Co to jest system pick and place? Zastosowanie i zasada działania

System pick and place to zautomatyzowane rozwiązanie, które pobiera przedmioty z punktu A i umieszcza je w punkcie B. Łączy ramię robota, chwytak, układ sterowania, a w bardziej wymagających aplikacjach także system wizyjny. Dzięki temu może wykonywać powtarzalne czynności szybciej, z dużą powtarzalnością i bez angażowania pracowników w monotonną obsługę produktów.

Co to jest system pick and place?

Nazwa „pick and place” oznacza dosłownie „pobierz i odłóż”. W praktyce chodzi o automatyzację przenoszenia elementów, na przykład z przenośnika do opakowania, z pojemnika do maszyny albo z jednego stanowiska produkcyjnego na drugie.

System może obsługiwać produkty uporządkowane i znajdujące się w stałych miejscach, ale także elementy przemieszczające się na taśmie. W bardziej zaawansowanych instalacjach robot rozpoznaje kształt, położenie i orientację przedmiotu, a następnie dobiera sposób pobrania. Takie rozwiązania są częścią automatyzacji rozwijanej w ramach Przemysłu 4.0, gdzie urządzenia, czujniki i oprogramowanie współpracują w jednym procesie produkcyjnym.

Jak działa robot pick and place?

System nie jest wyłącznie ramieniem robota. Jego działanie zależy od współpracy trzech warstw. Ramię odpowiada za ruch, chwytak za kontakt z produktem, system wizyjny za pozyskanie informacji o obiekcie, a oprogramowanie za koordynację całego cyklu. W instalacji przemysłowej logikę procesu często realizuje sterownik PLC.

System wizyjny nie zawsze jest potrzebny. Gdy produkty znajdują się w niezmiennym położeniu, robot może korzystać z wcześniej zaprogramowanych współrzędnych. Kamera lub czujnik 3D stają się potrzebne wtedy, gdy elementy są ułożone różnie, przemieszczają się na taśmie albo trzeba je sortować. System wizyjny przekazuje do układu sterowania dane o pozycji, orientacji lub cechach produktu.

Typowy cykl pracy przebiega w następujących etapach:

1. Identyfikacja – kamera, czujnik lub zaprogramowana pozycja wskazuje przedmiot przeznaczony do pobrania.
2. Pobranie – ramię ustawia chwytak nad elementem i stabilnie go przejmuje.
3. Przemieszczenie – układ sterowania prowadzi robota wyznaczoną trasą do miejsca docelowego.
4. Umieszczenie – chwytak odkłada produkt, a robot wraca po następny element lub wykonuje kolejne zadanie.

Wydajność takiej instalacji zależy między innymi od liczby wymaganych cykli, masy i kształtu produktu, zasięgu robota, sposobu podawania elementów oraz dokładności odkładania. Szybki ruch nie zawsze jest najważniejszy. Przy delikatnych lub ciężkich produktach trzeba znaleźć równowagę między tempem pracy, stabilnością chwytu i precyzją.

Jakie chwytaki stosuje się w systemach pick and place?

Chwytak dobiera się do materiału, masy, kształtu, powierzchni i wymagań higienicznych produktu. Niewłaściwie dobrane narzędzie może powodować zsuwanie się elementów, ich uszkodzenia albo przerwy w pracy. Dwie często spotykane grupy to chwytaki mechaniczne i podciśnieniowe.

Chwytaki podciśnieniowe mogą pracować z pojedynczymi przyssawkami albo z większą powierzchnią piankową. Przykładem komponentów tego typu są serie KFG i KMG, przeznaczone do delikatnego pobierania przedmiotów. Wybór konkretnego rozwiązania powinien uwzględniać nie tylko szybkość, lecz także porowatość, chropowatość i podatność produktu na odkształcenie.

Gdzie stosuje się systemy pick and place?

Automatyczne pobieranie i odkładanie występuje tam, gdzie produkty trzeba często przenosić, sortować, pakować lub podawać do kolejnej maszyny. Najczęstsze obszary zastosowań obejmują:

• elektronikę, między innymi obsługę płytek PCB, podzespołów i elementów urządzeń,
• przemysł spożywczy, w tym pakowanie owoców, warzyw, produktów gotowych i słodyczy,
• motoryzację, gdzie roboty podają części do montażu, obróbki lub kontroli,
• e-commerce i magazyny, w których automatyzują kompletowanie oraz sortowanie zamówień.

Roboty pick and place mogą także ładować i rozładowywać maszyny CNC, wtryskarki oraz stanowiska kontrolne. W zadaniach typu Bin Picking system pobiera nieposortowane części z pojemnika. Do takiej pracy potrzebne są zwykle ramię robota, odpowiedni chwytak, oprogramowanie oraz czujnik 3D lub kamera, która pomaga określić możliwy punkt pobrania.

Jakie korzyści daje automatyzacja?

Najważniejszym powodem wdrażania takich systemów jest powtarzalność czynności. Robot może wykonywać ten sam cykl przez długi czas, bez zmęczenia typowego dla pracy manualnej. Nie oznacza to, że każda instalacja działa bez przerw przez całą dobę, ale automatyzacja ułatwia organizację pracy zmianowej i utrzymanie stałego tempa procesu.

Do najczęściej wskazywanych korzyści należą:

• większa szybkość przenoszenia i pakowania produktów,
• powtarzalne położenie elementów po odłożeniu,
• ograniczenie błędów wynikających z monotonnej pracy,
• poprawa bezpieczeństwa przy obsłudze ciężkich, gorących lub potencjalnie niebezpiecznych detali,
• możliwość skierowania pracowników do zadań wymagających nadzoru, oceny i reagowania na nietypowe sytuacje.

System pick and place jest więc połączeniem sprzętu i oprogramowania, a nie samym robotem. Prosta instalacja może działać na zaprogramowanych pozycjach, natomiast bardziej elastyczna wykorzystuje kamery, czujniki 3D i rozbudowaną logikę sterowania. Właściwie dobrana konfiguracja pozwala zwiększyć wydajność bez rezygnacji z kontroli nad jakością i bezpieczeństwem procesu.