Oferta rynkowa nowoczesnych urządzeń służących do manipulacji ładunkami jest szeroka, a ich wybór niejednokrotnie przysparza wielu problemów. W artykule przyglądamy się wciągnikom i manipulatorom nowej generacji, staramy się przybliżyć podobieństwa i różnice pomiędzy nimi oraz znaleźć najlepsze zastosowania jednych i drugich.
Ostanie dwudziestolecie w technice dźwignicowej to ogromny postęp techniczny w zakresie napędów, regulacji prędkości oraz logiki sterowania. Objął on swym zasięgiem główne komponenty dźwignic takie jak: wciągniki, wciągarki czy mechanizmy napędowe. Przed kilkoma laty producenci wciągników opracowali nowej generacji wciągniki linowe i łańcuchowe z wykorzystaniem najnowszych zdobyczy techniki. Również producenci manipulatorów nie pozostali w tyle rozwijając swoje główne komponenty decydujące o ich jakości, wydajności i komforcie pracy. W związku z tym dokonała się kolosalna zmiana w zakresie bezpieczeństwa pracy, parametrów roboczych zarówno wciągników, jak i manipulatorów.
Jak obecnie wygląda stan rzeczy w zakresie manipulacji ładunkiem? Sugerując się nazewnictwem można by dojść do wniosku, że manipulator służy do manipulacji ładunkiem, zaś wciągnik do podnoszenia/opuszczania ładunków. Nic bardziej mylnego. Spójrzmy zatem na to zagadnienie z dzisiejszego punktu widzenia. Gdzie znalazł się wciągnik, a gdzie manipulator?
Wciągniki do manipulacji ładunkami
Wciągnik to dźwignica, przystosowana do pionowego podnoszenia ładunków, najczęściej za pomocą liny lub łańcucha, z wykorzystaniem elementu chwytnego np. haka, przeznaczona do przemieszczania ładunków w pionie. Występuje w wersji stacjonarnej i przejezdnej, z napędem ręcznym lub elektrycznym. Zajmiemy się tylko takimi wciągnikami, które zostały zaprojektowane specjalnie do manipulacji ładunkiem.
Zastanawiając się nad wyborem wciągnika należy zwrócić szczególna uwagę na:
- rodzaj napędu,
- rodzaj cięgna,
- sposób sterowania.
Napęd
Napęd wciągnika może być elektryczny lub pneumatyczny. Napęd elektryczny jest powszechnie stosowany we wszystkich branżach. Napęd pneumatyczny dominuje na liniach montażowych i w środowisku zagrożonym wybuchem. Wymaga jednak instalacji sprężonego powietrza.
Rodzaj cięgna
Wszystkie napędy łańcuchowe obarczone są tzw. efektem wielokąta tj. drganiami cięgna w wyniku współpracy koła gniazdowego z łańcuchem. Może to być uciążliwe podczas wykonywania niektórych operacji montażowych. Zastosowanie liny, która pracuje płynnie, wymaga jednak pewnych kompromisów. Nawijanie jednowarstwowe – wymusza dużą długość bębna, natomiast wielowarstwowe, pozwala na zastosowanie bębna o małych gabarytach, powoduje jednak szybsze zużywanie się liny.
Sterowanie
Wciągniki mogą być sterowane za pomocą kasety lub specjalnej głowicy sterującej, mocowanej w pobliżu haka. Podczas manipulacji ładunkiem zastosowanie kasety może być uciążliwe, gdyż jest ona odrębnie zawieszona, a jej obsługa wymaga zaangażowania obu rąk. Elementy sterowania umieszczone na gryfie w pobliżu haka umożliwiają manipulację, gdyż przy pomocy jednej ręki (prawej lub lewej) steruje się urządzeniem, drugą ręką można precyzyjne skierować bądź naprowadzać ładunek.
W grupie wciągników specjalnie zaprojektowanych do manipulacji ładunkiem znalazły się między innymi urządzenia: wciągniki elektryczne łańcuchowe (np. Manulift) lub linowe (np. SpeedHoist) oraz pneumatyczne linowe (np. Rope Balancer).
Manulift to elektryczny wciągnik łańcuchowy z bezstopniową regulacja prędkości i gryfem sterującym zintegrowanym ze zbloczem pozwalający na obsługę prawą bądź lewą ręką. SpeedHoist to elektryczny wciągnik linowy o dużej prędkości roboczej stosowany wówczas, gdy nie potrzebujemy zrównoważyć obciążenia. Rope Balanser to szybki wciągnik linowy z napędem pneumatycznym pozwalający na zrównoważenie podnoszonego ładunku, łatwe i szybkie przemieszczania ładunków w sposób ciągły z uwagi na bardzo małe siły poziome niezbędne do przemieszczania.
Wciągnik dedykowany do manipulacji ładunkiem odbiega zasadniczo od jego pierwotnej wersji do zastosowań uniwersalnych. Różni się przede wszystkim sposobem sterowania oraz zastosowaniem szerokiego spektrum urządzeń chwytnych. Należy zwrócić uwagę na fakt, iż same wciągniki w manipulacji występują bardzo rzadko. Aby mogły obsługiwać pewne obszary zostają zawieszone na torze, suwnicy modułowej lekkiej, żurawiu słupowym lub przyściennym. Z reguły zmiana położenia wciągnika na tych urządzeniach odbywa się ręcznie (bez napędu elektrycznego), gdyż opory manipulacji nie są duże. Z punktu widzenia ergonomii jest to rozwiązanie dobre dla pracy dorywczej (lub w dużych odstępach między cyklami), występującej w połączeniu z innymi czynnościami na stanowisku pracy.
Manipulator – alternatywa dla wciągnika
Manipulator to urządzenie, które wykonuje pewien ruch (z ładunkiem lub bez) lub sekwencję ruchów, ale jest ono sterowane przez operatora. Manipulator nie działa samodzielnie. Manipulatory stanowią uzupełnienie dla operacji, w których zastosowanie suwnic czy wciągników staje się niemożliwe. Bez względu na kinematykę manipulatorów, wszystkie manipulatory wykorzystują mechanizmy podnoszenia. W rozwoju mechanizmów podnoszenia w manipulatorach możemy zaobserwować dwa kierunki:
- Zaawansowane nowoczesne napędy pneumatyczne, wykorzystujące komponenty Bosch Festo, używane do wykonywania szybkich powtarzalnych manipulacji, jak również precyzyjnego dostawiania ładunku. Rozwiązania te znajdują zastosowania zwłaszcza do elementów posiadających przesunięty środek ciężkości lub nieregularne gabaryty.
- Wciągniki bądź wciągarki linowe o napędzie elektrycznym, z elektronicznym sterowaniem (balansery elektroniczne, np. Liftronic) rozpoznające masę przenoszonego ładunku, pozwalające na szybkie i precyzyjne przenoszenie elementów.
Dobór rodzaju manipulatora zależy między innymi od udźwigu, oczekiwanej wydajności, rodzaju przenoszonego elementu, obszaru pracy, zakresu manipulacji (z reorientacją ładunku czy bez), momentu reakcyjnego powstającego przy położeniach skrajnych, sposobu mocowania ładunku, przestrzeni zabudowy oraz obszarów kolizyjnych przy manipulacji.
Podobieństwa i różnice
Zarówno wciągnik jak i manipulator mogą być zabudowane jako stacjonarne (zawieszone w jednym punkcie), przejezdne (podwieszone na torze lub torach jezdnych) lub zabudowane na ramieniu stacjonarnego żurawia obrotowego.
Zasadnicza różnica w podwieszeniu wciągnika i manipulatora polega na tym, że tylko manipulatory są zdolne do przeniesienia momentu reakcyjnego wynikającego bądź z mimośrodowego zamocowania ładunku, bądź wykonywania manipulacji poza obszarem podwieszenia. Dla celów manipulacji ładunkiem tory jezdne podwieszane posiadają specjalne zamocowania, które są zdolne przenieść moment reakcyjny wywołany przez manipulator.
Przewaga manipulatora nad wciągnikiem
W kontekście operowania ładunkami manipulator może poszczycić się znaczącą przewagą, która polega na:
- możliwości mimośrodowego chwytania i przenoszenia ładunku,
- możliwości zmiany jego orientacji w przestrzeni,
- możliwości manipulacji ładunkiem poza obszarem podwieszenia,
- zrównoważeniu masy podnoszonego ładunku co zmniejsza siły niezbędne do manipulacji.
Ponadto manipulator oferuje ergonomiczną i komfortową pracę, co szczególnie ważne jest podczas wykonywania zadań ciągłych. Istotna jest również łatwość jego instalacji w miejscach, gdzie, z uwagi na warunki przestrzenne, zastosowanie dźwignic jest niemożliwe.
Kiedy wciągnik, a kiedy manipulator?
Wciągniki należy stosować wówczas, gdy środek ciężkości przenoszonego ładunku znajduje się w osi podwieszenia ładunku. Wciągniki dedykowane do manipulacji ładunkiem mogą być używane do udźwigowienia stanowisk pracy, jako wyposażenie żurawi warsztatowych, torów podwieszanych lub suwnic modułowych lekkich. W tym wykonaniu nie nadają się do manipulacji ładunkiem w sposób ciągły.
Wciągniki te sprawdzają się przy przenoszeniu lekkich elementów w lekkim natężeniu pracy lub przy pracy dorywczej, występującej miedzy innymi cyklami montażowymi. Uciążliwością tego rozwiązania jest konieczność ręcznego pozycjonowania wciągnika nad miejscem montażu.
Manipulator z kolei dedykowany jest do wszystkich prac montażowych, które wymagają wykonywania czynności poza obszarem podwieszenia lub podparcia. Należy go stosować wówczas, gdy środek ciężkości przenoszonego ładunku znajduje się poza punktem zawieszenia ładunku, co wywołuje moment reakcyjny. Jest niezbędny zwłaszcza w sytuacjach, gdy mamy do czynienia z dużymi, nieregularnymi kształtami, których uchwycenie stanowi problem, a ich środek ciężkości wywołuje moment reakcyjny, np. szyba przednia czy drzwi samochodu, itp. Manipulator jest niezbędny także przy tych pracach montażowych, gdzie zachodzi potrzeba reorientacji przenoszonego ładunku w przestrzeni, w celu jego zamontowania. Manipulacja ładunkiem przy pomocy manipulatora wymaga bardzo małych sił, z uwagi na zrównoważenie masy ładunku i zaawansowane sterowanie manipulatora. Sprawdza się w szczególności w pracy powtarzalnej, ciągłej, uciążliwej, wymagającej od pracownika wymuszonej pozycji na liniach montażowych lub centrach obróbczych.
Mam nadzieję, że przybliżyłem Państwu odpowiedź na tak postawione pytanie. Z punktu widzenia technicznego są to dwa różne urządzenia, z których każde ma swoje zalety i predysponowane jest do określonych zastosowań. W wielu przypadkach mogą się one uzupełniać. Jednak o wyborze właściwego urządzenia do danego zastosowania powinna decydować poprawnie przeprowadzona analiza procesu technologicznego. Niewłaściwy dobór urządzeń wpływa na zmęczenie pracownika, a w dłuższej perspektywie również na powstawanie chorób zawodowych układu kostnego. Problem ten przybliżymy Państwu w następnym artykule.
