Nie istnieje coś takiego, jak najlepszy manipulator przemysłowy – jest za to najlepszy do konkretnego procesu. Elektryczne oferują najwyższą precyzję i lekką, linkową konstrukcję ramienia o niskiej bezwładności. Manipulatory pneumatyczne to z kolei prostota oraz odporność na trudne warunki, a podciśnieniowe zapewniają bezpieczny chwyt płaskich czy delikatnych powierzchni.

W tym artykule przeznaczonym dla osób stojących przed wyzwaniem doboru manipulatora porównujemy wszystkie trzy napędy. Pokazujemy różnice w konstrukcji, bezpieczeństwie, serwisie i ich codziennej obsłudze, które mogą realnie przesądzić o wyborze. DHC dostarcza wszystkie trzy typy manipulatorów, więc nie mamy powodu faworyzować żadnego.

Manipulatory przemysłowe w pigułce:

• Elektryczny – najwyższa precyzja, lekka konstrukcja linkowa o niskiej bezwładności, automatyczne wyważanie i najbardziej zaawansowane funkcje bezpieczeństwa.
• Pneumatyczny – szybka reakcja i duża dynamika, prosta i solidna budowa; zwykle sztywne ramię, więc konstrukcja jest cięższa; wymaga instalacji pneumatycznej.
• Podciśnieniowy – przyssawki i pompa elektryczna lub bocznokanałowa, montowane pod lekkim ramieniem aluminiowym; najprostsza i najszybsza obsługa płaskich, nieporowatych oraz delikatnych powierzchni.
• Bezpieczeństwo – różni się istotnie między napędami; to jedno z ważniejszych, a często pomijanych kryteriów wyboru.
• Dobór chwytaka – dopasowany do przedmiotów, nie do napędu.

Manipulator elektryczny – precyzyjne sterowanie i kontrola

Manipulator elektryczny pracuje dzięki silnikowi prądu stałego z elektronicznym sterowaniem. Zapewnia najwyższy poziom precyzji ruchu, płynną i automatyczną regulację siły czy prędkości. Manipulatory elektryczne eliminują też „efekt skakania” powietrza znany z układów pneumatycznych – ładunek prowadzi się gładko nawet przy delikatnym pozycjonowaniu, a zaawansowane modele pozwalają programować parametry pracy pod wymagania konkretnego procesu.

Jakie są wady tego typu rozwiązania?

To najbardziej złożony układ ze wszystkich trzech tutaj omawianych, a wersje linkowe wymagają regularnych przeglądów i wymiany liny nośnej. Diagnostyka jest jednak najłatwiejsza – usterki sygnalizowane są kodami błędów. Z naszego doświadczenia wiemy natomiast, że mimo największego skomplikowania, elektryczne manipulatory sprawdzają się nawet w bardzo wymagających sytuacjach.

Nasi klienci z powodzeniem stosują je np. w odlewniach, przy dużym zapyleniu i temperaturach rzędu 50°C tuż przy piecach. Ich manipulatory wytrzymują po kilka milionów cykli pracy – oczywiście pod warunkiem regularnego serwisowania. Manipulator elektryczny najlepiej sprawdza się przy mniejszych i średnich ciężarach wymagających dokładnego pozycjonowania, zwłaszcza gdy masa przenoszonych elementów się zmienia.

Manipulatory pneumatyczne – dynamika i prostota sprężonego powietrza

Manipulatory pneumatyczne napędzane są przez siłowniki zasilane sprężonym powietrzem i najczęściej pracują w układzie sztywnym. Ich mocne strony to szybka reakcja i duża dynamika – sprawdzają się wszędzie tam, gdzie liczy się szybkie tempo wykonywania powtarzalnych cykli, np. w procesach produkcyjnych.

Ich prosta konstrukcja przekłada się z kolei na odporność, długą żywotność i łatwy dostęp do części zamiennych. Manipulator pneumatyczny ma też dobre, sprawdzone funkcje bezpieczeństwa, a masę ładunku ustawia się ręcznym regulatorem – przydatnym tam, gdzie przenoszone elementy mogą różnić się wagą.

Na minus: sztywne ramię oznacza cięższą konstrukcję, która wpływa na większą bezwładność i mniej precyzyjne sterowanie niż w manipulatorach elektrycznych. Dla wielu zastosowań precyzja ta jest jednak w zupełności wystarczająca.

Serwisowanie tego rodzaju manipulatorów jest proste dzięki ich solidnej, wytrzymałej budowie, ale diagnostyka nie jest tak łatwa, jak w elektrycznych. Namierzenie potencjalnych usterek wymaga bowiem sprawdzania kolejno poszczególnych elementów układu – pneumatyka nie sygnalizuje usterek kodami błędów.

Manipulator podciśnieniowy – pewny chwyt dużych i delikatnych formatów

Manipulator podciśnieniowy chwyta ładunek przyssawkami montowanymi pod lekkim ramieniem aluminiowym, a podciśnienie generuje pompa elektryczna lub bocznokanałowa. Lekka konstrukcja i proste, niezaawansowane chwytaki dają najszybszy przeładunek spośród trzech napędów. Przy bardzo delikatnych ładunkach szybkość ta może jednak być wadą i wymaga wolniejszego, kontrolowanego prowadzenia. To najlepsze rozwiązanie do prostych aplikacji: przemieszczania materiałów płaskich, nieporowatych i delikatnych – szkła, blach, płyt czy kartonów. Chwytanie odbywa się bez mechanicznego zacisku, a pewny chwyt dużych formatów podnosi bezpieczeństwo pracowników.

Sam napęd podciśnieniowy nie ma jednak rozbudowanych zabezpieczeń – w praktyce chwyci się albo nie, więc o bezpieczeństwie decyduje przede wszystkim zastosowany chwytak (dlatego w aplikacjach takich jak przenoszenie szyb kluczowe jest ciągłe monitorowanie podciśnienia). Masę ładunku ustawia się ręcznym regulatorem, podobnie jak w pneumatyce. Serwis jest tu najprostszy: gdy urządzenie nie działa, przyczyną jest zwykle spalona pompa albo nieszczelność układu, którą trzeba zlokalizować, sprawdzając kolejne elementy (podobnie jak w pneumatycznym). Ograniczeniem pozostaje typ powierzchni ładunku. Sprawdź dostępne w naszej ofercie rozwiązania z kategorii manipulatory podciśnieniowe.

W przemyśle spotyka się też napęd hydrauliczny (siłowniki hydrauliczne generują dużą siłę i stabilność przy najcięższych ładunkach) oraz napędy mieszane, elektryczno-pneumatyczne. Przy typowych stanowiskach transportu bliskiego wybór sprowadza się jednak do powyższej trójki.

Trzy napędy manipulatorów przemysłowych – tabela porównawcza

Kryterium	Pneumatyczny	Elektryczny	Podciśnieniowy
Precyzja sterowania	wystarczająca dla większości zadań	najwyższa, automatyczne dostosowanie prędkości do ruchu ręki operatora	wystarczająca
Dynamika i szybkość	umiarkowana	wysoka, w pełni kontrolowana	najwyższa
Typ ładunków	ciężkie, o dużych wymiarach	małe i średnie, wymagające dokładności	małe i średnie
Infrastruktura	instalacja sprężonego powietrza	zasilanie elektryczne jednofazowe	zasilanie elektryczne trójfazowe
Koszt zakupu	Zależy od konfiguracji	Zależy od konfiguracji	niższy
Koszty eksploatacji	zależą od procesu — patrz niżej	zależą od procesu — patrz niżej	zależą od procesu — patrz niżej
Serwis	prosta budowa, trudniejsza diagnostyka	bardziej skomplikowana budowa, ale łatwiejsza diagnostyka (kody błędów)	najprostsza budowa
Trudne środowisko pracy	odporny	Odporny przy odpowiednim utrzymaniu	zależnie od aplikacji
Typowe zastosowanie	do większych i cięższych ładunków	precyzyjny i szybki przeładunek	bardzo szybki przeładunek

Koszty eksploatacji – dlaczego porównania w sieci się nie zgadzają?

W internecie można spotkać się zarówno z tezą, że pneumatyka jest tańsza w eksploatacji, jak i że jest droższa – co ciekawe, oba wnioski bywają prawdziwe. Uproszczone porównania pomijają jednak zmienne, które realnie wpływają na rozstrzygnięcie wyniku.

Mowa tutaj o stanie instalacji sprężonego powietrza (nieszczelności potrafią pochłaniać istotną część energii), liczbę cykli na zmianę, wielkość układu siłowników czy lokalne ceny energii. Przy dużych układach i szczelnej instalacji systemy pneumatyczne bywają tańsze; przy małych obciążeniach i drogiej energii przewagę zyskuje natomiast system elektryczny.

To właśnie dlatego zamiast ogólników liczymy koszty dla konkretnego stanowiska. Pełną analizę kosztów w perspektywie lat pracy rozpiszemy niebawem osobno w kolejnym artykule; zapraszamy do śledzenia naszego bloga.

Manipulator przemysłowy a jego środowisko pracy – cztery podstawowe pytania przed wyborem

Przed doborem typu manipulatora do danego zastosowania należy rozpatrzyć poniższe kryteria:

1. Jakiej precyzji wymaga proces? Dokładne pozycjonowanie i zmienna masa ładunków wskazują na system elektryczny.
2. Stopień skomplikowania – proste aplikacje, jak np. szybki przeładunek kartonów, worków i płyt, to miejsca, w których najlepiej sprawdzi się manipulator podciśnieniowy.
3. Jaka jest powierzchnia ładunku – płaska, nieporowata czy delikatna?
4. Bezpieczeństwo – manipulatory elektryczne zapewniają największe bezpieczeństwo pracy operatorowi.

Napęd to jednak dopiero połowa decyzji – drugą jest chwytak, dopasowany do rodzaju, kształtu i powierzchni manipulowanych przedmiotów. Do podciśnieniowych stosuje się głównie proste przyssawki, dlatego aplikacje są mniej wymagające. Chwytaki pod manipulatory elektryczne i pneumatyczne mogą być zarówno bardzo proste, jak i mocno rozbudowane – aż po układy zintegrowane z linią produkcyjną w pełni automatycznego procesu – przy czym to elektryka oferuje najbardziej zaawansowane funkcje. Wymagania procesu, napęd i chwytak analizuje się razem.

DHC dostarcza manipulatory pneumatyczne, elektryczne i podciśnieniowe – jako wyłączny polski dystrybutor INDEVA, z pełnym wsparciem technicznym i serwisem w całej Polsce od ponad 30 lat. Doradca techniczny pomoże policzyć wariant dla Twojego procesu: skontaktuj się z DHC lub zadzwoń: +48 32 251 25 92.

FAQ – elektryczny, pneumatyczny czy podciśnieniowy?

Który manipulator przemysłowy wybrać: elektryczny, pneumatyczny czy podciśnieniowy?
Nie ma uniwersalnie najlepszego napędu – wybór zależy od konkretnego procesu. Elektryczny wybierz przy wymaganiach precyzyjnego pozycjonowania i zmiennej masie ładunków, pneumatyczny przy dużej dynamice pracy i trudnych warunkach środowiskowych, a podciśnieniowy do płaskich, nieporowatych i delikatnych powierzchni.

Jakie są manipulatory elektryczne?
Manipulatory elektryczne napędzają silniki elektryczne ze sterowaniem elektronicznym, a ładunek najczęściej prowadzony jest na lekkiej konstrukcji linkowej. Wyróżnia je najwyższy poziom precyzji ruchu, automatyczne wyważanie ładunku zamiast ręcznego regulatora masy oraz najbardziej zaawansowane funkcje bezpieczeństwa, w tym programowalne chwytaki. Najlepiej sprawdzają się przy mniejszych i średnich ciężarach wymagających dokładnego pozycjonowania.

Czy manipulator pneumatyczny jest gorszy od elektrycznego?
Nie – jest inny. Pneumatyczny pracuje zwykle w cięższym, sztywnym układzie ramienia i ustępuje elektrycznemu precyzją sterowania, ale wygrywa szybką reakcją, dużą dynamiką, prostotą konstrukcji i odpornością na trudne warunki. Dla wielu zastosowań jego precyzja jest w zupełności wystarczająca.

Kiedy wybrać manipulator podciśnieniowy?
Gdy przenosisz materiały płaskie, nieporowate lub delikatne: szkło, blachy, płyty, kartony. Przyssawki, montowane pod lekkim ramieniem aluminiowym, chwytają ładunek bez mechanicznego zacisku, a chwyt pozostaje pewny przy dużych formatach. To najprostszy i najszybszy z trzech napędów, choć sam w sobie ma najmniej rozbudowane zabezpieczenia – o bezpieczeństwie decyduje głównie chwytak.

Czy manipulator pneumatyczny jest tańszy w eksploatacji niż elektryczny?
To zależy od procesu – dlatego porównania w internecie dają sprzeczne odpowiedzi. Na wynik wpływają: stan instalacji sprężonego powietrza (wycieki podnoszą koszty energii), liczba cykli, wielkość układu siłowników i lokalne ceny energii. Rzetelny wniosek wymaga policzenia kosztów dla konkretnego stanowiska.

Który napęd manipulatora jest najbezpieczniejszy?
Elektryczny – dzięki programowalnym chwytakom, które mogą np. podnieść ładunek dopiero po potwierdzeniu poprawnego chwytu. Pneumatyczny ma dobre, sprawdzone funkcje bezpieczeństwa. Podciśnieniowy sam w sobie ma ich najmniej – bezpieczeństwo zapewnia tu przede wszystkim odpowiednio dobrany chwytak.

Czy chwytak zależy od rodzaju napędu manipulatora?
Chwytak dobiera się przede wszystkim do rodzaju, kształtu i powierzchni przenoszonych przedmiotów, a nie do napędu – zaciskowy do elementów o różnych rozmiarach, przyssawki do płaskich powierzchni. Chwytaki pod napęd elektryczny bywają najbardziej zaawansowane, nawet zintegrowane z linią produkcyjną. Napęd i chwytak wybiera się razem, podczas analizy procesu.