K přesunu objektů z místa na místo lze použít mechanický uchopovač, ale jedná se o poměrně obtížný způsob, málo univerzální, který bude spíše přizpůsoben konkrétnímu procesu, protože je potřeba změřit sílu, se kterou je přenesený objekt stisknut. Taková imitace přírody není snadná, a proto se v mnoha procesech používá mnohem jednodušší metoda, která má zároveň mnoho výhod - sání objektu pomocí vakua. Mezi její nejdůležitější vlastnosti patří škálovatelnost a snadné použití.
Každý, dokonce i ti, kdo se denně nezabývají průmyslovou automatizací, jistě intuitivně chápe, v čem spočívá použití vakua k uchopení předmětů. Stroj používající tuto metodu operuje ramenem s vhodnou, předmětu přizpůsobenou koncovkou (nebo adaptérem s řadou koncovek), kterou je nasáván vzduch. Tyto koncovky se nazývají přísavky. „Sání“ je způsobeno vakuem vytvářeným čerpadlem a řízeným ventilem, který se otevírá, když se přísavka dotkne předmětu. Vakuum za přísavkou se snaží nějak skrze ni objekt vtáhnout, což vzhledem k jeho velikosti není možné. V této situaci se objekt bude chovat jako špunt držený na místě vakuem.
Tento způsob uchopování předmětů lze použít mnoha způsoby, protože síla, kterou je objekt držen, závisí na hodnotě vakua a poli plochy, na kterou vakuum působí. Sílu lze dále měnit výběrem níže uvedených parametrů. Vakuová chapadla jsou nejjednodušší pro použití při přemisťování předmětů s velkým plochým povrchem zajišťujícím dobrou přilnavost koncovky. Problémy vznikají, když má objekt komplikovaný tvar a je těžký. Pak je třeba vyrobit speciální přísavku nebo hlavici s mnoha přísavkami. Vakuová metoda je univerzální, vhodná pro různé objekty, bez ohledu na to, z jakých materiálů jsou vyrobeny. Důležité je, že neovlivňuje vlastnosti přenášených objektů, na rozdíl od například magnetických chapadel, které mohou způsobit sekundární magnetizaci kovových předmětů.
Vakuová metoda má dvě výhody, které již byly zmíněny v úvodu. Za prvé je to snadné použití a pochopení principu fungování. Díky tomu nebude představovat problémy ani pro konstruktéry stroje, ani pro obsluhu. Za druhé je snadno škálovatelná. To znamená, že může být stejně dobře použita k přepravě miniaturních součástí, jako jsou ozubená kola hodinek nebo elektronické komponenty SMD, stejně jako velkých, jako jsou součásti vozidel sestavovaných na výrobním pásu, plechy, desky nebo prvky nábytku.
Jedním z důležitějších výrobců příslušenství pro vakuová chapadla je globální koncern Schmalz pocházející z Německa. Jeho rozsáhlá nabídka automatizace zahrnuje všechny komponenty potřebné pro stavbu chapadla. Výroba chapadla, i když se zdá snadná, může představovat určité problémy. Proto společnost Schmalz nabízí pomoc při výběru komponent vhodných pro potřeby a dokonce projekty vakuových systémů na klíč. Není bez významu, že disponují znalostmi získanými přímo nebo nepřímo na základě velkého počtu aplikací realizovaných klienty z různých oborů a používaných k manipulaci s předměty vyrobenými z různých materiálů.
Díky důsledné orientaci na zákazníka, inovacím, vynikající kvalitě výrobků a komplexním poradenským kompetencím je společnost Schmalz lídrem na trhu v oblasti vakuové automatizace. V centrále společnosti v Německu a v 19 závodech přibližně 1 500 zaměstnanců vyrábí komponenty pro vakuová chapadla, včetně komponentů pro ručně ovládané jeřáby a pro upevňování dřeva nebo kovu během zpracování. Nabídka společnosti zahrnuje vše, co zajistí stavbu účinného vakuového chapadla. Velmi dobrá kvalita výrobků a způsob fungování společnosti potvrzují četné certifikáty. Mezi ně patří: DIN ISO 9001 (management kvality) od roku 1994, DIN ISO 14001 (environmentální management) od roku 1997, DIN ISO 50001 (management hospodaření s energií) od roku 2012.
Přísavky
Přísavka je jedním z nejdůležitějších prvků vakuového chapadla a zároveň jeho nejcitlivější a nejzranitelnější část. Jejím úkolem je zajistit dostatečně těsný kontakt s objektem a podpořit objekt při manipulaci pomocí vakua. K poškození obvykle dochází při přímém kontaktu s přenášeným předmětem, který může být drsný, mít vyšší teplotu, a někdy může být také kontaminován některými činidly používanými během výroby.
Jak dobře víme, zařízení je natolik náchylné k selhání, nakolik je mu vystaven jeho nejslabší prvek. Na výběru přísavky a materiálů, z nichž bude vyrobena, tedy závisí bezporuchový a bezproblémový provoz automatu ve výrobním procesu.
Specialisté firmy Schmalz si to dobře uvědomují. Společnost nabízí širokou škálu přísavek vyrobených z různých trvanlivých materiálů, navržených tak, aby splňovaly požadavky různých výrobních profilů. Většina přísavek je vyrobena ze speciálních elastomerů. Není bezvýznamné, že jsou vybaveny konektory umožňujícími rychlou výměnu, což usnadňuje servis nebo přizpůsobení linky novým objektům.
Přísavky mohou být rozděleny v závislosti na jejich tvaru nebo typu přenášeného materiálu. Zjednodušeně lze říci, že tvar přísavky je určen tvarem přenášeného objektu. Kulaté přísavky jsou vhodné pro manipulaci s předměty s pravidelným tvarem nebo pro sestavy z mnoha přísavek a adaptéru. Oválné přísavky budou užitečné při přenášení dlouhých úzkých předmětů. Mnoho přísavek má měch, který plní dvojí roli. Za prvé kompenzuje rozdíly ve výšce, ve které budou přikládány k objektu, což je důležité při přenášení různě vysokých objektů, orientovaných různými způsoby, s konvexními nebo konkávními detaily. Za druhé, měch je užitečný i při manipulaci s jemnými součástmi, protože jsou tlumičem mezi ramenem automatu (nebo robota) a předmětem.
Materiál, ze kterého je přísavka vyrobena, musí být přizpůsoben materiálu, ze kterého je vyroben uchopovaný předmět. Přísavky určené k přepravě jemných předmětů by měly být vyrobeny z měkkých elastomerů. Na druhé straně přísavky na dřevo nebo plech jsou vyrobeny z tvrdšího materiálu a často přizpůsobeny práci při zvýšených teplotách. Zatímco měkký materiál přísavky přirozeně vytváří těsné spojení, tvrdý vyžaduje, aby plocha kontaktu s přenášeným předmětem byla utěsněna, např. elastomerem. Při výběru materiálu přísavky hrají také roli požadavky norem - jiné budou použity v závodě vyrábějícím kovové součásti, jiné ve farmacii nebo v potravinářském průmyslu.
Nabídka společnosti Schmalz zahrnuje přísavku pro každý typ předmětu, materiálu a průmyslu. Lze je použít k přepravě lepenkových obalů, sáčků, plastových obalů a blistrů, fólie, skla, kompozitů atd. Splňují rovněž mezinárodní normy potravinářského a farmaceutického průmyslu a dalších odvětvích a materiály používané k výrobě přísavek nezanechávají stopy na přenášených objektech. Některé modely přísavek jsou odolné vůči zvýšeným teplotám až do 600 °C, což je užitečné při tepelném zpracování. Společnost dále nabízí řadu doplňků, jako jsou těsnicí profily pro drsné, hladké a strukturované povrchy, příruby, filtry, těsnicí vložky a nosné prvky.
Upevňovací prvky
V nejjednodušší variantě jedna přísavka přenáší jediný, nepříliš těžký předmět - ale pomocí sady přísavek lze přemísťovat i velké, masivní předměty nebo mnoho předmětů, například všechny tablety nebo zákusky z blistru.
Schmalz nabízí velký výběr příslušenství určeného k integraci přísavek nebo speciálních chapadel s vakuovým systémem. Jsou to například kloubové, vícesměrné spojky, které zlepšují kontakt přísavek s nerovným povrchem předmětu. Pro překlenutí účinku výškových rozdílů jsou k dispozici pružinové kompenzátory. Dalším efektem jejich použití je šetrné zvedání a spouštění předmětů. V nabídce společnosti najdeme také montážní sady pro chapadla vybavené ložisky. Mají za úkol kompenzovat výškový rozdíl v uchopovacích systémech bez rizika blokace. Další zavěšení, jako je FST-C, se používají k výrobě zařízení pro manipulaci se zkroucenými nebo ohnutými předměty bez rizika delaminace (v případě nábytkových desek) nebo poškození.
Není možné uvést veškeré příslušenství nabízené společností Schmalz. Stačí říct, že nabídka společnosti zahrnuje komponenty, které lze použít k sestavení jakéhokoli chapadla pro jakýkoli objekt, a zkušení odborníci pomohou při výběru řešení pro konkrétní aplikaci.
Vakuové generátory
Ani nejlépe sestrojené vakuové chapadlo není vhodné pro použití bez vakua generovaného obecně řečeno vakuovým generátorem. Jeho funkci může plnit pneumatický systém s ejektorem nebo čerpadlem, či dmychadlo.
Výhodou pneumatických vakuových generátorů je krátká doba od přívodu vzduchu do dosažení vakua a možnost přímé integrace s uchopovacím ramenem díky malým rozměrům a nízké hmotnosti. Ejektory nabízené společností Schmalz jsou vybaveny inteligentními řešeními zajišťujícími kontrolu spotřeby energie a řízení procesu. Použití ejektoru vyžaduje zdroj stlačeného vzduchu, jehož proud vytváří vakuum. Existují varianty ejektorů, které lze zapojit do série a vytvořit tak více zdrojů vakua.
Elektrické vakuové generátory pracují na základě čerpadla nebo dmychadla. Výhodou řešení nabízených společností Schmalz je možnost snadné integrace s ramenem robota nebo jiným typem chapadla a vestavěná funkce nastavení hodnoty vakua. Na rozdíl od ejektoru rozměry čerpadla obvykle neumožňují přímou integraci do chapadla, ale existují řešení navržená pro snadnou integraci s ramenem robota. Tento typ generátoru se nejčastěji používá tehdy, když není přístup ke zdroji stlačeného vzduchu nebo když je vyžadováno vysoké vakuum.
Ejektory nabízené společností Schmalz mají různé rozměry. Jsou velmi výkonné, efektivní a s integrovaným tlumičem. Jsou vhodné pro centralizované nebo distribuované systémy generování vakua. Vybrané modely mohou být zapojeny do série - lze je namontovat přímo na potrubí přívodu stlačeného vzduchu (trubku). Některé mají integrované ventily na vstupu nebo výstupu a další jsou vybaveny tlakovým senzorem. Mezi další možnosti patří úspora stlačeného vzduchu, řízení napájení a průběhu procesu uchopování. Příslušenství nabízené společností Schmalz lze použít k sestavení kompaktních terminálů až 16 ejektorů zabudovaných do jednoho bloku.
Elektrické vakuové generátory nabízené společností Schmalz nevyžadují přívod stlačeného vzduchu. Vestavěné inteligentní řídicí funkce usnadňují vhodné a hospodárné použití generátoru v aplikaci. Tvar pouzdra je předurčuje zejména pro stavební aplikace používající robotická ramena nebo stacionární přenos materiálu pomocí cobotů, tj. kolaborativních robotů. V elektrických generátorech je vakuum získáváno pomocí vakuové pumpy nebo dmychadla.
Vakuová čerpadla generují vysoké vakuum při nízkém průtoku. Společnost Schmalz nabízí olejem mazaná čerpadla pro běh na sucho nebo s vodním okruhem. Dmychadla umožňují vysoký průtok s relativně nízkou hodnotou vytvořeného vakua. Mezi řešení nabízená společností Schmalz patří volitelná funkce regulace otáček motoru ventilátoru a elektropneumatický systém zpětného tahu.
Kromě čerpadel poskytuje společnost také příslušenství jako: vakuové nádrže, vakuové řídicí jednotky (sestávající z čerpadla, nádrže, monitorovacího zařízení a ovladače), a vakuové jednotky sestavené z ejektoru, nádrže, monitorovacího zařízení a ovladače.
Vakuová chapadla „na klíč“
Schmalz navrhuje systémy chapadel „na klíč“, které jsou připraveny k montáži na ramenech robotů nebo automatech. Jsou navrženy tak, aby vyhovovaly specifickým potřebám aplikace. Systémy chapadel hrají klíčovou roli téměř ve všech průmyslových odvětvích a zajišťují vysokou účinnost a spolehlivost výrobních procesů.
Komplexní systémy vakuových chapadel společnosti Schmalz výrazně zvyšují účinnost a spolehlivost automatických výrobních procesorů. Řešení zahrnují vrstvové a povrchové systémy, stejně jako chapadla s více přísavkami připravená k instalaci, ideální pro různé oblasti automatizace.
Ventily
Ventily se používají k ovládání vakua a stlačeného vzduchu. Jejich správný výběr zvyšuje spolehlivost procesu a efektivitu vakuových systémů. Společnost Schmalz nabízí tyto prvky v mnoha typech přizpůsobených konkrétním potřebám. Její portfolio zahrnuje solenoidové ventily (ovládané přímo nebo pneumaticky), zpětné ventily a omezovače průtoku určené k uzavírání vakuových vedení vedoucích k přísavkám, které nejsou v kontaktu s pracovním prvkem, regulační ventily, pružinové kompenzátory pro mechanické ověření oblasti pokrytí přísavkou, jednosměrné ventily s pružinovým vratným mechanismem používané k ochraně systému v případě selhání generátoru vakua.
Kromě uvedených (automaticky ovládaných) obsahuje nabídka výrobce také ručně ovládané ventily pro použití v ručních zvedacích nebo pro nouzové řízení průtoku vzduchu v automatizačních zařízeních.
Filtry a armatury
Vakuové chapadlo má jednu nevýhodu. Je to možnost nasát do vakuového systému drobky materiálu, maziva, kapek tekutiny a dalších předmětů. Před takovými nečistotami, a tedy před selháním vakuového generátoru, potrubí a ventilů nás chrání filtry.
K distribuci vakua se používají rozdělovače, hadice, armatury a připojení. Jsou to prvky doplňující nabídku společnosti Schmalz, které jsou nezbytné v každém vakuovém okruhu. Používají se nejen k distribuci vakua v systému, ale také k propojení přísavek s vakuovými generátory.
Senzory a zařízení pro monitorování instalace
Pro zajištění bezporuchového provozu vakuového systému jsou nezbytná monitorovací zařízení, kontrolující stav systému a hodnoty vakua. Jsou velmi důležité pro provozní bezpečnost systému i pro jeho bezporuchový provoz a umožňují včasné odhalení možných poruch. Nabídka společnosti zahrnuje: mechanické vakuové spínače, tlakové senzory s analogovým výstupem (měření v rozsahu od -1 do 10 barů), elektronické tlakové senzory vybavené displejem, s digitálními výstupy PNP a NPN, vakuové regulátory, redukční ventily, výstražná zařízení a vhodné příslušenství, jako jsou konektory a adaptéry pro vakuové spínače.
Závěrem
Vytvoření účinného vakuového systému pro manipulaci s předměty vyžaduje nejen znalost produktů určených pro jeho konstrukci, ale také aplikační zkušenosti. Ačkoli není těžké pochopit princip fungování vakuového chapadla, jeho praktická realizace vyžaduje interdisciplinární znalosti a použití příslušných komponent.
Typický systém vakuového chapadla sestává z: přísavky nebo sestavy přísavek, která tvoří určitý druh rozhraní mezi systémem a přenášeným objektem, montážních prvků, vhodného vakuového generátoru napájecího přísavky, ventilů nebo jejich sestav, spínačů a monitorovacích prvků zajišťujících bezpečné používání, jakož i dalších zařízení, jako jsou hadice, armatury, filtry, potrubí a další. Všechny tyto komponenty najdeme v nabídce společnosti TME, která je distributorem značky Schmalz. Důležité je, že pomocí řešení jedné společnosti zajistíme bezproblémovou realizaci aplikace, protože jednotlivé prvky k sobě budou vzájemně pasovat.
Vakuová chapadla a komponenty od výrobce Schmalz najdete na webu distributora TME.eu.
