TAY KẸP KHÍ NÉN

Nắm bắt tay cầm với bộ kẹp khí nén

KẸP KHÍ NÉN SONG SONG NFH2

NFW-XYLANH KẸP KHÍ NÉN

Trước cuộc cách mạng công nghiệp, dụng cụ gắp được sử dụng trong sản xuất là bàn tay của con người và các dụng cụ đơn giản. Các tiến bộ tự động hóa và thực hành an toàn tốt hơn đã được cải thiện khi tình huống này xảy ra, nhưng đòi hỏi một phương pháp để cầm nắm và thao tác các sản phẩm, linh kiện và dụng cụ. Nhiều hoạt động trong số này được gọi là hệ thống chọn và đặt và tất cả đều cần một cách đáng tin cậy để thiết bị di chuyển trọng tải.

Do đó, một yếu tố điển hình của nhiều thiết bị xử lý vật liệu hoặc bộ phận hiện đại là các bộ phận kẹp. Máy móc điều khiển chuyển động yêu cầu các bộ kẹp phù hợp với trọng tải để chúng có thể thiết lập chính xác vị trí giữ chắc chắn và có kiểm soát mà không gây hư hỏng. Kẹp phải được duy trì trong suốt bất kỳ chuyển động nào, và sau đó được thả ra để đặt trọng tải một cách sạch sẽ.

 Do đó, một yếu tố điển hình của nhiều thiết bị xử lý vật liệu hoặc bộ phận hiện đại là các bộ phận kẹp. Máy móc điều khiển chuyển động yêu cầu các bộ kẹp phù hợp với trọng tải để chúng có thể thiết lập chính xác vị trí giữ chắc chắn và có kiểm soát mà không gây hư hỏng. Kẹp phải được duy trì trong suốt bất kỳ chuyển động nào, và sau đó được thả ra để đặt trọng tải một cách sạch sẽ.

Sự lựa chọn lớn đầu tiên khi đánh giá bộ gắp là quyết định giữa các công nghệ điện, thủy lực và khí nén. Một số ứng dụng, đặc biệt là những ứng dụng để xử lý sản phẩm dễ vỡ, yêu cầu khả năng điều khiển và phản hồi lực cực kỳ tốt, giúp điện trở nên phù hợp. Các ứng dụng nâng hạng nặng khác có thể yêu cầu lực cực cao sử dụng thủy lực.

Tuy nhiên, đối với nhiều ứng dụng phổ biến xử lý các sản phẩm tương đối mạnh mẽ, công nghệ kẹp khí nén đơn giản và tiết kiệm hơn rất nhiều. Bài viết này tập trung vào quá trình lựa chọn bộ kẹp khí nén, mặc dù nhiều khái niệm áp dụng cho bất kỳ dạng bộ kẹp nào.

Lợi ích khí nén

Hệ thống khí nén nói chung, và cụ thể là bộ kẹp khí nén, mang lại nhiều lợi ích so với hệ thống truyền động bằng điện hoặc thủy lực. Khi các lựa chọn khí nén phù hợp, chúng thường đại diện cho chi phí ban đầu thấp nhất cho vật liệu và nhân công lắp đặt, cùng với chi phí vận hành thấp và dễ bảo trì.

Khí nén khá nhỏ gọn và có mật độ lực cao, đó là lực mà chúng có thể tác dụng so với kích thước của chúng. Khí nén là một nguồn năng lượng tương đối an toàn so với điện và hoạt động tốt ở những khu vực ẩm ướt hoặc ăn mòn. Chi phí liên tục của việc tạo ra khí nén và tiếng ồn gây ra khi vận hành thường được coi là những nhược điểm của khí nén, nhưng cả hai vấn đề đều có thể được giải quyết thông qua thiết kế cẩn thận và khí nén được sử dụng rộng rãi trong nhiều loại cơ sở.

Sau khi lựa chọn đi bằng khí nén được giải quyết, quá trình thiết kế sẽ chuyển sang việc lựa chọn loại hành động kẹp phù hợp.

Một bộ kẹp đôi khi được gọi là một cái kẹp hoặc có thể được gọi chung hơn là bộ phận tác động cuối của một hệ thống chuyển động. Có hai loại kẹp cơ bản, góc cạnh và song song, dựa trên hình dạng hình học và cách thức hoạt động của hàm. Chắc chắn, có rất nhiều biến thể và phong cách đặc biệt khác của máy kẹp, nhưng hai kiểu này là phổ biến nhất.

Việc kẹp chặt có thể được thực hiện khi đóng ở bên ngoài trọng tải, hoặc khi mở ở bên trong trọng tải. Đối với bộ kẹp khí nén, thường có một xi lanh khí nén tuyến tính nhỏ bên trong thân bộ kẹp. Xylanh này được bố trí với một cơ chế để biến chuyển động của xylanh thẳng thành tác động góc chụm hoặc chuyển động thẳng trượt. Khí nén có thể hoạt động đơn lẻ, sử dụng không khí để vận hành bộ kẹp theo một hướng và lò xo để đóng nó theo hướng khác, hoặc chúng có thể tác động kép, trong đó áp suất không khí được yêu cầu để mở và đóng bộ kẹp.

Bộ kẹp góc tiết kiệm hơn loại song song vì chúng có cơ chế dựa trên trục đơn giản hơn (Hình 2). Tuy nhiên, rõ ràng là chúng phù hợp nhất để kẹp các vật phẳng hơn và có thể không bám tốt trên các bộ phận có các cạnh cong hoặc song song.

Bộ kẹp song song là lựa chọn tốt hơn cho các trọng tải tương đối lớn hơn, đặc biệt là những bộ kẹp có sẵn các cạnh song song . Chúng hơi đắt và phức tạp hơn so với bộ gắp góc do cơ chế cần thiết để dịch chuyển động thẳng của xi lanh để hai

Bộ kẹp góc tiết kiệm hơn loại song song vì chúng có cơ chế dựa trên trục đơn giản hơn. Tuy nhiên, rõ ràng là chúng phù hợp nhất để kẹp các vật phẳng hơn và có thể không bám tốt trên các bộ phận có các cạnh cong hoặc song song.

Bộ kẹp song song là lựa chọn tốt hơn cho các trọng tải tương đối lớn hơn, đặc biệt là những bộ kẹp có sẵn các cạnh song song (Hình 3). Chúng đắt hơn một chút và phức tạp hơn một chút so với bộ gắp góc do cơ chế cần thiết để dịch chuyển động thẳng của hình trụ để hai ngón tay trượt trực tiếp đến và đi vào nhau.

Giải quyết chuyển động của tay cầm chỉ là một phần của giải pháp vật lý, vì cách thực tế mà tay cầm tiếp xúc với sản phẩm cũng phải được xem xét.

Cả hai bộ kẹp góc và song song kết thúc với phần phụ chuyển động được gọi là ngón tay, lần lượt tiếp xúc với tải trọng. Nhiều cấu hình có sẵn để bắt đầu và kết thúc góc cầm, hành trình của tay cầm, khả năng lặp lại chuyển động và kích thước ngón tay.

Người dùng có thể chỉ cần tận dụng các ngón tay đơn giản của bộ kẹp để giữ trọng tải hoặc họ có thể tự tạo các bộ phận đính kèm ngón tay của mình từ vật liệu tương thích hơn với các bộ phận đang được xử lý. Các ngón tay tùy chỉnh có thể được uốn cong hoặc hình dạng để bao bọc hoặc tích cực hơn để giữ trọng tải. Sự lựa chọn vật liệu của mặt trọng tải của ngón tay kẹp có thể tối ưu hóa ma sát bám bằng cách sử dụng khả năng đàn hồi và có thể ngăn kẹp mài mòn bộ phận.

Đưa ra các lựa chọn phù hợp cho hành trình cầm, định hình ngón tay và vật liệu ngón tay cũng sẽ giúp lắp ráp chấp nhận các thay đổi về kích thước của trọng tải, sự sai lệch khi bộ kẹp được vận hành hoặc sự khác biệt nhỏ về khả năng lặp lại chuyển động của bộ kẹp. Một số cân nhắc này cũng liên quan đến cơ chế vận chuyển bộ kẹp lớn hơn.

Một thông số kỹ thuật khác liên quan đến áp suất không khí được sử dụng để đạt được lực nắm mong muốn. Người dùng phải tính toán hoặc xác định thông qua thử nghiệm lực kẹp vừa đủ nhưng không quá mức. Áp suất hoạt động mong muốn kết hợp với kích thước xi lanh kẹp sẽ tạo ra một lực kẹp nhất định, vì vậy cả ba giá trị này – áp suất không khí, kích thước xi lanh và lực kẹp – phải được xem xét kết hợp và phối hợp.

Tích hợp bộ kẹp vào một hệ thống

Bộ kẹp thường là bộ phận cuối của hệ thống chuyển động thiết bị lớn hơn nhiều, chẳng hạn như hệ thống chọn và đặt XYZ hoặc thậm chí một cánh tay rô bốt có khớp hoàn toàn (Hình 1). Điều này có nghĩa là cần có một lượng đáng kể sự tích hợp và phối hợp của bộ kẹp với bộ truyền động điện hoặc khí nén, động cơ bước hoặc động cơ servo, bộ truyền động, bộ điều khiển chuyển động khác và thậm chí bộ điều khiển logic có thể lập trình được (PLC).

Grippers có thể là một phần tương đối rẻ tiền của một hệ thống như vậy, nhưng nếu chúng không thể thực hiện chức năng cần thiết của chúng thì sẽ không có gì được thực hiện. Một số yếu tố điều khiển điển hình cần thiết để điều khiển bộ kẹp khí nén trong loại hệ thống này là:

Solenoids để PLC có thể vận hành khí nén để mở / đóng bộ kẹp

Các phụ kiện, đường ống và ống mềm để dẫn khí nén đến bộ kẹp một cách linh hoạt

Bộ giảm thanh khí thải để làm im lặng mặt thông hơi của xi lanh kẹp

Bộ hạn chế dòng chảy để làm chậm hoạt động của bộ kẹp và ngăn chặn búa đập

Một xem xét cơ học khác liên quan đến tốc độ chu kỳ, đó là số lần mỗi phút bộ kẹp được đánh giá để hoạt động. Hầu hết các bộ kẹp hoạt động khá nhanh, nhưng nhà sản xuất thường công bố giới hạn trên cho phép về tần suất chúng có thể được quay vòng. Người dùng phải đánh giá ứng dụng để đảm bảo tốc độ chu kỳ phù hợp.

Với mặt khí nén được sắp xếp, sự chú ý sẽ chuyển sang mặt điện và điều khiển của hoạt động.

Tùy chọn phản hồi

Đối với một số ứng dụng, có thể thỏa mãn khi chỉ cần ra lệnh cho bộ kẹp và cấu hình các điều khiển để giả sử nó đã di chuyển. Tuy nhiên, trong hầu hết các trường hợp, phương pháp hay nhất là cảm nhận một cách tích cực vị trí mở hoặc đóng của bộ kẹp để vận hành tích cực hơn và tạo ra cảnh báo nếu bộ kẹp không di chuyển đến vị trí đã chỉ định.

Bởi vì phản hồi vị trí là một yêu cầu phổ biến như vậy, nhiều bộ kẹp khí nén được thiết kế với các piston từ tính bên trong xi lanh và các khe ở bên cạnh để chấp nhận các công tắc vị trí tiêu chuẩn. Các piston từ tính đóng vai trò là một mục tiêu có thể phát hiện được bằng các công tắc vị trí. Người dùng có thể điều chỉnh các công tắc để chỉ ra bất kỳ vị trí nào của bộ kẹp dựa trên vị trí pít-tông, do đó, vị trí bộ kẹp mong muốn có thể khớp để cho biết bộ kẹp đang mở, đóng hoặc giữ đúng một bộ phận.

Cũng có thể thận trọng khi theo dõi áp suất khí nén, có thể được thực hiện theo một trong hai cách. Cách đơn giản nhất là sử dụng một công tắc áp suất, thường được lắp trên đường cấp khí nhưng có thể được lắp sau bộ điện từ của bộ kẹp, để đảm bảo rằng đã đạt hoặc vượt quá ngưỡng áp suất hoạt động đủ. Đối với nhiều ứng dụng, điều này đủ tốt để xác minh hoạt động.

Đối với các hoạt động thiết bị gắp quan trọng hoặc tinh vi hơn trong đó áp suất cung cấp chính xác là rất quan trọng để đảm bảo lực kẹp chính xác mong muốn, người dùng có thể lắp đặt bộ truyền áp suất để bộ điều khiển PLC có thể xác minh áp suất chính xác và cảnh báo khác. Áp suất thường sẽ được đặt thủ công bằng cách sử dụng bộ điều chỉnh áp suất ngược dòng và do đó, các bộ điều khiển sẽ theo dõi để đảm bảo áp suất không bị lệch khỏi giá trị mong muốn.

Bộ kẹp là một yếu tố cơ bản cho nhiều loại tự động hóa thiết bị và chúng thực sự là giao diện cuối cùng nơi thiết bị đáp ứng sản phẩm. Bộ kẹp khí nén là một lựa chọn tốt về mặt kỹ thuật và kinh tế cho nhiều ứng dụng thiết bị tự động, với hai loại kẹp chính là góc cạnh và song song.

Các nhà thiết kế phải làm việc thông qua các yêu cầu về lực và kích thước vật lý để chọn bộ kẹp phù hợp. Một số nhà cung cấp cung cấp hướng dẫn lựa chọn trực tuyến để hỗ trợ người dùng chọn đúng bộ kẹp cho ứng dụng. Những hướng dẫn này có thể hướng người dùng xem xét các tùy chọn như hành động của bộ kẹp, công tắc kích thước và giới hạn để tích hợp chặt chẽ bộ kẹp với tự động hóa và phần còn lại của thiết bị. Vì bộ kẹp khí nén là một công nghệ phổ biến, các nhà cung cấp cũng có thể là một nguồn hỗ trợ tốt để giúp các nhà thiết kế chọn phương án tốt nhất cho ứng dụng của họ từ nhiều cấu hình có sẵn.