Definicja robota przemysłowego podana przez Główny Urząd Statystyczny zrównuje roboty z manipulatorami. Być może dla statystyki nie ma to dużego znaczenia, jednak w rzeczywistości przemysłowej widoczne są wyraźne różnice pomiędzy robotem a manipulatorem. Główna różnica między robotem a manipulatorem polega na tym, że robot przemysłowy pracuje samoczynnie wg zadanego programu, a manipulator jest sterowany przez operatora i jest jakby przedłużeniem jego rąk, tylko o większym od nich zasięgu i sile, a niekiedy też większej precyzji ruchów.
Aleksander Łukomski
W połowie ubiegłego wieku prawie masowo produkowano w Polsce żurawiki montażowe, wyposażone w proste chwytaki i siłownik pneumatyczny równoważący ciężar detalu, sterowane dwoma przyciskami góra/dół, które ułatwiały przenoszenie cięższych detali z miejsca na miejsce lub podawały je do obrabiarki. Obrót ramienia żurawika oraz ruchy chwytaka po ramieniu żurawika był dokonywany ręcznie przez operatora. Były to bardzo proste manipulatory. Niektóre firmy oferują podobne rozwiązania obecnie, chociaż na ogół są to urządzenia już bardziej skomplikowane.
Manipulatory przemysłowe opracowano w celu płynnego i precyzyjnego podnoszenia, przenoszenia oraz manipulowania ładunków na ograniczonej przestrzeni stanowiska pracy. Dzięki nim operator może manipulować obiektami o wadze od kilku do nawet ponad tysiąca kilogramów. Coraz częściej w manipulatorach stosuje się czujniki (sensory) i systemy cyfrowe wspomagające ich działanie, dzięki czemu przy użyciu manipulatora można wykonywać pracę przewyższającą jakość typowej pracy operatora. Zwłaszcza gdy konieczne jest ręczne przenoszenie produktów o wysokiej wartości, a także w sytuacji, w której wymagane są szybkie powtarzalne ruchy, przy zachowaniu reaktywności i elastyczności operatora. Manipulatory nie są wyposażone w sterowanie programowalne, jak roboty. Służą do odciążenia pracownika (operatora), a ich praca najbardziej zbliżona jest do działania serwomechanizmów, tu wspomagających pracę operatora. Manipulatory wykorzystuje się przede wszystkim podczas prac montażowych, zwłaszcza tam, gdzie środek ciężkości przenoszonego detalu jest umieszczony poza punktem zawieszenia ładunku lub gdy detal ma nieregularne kształty, bo właśnie takie najtrudniej uchwycić. Manipulatory ułatwiają prace wymagające reorientacji przenoszonego ładunku w przestrzeni oraz wykonywanie czynności powtarzalnych, ciągłych i uciążliwych. Znalazły zastosowanie głównie na stanowiskach oraz w liniach montażowych, przy załadunku lub rozładunku centrów obróbczych i linii produkcyjnych.
Ważnym elementem manipulatora jest odpowiedni chwytak mechaniczny, często o skomplikowanej konstrukcji. Popularne są też chwytaki na podciśnienie (przyssawki), które służą do przenoszenia blach, tafli szkła czy kartonów (również do przenoszenia i pakowania kompletnych telewizorów). W produkcji przemysłowej zastosowanie ma kilka rodzajów manipulatorów katalogowych produkowanych seryjnie. Są manipulatory z ramieniem przegubowym lub sztywnym, z napędem pneumatycznym lub elektryczno-linkowym, sterowane pneumatycznie, hydraulicznie lub elektrycznie. Występują w postaci opisanego już żurawika jako słupowe lub podwieszone na torze dwuszynowym z obrotem w osi mocowania albo zamontowane na suwnicy, z dużym zakresem przemieszczania, jak również przemieszczane na kółkach po posadzce, niekiedy z ich napędem jazdy.
Najważniejszym zespołem manipulatora jest układ równoważący ciężar przenoszonego ładunku. Może być wykonany w postaci siłownika, najczęściej pneumatycznego, z odpowiednim zespołem dźwigni lub silnika elektrycznego, rzadziej zespołu sprężyn, wyposażonych w preselektor.
Manipulatory mają specjalne uchwyty (rękojeści), za które operator prowadzi i steruje manipulatorem z zamocowanym w chwytaku detalem przemieszczanym. Przy uchwytach zamontowane są najczęściej elementy sterownicze, czy to przyciski, czy sterowane ręcznie rozdzielacze, albo joysticki, za pomocą których nadaje się odpowiednie ukierunkowane działanie manipulatora, zgodnie z żądaniem operatora. Na rynku spotykamy manipulatory wraz z chwytakami, można też zamówić manipulatory ze specjalnym wyposażeniem. Typowy manipulator przemysłowy pokazano na fotografii 1.
Fot. 1 Manipulator typu żuraw z ramieniem przegubowym z pneumatycznym napędem odciążenia o wyższym poziomie wyposażenia (fot. dalmec.com). Zrównoważenie wagi ładunku odbywa się dzięki siłownikowi pneumatycznemu i systemowi dźwigni. Praca siłownika jest kontrolowana przez obwód pneumatyczny, który odpowiada za zrównoważenie układu bez ładunku, drugi obwód odpowiada za pracę z ładunkiem. Układ zapamiętuje poziom wyważenia uzyskany przy pomocy dźwigni góra/dół i umożliwia automatyczne zrównoważenie ciężaru ładunku bez dodatkowej regulacji. Operator bezpośrednio operuje chwytakiem lub ładunkiem zmieniając jego położenie
Cały artykuł dostępny jest w wydaniu 3/4 (174/175) Marzec/Kwiecień 2022
pobierz pdf
