گریپر وکیوم و امکان جابجایی ایمن اجسام

سیستم وکیوم

گریپر وکیوم به عنوان یک ابزار ضروری از سیستم‌های رباتیکی و متریال هندلینگ شناخته می‌شود که به اپراتور اجازه میدهد تا اشیاء سنگین و حجیم را با دقت و به صورت ایمن جابجا کند. اخیرا گریپرهای وکیوم به طور گسترده‌ایی برای انواع سیستم‌های جابجایی مواد برای کاربردهای مختلف مورد استفاده قرار گرفته است. در گریپر های وکیوم برای گرفتن، حمل و جابحایی مواد از ساکشن کاپ‌ (Suction Cup) استفاده می‌شود. ساکشن کاپ‌ها با بهره‌برداری از نیروی وکیوم برای جابجایی قطعات بزرگ، صاف، و مسطح مانند چوب، فلزات، قطعات پلاستیکی و شیشه‌ایی مورد استفاده قرار میگیرند.

شرایط انتخاب پد‌های مکش

پد‌های مکش معمولا بر اساس دسته بندی‌های زیر انتخاب می‌شوند:

شرایط کاری:ساعات کاری پیوسته، عمر کاری مورد انتظار، محیط های کاری آلوده، شرایط دمایی محل کار، و … نقش تعیین کننده ایی در انتخاب ساکشن پدها دارد.

جنس: انتخاب جنس ساکشن پد با توجه به قطعه ایی که میخواهد جابجا کند فاکتور مهمی است.

سطح: با توجه به سطحی که باید جابجا شود، ساکشن پد مناسب باید انتخاب شود.

محصول: طیف محصولات ساکشن پد شامل پدهای مکش تخت و پله ای می‌باشد.

دسته‌بندی ساکشن پدها

ساکشن پدها به چهار دسته مختلف تقسیم بندی مش‌شوند:

ساکشن پدهای یونیورسال یا همه کاره، ساکشن پدهای تخت با میله، ساکشن پدهای پله ای ، ساکشن پدهای با عمق زیاد.

در شکل زیر چهار نوع مختلف ساکشن کاپ ها نشان داده شده است.

شکل 1-b

شکل 1-a

ساکشن پدهای یونیورسال

ساکشن پدهای یونیورسال برای سطوح تخت یا با قوس کم استفاده می‌شود. ساکشن پدهای یونیورسال یکی از ارزان ترین ساکشن پدهای موجود در بازار هستند و معایب متعددی دارند. این ساکشن پدها هنگامی که فشار منفی یا خلا زیاد در سیستم زیاد باشد، پد مکش به میزان زیادی فشرده می‌شود که باعث افزایش سایش و در نتیجه کاهش طول عمر پد می‌شود.

ساکشن پدهای تخت

ساکشن پدهای تخت که در شکل‌های 1.a و 1.b نشان داده شده است با خط هوا به هم متصل شده‌اند و برای قطعات مسطح یا انعطاف پذیر که هنگام بلند شدن نیاز به کمک دارند، مناسب است. این نوع ساکشن پدها با طراحی منحصر به فرد خود، مقدار حرکت کوچکی را تحت بارگذاری ایجاد میکنند و به طور همزمان سطحی را که فشار وکیوم بر آن وارد می‌شود را ثابت نگه می‌دارند. این خصوصیت باعث می‌شود که سایش ساکشن پد تخت کاهش یابد و به طور کلی حرکت سریع و ایمن تری را فراهم کند.

ساکشن پدهای پله ای

ساکشن پدهای پله ای به دلیل طراحی انعطاف پذیری که دارند معمولا برای سطوح منحنی یا سطوح نامنظم استفاده می‌شود. این نوع ساکشن پدها زمانی که به جدا کردن قطعه نیاز باشد یا گرفتن اجسام کوچکتر که نیاز به حرکت های کم باشد مورد استفاده قرار میگیرد. یکی از عیوب این ساکشن پدها حرکت زیاد هنگام گرفتن قطعه است که منجر به عدم دقت در جابه جایی می‌شود. علاوه بر این با فشار خلائ کم پایداری کمتری دارند و در فشارهای پایین تر توانایی آنها در نگه داشتن قطعه کاهش می‌یابد و ممکن است جسم به درستی در جای خود قرار نگیرد.

ساکشن پدهای با عمق زیاد

ساکشن پدهای با عمق زیاد برای سطوحی که بسیار نامنظم هستند و دارای انحنای زیادی هستند مورد استفاده قرار می‌گیرد. این نوع ساکشن پدها به عنوان گریپر وکیوم برای سطوح خشن و یا اجسامی که دارای ساختار متخلل هستند مورد استفاده قرار بگیرند. با این وجود استفاده از گریپرهای وکیوم برای گرفتن سطوحی که سوراخ و شکاف در سطحشان دارند توصیه نمیشود.

مشکلات مرتبط با جابجایی سطوح مختلف

مشکلات مرتبط با جابجایی سطوح مختلف:

سطوح انحنا دار و با زاویه تیز ممکن است با سطح تماس کافی نداشته باشند تا به اندازه کافی ساکشن پد بتواند نیروی لازم را به طور کامل بر سطح تماس اعمال کند.

در سطوح متخلخل یا موجدار مانع از چسبندگی مناسب و مکش پایدار و پیوسته می‌شوند.

و همچنین در سطوح کثیف و آلوده میتواند مسیر جریان هوا را مسدود کند.

گریپرهای وکیوم ممکن است روی برخی سطوح رد بگذارند؛ در جابجایی مواردی مانند شیشه‌های ضخیم یا آینه‌ها ممکن اثر ساکشن پد روی آنها باقی بماند که این اثرات و ردها نیاز به کار اضافی برای از بین بردن آن دارد که منچر به افزایش هزینه و زمان تولید می‌شوند.

گریپرهای وکیوم سازگار و منعطف هستند؛ این ویژگی میتواند مانع از اعمال نیروی کافی توسط ربات بین قطعه نگه داشته شده و قطعه کار شود یا تکرار پذیری عملیات را کاهش دهد.

سازه گریپرهای وکیوم؛ برای تقویت ساکشن پدهای وکیوم مختلف، ممکن است نیاز به طراحی یک ابزار مخصوص که معمولا از فلز ساخته می‌شوند باشد. اگر قطعه پیچیده باشد، طراحی ابزار ممکن است نیاز به آزمایش و خطا جهت اطمینان از عملکرد صحیح آن باشد. اگر هندسه قطعات مختلف باشند و یا قطعاتی که ممکن است در طول فرایند جابجایی تغییر شکل می‌دهند، طراحی سازه و ابزار جابجایی ممکن است هزینه بر و پیچیده باشد. برای جابجایی چنین قطعات خاص و حساسی، نیاز به تعداد زیادی ساکشن پد در نقاط مختلف برای جابجای ایمن مورد نیاز است. به طور مثال در شکل‌های زیر ساکشن پدها در چهار نقطه مختلف و با قابلیت تنظیم طراحی شده است.

کلیدها و سوئیچ‌های وکیوم

کلیدها و سوئیچ‌های وکیوم؛ کلیدهای وکیوم و گیج‌های فشار معمولا بر اساس عملکردهای مورد نیاز در کاربرد و فرکانس سوئیچینگ انتخاب می‌شوند. در این سیستم‌ها عملکردهای زیر در دسترس هستند:

• نقطه سوئیچینگ قابل تنظیم
• هیسترزیس ثابت یا قابل تنظیم
• سیگنال خروجی دیجیتال و/یا آنالوگ
• صفحه نمایش LED وضعیت
• نمایشگر با صفحه کلید

تخمین وزن

تخمین وزن؛ دانستن جرم قطعه کاری که باید جابجا شود بسیار مهم است. وزن قطعه کار را می توان به صورت زیر تخمین زد:

جرم(m) پد مکش (kg):

m = L X B X H X ρ

که در آن

طول = L

عرض = B

ارتفاع = H

چگالی = ρ

مثال = m = 2.5 X 1.5 X 0.0025 X 7850

جرم قطعه کار = 61.33

بار گذاری در حالت 1

بار گذاری در حالت 1 :

نیروی تئوری نگهداری (N) = FTH = m X (g + a) X s

جرم (KG) : M

شتاب ناشی از نیروی گرانش = g

شتاب سیستم ( فراموش نکنید که وضعیت “emergency off” را در نظر بگیرید = a

ظریب ایمنی (حداقل مقدار برابر با 1.5؛ برای مواد غیر همگن یا متخلخل یا سطوح زبر برابر با (2 : s

پدهای مکش به صورت افقی با قطعه کار قرار می گیرند که باید به طرفین حرکت داده شود.

نیروی تئوری ساکشن کاپ

نیروی تئوری ساکشن کاپ نیرویی است که عمود بر سطح وارد می‌شود.

مثال: نیروی تئوری برای نگه داشتن،

FTH = m x (g + a) x factor safety (s)

61.33 x (9.81 + 5) x 1.5

FTH = 1363 N

و برای سطوح زبر:

61.33 x (9.81 + 5) x 2 = 1817 N