowa tych chwytaków jest prosta
przez co też tania i wytrzymały, lecz nie ogranicza to w żaden
sposób możliwości chwytnych. Chwytak LGW zapewnia
wysoką precyzje uchwycenia jak i stabilność podczas
przytrzymywania
1 - obudowa
2 - szczęka
3 - zakończenie tłoczyska przenoszące ruch
4 - mechanizm blokujący ruch szczęk
5 - powierzchnia mocowania
Typ LGW 10 LGW 16 LGW 25 LGW 32 LGW 40
Moment Mx [Nm] 0.4 1.2 3.0 4.8 7.0
Moment Mz [Nm] 0.3 1.0 2.8 4.0 5.6
Siła Fz [N] 18.0 35.0 58.0 80.0 130.0
Parametry chwytaka
Typ LGW 10 LGW 16 LGW 25 LGW 32 LGW 40
KÄ…t rozwarcia szczÄ™ki [°] 20.0 20.0 20.0 20.0 20.0
Moment chwytu [Nm] 0.22 0.78 3.2 5.6 8.6
Waga [kg] 0.042 0.088 0.25 0.46 0.83
Maksymalny zalecany ciężar 0.085 0.19 0.5 0.7 0.85
manipulowanego elementu [kg]
Zapotrzebowanie powietrza przy 0.7 2.3 9.0 16.1 31.0
podwójnym skoku [cm3]
Ciśnienie nominalne [bar] 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6
Ciśnienie maksymalne [bar] 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
Ciśnienie minimalne [bar] 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8
Czas zamykania [s] 0.02 0.03 0.045 0.05 0.055
Czas otwierania [s] 0.02 0.02 0.04 0.055 0.055
Maksymalne wysunięcie punktu 25.0 32.0 50.0 62.0 80.0
chwytu [mm]
Maksymalny ciężar szczęki [kg] 0.04 0.05 0.13 0.22
Minimalna temperatura pracy -10.0 -10.0 -10.0 -10.0 -10.0
[°C]
Maksymalna temperatura pracy 90.0 90.0 90.0 90.0 90.0
[°C]
Powtarzalność [mm] 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02
Chwytaki z trzema końcówkami chwytnymi Seria LGZ
Są to chwytaki o zastosowaniu uniwersalnym do środowisk czystych i
lekko zabrudzonych. Zastosowanie w nich trzech ruchomych
końcówek chwytnych znacznie poprawiło dokładność chwytania i
pozycjonowania elementu jak i zapewnia odpowiednie trzymanie
przedmiotu podczas jego manipulacji.
1 - część dolna końcówki chwytnej
2 - mechanizm kinematyczny zamieniajÄ…cy
ruch tłoczyska na ruch szczęk chwytaka
3 - obudowa
4 - tłok
Chwytaki mechaniczne z napędem elektrycznym
Chwytaki uniwersalne z dwoma końcówkami chwytnymi Seria EGN
Jest to chwytak do szerokiego zakresu czynności związanych
z manipulacją elementów o różnych wielkościach. Jedną z
jego podstawowych zalet jest z duże przyspieszenia jak i
wysoka prędkość przemieszczania.
Typ EGN 80 EGN 100 EGN 160
Moment Mx [Nm] 60.0 80.0 170.0
Moment My [Nm] 95.0 100.0 135.0
Moment Mz [Nm] 55.0 70.0 140.0
Siła Fz [N] 1500.0 2000.0 3700.0
1 - mechanizm kinematyczny
2 - prowadnica szczęki chwytaka
3 - obudowa
4 - Przkładnia zamieniajaca ruch
obrotowy na postępowy
5  silnik elektryczny
Parametry chwytaka seria EGN
Typ EGN 80 EGN 100 EGN 160
Skok szczęki chwytka [mm] 8.0 10.0 16.0
Maksymalna siła szczęk [N] 400.0 720.0 1000.0
Minimalna siła szczęk [N] 170.0 170.0 250.0
Waga [kg] 0.84 1.35 3.0
Maksymalny zalecany ciężar 2.1 3.3 5.4
manipulowanego elementu [kg]
Czas zamykania [s] 0.3 0.35 0.5
Czas otwierania [s] 0.3 0.35 0.5
Maksymalne wysunięcie punktu 100.0 125.0 200.0
chwytu [mm]
Maksymalny ciężar szczęk [kg] 0.6 1.1 3.5
Minimalna temperatura pracy [°C] 5.0 5.0 5.0
Maksymalna temperatura pracy 65.0 65.0 55.0
[°C]
Powtarzalność [mm] 0.01 0.01 0.01
Dokładność umieszczania [mm] 0.05 0.05 0.05
Maksymalna szybkość [m/s] 80.0 80.0 80.0
Maksymalne przyspieszenie 4275.0 4275.0 4275.0
[m/s2]
Dane elektryczne
Nominalne napięcie [V] 24.0 24.0 24.0
Nominalne prÄ…d [A] 2.0 3.0 2.0
Maksymalne prÄ…d [A] 6.5 6.5 6.5
Dane kontrolera sterujÄ…cego
Dostarczane napięcie [VDC] 24.0 24.0 24.0
Nominalne prÄ…d [A] 12.0 12.0 12.0
Maksymalne prÄ…d [A] 25.0 25.0 25.0
Waga [kg] 0.86 0.86 0.86
I/O, RS 232, I/O, RS 232, I/O, RS 232,
Interfaces
CAN-Bus, CAN-Bus, CAN-Bus,
Rys. 8.10. Chwytak ze sprężystymi końcówkami: 1-położenie końcówki w stanie
spoczynku, 2-położenie końcówki w stanie uchwycenia obiektu przed rozpoczęciem
kucia (linia przerywana), 3-położenie końcówki w stanie uchwycenia obiektu po
zakończeniu kucia
Rys. 8.11. Chwytaki z elastycznymi końcówkami chwytnymi: a) do chwytania wałków,
b) do chwytania tulei, c) pojedyncza elastyczna końcówka w stanie spoczynkowym i
roboczym (linia przerywana), d) przykład zastosowania do chwytania wałków
Rys. 8.12. Konstrukcja chwytaka wykorzystujÄ…cego
efekt pamięci kształtu: 1-końcówki chwytne wykonane
ze stopu Cu-Zn-Al, 2-sprężyna naciskowa, 3-nakładki
chwytne
Dobór chwytaka mechanicznego siłowego
Dobór chwytaka siłowego jako produktu z konkretnej firmy wymaga liczenia sił.
Dlatego najlepszym przedstawieniem dobóru chwytaka będzie przykładowe zadanie:
Dobrać chwytak siłowy pneumatyczny w taki sposób, możliwy był transport przedmiotu z
palety na stanowisko montażu w pozycji takiej jak na rysunku obok. Dane do zadania
przedstawione są poniżej.
Dane:
Przyśpieszenie ziemskie: g = 9.81 [ m/s]
Masa przedmiotu: m = 0,2 [kg]
Masa końcówki chwytnej: m = 0.06 [kg]
Odległość środka końcówki chwytnej: r = 60 [mm]
Środek ciężkości końcówki chwytnej: x = 40 [mm]
Masowy moment bezwładności:końcówki chwytnej:
J = 3 x 10-4 [kg x m2]
Ciśnienie robocze: p = 600 [kPa]
Współczynnik bezpieczeństwa: s = 4
Tarcie pomiÄ™dzy detalem a koÅ„cówkÄ… µ = 0.2
Zadanie można rozwiązać na dwa sposoby, jeden z nich to zaprojektować własny
chwytak przeznaczony na swoje potrzeby, lecz jest to kosztowne i czasochłonne. Dla tego
innym korzystniejszym rozwiÄ…zaniem jest zakup naszego chwytaka w firmie zajmujÄ…cej siÄ™ ich
sprzedażą.. W zadaniu wykorzystano katalog firmy Schunk.
Pierwszy krok to wybór serii chwytaków odpowiednich do zadania
technologicznego. Po analizie dostępnych konstrukcji wybrano serię chwytaków LGR.
W kolejnym kroku wylicza się wartość siły potrzebnej do utrzymania manipulowanego
przedmiotu w szczękach chwytaka
1 md Å" g Å" S
Fch = Å"
2 µ
1 0.2Å"9.81Å"4
Fch = Å"
2 0.2
Fch =19.62[N]
Mając wyliczoną siłę kocówek chwytnych i podaną wartość promienia końcówek, na tej
podstawie wylicza siÄ™ moment chwytajÄ…cy
Mch = Fch r
Mch = 19.62 x 60 = 1177.2 [Nmm] = 117.7 [Ncm] = 11,77 [Nm]
Typ chwytaka Moment chwytajÄ…cy [Nm]
LGR 10-AS 0.36
LGR 16-AS 1.1
LGR 25-AS 5.4
LGR 32-AS 10.0
LGR 40-AS 15.0
Maksymalne wartości obciążeń chwytaków serii LGR
Typ Mx [Nm] Mz [Nm] Fz[Nm]
LGR 10-AS 0.5 0.5 18.0
LGR 16-AS 1.5 1.1 35.0
LGR 25-AS 3.7 2.5 58.0
LGR 32-AS 5.5 3.9 80.0
LGR 40-AS 8.0 6.0 130.0
Na podstawie tabeli przedstawiającej wartości momentów
chwytających jak i wartości obliczonej można stwierdzić iż
najbliższa wartość momentu M większa od obliczonej wartości
momentu Mch jest dla chwytaka LGR 40-AS. Po przyjęciu
chwytaka i sprawdzeniu pozostałych założeń zawartych w
tabeli (maksymalne wartości obciążeń chwytaków), należy
wykonać obliczenia sprawdzające.
Fstatyczne _ max = 130[N]
1 1
Fstatyczne = (mc + md )g = (0.06 + Å" 0.2) Å" 9.81 = 1.57[N]
2 2
Fstatyczne )#Fstatyczne _ max
Warunek spełniony
Mxstatyczne _ max = 8.0[Nm]
1 1
Mxstatyczne = (mc xs + md r)g = (0.06 Å" 40 + Å" 0.2 Å" 60) Å" 9.81 = 82.4[Nmm] = 0.0824[Nm]
2 2
Mxststyczne )#Mxstatyczne _ max
Warunek spełniony
8.5. Projektowanie mechanizmów chwytaka
KONFIGURACJA STANOWISKA PRACY
DANE WEJÅšCIOWE
maksymalna masa obiektu
wymiary przedmiotu (rodziny):
przed obróbką
po obróbce
liczba chwytanych obiektów
sposób chwytania
sposób uwalniania
PROJEKT KONCEPCYJNY
rodzaj napędu
mechanizm ruchu
rodzaj i układ końcówek
komplety wymiennych nakładek
zakres ruchu końcówek
siła chwytu
OBLICZENIA I ANALIZY
DOKUMENTACJA KONSTRUKCYJNA
Rys. 8.13. Algorytm projektowania
CHWYTAK
chwytaków
PRÓBY PRAC

8.5.2. Przykład obliczania mechanizmu chwytaka ze sztywnymi końcówkami
F = fF(x)Å"FS
y = fp(x)Å" x
a
F = Fa
b
Fa = F1 sinÄ…
FS
F1 =
2cos²
a sin Ä…
F =
FS
2 b cos ²
Rys. 8.14. Wyznaczenie sił i przemieszczeń w mechanizmie
chwytaka ze sztywnymi końcówkami: a) schemat
a
sin Ä…
kinematyczny, b) rozkład sił w wybranym fragmencie
F =
FS
2 b cos ² cos (Ä… + ²)
mechanizmu: F, F, F, F- siÅ‚y w mechanizmie chwytaka, Ä… ² -
Ä…, ²
Ä… ²
Ä… ²
kąty między odpowiednimi członami mechanizmu, a, b, c, l,
h, k, z - parametry konstrukcyjne chwytaka, y - odległość
między czubkami końcówek chwytnych
c = 0,5(h - k)
a2 + l2 - z2 - c2
cosÄ… =
2 a l
acosÄ…(Ä… - ²) = lcos² + z
c = asin(Ä… - ²) + lsin²
a c sin Ä… + z (a cos Ä… - 1)
cos² =
a2 + l2 - 2 a l cos Ä…
(a2 + l2 - 2 a l cos Ä…) 4 a2 l2 - (a2 + l2 - z2 - c2 )2
a
F =
FS
2 b 2 a l [a c sin Ä… + z (a sin Ä… - l)]
r = h + 2bsin(Ä… - ²)
Rys. 8.16. Wpływ długości ramienia a na
przebieg charakterystyki statycznej chwytaka
Rys. 8.15. Charakterystyka statyczna
z rys. 8.14
przykładowego rozwiązania chwytaka ze
sztywnymi końcówkami - dla parametrów
konstrukcyjnych podanych na rysunku
Rys. 8.16. Wpływ długości na przebieg charakterystyki statycznej chwytaka z rys. 8.14: a)
łącznika l, b) długości rozstawienia jarzma i prowadnicy (wymiar c)
Chwytaki podciśnieniowe
Rys. 8.4. Zasada budowy chwytaka
Rys. 8.5. Chwytak próżniowy do arkuszy blach z
próżniowego; 1-obiekt manipulowany,
dwoma przyssawkami: 1-ramiÄ™ robota, 2-komora
2-elastyczna przyssawka o kształcie
powietrzna, 3-uchwyt przyssawki, 4-pokrywa, 5-śruba
czaszy, 3-kolektor próżniowy, A-strefa
nastawcza, 6-przyssawka
podciśnienia
Rys. Przyssawka płaska typu PFYN i jej zastosowanie w chwytaku krzyżowym do laminowanych płyt wiórowych
Rys. Przyssawki SPU, Chwytak podciśnieniowy do transportu płyt wiórowych
Dane techniczne płaskich przyssawek PFYN
Typ Siła Objętość Min. Zalecana Rodzaj
przyssania [N] [cm] promień średnica nypli
krzywizny przewodu
pow. [mm] [mm]
PFYN 1 0,03 0,001 2 2 N 001
PFYN 1.5 0,06 0,001 4 2 N 002
PFYN 2 0,12 0,001 2 2 N 003
PFYN 3.5 0,42 0,002 2 2 N 003
PFYN 5 0,75 0,005 4 2 N 004
PFYN 6 1,20 0,008 4 2 N 004
PFYN 8 2,30 0,030 5 2 N 004
PFYN 10 4,00 0,070 6 2 N 004
PFYN 15 9,00 0,400 9 4 N 005
PFYN 20 15,50 0,800 13 4 N 006
PFYN 25 26,50 1,300 18 4 N 007
PFYN 30 34,00 1,300 26 4 N 007
PFYN 35 44,00 2,700 31 4 N 007
PFYN 40 57,70 3,800 37 4 N 007
Przyssawki płaskie SPU
Zastosowanie:
" Przemieszczanie elementów gładkich o dużych powierzchniach jak np. tafle szkła
czy płyty z tworzywa sztucznego
" Seria SPU-B z wzmocnioną wargą uszczelniającą umożliwia obsługę porowatych
powierzchni w tym drewna
" Seria SPU-AE z wbudowana funkcja odrzucania pozwala na podnoszenie cienkich
blach (adhezja pomiędzy blachami zostaje usunięta)
" Seria SPU-TV z czujnikiem krańcowym odłącza niepotrzebne przyssawki
zabezpieczajÄ…c przed dostawaniem siÄ™ niepotrzebnego powietrza
Zalety:
" Uniwersalne wykonanie wargi uszczelniajÄ…cej
" Powierzchnia podparcia na spodniej stronie
" Mała objętość własna
" Szeroka oferta średnic
" Optymalny kształt
Dane techniczne płaskich przyssawek SPU
Typ Siła Objętość [cm] Min. promień Zalecana
przyssani krzywizny pow. średnica
a [N] [mm] przewodu [mm]
SPU 100 G1/4-IG 380 40 130 9
SPU 125 G1/4-IG 620 70 220 9
SPU 125 G1/4-IG TV 620 70 220 9
SPU 125 G1/4-IG AE 620 60 - 9
SPU 160 G1/2-IG 980 123 350 12
SPU 160 G1/2-IG 980 123 350 9
TV
SPU 160 G1/2-IG 1800 110 - 12
AE
SPU 210 G1/2-IG 1800 226 750 12
SPU 210 G1/2-IG B 1800 301 750 12
SPU 210 G1/2-IG TV 1800 226 750 9
SPU 210 G1/2-IG AE 2600 205 - 12
SPU 250 G1/2-IG 2600 332 - 12
SPU 250 G1/2-IG B 2600 488 - 12
SPU 250 G1/2-IG TV 3690 332 - 12
Przyssawki SPK
Zastosowanie:
" Obsługa przedmiotów o silnie strukturalnej powierzchni, np. szkło ornamentowe, blacha
ryflowana
" Seria SPK-TV z czujnikiem krańcowym odłącza niepotrzebne przyssawki zabezpieczając
przed dostawaniem siÄ™ niepotrzebnego powietrza
Zalety:
" Krawędz
uszczelniajÄ…ca wykonana z dopasowujÄ…cego siÄ™ chloroprenu, zwulkanizowana
z materiałem nośnym, daje optymalne przyleganie do silnie strukturalnych powierzchni
" Powierzchnia podparcia na spodniej stronie
" Mała objętość własna
" Szeroka oferta średnic
Budowa:
" Trwała i odporna na ścieranie przyssawka z dwuskładnikową krawędzią uszczelniającą
" Uszczelnienie mocowane jest pewnie na płycie nośnej przy pomocy wyprofilowanego
zatrzasku
" W przypadku nieszczelności, uszczelnienia wymienia się niezależnie
" Spód płyty nośnej jest całkowicie przykryty w celu osłony przedmiotu
" Seria SPK-TV ma wbudowany czujnik krańcowy
Do podnoszenia i przenoszenia gładkich płyt (w poziomie i pionie), których nie ma możliwości
chwycenia za krawędz
stosowane są chwytaki podciśnieniowe.
Chwytak podciśnieniowy firmy WEH zawiera zintegrowane obwody zasilania, wytwarzania
podciśnienia, sterowania oraz pomiaru podciśnienia.
Dobór chwytaka podciśnieniowego
Proces doboru chwytaka jest procesem który powinien się odbywać w
odpowiedniej kolejności. Przedstawiony zostanie na podstawie konkretnego przykładu:
Dane do obliczeń:
Rodzaj elementu
Materiał: blacha stalowa składowana na paletach
Powierzchnia: gładka, równa, sucha
Wymiary: długość max 2500 mm
szerokość max 1250 mm
grubość max 2.5 mm
Masa około 61 kg
System obsługi
Proces przemieszczania: poziomo-poziomo
Maksymalne przyśpieszenia: oś X i Y: 5 m/s2
OÅ› Z: 5 m/s2
Czas cyklu: 30s
Przewidywany czas: przyssania: <1s
puszczenia: <1s
Krok 1. Ustalenie siły trzymającej
Przyssawki powinny istnienie sił bezwładności, których w
zautomatyzowanej instalacji nie należy w żaden sposób ignorować. Dla ułatwienia
obliczeń przedstawiono poniżej trzy najważniejsze i najczęściej stosowane przykłady
obciążeń.
Przykład I  Przyssawki poziomo, siła działająca pionowo
FTH = m x (g + a) x S
FTH - teoretyczna siła trzymania [N]
m - masa [kg]
g - przyspieszenie ziemskie [9,81 m/s2]
a - przyśpieszenie układu [m/s2]
S - współczynnik bezpieczeństwa (wartość min. 150% bezpieczeństwa, w
przypadku elementów krytycznych, porowatych, niejednolitych 200% lub więcej)
FTH = 61 x (9,81 + 5) x 1,5
FTH = 1363 N
Przykład II  Przyssanie poziomo, a siła poziomo
FTH = m x (g + a/µ) x S
µ - współczynnik tarcia:
= 0,1 dla zaolejonej powierzchni
= 0,2 & 0,3 do mokrych powierzchni
= 0,5 do drewna, metalu, szkła, kamienia
= 0,6 do porowatych powierzchni
FTH = 61 x (9,81 + 5/ 0,5) x 1,5
FTH = 1822 N
Przykład III  Przyssanie pionowo, siła pionowo
FTH = (m/µ) x (g + a) x S
FTH = (61 /0,5) x (9,81 + 5) x 2
FTH = 3633 N
Dla podanego przykładu obliczeń nie trzeba uwzględniać III przykładu gdyż blachy będą
przemieszczane tylko pozycji pionowej. Porównanie wyników z przykładów I i II pokazuje
dla zadania wartość maksymalną FTH = 1822 N w przykładzie II. Wartość ta będzie używana
do dalszego doboru przyssawek.
Krok 3. Wybór przyssawek
Wybór przyssawek następuje w większości przypadków zgodnie z następującym
kryterium:
Zastosowanie: Istotne dla wyboru przyssawek sÄ… warunki ich zastosowania  praca
wielozmianowa, oczekiwania klienta, agresywna temperatura pracy, itp.
Materiał: Przyssawki wykonywane są z różnych materiałów tak, aby sprostać
wymaganiom stawianym przez gładkie, porowate i zaolejone powierzchnie lub delikatne
elementy.
Powierzchnia: Zależnie od struktury powierzchni zaleca się również odpowiednie kształty
przyssawek. Do wyboru mamy przyssawki płaski lub mieszkowe, z różnymi wargami lub
krawędziami uszczelniającymi, oraz w różnych kształtach i konstrukcji
Powrót do zadania: Obsługa dotyczyła blach stalowych (2500 x 1500 mm), dla takich
formatów blach stosuje się na ogół 6 lub 8 przyssawek. Istotnym kryterium dla liczby
przyssawek jest w tym przypadku wyginanie siÄ™ arkusza podczas transportu. MajÄ…c
wyliczoną wcześniej maksymalna siłę trzymania
FTH = 1822 N jak
i liczbÄ™ przyssawek n = 6,
Wylicza się siłę przyssania FS.
FS = FTH/n
FS = 1822/6
FS = 304 N
W powyższym przykładzie zastosowane będą przyssawki typu PFYN 95 NBR z katalogu
firmy SCHMALZ
Obliczenia średnicy przyssawki
Do absolutnej siły trzymania ważna jest również średnica przyssawki zależna
od właściwości powierzchni danego elementu. Odpowiednią średnice można policzyć
przy pomocy poniższych wzorów.
Przyssanie poziome:
m Å" S
d = 1.22
Pu Å" n
Przyssanie pionowe:
m Å" S
d = 1.22
Pu Å" n Å" µ
d - średnica przyssawki w cm (przy podwójnej wardze  średnica wewnętrzna, przy
przyssawce mieszkowej  średnica wewnętrzna wargi uszczelniającej)
m - masa elementu w kg
Pu - podciśnienie w barach
n - liczba przyssawek
S - współczynnik bezpieczeństwa
ś - współczynnik tarcia
Przykład:
PÅ‚yta z tworzywa sztucznego: m = 50kg
Podciśnienie: Pu = - 0,4 bar
Liczba przyssawek: n = 4
Współczynnik tarcia: µ = 0.5
Współczynnik bezpieczeństwa: S = 2
50 Å" 2
d = 1.22
0.4 Å" 4 Å" 0.5
d = 125 mm
W tym przypadku sensowne jest zastosowanie przyssawki firmy Schmalz, typu
PFYN 150 o średnicy nominalnej 150 mm
Chwytaki elektromagnetyczne i magnetyczne
Rys. 8.6. Budowa chwytaka elektromagnetycznego: 1-obiekt (np. arkusz blachy), 2-
rdzeń elektromagnesu, 3-uzwojenie elektromagnesu, 4-odrzutnik kulkowo-
sprężynowy, 5-miejsce mocowania chwytaka
Chwytaki magnetyczne
Pole magnetyczne uzyskiwane jest poprzez
magnes trwały. Uwalnianie przy pomocy
ciśnienia, ew. podciśnienia.
Zastosowanie:
" Obsługa perforowanych blach,
powycinanych laserem elementów i arkuszy z
otworami i wycięciami
" Obsługa elementów ferromagnetycznych,
niemożliwych do uchwycenia przyssawkami
Zalety:
" Pewne chwytanie za pomocÄ… pola
magnetycznego
" Pole magnetyczne generowane jest przy
pomocy magnesu stałego, więc nie wymaga
zasilania
" Sterowane przy pomocy impulsów nad lub
podciśnienia
Rys. Chwytaki magnetyczne
Dane techniczne chwytaków magnetycznych
Typ Siła trzymania Ciśnienie pracy Temperatura Masa [g]
[N] [bar] pracy [oC]
SGM 20 G1/8-A8 8 1.5& 6 5& 50 15
SGM 47 G1/4-IG 70 1.5& 6 5& 50 240
SGM 47 G3/8-IG 70 1.5& 6 5& 50 240
SGM 80 G3/8-IG 300 1.5& 6 5& 50 820
Dane projektowe chwytaków magnetycznych
Ty p Wymiary w mm
B B1 d D G1 G2 H H1 L LG1 X1 Y1
SGM 20 G1/8-AG G1/8-M 20,5
- - - 19 - - - 7,5 - -
SGM 34 G1/4-IG 60,5 G1/4-F M4-F 76,5 13,0 26,0 16,0
32 6 34 - -
SGM 34 G1/4-IG A3 60,5 G1/4-F 76,5 29,0 83,3 10,0
32 6 34 - - -
SGM 47 G1/4-IG 60,5 G1/4-F 58,0 10,0
32 6 47 - - - - -
SGM 47 G3/8-IG 60,5 G3/8-F 71,5
32 6 47 - - - 8,0 - -
SGM 80 G3/8-IG 98,5 G3/8-F 66,5 13,0
52 6 80 - - - - -
Narzędzia
Chwytak przyssawkowy duży
Chwytak przyssawkowy mały
Wykorzystywany do wydobywania
Ma dwie gumowe przyssawki.
kineskopu z telewizora. Ze względu na
dużą masę operował nim tylko robot
KUKA.
Chwytak mechaniczny duży Chwytak mechaniczny
Napęd chwytaka pneumatyczny. Napęd chwytaka pneumatyczny. Służy do
Znajduje się kilka zaworów wyjmowania przedmiotów małych,
odpowiednio regulujących ciśnienie, umieszczonych w trudno dostępnych
aby zapobiec zgniataniu miejscach.
przenoszonego przedmiotu.
Piła duża
Piła mała
Napęd pneumatyczny. Przy ciśnieniu
Napęd pneumatyczny. Przy ciśnieniu 6
6 barów i przepływie powietrza 10 l/s
barów i przepływie 7,5 l/s osiąga moc 350
osiÄ…ga moc 400W i maksymalnÄ…
W. Maksymalna liczba obrotów wynosi
prędkość obrotową 1100 obr/min.
3000 obr/min
Klucz do nakrętek
Nożyce
Śrubokręt krzyżakowy oraz wkrętak
Używane do przecinania przewodów
Do odkręcania nakrętek i śrub przewidziano
elektrycznych.
dwa narzędzia. Przy ciśnieniu 6 barów
maksymalna prędkość obrotowa wynosi
500 obr/min. W celu uniknięcia zerwania
gwintu, moc została znacznie ograniczona.
Ponieważ pozycja śrub może być różna
dodatkowym wyposażeniem każdego z tych
narzędzi jest tuleja centrująca.
DÅ‚uto Frezarka
Używane do usuwania nie rozłącznych Służy do usuwania połączeń nitowych, stałych
połączeń. Przy ciśnieniu 6 barów i trzpieni, nierozłącznych połączeń śrubowych
przepływie powietrza 2,5 l/s ostrze dłuta itp. Maksymalna prędkość obrotowa 20.000
wykonuje 900 uderzeń na minutę przy obr/min. Przy ciśnieniu 6 barów i przepływie
skoku roboczym wynoszÄ…cym 15 mm. powietrza 9,7 l/s frezarka ma moc 300W
Sprzęg narzędzia
Magazyny narzędzi Stół obrotowy