منیپولیتور یا بالانسر دستگاهی است که برای جابجایی و حرکت دادن اشیا سنگین به کار می‌رود. منیپولیتورها از بخش‌های مختلفی مانند بازو، مفصل و تولینگ تشکیل شده‌اند که می‌توانند به صورت جداگانه یا با هم حرکت کنند.
منیپولیتورها در صنایع مختلفی مانند خودروسازی، الکترونیک، نساجی، و مواد غذایی کاربرد دارند. از جمله کاربردهای منیپولیتورها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- جابجایی قطعات سنگین و خطرناک
- انجام کارهای تکراری و طاقت‌فرسا
- مونتاژ و خطوط تولید
- انبارداری و جابجایی مواد
در ادامه به توضیح نوع مفصلی منیپولیتورهای می‌پردازیم.
منیپولیتورهای مفصلی (ARTICULATED MANIPULATORS)
نوعی منیپولیتور که با بهره گیری از مکانیزم متوازی‌الاضلاع، مفاصل، بازو و جک نیوماتیک کار جابجایی قطعات را عهده دار می‌باشد.
مکانیزم متوازی‌الاضلاع در منیپولیتورهای مفصلی به سیستم کمک میکند تا در حین بالا و پایین رفتن بازوی لیفت، پیوسته قسمت انتهایی (End effector) بازوی چرخان منیپولیتور موازی با افق قرار گیرد. به این ترتیب، محور دورانی تولینگ همیشه عمود بر زمین است. همچنین با دوران بازوی چرخان و تولینگ و تغییر فاصله نقطه اثر نیرو و جهت گشتاور، نیروی وارده به سیستم بالانس ثابت می‌ماند و در نتیجه همواره تعادل سیستم حفظ میگردد.
بطور معمول، منیپولیتورهای مفصلی به دلیل وجود مکانیزم متوازی‌الاضلاع مشابه یکدیگر بوده و دامنه تولیدی آنها از لحاظ حداکثر بار مجاز و شعاع دسترسی نزدیک به یکدیگر است.
بخش‌های مختلف منیپولیتورهای مفصلی
در تصویر زیر یک منیپولیتور مفصلی نمایش داده میشود که اجزای تشکیل دهنده قبیل ستون، بازوی متوازی‌الاضلاع، بازوی چرخان، ترمزها و غیره مشخص شده است.
بازوی لیفت در منیپولیتورهای مفصلی
دو بازوی موازی به طول واحد تشکیل مکانیزم متوازی‌الاضلاع را میدهند که در واقع قسمت اصلی یک منیپولیتور را تشکیل می‌دهد. ابعاد مقطع بازوها بسته به نوع طراحی، میتواند برابر نباشد و طول این بازو به همراه طول کورس جک بالانس تعیین کننده ی لیفت منیپولیتور است.
بازوی چرخان در منیپولیتورهای مفصلی
این قسمت، بازوی انتهایی منیپولیتور است که به مفصل بازوی لیفت متصل میشود. در این مفصل با وجود ترمز با کمک بدنه جک ترمز امکان محدود کردن حرکت دورانی بازوی چرخان وجود دارد. این بازو بسته به نوع کاربرد میتواند به شکلهای مختلفی طراحی گردد.
تجهیزات تکمیلی منیپولیتورهای مفصلی
به منظور بهبود عملکرد یا ایجاد ویژگی‌های اضافی می‌توان در طراحی منیپولیتورها از بخش‌های مختلفی استفاده کرد هر یکی از این دستگا‌ه‌های تکمیلی ویژگی خاصی به منیپولیتورها می‌افزایند.
برخی از این تجهیزات به شرح زیر است:
- ریل‌های منیپولیتورهای مفصلی
- ترولی
- چرخ پنجم
- ترمز
ریل منیپولیتورهای مفصلی
برای جابجایی منیپولیتورهای صنعتی و افزایش فضای دسترسی آن از ریل و ترولی استفاده میگردد. معمولا با توجه به شکل ظاهری منیپولیتورهای مفصلی و وجود بارهای خارج از مرکز از ریل‌های موازی با مقاطع مختلف استفاده میشود.
شرکت کاوان صنعت برای منیپولیتورهای مفصلی، جنس ریل را آلومینیوم با مقطع ناودانی استفاده میکند که توسط نگهدارنده‌های مخصوص مطابق به سازه سالن متصل میشود. در منیپولیتورهای با PAYLOAD بیشتر با توجه به وزن منیپولیتور، ابعاد و اندازه ریلها نیز تغییر کرده و قویتر میشوند. پروفیل ریل منیپولیتور با PAYLOAD 150 کیلوگرم از U120 و در منیپولیتور با PAYLOAD 250کیلوگرم به بالا پروفیل آلومینیومی U160 استفاده میشود.
همچنین قابل ذکر است، برای نصب ریل به سازه موجود در سالن، نیاز به سازهی واسطی است که انجام آن در پروژه بصورت توافقی با مشتری صورت می‌پذیرد.
ترولی(Trolley) روی ریل‌های آلومینیومی
حرکت منیپولیتور در ریل توسط ترولی امکان پذیر میشود. به این صورت که منیپولیتور از اولین و اصلیترین مفصل دورانی خود به ترولی متصل شده تا به کمک چرخهای ترولی در ریل به حرکت درآید.
چرخ پنجم روی منیپولتیور مفصلی
در مواقعی که از منیپولیتورهای مفصلی بزرگتر و سنگینتر استفاده میشود یا در ایستگاههایی که طول ریل زیاد است، حرکت دادن مجموعه توسط نیرویی که اپراتور اعمال میکند به آسانی امکان پذیر نیست. در این صورت، برروی ترولی مکانیزمی نصب میشود که میتواند مجموعه را با فشردن یک کلید(push button) به حرکت در بیاورد.
این مکانیزم دارای یک چرخ با روکش لاستیک یا اورتان است که حرکت آن بوسیله زنجیر و چرخ زنجیرهای تعبیه شده در مکانیزم و یا یک گیربکس ساده از یک موتور بادی تامین میشود.
نمونه ای از یک چرخ پنجم رابه صورت سه بعدی و نمای نصب برروی ترولی نمایش می‌دهد.
کلید‌های فرمان چرخ پنجم، برروی تولینگ تعبیه میشوند و از دوکلید فشاری برای حرکت به سمت جلو و عقب استفاده میکند.
ترمز (Brake) در منیپولیتورهای مفصلی
هنگامی که منیپولیتور در وضعیت سکون قرار دارد و از آن استفاده نمی‌شود برای جلوگیری از دوران مفاصل منیپولیتور و تولینگ از آن استفاده میشود. این ترمزها در مفاصل مختلف تعبیه میشود.
در شکل دو نمونه از ترمزهای ساخته شده در منیپولیتورهای کابلی و مفصلی توسط شرکت کاوان صنعت نمایش داده شده است. در ترمز منیپولیتور دو فک توسط یک سیلندر نیوماتیک به دو سطح دیسک ترمز فشرده میشود و به علت نیروی اصطکاک بوجود آمده، از حرکت مفاصل نسبت به یکدیگر جلوگیری میشود. ترمز دوفکی در مفاصل قویتر مورد استفاده قرار می‌گیرد.
در ترمز مستقیم جنس قطعهای که با دیسک ترمز در تماس است نوعی لاستیک مخصوص مقاوم در برابر سایش است که با چسب به قطعه نگهدارنده چسبانده میشود.
پس از نصب منیپولیتور در مکان مناسب و با توجه به نقاط گذاشت برداشت کوتاهترین و بهترین مسیر حرکت منیپولیتور معین میشود و توسط این محدود کننده‌ها که بر روی دیسک ترمز نصب میشود و محدوده کاری منیپولیتور محدود میشود. این اقدامات به دو دلیل زیر انجام میشوند.
- تاکید بر مسیر حرکت کوتاه‌تر منیپولیتور و کاهش زمان کاری
- جلوگیری از برخورد منیپولیتور با اجسام موجود در کنار ایستگاه
محدودکننده‌های مفاصل بر روی دیسک ترمز بسته شده و با برخورد به بدنه سیلندر نیوماتیک، حرکت دورانی بازو را محدود می‌نماید.
نحوه انتخاب منیپولیتورهای مفصلی
روش انتخاب آنها وابسته به نوع پروسه کاری، وزن و ابعاد قطعه، فضای کاری، شرایط نقاط گذاشت و برداشت است.
- قطعات با وزن بالاتر از 150 کیلو گرم
- وجود بارهای خارج از مرکز مانند جابجایی مخزن CNG در خطوط تولید خودرو
- قطعاتی که ضمن جابجایی نیاز به نصب با دقت دارند.
- برخی قطعات ریخته گری که به دلیل حرارت زیاد نیاز به افزایش طول تولینگ دارند.
- قطعاتی که وزن آنها در طول پروسه کاهش مییابد. ( تخلیه مایعات درون بشکه)
نحوه نصب منیپولیتورهای مفصلی
نصب منیپولیتور به روشهای زیر انجام می‌پذیرد.
ستونی: هنگامیکه حداکثر شعاع دسترسی منیپولیتور قادر به پوشش نقاط گذاشت و برداشت در محوطه کاری خود باشد، از این روش استفاده میشود.
ریلی: در صورتی که نیاز به پوشش طولی از یک خط تولید در حال حرکت باشد از دو ریل موازی در کنار خط استفاده میشود.
سقفی ثابت: گاهی اوقات اگرچه حداکثر شعاع دسترسی منیپولیتور قادر به پوشش نقاط مورد نیاز است ولی بر روی زمین محدودیت فضای کاری وجود دارد. در چنین مواقعی منیپولیتور به صورت ستون وارونه به سقف متصل میشود.
منیپولیتورهای کاوان صنعت
کاوان صنعت سال‌ها تخصص و تجربه در زمینه تولید و نگهداری خطوط تولید، منیپولیتور (بالانسر) و ریل‌های آلومینیومی دارد. می‌توانید خطوط تولید خود را با ابزارهای کاوان صنعت بروز کنید.
