Systemy automatycznej wymiany narzędzi robotów przemysłowych

Nowoczesna technologia uwalnia człowieka od wykonywania monotonnych, powtarzalnych zadań, a tym samym zmniejsza ryzyko wypadku przy pracy. Zmiany te są najbardziej dostrzegalne w sektorze przemysłowym.

Automatyzacja linii produkcyjnych ma ogromy wpływ na bezpieczeństwo i higienę pracy. Roboty eliminują potrzebę trzymania ostrych, gorących, niebezpiecznych elementów przez pracowników fizycznych, zwiększając przy tym wydajność produkcji i obniżając jej koszty. Dlatego nikogo nie dziwi rosnąca liczba wdrożeń robotów przemysłowych w ostatnich latach. Jak wynika z danych Międzynarodowej Federacji Robotyki, w ubiegłym roku w Unii Europejskiej zainstalowano ok. 72 tys. robotów, czyli o 6% więcej w niż w roku poprzednim. Prym w zestawieniu wiodą Niemcy, Włochy, Francja, Hiszpania i Polska. W tych pięciu krajach zainstalowano łącznie niemal trzy czwarte nowych robotów przemysłowych w Unii Europejskiej w 2022 r.

Jakość działania robotów jest ściśle uzależniona od możliwości ich szybkiej adaptacji do różnego rodzaju pracy. Brak wydajnego systemu, który na to pozwala, może doprowadzić do przestojów i w rezultacie – strat, co dla każdego przedsiębiorcy, stanowi najgorszy scenariusz. Z pomocą przychodzi automatyczna wymiana narzędzi z których korzysta robot.

Automatyczna wymiana narzędzi = efektywna produkcja

Nowy trend w automatyzacji współcześnie wyznaczają: umiejętności wykonywania złożonych procesów produkcyjnych, spełnianie wysokich wymagań jakościowych i utrzymywanie wydajności produkcji. W miarę wzrostu zapotrzebowania na produkcję małoseryjną, producenci stają przed wyzwaniem częstej rotacji narzędzi robotycznych, związanej z dopasowaniem ich do specyfiki wykonywanej pracy. Ręczna wymiana jest czasochłonna i bywa niebezpieczna, zwłaszcza dla niewykwalifikowanego operatora. Jednakże, sprawna modyfikacja zużytych efektorów końcowych jest niezbędna do utrzymania sprzętu w dobrym stanie. Ponadto zapewnia bezpieczną oraz praktycznie nieprzerwaną pracę, co jest bardzo ważne, gdy czas ma decydujące znaczenie. System szybkiej wymiany narzędzi zapewnia lepszą organizację pracy oraz umożliwia robotom przemysłowym łatwe przełączanie się między funkcjami zaciskania, spawania, wiercenia, malowania bądź innymi – w zależności od potrzeb produkcyjnych.

Jednak nie wszystkie szybkozłącza mają wszechstronne zastosowanie. W zależności od specyfikacji aplikacji, należy wziąć pod uwagę różne parametry: udźwig robota, masę chwytaka i złącza, średnice przepustów pneumatycznych, czy rodzaje dodatkowych wtyczek. Warto tutaj zaznaczyć, że obciążenia dynamiczne przenoszone przez szybkozłącza robotyczne potrafią być nawet pięciokrotnie wyższe od obciążeń statycznych. Szybkozłącza robotyczne mogą być wyposażone w dodatkowe moduły do przesyłania sygnałów elektrycznych, zasilania pneumatycznego bądź hydraulicznego. Od liczby potrzebnych modułów – zwykle od dwóch do czterech – zależy najczęściej finalny kształt szybkozłącza do narzędzi. Najpopularniejsze są złącza kwadratowe i okrągłe.

Producenci wspomnianych rozwiązań mając na uwadze to, jak różnorodne są potrzeby aplikacji przemysłowych, stawiają na elastyczność i customizację. Dlatego szybkozłącza mogą być dowolnie konfigurowalne pod względem ilości i rodzaju modułów dodatkowych. Czasami, w aplikacjach wymagających nietypowej liczby połączeń sygnałowych lub pracujących w trudnych warunkach, konieczne jest zaprojektowanie zupełnie nowego, indywidualnego rozwiązania.

Automatyczna wymiana narzędzi – dostosowanie do specyfiki różnych branż

Podczas wyboru systemu wymiany narzędzi, należy uwzględnić uniwersalność sprzętu, powtarzalność pracy robota oraz jego żywotność. Istotne jest także dostosowanie do środowiska pracy robota, zwłaszcza pod względem ekspozycji na wysokie temperatury czy interakcje ze środkami chemicznymi. System powinien być przystosowany do ciągłej, długotrwałej eksploatacji.

Do zbilansowania potrzeb i możliwości produkcyjnych, przydatna jest walidacja wyników testów funkcjonalnych robota i jego osprzętu pod kątem wymagań zakładu. Główną korzyścią płynącą z automatycznej wymiany narzędzi jest oszczędność czasu. Manualna zmiana narzędzi może trwać nawet do pół godziny, podczas gdy automatyczna od kilkunastu do kilkudziesięciu sekund. Taki system, z jednej strony, skraca czas przestoju do minimum, a z drugiej – eliminuje potrzebę zatrudniania wykwalifikowanych pracowników, którzy poradzą sobie z manualną wymianą osprzętu. Ponadto, redukuje ryzyko popełnienia błędów montażowych, mogących doprowadzić do kosztownych uszkodzeń. W wielu aplikacjach nie bez znaczenia pozostaje również fakt ciągłości produkcji – niektóre procesy, po półgodzinnym zatrzymaniu, wymagają dodatkowej procedury rozruchowej.

Oczywiście, roboty przemysłowe to nie jedyne maszyny korzystające z automatycznych systemów wymiany narzędzi. W obrabiarkach jest to równie ważna kwestia. W branżach zorientowanych na obróbkę skrawaniem, narzędzia szybko się zużywają, w związku z czym ich obieg w cyklu montaż – wymiana jest intensywny. Wynika to z faktu, że obrabiarki zwykle pracują w trybie ciągłym i z bardzo dużymi prędkościami. Aby uniknąć problemów, takich jak ewentualne pęknięcia, długie przestoje czy kłopoty z odprowadzaniem wióra, konieczna jest szybka wymiana narzędzi.

Automatyczna wymiana narzędzi prostsza dzięki szybkozłączom od Dentec

Udział robotów w produkcji jak i złożoność procesów technologicznych przez nie realizowanych stale rośnie. Kluczową rolę w zapewnieniu spójności między jednym, a drugim odgrywają szybkozłącza. Są to części, umożliwiające wygodne i bezpieczne połączenie współpracujących ze sobą komponentów – chwytaków, mechanizmów, osprzętu itp. Przykładowo, przemysłowe warianty służą do łączenia węży przemysłowych oraz urządzeń nisko- i wysokociśnieniowych. Samo szybkozłącze, w razie potrzeby, pełni również funkcję zaworu odcinającego. Szybkozłącza używa się w celu rozbudowania danej aplikacji o kolejne narzędzia (np. do produkcji nowych, dodatkowych referencji), poprawy wydajności oraz zwiększenia bezpieczeństwa.

W odpowiedzi na potrzeby swoich Klientów, Dentec oferuje zarówno złącza manualne, jak i automatyczne. Ręczny system wymiany narzędzi FIPA Quick Change, zapewniający mocne i bezpieczne połączenie między robotem a chwytakiem. To dobre rozwiązanie dla aplikacji w których czas przezbrojenia nie jest aż tak kluczowy (np. dla robotów obsługujących formy wtryskowe). Złącza bazują na anodowanym stopie aluminium, a ich trwałość przewyższa wytrzymałość innych tego typu produktów dostępnych na rynku.

Złącza FIPA serii SR występują w trzech średnicach oraz wyposażone są w 6 do 10 przepustów sprężonego powietrza (lub próżni). Opcjonalnie, złącza mogą zostać doposażone we wtyczki do przesyłu sygnałów elektrycznych. W przypadku, gdy czas cyklu jest wymagający lub wymiana narzędzia stanowi niebezpieczeństwo dla człowieka, zastosowanie mają sprzęgła automatyczne. Szybkozłącza automatyczne LT występują natomiast w bardzo szerokim wachlarzu udźwigów – od 5 do nawet 2300 kg. Do każdego modelu złącza oferujemy dedykowane moduły dodatkowe, wyposażone w przyłącza: elektryczne, pneumatyczne, hydrauliczne lub specjalistyczne: spawalnicze, ultradźwiękowe, serwonapędowe, silnikowe itp.

Dopasowanie szybkozłącza do aplikacji, kluczem do optymalizacji

Układy wymiany narzędzi, takie jak FIPA oraz LT, współpracują ze wszystkimi modelami robotów przemysłowych. Szybkozłącza, od strony robota, wykonane są w standardzie flanszy ISO, jednak w niektórych przypadkach może być konieczna aplikacja adapterów, które indywidualnie opracowujemy i wykonujemy w Dentec. Złącza można łatwo przymocować do elementów konstrukcyjnych – wystarczy w tym celu użyć standardowych uchwytów i mocowań. Szybkozłącza są wyposażone w zintegrowane połączenia pneumatyczne i funkcję dodawania wspomnianych wcześniej modułów dodatkowych.

Mocną stroną produktów firmy Dentec jest szeroka gama dostępnych złączy i modułów dodatkowych oraz ich wzajemna kompatybilność. Dzięki temu, szybkozłącze można dostosować do specyficznych potrzeb konkretnej aplikacji zrobotyzowanej. Niezależnie od wieku i modelu robota, szybkozłącza FIPA i LT są kompatybilne z osprzętem wszystkich głównych producentów. W przypadku bardziej nietypowych modeli robotów, Dentec oferuje usługę projektowania i produkcji adapterów. Kluczem do niezawodności oferowanych przez Dentec produktów są bezpieczne systemy blokujące: stalowy mechanizm blokujący o precyzyjnej konstrukcji kulowej w przypadku złącz LT oraz mechanizm dźwigniowy z zapadką w przypadku złącz ręcznych FIPA serii SR. Złącza sprawdzają się w każdym sektorze przemysłowym – od motoryzacji, przez produkcję elektroniki, po przemysł chemiczny, a na spożywczym kończąc. Mechanizm gwarantuje niezawodność i powtarzalność działania, nawet w przypadku spadku zasilania w zakładzie. Dotyczy to również trudnych warunków, takich jak ekstremalne temperatury czy wysoka wilgotność.

Źródło: Dentec