Manipulatory przemysłowe klasyfikuje się według trzech niezależnych kryteriów: rodzaju mechanizmu podnoszącego (elektryczne, pneumatyczne i podciśnieniowe), układu podwieszenia (sztywne i wahliwe) oraz konstrukcji (ramię przegubowe, suwnicowy, teleskopowe, mobilne). W tym przewodniku przyglądamy się wszystkim rodzajom manipulatorów przemysłowych. Omawiamy ich parametry, typowe zastosowania i sprawdzamy, czym różnią się od rodzajów robotów przemysłowych, z którymi bywają mylone.
Z artykułu najwięcej wyciągną inżynierowie, działy utrzymania ruchu i osoby planujące automatyzację stanowisk. Piszemy z doświadczenia, nie z przypadku: DHC od ponad 30 lat dobiera i serwisuje te urządzenia jako wyłączny polski dystrybutor INDEVA. Jeśli chcesz lepiej poznać rodzaje manipulatorów przemysłowych, ten tekst jest właśnie dla Ciebie.
Manipulatory przemysłowe to sterowane ręcznie urządzenia transportu bliskiego. Równoważą ciężar ładunku, więc operator prowadzi ciężkie przedmioty o masie od kilku kilogramów do kilkuset kilogramów bez angażowania własnej siły, zachowując pełną kontrolę nad ruchem.
Wspomagają one przenoszenie materiałów na stanowisku pracy i wzdłuż linii produkcyjnej – to zwiększenie wydajności i bezpieczeństwa pracowników w wielu gałęziach przemysłu. Jedno urządzenie należy do trzech klasyfikacji naraz – każde kryterium omawiamy osobno.
Rodzaj mechanizmu podnoszącego to pierwsze kryterium klasyfikacji i zwykle pierwsza decyzja zakupowa, bo wynika wprost z infrastruktury zakładu. Warto od razu zaznaczyć, że mechanizm podnoszący w praktyce idzie w parze z układem podwieszenia: manipulatory pneumatyczne najczęściej pracują w układzie sztywnym, elektryczne – w układzie linkowym (wahliwym), a podciśnieniowe montuje się pod lekkim ramieniem aluminiowym.
Manipulatory pneumatyczne napędza sprężone powietrze – siłowniki odpowiadają za podnoszenie i równoważenie ładunku, zwykle w układzie sztywnym, rzadziej linkowym. Wygrywają obsługą bardzo ciężkich ładunków i tam, gdzie nie ma dostępu od góry, na przykład w procesie wkładania detali do obrabiarki; sprawdzają się od linii produkcyjnej po magazyn. Konstrukcja jest prosta i wytrzymała, ma dobre, sprawdzone funkcje bezpieczeństwa i pozwala ręcznie regulować masę ładunku – przydatne, gdy przenoszone elementy różnią się wagą. Warunek: wydajna instalacja sprężonego powietrza w zakładzie. Przegląd urządzeń znajdziesz w kategorii manipulatory przemysłowe.
Manipulatory elektryczne wykorzystują silniki elektryczne i elektroniczne układy sterowania, a ładunek najczęściej prowadzony jest na lekkiej konstrukcji linkowej – dzięki temu pracują z wysoką precyzją, niską bezwładnością i płynną regulacją prędkości. To najbezpieczniejszy z trzech napędów: zamiast ręcznego regulatora masy stosują automatyczne wyważanie ładunku, a inteligentne manipulatory linkowe INDEVA samoczynnie rozpoznają masę ładunku i dostosowują do niej siłę równoważenia – to ułatwia pozycjonowanie detali o zmiennej masie. Standardowo oferują też panel dotykowy z funkcjami dla operatora i utrzymania ruchu (czułość rękojeści, prędkość podnoszenia, limity masy i wysokości, licznik cykli). Typowo obsługują lżejsze ładunki niż pneumatyczne.
Manipulatory podciśnieniowe podnoszą przedmioty przez przyssanie: ssawki, montowane pod lekkim ramieniem aluminiowym, pewnie utrzymują ładunek podczas przenoszenia materiałów zarówno o gładkich powierzchniach – szkła, blach, płyt – jak i kartonów czy worków. To najlżejsza i najszybsza z trzech konstrukcji, stosowana wszędzie tam, gdzie liczy się prostota i czas przeładunku – od przemysłu spożywczego po przemysł tekstylny. Sam napęd ma niewiele wbudowanych zabezpieczeń, dlatego o bezpieczeństwie chwytu decyduje przede wszystkim dobrany chwytak. Zobacz kategorię manipulatory podciśnieniowe.
W klasyfikacjach rynkowych spotyka się też manipulatory hydrauliczne, stosowane do bardzo ciężkich ładunków.
Kolejnym z kryteriów podziału jest układ podwieszenia.
Manipulator z ramieniem sztywnym przegubowym przejmuje moment reakcyjny, dzięki czemu prowadzi ładunki o przesuniętym środku ciężkości również poza pionową osią urządzenia chwytającego – z dużą precyzją także w położeniach skrajnych. Obrotowe zespoły ramienia poruszają się wokół osi zamocowania, więc ruch pozostaje kontrolowany w całej przestrzeni roboczej. Ma to swoją cenę: układ sztywny, typowy dla napędu pneumatycznego, oznacza cięższą konstrukcję ramienia, a więc i większą bezwładność przy ruchach operatora niż w lżejszych rozwiązaniach linkowych. To świadomy kompromis – sztywne ramię oddaje część lekkości pracy w zamian za pewne prowadzenie ładunku daleko poza osią urządzenia, tam gdzie konstrukcja linkowa by sobie nie poradziła.
Manipulatory linkowe prowadzą ładunek na linie lub ramieniu przegubowym – konstrukcja jest lżejsza, a manewrowanie szybsze, co czyni je szczególnie przydatnymi przy dużej dynamice pracy lub lżejszych ładunkach. To rozwiązanie typowe dla napędu elektrycznego. Przykład z naszej praktyki: manipulator linkowy INDEVA z chwytakiem do kartonów dla branży opakowań samoczynnie rozpoznaje masę kartonu i potwierdza poprawne chwycenie ładunku.
Ostatnim z kryteriów podziału manipulatorów przemysłowych jest rodzaj zabudowy.
Ramię przegubowe może być zamontowane na słupie lub podwieszone pod konstrukcję nośną (także do toru suwnicy). Standardowy obszar pracy to wycinek koła wokół osi obrotu manipulatora. To naturalny wybór dla pojedynczego stanowiska o powtarzalnym układzie.
Mocowane do dźwigara suwnicy, nie zajmują miejsca wokół stanowiska i obsługują większą przestrzeń roboczą; przy planowaniu trzeba przeanalizować obszary kolizyjne z wyposażeniem hali.
Manipulatory teleskopowe montuje się do suwnicy i łączą one większą przestrzeń roboczą z lekkim, aluminiowym układem sztywnym połączonym z liną nośną. Dzięki tej lekkości manewrowanie ładunkiem pozostaje szybkie mimo pracy na większych odległościach. To rozwiązanie sprawdza się tam, gdzie zwykły manipulator linkowy podwieszony do suwnicy miałby zbyt ograniczony zasięg roboczy.
Mobilne, w zwartej zabudowie lub przestawne z płytą balastującą – jedno urządzenie obsługuje kilka stanowisk. Kompromisem są udźwig i stabilność, dlatego najlepiej sprawdzają się przy lżejszych ładunkach.
Te pojęcia są notorycznie mylone, także w zapytaniach ofertowych. Różnica jest prosta: roboty przemysłowe są programowalne i pracują automatycznie w co najmniej trzech osiach, a manipulatorem w każdej chwili steruje operator. Roboty podnoszą wydajność pracy w pełni powtarzalnych procesów; manipulatory wspierają człowieka tam, gdzie potrzebny jest jego osąd.
Rodzaje robotów klasyfikuje się przez budowę jednostki kinematycznej – strukturę kinematyczną i liczbę stopni swobody. Najczęstsze rodzaje robotów stosowanych w przemyśle:
Jeśli rozważasz automatyzację procesów, zobacz robotyzację DHC.
Niezależnie od typu urządzenia porównuje się tym samym zestawem parametrów:
Dobór manipulatora powinien zaczynać się od odpowiedzi na trzy pytania, które pozwolą określić odpowiedni napęd.
Na kolejnym etapie trzeba już wybrać chwytak do rodzaju przenoszonego elementu i zabudowę do układu stanowiska.
Kryterium | Typy | Kiedy który |
Mechanizm podnoszący | elektryczne / pneumatyczne / podciśnieniowe | precyzja i zmienna masa → elektryczny; ciężkie ładunki → pneumatyczny; prostota i szybkość → podciśnieniowy |
Układ podwieszenia | sztywne / wahliwe | ładunek poza osią i położenia skrajne → sztywne; dynamika i lekkość → wahliwe |
Zabudowa/konstrukcja | ramię przegubowe (na słupie lub podwieszane) / suwnicowa / teleskopowa / mobilna | jedno stanowisko → ramię przegubowe; duża przestrzeń robocza bez zajmowania posadzki → suwnicowy lub teleskopowy; wiele stanowisk → mobilny |
Od ponad 30 lat dobieramy te urządzenia pod konkretne aplikacje. Jako wyłączny polski dystrybutor INDEVA i oficjalny partner DEMAG pomagamy wybrać typ, konfigurację i chwytak do Twojego stanowiska – skontaktuj się z doradcą technicznym DHC lub zadzwoń: +48 32 251 25 92.
Jakie są rodzaje manipulatorów przemysłowych?
Manipulatory przemysłowe klasyfikuje się według trzech kryteriów: mechanizmu podnoszącego (elektryczne, pneumatyczne i podciśnieniowe), układu podwieszenia (sztywne i wahliwe) oraz zabudowy (przegubowe na słupie lub podwieszane, suwnicowe, teleskopowe i mobilne). W klasyfikacjach rynkowych spotyka się też manipulatory hydrauliczne, stosowane do bardzo ciężkich ładunków.
Czym są manipulatory przemysłowe?
To sterowane ręcznie urządzenia transportu bliskiego, które równoważą ciężar ładunku – operator bez wysiłku prowadzi przedmioty o masie od kilku kilogramów do kilkuset kilogramów, zachowując pełną kontrolę nad ruchem. W odróżnieniu od robotów nie wykonują zaprogramowanego cyklu pracy.
Jakie są rodzaje robotów przemysłowych?
Najczęściej wyróżnia się roboty kartezjańskie, SCARA, przegubowe, cylindryczne i sferyczne – podział wynika ze struktury kinematycznej i liczby osi. Osobne kategorie to roboty współpracujące (coboty), pracujące obok ludzi bez wygrodzeń, oraz roboty mobilne (AMR).
Czym różni się manipulator pneumatyczny od elektrycznego?
Manipulator pneumatyczny napędza sprężone powietrze i zwykle pracuje w cięższym, sztywnym układzie ramienia – wygrywa prostotą konstrukcji, szybkością i pracą z ciężkimi ładunkami. Manipulator elektryczny wykorzystuje silniki elektryczne i lekką konstrukcję linkową, dzięki czemu zapewnia większą precyzję, niższą bezwładność i bardziej zaawansowane funkcje bezpieczeństwa, zwykle przy mniejszych udźwigach.
Do czego służą manipulatory podciśnieniowe?
Manipulatory podciśnieniowe podnoszą przedmioty przez przyssanie – ssawki, montowane pod lekkim ramieniem aluminiowym, pewnie utrzymują materiały o gładkich powierzchniach, takie jak szkło, blachy, kartony czy płyty. Sprawdzają się tam, gdzie chwyt mechaniczny mógłby uszkodzić powierzchnię ładunku, choć same w sobie mają najmniej wbudowanych zabezpieczeń – bezpieczeństwo zapewnia głównie chwytak.
Kiedy wybrać manipulator mobilny zamiast stałego?
Manipulator mobilny – w zwartej zabudowie lub przestawny z płytą balastującą – sprawdza się, gdy jedno urządzenie ma obsługiwać kilka stanowisk lub lokalizacja pracy się zmienia. Zabudowa stała – suwnicowa lub na słupie – jest lepsza przy powtarzalnej pracy na jednym stanowisku – daje większą stabilność i udźwig.
Jaki udźwig mają manipulatory przemysłowe?
Zależnie od konstrukcji i napędu – maksymalnie do kilkuset kilogramów. Manipulatory elektryczne obsługują zwykle lżejsze ładunki przy większej precyzji, a pneumatyczne i hydrauliczne – najcięższe.
Jak dobrać rodzaj manipulatora do zakładu?
Odpowiedz na trzy pytania: czy zakład ma wydajną instalację sprężonego powietrza, jakiej precyzji wymaga proces i czy masa ładunków jest stała. Do tego dochodzi rodzaj przenoszonego elementu (dobór chwytaka) oraz układ stanowiska (zabudowa). Najpewniejszy wybór zapewnia analiza aplikacji przez dostawcę.
BAZA WIEDZY
