منیپولیتور (MANIPULATOR)
امروزه استانداردهای ایمنی و سلامت ، انجام عملیات فیزیکی و بدنی را محدود و کلیه فعالیت هایی را که با توان بدنی استاندارد تعریف شده و شرایط ارگونومی اپراتورها تطابق نداشته باشد، ممنوع کرده اند . بنابراین تولید کنندگان ناگزیر از استفاده از تجهیزات مناسب در این زمینه می باشند . با توجه به رشد و توسعه صنعت هندلینگ ، محدوده وسیعی از ابزار و ماشین آلات در اختیار تولیدکنندگان قرارگرفته و طراحان خطوط تولید این امکان را یافته اند که با انتخاب ماشین آلات مناسب ، فرایندهای جابجایی را تا حد امکان از حالت دستی خارج کرده و به فرایندهای ماشینی تبدیل می کنند. یکی از ماشین آلات بسیار کارا و پر استفاده در صنعت جابجایی مواد ، منیپولیتور می باشد.
منیپولیتور ماشینی است که بصورت هوشمند وزن بار را بالانس کرده و به اپراتور این امکان را می دهد که تنها با کنترل موقعیت و بدون اعمال هیچگونه نیروی اضافه ای بار را جابجا کند . توجه ویژه به شرایط ارگونومی و فیزیولوژی اپراتور در طراحی این دستگاه از امتیازات ویژه آن می باشد بطوریکه اپراتور بدون نیاز به انجام حرکات بدنی خاص و یا اعمال نیروی خارج از استاندارد و بدون احساس خستگی ناشی از انجام فعالیت فیزیکی قادر به انجام کار خواهد بود.
افزایش کیفیت شرایط ارگونومیک اپراتوری، کاهش صدمات ایجاد شده و آسیب های اپراتوری ناشی از حمل دستی بار، افزایش بهره وری تولید ازجمله نتایج استفاده از منیپولیتور می باشد.
شرکت ناب آفرینان فردا بعنوان نماینده انحصاری شرکت Scaglia INDEVA در ایران کلیه خدمات مشاوره و انتخاب محصول، نصب و راه اندازی و خدمات پس از فروش محصولات این شرکت را پشتیبانی می کند.
اجزاء اصلی سیستم های منیپولیتور
بطور کلی سیستم های منیپولیتور دارای دو بخش اصلی می باشند:
۱- بالانسر
وظیفه بالانس وزن ( مجموعه گریپر و بار) را انجام می دهد . این بخش از سیستم بر اساس پارامترهای فیزیکی موقعیت نصب و روش جابجایی قطعه و… بصورت یک سیستم استاندارد انتخاب می شود . منیپولیتورهای شرکت INDEVA با دو سیستم بالانسر نیوماتیک و الکترونیک (بالانسر برقی هوشمند- لیفترونیک- LIFTRONIC) ارائه می شوند.
جهت مشاهده اطلاعات تکمیلی در خصوص نحوه عملکرد و مشخصات فنی سیستم های بالابرهوشمند (لیفترونیک- Liftronic) یا بالانسر های پنوماتیک روی تصویر مربوطه کلیک کنید.
۲- گریپر
عملیات گرفتن و جابجایی قطعه را انجام می دهد. این بخش از سیستم بر اساس شکل، ابعاد و مشخصات فیزیکی قطعه بطور خاص طراحی می شوند. در مورد تعدادی از کاربردهای پر مصرف بخشی از گریپر بصورت المان استاندارد ارائه می شود. عمل گرفتن بار توسط گریپرها معمولا توسط سیستم های نیوماتیکی، مکانیکی، مغناطیسی، وکیوم و یا ترکیبی از آنها انجام می پذیرد.
انواع سیستم های منیپولیتور
منیپولیتورها سیستم های جابجایی هوشمندی هستند که با استفاده از یک مکانیزم بالانسر(نیوماتیکی یا الکترونیکی) و یک مکانیزم گریپر و با رعایت کامل شرایط ارگونومیک به اپراتورها کمک می کنند که به راحتی و بدون نیاز به اعمال نیرو نسبت به جابجایی و حمل بار اقدام نمایند. منیپولیتورهای این شرکت با دو سیستم بالانسر نیوماتیک و الکترونیک(برقی هوشمند) ارائه می شوند .
۱- سیستم های بالانسر برقی هوشمند (سری Liftronic)
بالانسرهای برقی هوشمند سری Liftronic به صورت الکترونیکی ، با فرمان load cell تعبیه شده در دستگیره tooling و با کنترل گشتاور موتور به صورت هوشمند وزن بار را در تمام طول کورس حرکت بالانس می نمایند . از این دستگاه برای بلند کردن و جابجایی سریع بارها استفاده می شود . برای استفادۀ هر چه راحت تر از دستگاه ، یک دستگیرۀ حساس (Sensitive Handle) در نظر گرفته شده است. این دستگیره به کاربر کمک می کند که بدون نیاز به دکمه زنی ، با اعمال نیروی بسیار کم نسبت به جابجایی سیستم و تغییر جهت حرکت اقدام نماید . استفاده از سیستم کابلی ، انعطاف پذیری فوق العاده ای را تأمین می نماید . از مزایای ویژه این مدل ، سازه کوچک ، سبکی ، قابلیت انعطاف و سرعت عمل بالا در عین حال کارایی فوق العاده در فضای کاری کم می باشد . با وجود یک اتصال universal ، قابلیت اتصال انواع گریپرها از یک قلاب ساده تا پیچیده ترین طرح گریپر بر روی این منیپولیتور وجود دارد . رعایت تمامی مسائل ارگونومیک ، حرکت سریع و روان ، حجم کم ، رعایت مسائل ایمنی و طراحی سیستم های محافظ بر قابلیت های این منیپولیتور افزوده و کارکرد آن را بسیار ساده و ایمن نموده است.
توضیحات تکمیلی مشخصات فنی، روش های نصب و ...
الکترونیک (لیفترونیک)
بالانسر برقی هوشمند (لیفترونیک)
بالانسرهای الکترونیکی، ابزارهای جدیدی هستند که به اپراتور امکان می‌دهند بار را بدون تحمل وزن جابجا کنند. این سیستمها با استفاده از فناوری مکتروینیک و سیستم کنترل میکروپروسسوری، قابلیت‌های ویژه‌ای نظیر عکس‌العمل سریع و حرکات نرم دارند که موجب افزایش بهره‌وری تولید می‌شود.
ویژگیهای اساسی بالانسرهای لیفترونیک
- عیب‌یابی سریع از طریق اپلیکیشن (Industry 4.0)
- تشخیص وزن اتوماتیک بدون نیاز به تنظیم
- حرکات روان و پیوسته
- فرمان حرکت از طریق لمس دستگیره حساس
- عکس‌العمل سریع به فرمان اپراتور
- نمایش شرایط کاری و کد خطا روی صفحه نمایش
- سرعت عمودی ۳ تا ۴ برابر جرثقیل‌های برقی
انواع بالانسرهای لیفترونیک
- Liftronic Pro: سیستم گریپر با کنترل امنیتی و سنسور
- Liftronic Easy: گریپر مکانیکی بدون نیاز به ارتباط با سیستم کنترل
- Liftronic Air و Liftronic Mobile: دیگر مدل‌ها بستگی به نیاز کاربرد
روش‌های نصب
نصب ستونی و سقفی
- ستونی: پیچ کردن صفحه ستون به زمین یا صفحه پایه
- سقفی: نصب سریع و آسان، عدم نیاز به سازه‌های جانبی
سیستمهای بالانسر برقی هوشمند ریلی
بالانسر در ریل‌های دو بعدی حرکت می‌کند، این قابلیت افزایش دامنه عملکرد و جابجایی در فضاهای بزرگ را فراهم می‌آورد.
انواع گریپر
گریپرها بر اساس نوع بار طراحی می‌شوند و می‌توانند نیوماتیکی، مکانیکی یا وکیوم باشند. قابلیت سفارشی‌سازی وجود دارد.
مقایسه سامانه‌های الکترونیکی با سنتی
- موقعیت‌دهی دقیق: انجام حرکات پیوسته و سریع برای جابجایی دقیق
- بهبود شرایط ارگونومیک: نیازی به نیروی زیاد اپراتور ندارد
- سرعت بالاتر: پاسخگویی سریع به فرمان اپراتور
- قابلیت کنترل وزن: شناسایی وزن و تنظیم گشتاور به طور اتوماتیک
- افزایش بهره‌وری: حمل بار در واحد زمان ۳۶.۲% بیشتر از سیستمهای سنتی
با این ویژگی‌ها، سیستمهای بالانس هوشمند به عنوان بهترین راهکار برای بهبود بهره‌وری و شرایط کاری در صنایع مطرح هستند.
تجهیزات ایمنی
سیستم بالانسر الکترونیکی مجهز به تجهیزات ایمنی قفل مکانیکی، ترمز مغناطیسی و استپ اضطراری می باشد . در موارد افت و یا قطع ولتاژ(Power Shortage) و وجود خطا در سیستم ، مکانیزم قفل مکانیکی بصورت اتوماتیک عمل کرده و مانع حرکت بار و ابزار می شود . سیستم ترمز مغناطیسی سرعت پایین آمدن بار را در محدوده مجاز کنترل می کند . در مواقع اضطراری با فشردن کلید استپ ، قفل مکانیکی عمل کرده و مانع حرکت بار و ابزار می شود . خطاهای سیستم با کد تعریف شده ازصفحه نمایش تعبیه شده در tooling قابل مشاهده می باشد .
مقایسه بالانسرهای برقی هوشمند (لیفترونیک) با سیستم های سنتی
سیستم های بالانسر برقی هوشمند (لیفترونیک) (IADs) در مقایسه با سیستمهای جابجایی سنتی (از قبیل جرثقیل ها ، بالانسرهای نیوماتیک و …) دارای مزایای ذیل می باشند
موقعیت دهی دقیق (Precise positioning)
با سیستم بالانسر برقی هوشمند (لیفترونیک)امکان انجام حرکات دقیق بصورت پیوسته و سریع امکان پذیر می باشد . در نتیجه جابجایی و مونتاژ قطعات حساس و ظریف با این سیستم به سادگی میسر می باشد . در صورتیکه در سیستمهای سنتی ، حرکات بصورت پله ای و گسسته انجام می گیرد و برای مونتاژ قطعات تلرانسی یا حرکات دقیق نیاز به قطع و وصل مداوم حرکت و تنظیم حرکت با گام های کوتاه تر می باشد ، که این مسئله موجب افزایش سیکل زمانی فرایند و کاهش راندمان تولید خواهد شد .
بهبود شرایط ارگونومیک (Improved ergonomics)
در سیستمهای هوشمند ، تقریباً هیچگونه نیرویی توسط اپراتور اعمال نمی شود . بدلیل استفاده از سیستم کنترل میکروپروسسوری ، فرمان اپراتور از طریق دستگیره حساس بدون هیچگونه تأخیر زمانی به موتور منتقل شده و انرژی لازم برای غلبه به اینرسی در جهت افزایش و یا کاهش سرعت قطعه تأمین می شود . بدین ترتیب اپراتور بدون اینکه در معرض نیروهای ضربه ای ناشی از تکانهای ناگهانی قطعه و نیروهای اینرسی بار قرار گیرد با انجام حرکات بسیار سریعتر از سیستمهای سنتی قادر به جابجایی قطعه خواهد بود .
سرعت بالاتر (Speed)
سیستم بالانسرهوشمند تنها با لمس دستگیره حساس ، به فرمان اپراتور پاسخ داده و انرژی مورد نیاز برای افزایش شتاب و یا توقف قطعه را تأمین می کند و به دلیل بکارگیری سیستمهای مدرن دیجیتال و سرو موتور از نظر سرعت عمل و فرمان پاسخگویی، محدودیت های تکنولوژیک سیستمهای سنتی از قبیل بالانسر نیوماتیک و جرثقیل را ندارد.
قابلیت سیستم کنترل مستقیم وزن(Intuitive control)
بالانسرهای سنتی معمولاً برای ۱ و یا حداکثر ۲ وزن مشخص از پیش تنظیم می شوند و در صورت تغییر وزن می بایست تنظیم دستگاه تغییر کند . در سیستمهای بالانسر هوشمند، به دلیل وجود Load cell ، مقدار وزن همزمان با برداشتن بار شناسایی شده و از طریق سیستم کنترل ، بصورت اتوماتیک گشتاور موتور متناسب با وزن اعمالی تنظیم می شود . در این سیستمها برای جابجایی وزن های مختلف نیاز به هیچگونه پیش تنظیم و یا توقف دستگاه برای تنظیم مجدد نمی باشد . همچنین در این سیستم ها امکان افزایش و یا کاهش وزن در طول مسیر حرکت امکان پذیر می باشد . در سیستم های بالانسر سنتی این قابلیت وجود ندارد . ( بطور مثال ، اپراتور قادر خواهد بود پس از برداشتن پالت در طول مسیر اقدام به خالی یا پر کردن آن نماید . این عمل تاثیری بر نحوه بالانس و یا نیروی اعمالی اپراتور نخواهد داشت .) یکی از امتیازات ویژه سیستمهای بالانس هوشمند قابلیت ذخیره وزن بار (Float Mode) می باشد . با استفاده از این قابلیت ، اپراتور قادر خواهد بود وزن بار را در حافظه سیستم ثبت کرده ، بدون نیاز به لمس دستگیره حساس و با استفاده از دو دست و با حرکات طبیعی بدن اقدام به جابجای بار نماید . این امکان در مواقعی که نیاز به تنظیم دقیق و یا مونتاژ قطعات تلرانسی می باشد در افزایش سرعت عمل و دقت اپراتور نقش مهمی ایفا می کند .
افزایش بهره وری تولید (Productivity)
بر اساس مطالعات انجام شده ، در شرایط تست مشابه دفعات حمل بار در واحد زمان توسط سیستمهای لیفترونیک در حدود ۳۶.۲% بیشتر از سیستمهای سنتی می باشد .
منیپولیتورهای مجهز به بالانسر هوشمند الکترونیکی بدلایل ذکر شده (جابجایی های دقیق ، شرایط ارگونومیکی بهتر ، سرعت عملکرد بالا ، سهولت کاربری و کنترل هوشمند وزن بار) نسبت به سیستمهای جابجایی سنتی (مجهز به بالانسر پنوماتیک ، جرثقیل ، سیستمهای سرعت ثابت الکتریکی یا پنوماتیکی) به نیروی اپراتوری بسیار کمتری جهت حمل و جابجایی بار نیاز دارند و به دلیل افزایش دقت و سرعت عمل بالاتر بهترین راه حل برای افزایش بهره وری تولید و بهبود شرایط ارگونومی و ایمنی می باشند .
۲- سیستم های منیپولیتور نیوماتیک
در این سیستم ها کلیه عملیات بالانس وزن ، گرفتن قطعه ، دورانهای مورد نیاز و… از طریق مدار کنترل کاملا نیوماتیکی انجام می گیرد . منیپولیتورهای نیوماتیک برای جابجایی ، انتقال و دوران هر نوع قطعه تا وزن ۳۲۰ کیلوگرم مورد استفاده دارند . این سیستم ها از نظر روش نصب به سه دسته ستونی ، ریلی و سقفی تقسیم بندی می شوند.
ویژگیهای سیستم های نیوماتیک
• ارگونومیک
طراحی ویژه پیستون ، بالانس یکنواختی را در تمام کورس حرکت تامین می کند . بدین ترتیب اپراتور همواره نیروی بسیار ناچیز و ثابتی برای جابجایی قطعه اعمال می کند .
• قابلیت اعتماد
بکارگیری المانهای نیوماتیک علاوه بر طول عمر بالا و عملکرد یکنواخت سیستم ، موجب سادگی تعمیر و نگهداری و کاهش زمان توقفات دستگاه می شود .
• ایمنی
وجود سیستم های ایمنی در سیستم های نیوماتیک از رها شدن و سقوط قطعه در اثر اشتباهات سهوی اپراتور و یا قطع هوای فشرده جلوگیری می کند . همچنین قفل ها و ترمزهای مکانیکی و نیوماتیک دامنه حرکات بازوها را بر اساس شرایط کاری مورد نظر محدود می کند .
تقسیم بندی میپولیتورهای نیوماتیک
خانواده منیپولیتورهای نیوماتیک بر اساس نوع حرکت بازوها ، نحوه قرارگیری سیستم بالانسر ، کورس حرکت ، روش اتصال گریپر به بازو و… به چهار دسته PN ERGO , PN COMPACT , PN ZIP , PN FLEX تقسیم می شوند.
