Manipolazione, pick and place, asservimento: ogni applicazione richiede il giusto gripper. Ecco come sceglierlo
In parole povere, le pinze (o gripper) sono dispositivi che consentono ai robot di raccogliere e trattenere oggetti. Se combinate con un braccio robotico industriale collaborativo (o "cobot"), le pinze consentono ai produttori di automatizzare processi chiave, come ispezione, assemblaggio, pick & place e asservimento macchine. È utile pensare alle pinze come ad oggetti simili alla mano umana; sono posizionati all'estremità del braccio e le loro capacità permettono di unire la forza di un braccio alla destrezza di una mano. Questa combinazione apre una vasta gamma di possibilità per la movimentazione dei materiali con i cobot, dall'impilamento di scatole di grandi dimensioni alla manipolazione di componenti elettronici piccoli e delicati.
Sono disponibili diversi tipi di pinze da utilizzare con i cobot UR. Alcuni modelli di pinze sono proprio come le mani umane, complete di cinque dita, ma non è sempre così. Esistono pinze a due e tre dita, pinze a forma di artiglio, tipi di pinze meccaniche, pinze con grandi ventose e persino pinze che sembrano borse piene d'aria. Con così tanti modelli tra cui scegliere, può essere difficile stabilire quali tipi di pinze robotizzate sono più adatte a quali applicazioni.
In questo articolo, esamineremo le tipologie di gripper più diffuse nella manifattura. Riassumeremo anche alcune delle opzioni che i produttori hanno quando selezionano una pinza, ed esploreremo alcuni dei pro e dei contro dei diversi tipi di pinze robot per le diverse applicazioni.
QUALI SONO I TIPI DI PINZE?
Scegliere una pinza per il tuo cobot può sembrare un compito arduo, specialmente con così tanti tipi diversi di pinze nella robotica e così tanta terminologia sovrapposta. Tuttavia, per scopi generali, le pinze possono essere suddivise in 5 o 6 tipologie principali, ciascuna delle quali si distingue per le modalità utilizzate per alimentare e/o controllare la pinza stessa.
Pinze a vuoto
Le pinze a vuoto utilizzano la differenza tra la pressione atmosferica e il vuoto per sollevare, trattenere e spostare oggetti. Tipicamente, il vuoto (o "flusso di vuoto") è generato da una pompa elettromeccanica in miniatura o da una pompa ad aria compressa. Il flusso del vuoto deve essere ininterrotto per garantire che il cobot possa spostare in sicurezza all'oggetto che ha raccolto. Le pinze ad aria compressa producono da quattro a dieci volte più potenza rispetto alle loro controparti elettromeccaniche, il che le rende adatte per il sollevamento di carichi pesanti. Troverai pinze a vuoto utilizzate per automatizzare un'ampia gamma di attività, ma una delle applicazioni più popolari per questo tipo di pinza è l'imballaggio e la pallettizzazione. Ad esempio, il produttore norvegese di carne Nortura ha utilizzato un cobot UR10 dotato di una pinza a vuoto per ottimizzare le sue operazioni di pallettizzazione.
DCL Logistics, una società di logistica di terze parti con sede negli Stati Uniti, ha dotato un cobot UR10e di una pinza a vuoto Piab piCOBOT per gestire il prelievo e l'imballaggio degli articoli in scatole nel centro logistico dell'azienda.
I vantaggi delle ventose includono la capacità di gestire molti tipi diversi di articoli (anche quando questi sono posizionati in modo imperfetto) e un prezzo inferiore rispetto ad altri tipi di pinze. Gli svantaggi includono costi aggiuntivi per l'elettricità per alimentare pompe ad aria compressa o per vuoto e sensibilità alle condizioni polverose.
Pinze pneumatiche
Una pinza pneumatica utilizza aria compressa e pistoni per azionare le sue "ganasce" (note anche come "dita"). Più comunemente presenti nelle configurazioni a 2 e 3 dita, le pinze pneumatiche sono strumenti versatili che possono essere utilizzati in un'ampia gamma di applicazioni.
Ad esempio, Toolcraft Inc, una piccola officina meccanica con sede a Washington, USA, ha scelto la pinza pneumatica PHD PneuConnect per automatizzare un complicato asservimento macchina in tre operazioni all'interno di una macchina CNC. Combinato con un cobot UR5e (che fornisce ripetibilità fino a 30 micron), il sistema è stato in grado di posizionare i pezzi nel CNC e quando la macchina CNC ha terminato il suo lavoro, immergere il pezzo finito in una soluzione di risciacquo e passarlo attraverso un getto d'aria prima di posizionare finalmente la parte lavata e asciugata su una griglia per la spedizione.
I vantaggi delle pinze pneumatiche includono il basso costo, un'ampia gamma di forze di presa, la capacità di operare in spazi ristretti e tempi di risposta rapidi. Tuttavia, le pinze pneumatiche sono più adatte per la manipolazione di tipi di componenti singoli, quindi potrebbero non essere adatte alla tua struttura se produci in un regime di bassi volumi/alta variabilità. Questo tipo di pinza fornisce una forza e un controllo della posizione limitati e richiede la disponibilità di un’alimentazione ad aria compressa per funzionare.
Pinze idrauliche
Alimentate da fluidi, le pinze idrauliche forniscono una potenza di presa maggiore rispetto alle loro controparti pneumatiche, rendendole ideali per applicazioni pesanti. Il principale vantaggio delle pinze idrauliche è la loro eccellente potenza di presa, ma con tale potenza derivano diversi svantaggi, inclusa la maggiore complessità di gestione di olio, pompa e serbatoio. Di conseguenza, le pinze idrauliche tendono a richiedere una manutenzione più elevata rispetto ad altri tipi di pinze e sono anche inadatte per la maggior parte delle camere bianche e molte delle applicazioni mediche.
Pinze elettriche
Le pinze elettriche sono una scelta popolare per molte applicazioni di robotica collaborativa, tra cui asservimento macchine e pick & place. Sebbene non offrano lo stesso livello di potenza di presa delle pinze idrauliche, sono adatte per applicazioni che richiedono velocità elevate e forza di presa leggera/moderata. Le pinze elettriche di solito sono disponibili in configurazioni a due e tre griffe, con pinze a 3 griffe spesso scelte quando è necessario manipolare oggetti rotondi/cilindrici.
Ad esempio, STAMIT, un'azienda di macchine utensili con sede nella Repubblica Ceca, ha utilizzato una pinza elettrica a 2 dita di Robotiq e un cobot UR10 per svolgere le attività di asservimento macchine CNC nel suo ambiente di produzione ad alto mix (4.000 oggetti con utensili diversi e 12 milioni di pezzi, ogni anno). La caratteristica distintiva delle pinze elettriche è il controllo.
La maggior parte delle pinze elettriche è dotata di microprocessori che consentono di variare la forza e la velocità di presa. L'aggiunta di un sensore di forza consente alle pinze elettriche di gestire facilmente diversi tipi di parti. D'altra parte, mentre le pinze elettriche diventano ogni anno più potenti, in generale tendono a fornire una forza di presa inferiore rispetto alle pinze pneumatiche e tendono anche ad essere più costose.
Una nota sulla terminologia delle pinze
Abbiamo separato i tipi di pinza sopra in base ai metodi utilizzati per alimentare la pinza, ma ci sono altri modi per distinguere i tipi di pinza, ad esempio in base alla forma, che risulta in termini come "pinza parallela", "pinza morbida" e " pinza angolare.' Potresti anche aver incontrato termini come "pinza adattiva", "pinza meccanica" e "artiglio". Non preoccuparti di questa terminologia aggiuntiva per ora; sarà trattato nelle sezioni in cui ci addentreremo più in dettaglio sui diversi tipi di pinze.
COME SCEGLIERE LA GIUSTA PINZA?
Ci sono diversi fattori da tenere a mente quando si sceglie una pinza, ma il più importante è essere guidati dall'applicazione specifica che si ha in mente. Universal Robots semplifica tutto ciò grazie all'ecosistema UR+, che fornisce un'ampia gamma di pinze progettate specificamente per gestire le attività di produzione più comuni. Tuttavia, ci sono ancora alcune domande importanti da porsi quando si seleziona una pinza per il proprio cobot:
- La pinza gestirà un singolo articolo o un mix?
- Quali tipi di articoli, ad esempio generi alimentari, componenti elettrici, verranno trattati?
- Che forma hanno gli oggetti che la pinza deve maneggiare? (Piatto, curvo, irregolare)
- La pinza verrà utilizzata in un ambiente in camera bianca?
- Hai bisogno di un feedback dei dati dalla pinza stessa?
- Con quali certificazioni deve essere fornita la pinza (ad es. sicurezza alimentare, compatibilità IP7 e così via). Di quale carico utile avrà bisogno la pinza?
- La pinza dovrà operare in spazi ristretti?
QUALI SONO I TIPI DI END EFFECTOR?
Il termine "end effector" (o "End-of-arm Tooling" (EOAT)) viene utilizzato per descrivere qualsiasi dispositivo collegato all'estremità di un braccio robotico. Le pinze sono un tipo di end effector, ma ce ne sono molti altri. Ad esempio, una fotocamera intelligente collegata all'estremità di un braccio robotico potrebbe essere utilizzata per aiutare con le attività di ispezione. Oppure uno strumento di saldatura potrebbe essere collegato a un cobot e utilizzato per automatizzare in sicurezza le attività di saldatura.
Per l'erogazione vengono utilizzati altri end-effector. L'AIM FD400, ad esempio, è progettato per fornire un'erogazione accurata di fluidi a media viscosità (come grasso e silicone) all'interno di un impianto di produzione.
Insomma, gli end effector sono molti e diversi fra loro e ciascuno di loro permette l’automazione di un’applicazione specifica.
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