Захват для робота-манипулятора и кобота: что печатать

Что покупать готовым, а что печатать

Захват робота состоит из двух частей, и они по-разному решаются. Первая: привод, то есть механизм, который сводит и разводит губки. Это покупное изделие производителя робота или специализированной компании: у него есть расчётное усилие, паспорт, защита от потери давления или питания. Печатать привод незачем и нельзя.

Вторая часть это то, что касается детали: пальцы, губки, накладки, насадки. Они определяют, как робот возьмёт именно ваше изделие: крышку, корпус, трубку, упаковку, заготовку неправильной формы. Стандартные пальцы плоские или призматические, а изделия бывают любыми. Пальцы под форму детали заказывают у станочного цеха, и это дорого и долго, или вырезают вручную. Это то место, где печать уместна.

Почему пальцы под деталь проще напечатать

Для робота важно точное положение детали в захвате: сместилась на два миллиметра, и следующая операция ломается. Поэтому пальцы повторяют контур изделия, а не «зажимают в целом». У печати здесь три преимущества:

• Форма по детали. Выемка точно по контуру, ориентирующий выступ, ложемент под боковую грань. Сложный профиль печатается так же, как простой.
• Лёгкость. Робот или кобот ограничен по полезной нагрузке, а вес пальцев входит в неё. Ажурный нейлоновый палец с рёбрами лёгкий, а значит, остаётся запас по массе детали и по скорости.
• Правка по результату. Первая насадка редко идеальна. Поправили файл, напечатали снова, и не нужно ждать новую заготовку.

Для коллаборативных роботов (коботов) есть ещё один довод. Их безопасность зависит от ограничения усилия и массы, и лёгкие пластиковые насадки с закруглёнными кромками этому соответствуют. Но безопасность кобота определяется всей ячейкой, оценкой рисков и решениями интегратора, а не материалом пальцев. Печатная насадка не заменяет оценку рисков, а только облегчает захват.

Вторая причина: смена изделия. Линия переходит на новый артикул, и стандартные губки уже не держат его надёжно. Станочный цех предлагает новую пару через неделю или две, а печатная пара под новую форму готова за 1-2 дня. Для мелкосерийного производства, где изделия меняются часто, это ощутимая разница: ячейка с роботом не простаивает в ожидании оснастки.

Третья причина: опытные запуски. Прежде чем проектировать металлические пальцы под постоянный выпуск, имеет смысл проверить схему захвата на печатном образце. Выясняется, где деталь смещается, сколько нужно точек опоры, какой угол губки удобен. Печатный образец стоит заметно меньше, чем ошибка в металле, и после проверки его чертёж идёт в станочный цех уже выверенным.

Материал для пальцев и вставок

• Нейлон (50 ₽/г): основа для пальцев. Упругий, выдерживает удар, повторяющиеся циклы и износ. Хорош там, где палец работает много раз за смену.
• Композит с углеволокном (55 ₽/г): жёстче, меньше прогибается под нагрузкой, держит положение. Выбираем для длинных тонких пальцев, где важна жёсткость.
• TPU (18 ₽/г): мягкие накладки на губки для хрупких, глянцевых и окрашенных изделий. Не царапает, повышает трение, деталь не проскальзывает.
• PETG и ABS (11 ₽/г, 10 ₽/г): для пробных насадок и лёгких задач, когда нужно быстро проверить форму до выбора рабочего материала.

Совет по работе: делайте захват из двух частей. Основание печатается из жёсткого материала и крепится к приводу винтами, а рабочая накладка из TPU меняется отдельно. Износилась мягкая часть, меняете её, а не весь палец. О том, как выбрать между пластиками, в статье про инженерные пластики. Фиксаторы и ложементы на рабочем месте, которые работают рядом с роботом, описаны в статье про оснастку для сборочной линии.

У пластика есть свои особенности в захвате. Нейлон со временем впитывает влагу и немного меняет размер, поэтому посадочные поверхности под привод мы закладываем с запасом на сборку. Кромки пальцев скругляем, а на рабочую поверхность по желанию наносим рифление, чтобы деталь не проскальзывала. Для гладких, окрашенных и полированных изделий сразу делаем накладку из TPU: она мягко прилегает и не оставляет следов.

Как заказать насадки для вашей детали

Для расчёта нужны три вещи: деталь или её модель, чертёж или фото посадки на фланец захвата (расстояние между отверстиями, диаметр, тип крепления) и описание операции: что робот берёт, как держит, куда несёт, какое усилие зажима. Если модели детали нет, снимем размеры с образца и построим её.

Порядок такой: сначала согласуем образец и проверяем его на ячейке, потом печатаем серию на все роботы или площадки. Образец готов за 1-2 дня по готовой модели, с обмером 2-3 дня. Один и тот же файл печатается на втором и третьем участках, и пальцы получаются одинаковыми.

Работаем по договору: разовый заказ или договор поставки для регулярных партий. ИП на УСН, без НДС, полный пакет закрывающих документов. Оплата по счёту: заказ печати до 30 000 ₽ до запуска, тираж от 30 000 ₽ двумя частями (60 % при запуске, 40 % до отгрузки), постоплата только постоянным заказчикам по отдельному соглашению. NDA подписываем до начала работ. Отвечаем в течение рабочего дня (пн-пт 10:00-19:00), доставка курьером по Петербургу или транспортной компанией в любой регион. Скидки одни для всех: 30 % на стоимость печати при заказе от 100 изделий одной модели в одном заказе (цвет может быть разным), постоянным заказчикам с третьего заказа ещё 15 %. Минимальный заказ 400 ₽. Подробнее на странице для бизнеса.

Что учесть при проектировании. Центр масс пальцев должен быть как можно ближе к фланцу робота: длинный тяжёлый рычаг на коботе быстро выбирает допустимую нагрузку. Поэтому делаем стенки тоньше, а рёбра жёсткости ставим там, где палец изгибается. Монтажные отверстия усиливаем латунными вставками, чтобы резьба в пластике не срывалась при частой переборке.

Когда печать не подойдёт

Ответственность за безопасность ячейки несёт интегратор и владелец линии. Мы печатаем пальцы, вставки и насадки, но решение, можно ли применить их на вашем роботе, принимаете вы по оценке рисков. Если усилие или масса детали близки к пределам захвата, берите металл. Печатные пальцы также нужно осматривать при плановом обслуживании ячейки: трещина на нейлоне или стёртая накладка из TPU заметна глазом, и замена стоит недорого.

Какие запросы к нам приходят

Типичный запрос: предприятие с коботом на упаковке или станочной загрузке просит пальцы под изделие, которое стандартные губки держат плохо, и мягкие накладки, чтобы не оставлять следов. Начинаем с образца детали, печатаем пробную пару, проверяем на ячейке и только потом делаем серию.