从电子制造到汽车装配,夹持器已经成为许多行业中材料处理过程的重要组成部分。它们最近的增长与机器人技术的兴起有关,包括对机器人承担特殊任务和处理日益复杂的工件的需求。结果是,你现在有更多的抓手可供选择。仅在北美,抓手市场的价值就约为1亿美元,而且这个数字预计每年会上升5%。

随着机器人和夹持技术的最新发展,很难知道哪种夹持器最适合您的应用。本文概述了常见的抓手类型,包括机械,软,自适应,真空和磁性。它还探讨了它们的关键设计特性以及它们在各种应用程序中提供的好处。

图1.气动(左)和电动夹具。

了解您的应用需求

为了帮助您选择正确的夹持器,重要的是首先要考虑您的任务、操作环境和工件的性质,包括它的尺寸、质量和材料。你需要考虑的一些关键问题包括:

  • 环境。你的夹具会在什么温度范围内运行?你的夹子会暴露在污垢,灰尘,油还是水分?

  • 行业。您的申请是否涉及食物或其他卫生工件?你的夹子会暴露在清洁过程中吗?您的应用是否需要抗静电材料?

  • 设计约束。你需要什么样的运动方向?您的应用程序的最大运行速度是多少?你的工作空间有多大?你的操作人员会和协作机器人共享空间吗?

比较气动和电动夹具。

需要记住的其他因素包括前期、运营和维护成本以及能源消耗。抓手可以分为几类,你对上述问题的回答将帮助你决定你需要哪种类型的抓手来尽可能安全地、高效地完成工作。

机械夹具:经过验证的可靠性,灵活性和耐用性

当涉及处理应用时,气动或电动机械夹具是最常见的。气动夹具,占市场90%的,往往比电动同行更轻便和成本效益。它们还具有更高的抓地力,可以处理更快的周期速率,并且更适合恶劣环境。另一方面,电动夹具提供更精确的精度,为最终用户提供力量和旅行控制。与此同时,由于电动机和其他内部部件的存在,它们往往更重,这也推动了上前成本。

图2。比较了三种手爪手指的设计。

无论是电动还是气动,机械夹具都落入了几个设计课程。例如,平行夹持器包含直接拉开的手指。双手指设计是最常见的,占机械夹具市场的85%,而三指设计适合处理圆形物体或执行居中功能。其他实例包括径向和角齿夹器,其特征在一起以一定角度打开的手指。径向夹子开放为180度,使其适用于涉及不同或不一致的工件尺寸的应用。角齿轮夹持者往往比180度的设计更快,并且大约30度。

选择机械夹具时的其他重要考虑因素包括夹持力,钳口的引导强度以及夹具本身的设计 - 所有这些都取决于工件的性质。通常,夹持器手指越长,杠杆臂越长,在钳口上施加更多扭矩。此外,平指设计为笨重或强大的部件提供了一种摩擦的抓地力,而封装的设计最适合需要更精确的湿度的零件。

柔软和自适应夹具可以处理各种形状,尺寸和方向的工件,在以前不存在的区域中实现自动化。因为它们没有锋利的边缘,这些类型可以处理食物,玻璃和其他精细物体而不会损坏或标记表面。它们也是小型工作区域的理想选择。

然而,与机械型号相比,软性和机械抓手的精度较低,操作速度较慢。它们也更容易受到灰尘、油和其他污染物的影响。通常,柔软和自适应抓手结合创新,镊子一样的设计,可以适应各种工件的轮廓。

利用真空夹持器获得压缩空气的好处

另一个夹持器技术是真空夹具,其结合了吸盘和真空发电机。紧凑且灵活,这些夹具非常适合有限的工作区,可以高速处理各种物体。然而,同时,真空夹具可以耗尽维护和运营成本;吸盘易于快速磨损,而发电机消耗高压缩空气速率,并且可以在灰尘和其他污染物的存在下轻松堵塞。

谈到吸盘时,在选择材料时,重要的是考虑工件的性质。例如,Buna吸杯是油性或普通工件的理想选择,而硅适合食物以及热或冷物体。此外,聚氨酯是油性,平原和粗糙工件的良好选择;viton适用于油性,平原和热工件;抗静电Buna非常适合电子产品。

图3. Festo HGPT机械夹具。

杯形也是一个重要因素,特别是当涉及平坦的围绕圆形的物体时,纤细与大,并且坚固与精致:

  • 标准杯 - 用于平坦或略微起伏的表面。

  • 波纹管型-适用于柔韧的工件,以及斜面、圆顶或圆形的表面。这种类型也适用于玻璃瓶,灯泡,和其他精致的物品。

  • 椭圆形 - 用于纤薄或椭圆形工件。

  • 特别深-适用于圆形和圆顶工件。

图4。真空夹持器的吸盘形状和表面。

真空源分为两类:机电真空泵/鼓风机以及压缩空气驱动的真空发电机/喷射器。通常,机电泵和鼓风机可以达到高真空和吸入率 - 每小时高达99.99%和1,200立方米。然而,与此同时,这些机器往往很重,需要具有复杂管道系统的储层。因为它们连续运行,他们还消耗了大量的电流,这产生了热量。

压缩空气驱动的发电机,尤其是单级单位,克服了许多这些挑战。与机电泵和鼓风机相比,它们更紧凑,轻巧,更易于安装。它们包括更简单的管道系统,需要较低的前期成本,并没有包含电连接,消除有害的热量积聚。虽然这些单位可以耗尽空气消耗速率,但是许多机器现在具有节能功能,最大限度地达到这些效果。

一般来说,真空夹持器是理想的材料处理应用,如钢铁制造商,传送带,电子组装和工业机器人;食品和包装任务,包括罐装、装瓶、旋盖、制盘、灌装、套袋和封口、输送、制盒和贴标;和印刷应用,如单张送纸和处理。

磁性抓手提供独特的好处

最后,磁性抓手可以处理金属物体,如金属片,是理想的任务,如拆堆,夹具工具和拣箱。尽管这些夹持器仅限于涉及黑色金属的应用,但它们需要最少的空气消耗来驱动,与吸盘夹持器相比,可节省高达90%的能源。其他好处包括:

  • 强烈抓住。磁性夹持器使用一个浅磁场,使材料可以去堆垛。

  • 真正的开/关。磁铁可以完全切换并保持清洁;从生产过程中留下的任何金属填充物都会掉落。

  • 。磁爪可在250毫秒内启动,节省宝贵的循环时间。

  • 安全。它们提供故障安全性能,在电源或空气损失的情况下不会掉落部件。

概括

无论您的应用,都有一个理想的夹持器为您-正确的选择取决于许多变量,如工件的尺寸和形状,操作条件,工业,能源需求和成本。独特的处理应用程序可能需要定制的抓取设备。

本文由Festo Corp.(南美洲,纽约)贡献。有关更多信息,请访问在这里


运动设计杂志

本文首先出现在4月2021号问题中运动设计杂志。

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