Mekaniska gripdon för industrirobotar, har idag nått en nivå där de inte bara kan hantera flera hundra kilo med kraft och stabilitet, utan även plocka upp ömtåliga och millimeterstora komponenter med så mycket som kirurgisk precision! Ja, du hörde rätt! Från massproduktion i bilindustrin till mikrohantering inom elektronik och labbautomation – dagens gripdon är inte längre bara ”mekaniska klor”, utan högteknologiska verktyg som kombinerar alltifrån styrka, känsla och tillförlitlighet i varje rörelse.
Vi förklarar vad ett gripdon är
Om vi spolar tillbaka bandet litegrann och börjar om från början… ett gripdon, även kallad gripper på engelska, är den yttersta delen av en robotarm eller automatiserad hanteringslösning. Det är med andra ord det verktyg som fysiskt griper, håller fast eller flyttar ett föremål från en punkt till en annan. Gripdonet fungerar ofta som en slags ”robothand” och finns i många olika utformningar beroende på vilket objekt som ska hanteras och i vilken miljö det sker.
Det är vanligt att man pratar om gripdon i samband med industrirobotar, men de förekommer även i automatiserade verktygsmaskiner, pick-and-place-enheter, CNC-maskiner och olika typer av specialutrustade transportörer. I sin enklaste form kan ett gripdon vara ett par käftar som öppnas och stängs – men i praktiken kan de vara mycket mer avancerade och anpassade efter olika objekt, former, vikter och egenskaper.
En resa årtionden tillbaka i tiden
De allra första industrirobotarna dök upp i mitten av 1900-talet, med Unimate – världens första industrirobot – som introducerades i en General Motors-fabrik år 1961 (GM, Chevrolet osv.). Redan då fanns behovet av någon form av ”slutverktyg” som kunde greppa och manipulera objekt. De tidiga gripdonen var dock extremt primitiva: ofta pneumatiska, med enkel två-fingerkonstruktion och ett enda uppdrag – att greppa och släppa med fast kraft.
Under 1980- och 90-talen ökade användningen av industrirobotar i rask tak, särskilt inom fordonsindustrin. Behovet av mer flexibla, hållbara och modulära gripverktyg ledde till att nya tekniker utvecklades, bland annat elektriska gripdon och vakuumbaserade lösningar. Under 2000-talet har utvecklingen accelererat ytterligare i takt med ökade krav på automation, precision och anpassningsförmåga.
Numera har dessa grippers utvecklats till smarta verktyg som ofta är integrerade med sensorer, tryckmätare och återkopplingssystem, vilket möjliggör både kraftstyrning och objektigenkänning i realtid.
Idag har vi många gripdon för olika ändamål
Gripdon kan delas in i flera huvudkategorier beroende på principen de arbetar efter, vi zoomar in på de vanligaste modeller här:
Mekaniska gripdon
Använder mekaniska käftar eller fingrar som stängs runt ett föremål.
Pneumatiska gripdon
Drivs med tryckluft, vanligt i snabba pick-and-place-applikationer.
Hydrauliska gripdon
Kraftfulla enheter för tyngre hantering, används t.ex. i byggmaskiner.
Vakuumgripdon
Fungerar med sugkoppar, även kallade vakuumkoppar, som skapar undertryck, perfekt för plana ytor som plåt eller glas.
Magnetgripdon
Använder magnetism för att lyfta metallföremål, exempelvis inom stålhantering.
Adaptiva gripdon
Flexibla och ofta eldrivna, med förmåga att anpassa greppet efter objektets form.
Mjukrobotik-gripdon
Tillverkade av elastiska material och lämpade för känsliga eller oregelbundna objekt.
De mekaniska gripdonen är fortfarande de mest använda i tillverkningsindustrin, särskilt där behovet av robusthet och enkelhet är stort.
Mer om hur de olika modellerna fungerar…
Mekaniska gripdon arbetar enligt en enkel men mycket effektiv princip: två eller flera ”fingrar” eller käftar öppnas och stängs via en mekanism som aktiveras med elektrisk motor, tryckluft eller hydraulik. Rörelsen kan vara parallell (rakt in mot objektet) eller centrerande (runt objektet, som en klo). Materialval, greppytans utformning och gripkraft är kritiska faktorer som dimensioneras efter användningsområde.
Pneumatiska gripdon använder lufttryck för att snabbt aktivera gripmekanismen. De är extremt snabba och prisvärda men saknar ofta exakt kraftkontroll.
Hydrauliska gripverktyg å andra sidan är byggda för att tåla stora krafter och används i extrema miljöer – exempelvis för att hantera stålbalkar, betongblock eller stockar i skogsmaskiner.
Vakuumgripdon bygger på principen att skapa ett undertryck mellan sugkopp och objektets yta, vilket gör att föremålet ”sugs fast”. Passar bäst för objekt med slät yta och relativt låg vikt. Vakuumlyftare är oerhört populära inom bland annat glasbranschen!
Mjukrobotik fungerar genom att blåsa upp eller deformera elastiska material för att omsluta objektet försiktigt, vilket möjliggör hantering av ömtåliga föremål som frukt eller elektroniska komponenter.
Brett användningsområde för gripdon som är mekaniska
Gripdon, särskilt de som är mekaniska, används i stort sett överallt där ett föremål behöver plockas upp, hållas fast, flyttas, monteras eller packas – utan att vi människor gör det manuellt. Inom fordonsindustrin används de exempelvis på monteringslinor där komponenter som motorblock eller karossdelar måste hanteras med precision och kraft. I livsmedelsindustrin är de integrerade i förpackningsmaskiner som snabbt och effektivt placerar produkter i emballage. Tar man en titt på logistik och e-handel så förekommer de i sorteringsrobotar som automatiskt förflyttar paket, medan elektronikbranschen använder grippers för att hantera små och känsliga komponenter på kretskort.
Laboratoriemiljöer drar nytta av mekaniska gripdon för att flytta provrör, plattor och andra känsliga föremål utan risk för kontaminering, och inom återvinningsindustrin används de för att separera och sortera olika material som plast, metall och glas. Skiftar vi fokus till läkemedelsindustrin så ställer de särskilt höga krav på renhet och precision, något gripdon kan uppfylla genom sterila och kontrollerade grepp. I verkstadsindustrin används de också i CNC-maskiner, där de automatiskt matar in eller tar ut arbetsstycken med hög noggrannhet.
Gemensamt för alla dessa tillämpningar är att mekaniska gripdon erbjuder en kombination av enkelhet, robusthet och tillförlitlighet. De fungerar i såväl höga som låga temperaturer, klarar dammiga och smutsiga miljöer och är generellt enkla att underhålla, vilket gör dem till ett naturligt val i många automatiserade processer.
Vanligaste varianterna av mekaniska gripdon
Det finns, som du kanske redan har gissat dig fram till, flera välkända och etablerade modelltyper av greppverktyg på marknaden, varav följande är mest spridda:
Tvåfingergripdon
Standardmodell som används i majoriteten av automatiserade hanteringslösningar.
Trefingergripdon
Vanliga för cylindriska objekt, till exempel rör, flaskor eller axlar.
Parallellgripdon
Båda fingrarna rör sig parallellt mot objektet, ger symmetrisk kraftfördelning.
Centrerande gripdon
Används för att centrera objekt exakt, exempelvis inför bearbetning i en CNC-maskin.
Vinkelgripdon
Fingrarna öppnar och stänger i en båge snarare än parallellt.
Intermittenta gripdon
Används vid sekvensstyrda processer, till exempel vid montering.
Tillverkarna inkluderar aktörer som Schunk, Festo, Zimmer Group, Robotiq, OnRobot, och såklart välkända SMC – där varje varumärke erbjuder en bred portfölj av standardiserade och kundanpassade lösningar.
Hos www.Gohlins.se i Gnosjö, Småland, hittar du ett riktigt brett utbud av högkvalitativa gripdon från bl.a. SMC, dessutom till blixtsnabba leveranser så att du är igång på nolltid, utan några stopp i produktionen.
Tunga lyft är inga problem – inte ens hundratals kilon!
Mekaniska gripdon i industriell skala kan lyfta förvånansvärt mycket. För tunga industriapplikationer – till exempel i stål- eller betongindustrin – finns gripdon som klarar över 500 kg per gripdon. Dessa är ofta hydrauliskt drivna och monterade på robotar eller manipulatorer med mycket hög lastkapacitet.
Men även mindre gripdon för industriella robotarmar kan ofta hantera mellan 10–80 kg, vilket räcker för de flesta tillverkningsprocesser. Det är viktigt att inte bara ta hänsyn till gripdonets kapacitet, utan även hela robotens lastgräns, inklusive dynamiska krafter som uppstår vid acceleration och retardation.
Precision på kirurgisk nivå är inga problem heller
Det är faktiskt här dagens gripdon verkligen glänser. Genom att kombinera precisionsmekanik med sensorteknik – exempelvis kraftmoment-sensorer, positionsgivare och feedbacksystem – kan moderna gripdon justera sin gripkraft i realtid. Detta gör det möjligt att hantera:
– Glasampuller
– Elektroniska komponenter på kretskort
– Medicinska produkter i steril förpackning
– Frukter och grönsaker utan att lämna märken
Företag som OnRobot och Robotiq har utvecklat gripdon särskilt anpassade för kollaborativa robotar (cobots), där vi människor och maskiner arbetar sida vid sida. Dessa gripdon är ofta utrustade med mjuka gripytor, fingrar med ledade sektioner och sensorer som känner av både objekt och omgivning.
Framtidens gripdon – något spännande att se fram emot?
Utvecklingen inom gripdonsteknik går tydligt mot allt mer intelligenta och adaptiva lösningar. Framtidens gripdon kommer sannolikt att styras av artificiell intelligens och kunna lära sig optimala grepp genom maskininlärning. Vi ser redan idag tendenser till gripdon med inbyggd vision, där kameror och bildanalys samverkar med greppstrategin i ett och samma verktyg. Även modularitet är en tydlig trend, där fingrar eller greppkomponenter kan bytas ut automatiskt beroende på den aktuella uppgiften. Nya material inom mjukrobotik gör det också möjligt att efterlikna biologiska händer eller tentakler, vilket öppnar upp för mer skonsam och flexibel hantering av känsliga objekt. Teknik för energiåtervinning i själva gripmekanismen, exempelvis genom fjäderbaserad återföring, är under utveckling för att förbättra energieffektiviteten. Trådlös styrning och kommunikation över 5G för full integrering i smarta fabriker är ytterligare ett steg i denna riktning. Med andra ord rör sig utvecklingen mot gripverktyg som inte bara greppar objekt, utan också förstår vad de greppar, i vilken miljö de befinner sig, och vilket syfte som ligger bakom hanteringen.
Vi avrundar: Mekaniska gripdon kan jämföras som robotarnas händer
Mekaniska gripdon har utvecklats från enkla klämmor till sofistikerade, intelligenta verktyg som utgör ett extremt viktigt element i modern automation. De används idag i allt från tunga lyft inom byggsektorn till mikrometerprecisa hanteringar inom medicinteknik. Med en kombination av kraft, snabbhet, flexibilitet och precision kan de anpassas efter nästan vilken uppgift som helst.
Framtidens gripdon kommer inte bara att lyfta föremål – de kommer att fatta beslut, anpassa sig till nya former och material, och agera som en förlängning av både mänsklig hand och artificiell intelligens. För alla som arbetar med tillverkning, logistik eller industriell automation är mekaniska gripdon inte bara en teknisk komponent – de är en nyckel till smartare, snabbare och mer hållbar produktion. Är du och ditt företag redo?