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技术报告 三月 2021

灵敏的机械手

搬运特别敏感的工件是一项具有难度的挑战。传统的搬运系统并不适用,即使施加最小的力也可能会损坏这些高度敏感的材料,或是留下残留物造成污染。借助 ADHESO 机械手技术,SCHUNK 现在开辟了一种全新的作业方式,可以轻柔且无残留地抓取部件:通过粘附力实现,完全无需任何能量。抓取系统和夹持技术专家开拓了全新的应用领域,包含电池制造、燃料电池、医疗和制药行业、电气行业等领域。


采用 ADHESO 抓取技术的 SCHUNK 吸附式机械手 采用 ADHESO 抓取技术的 SCHUNK 吸附式机械手可根据不同的应用单独定制。这意味着,不仅可以移运晶圆以及极为微小的电子元件,也可以搬运薄膜,或者金属加工和汽车装配领域的工件。

大自然为我们指明了开发方向,该方式既不需要使用胶水,也不需要借助吸力。它使壁虎能够在光滑的表面上疾跑,只需一只脚便可支撑全身的重量。其秘密在于:移动时,它们脚上的数百万根纤毛会与光滑表面上的分子相结合。

内容即将推出 SCHUNK 的 ADHESO 抓取技术模仿了壁虎的细毛结构。由特殊聚合物制成的塑料垫上的纤毛在抓握时会紧贴在工件表面。增大的接触面积使得范德华力得以发挥作用。

这能够产生范德华力,弱电作用可确保壁虎能够粘附在任何表面上。SCHUNK 将这种精妙的自然原理应用于其全新的 ADHESO 机械手技术中。由特殊聚合物制成的塑料垫附着于吸附式机械手上,模拟出壁虎的纤毛结构。抓取物件时,衬垫上的纤毛会紧贴在工件表面。增大的接触面积使得范德华力得以发挥作用。相应地,这也使设备能够在不使用外部能源的情况下抓取和固定工件。这为用户带来了两个极为重要的优势。一方面,极大地减轻了安装和调试的工作量,另一方面,由于根本不需要用到压缩空气、真空和电力,因此使用粘附型机械手可以大幅节省能源成本。使用 SCHUNK 开发的带卡口式锁定的转接板还能够快速更换衬垫。

ADHESO 应用图片

该技术的另一个优势是:在粘合力的帮助下,机械手可以非常轻柔地抓握部件,不残留任何痕迹。由于新的抓取技术可以在不借助任何机械力的情况下运行,因此可以轻柔地处理敏感工件,如精密的电池组件、小玻璃瓶或塑料箔。与其他抓取技术不同,它们不会在工件上残留任何痕迹。机械手从工件移除后也无任何残留物。来自 SCHUNK ADHESO 产品销售部的 Philipp Matyssek 解释道:“与其他粘附式机械手相比,ADHESO 机械手释放工件的方式可不止一种,而是四种。根据用户想要放置工件的方式和位置,可以灵活选择旋转、倾斜、滑动和按压等释放方式。” 此外,它还可以结合主动滑动器使用。

应用场合广泛,从光纤到车门均可使用

特殊的表面结构可粘附在各种材料及物体上,应用范围十分广泛。既可以搬运极轻的玻璃纤维、微型 SMD 零件或微型机械部件,也可以搬运重型汽车或机械工程部件。这都归功于可以轻松缩放的衬垫,客户能够按照应用场合进行单独定制。Matyssek 解释道:“唯一重要的是尽可能地保持工件表面的光滑。” “表面结构越粗糙,抓取力就会越低。ADHESO 也非常适合单面吸取,例如将纸张或其他柔软的工件从储物架中分离出来。该技术在微处理方面也卓有成效,可实现小于 0.01 mm 的定位精度。

ADHESO 抓取过程 如需将机械手从工件上分离,ADHESO 吸附式机械手不仅提供一种操作选择,而是四种。根据用户想要放置工件的方式和位置,可以灵活选择旋转、倾斜、滑动和按压等释放方式。

用于医疗和电子行业中的加工要求高的应用

这种抓取技术十分适合清洁环境,例如真空室或洁净室,因为长时间堆积的灰尘和污垢会影响抓取力。但只需进行简单的清洁即可恢复全部抓取力,因此较脏的应用环境只会影响维护间隔。这意味着它也能够应用于传统的工业环境。由于 ADHESO 机械手没有移动部件,因此在抓取过程中不会产生微粒排放。ADHESO 非常适合实验室自动化、医疗和制药行业,也适用于电子行业,因为在这些对卫生敏感的环境中,操作时必须保持机械手的洁净。由塑料和玻璃制成的容器、注射器或其他医疗用品的表面通常非常光滑,几乎无法用其他技术搬运。Matyssek 说:“在电子行业,实现无残留抓取至关重要,尤其是对晶圆而言。” “因为它们必须保持绝对的纯净,才能以微米或纳米级的顺序在硅上施加结构。” 在电路板处理方面,使用分子力抓取技术的优点是,仅用一个吸附式机械手即可搬运各种各样的电路板。此外,该技术还适用于抓取透气表面,例如穿孔电子板,而在此方面传统技术已达到瓶颈。

ADHESO 应用图片:食品 借助 ADHESO 技术,我们的设备能够各种各样的物品且无残留物,例如单独包装的点心。塑料垫的形状、尺寸和吸附结构均可根据应用进行单独调整。

根据应用情景进行个性化调整

每个配备了 ADHESO 抓取技术的标准机械手都将根据客户的要求进行个性化定制和调整。由于材料的不同特性和单独的尺寸调整,吸附结构可以根据工件及其表面进行定制。各种因素共同影响着粘附式机械手的设计。这包括工件的重量、材料和表面,还包含环境条件和抓取过程本身。因此,SCHUNK 的应用专家将在用户进行配置的过程中提供支持,还可以在 SCHUNK 新建的 CoLab 应用中心中测试抓取应用。这使用户能够确信抓取过程将适用于他们的工件。“衬垫的尺寸很容易定制和拓宽,从几百微米到几米不等——还可以制成需要抓握的任何几何形状。所以说,ADHESO 技术几乎适用于任何组件,”Matyssek 总结道。