試管需要放入離心機，部件需要安裝到位，包裝件需要置于輸送帶上：抓取物件并將它們放置到其它地方，是大多數加工過程的基本操作。現代化設備的“抓取和擺放”操作均由自動化夾具完成。它們不僅需要具備強大的功率和輕柔的操作力度，同時還必須保證高度的精確性與可靠性。越來越多的應用設備采用電氣驅動，比如FAULHABER BX4電機。該型號電機得到Zimmer Group的廣泛應用，比如用于實驗室自動化設備的GEP2000系列新型夾具。

檢測和疫苗已被證實為抵抗新冠病毒的有效方法。它們幫助我們在一定程度上結束了封鎖隔離，重獲正常生活。但在殘酷的疫情之下，抗疫措施的局限性也顯露無疑。從實驗室核酸檢測物資，到快速檢測試劑盒，再到疫苗，隨著病毒的指數級傳播，抗疫物資的需求也隨之猛增。有限的生產能力從未得到完全解決。對于很多人來說，等待檢測試劑盒和疫苗的過程度日如年。

實驗室自動化技術應對新冠病毒肺炎

實際上，制藥業、醫療技術行業和醫療實驗室都已做出了極快的反應。這集中體現在產量的擴大和檢測能力的提高上。自動化是取得成功的主要因素。在實驗室領域，全球性疫情為自動化進程提供了強有力的推進。自動化實驗室設備和靈活通用的機器人可以大幅度減輕專業人員的工作量，同時提高檢測能力和效率。

樣本、吸管或試劑的自動抓取和處理都是需要不斷重復的主要過程。為了實現此目的，就需要采用輕巧的小型工業夾具。夾具技術通常有兩種，位于德國西南部的Zimmer Group產品經理Maik Decker為我們解釋道：“到目前為止，大多數工業夾具都采用氣動方式，也就是壓縮空氣。但該技術無法滿足實驗室、醫療以及制藥和醫療技術行業的衛生標準。因此應用于這些領域的夾具需要采用電氣驅動。”

電機確保夾具的靈活性

1/3除了衛生以外，這類夾具還有另一個優勢，那就是它們省除了壓縮空氣系統和管路。雖然在一些工業領域內壓縮空氣設備屬于生產車間的標準設備，但是電源卻無處不在。此外，安裝夾具的設備采用電力驅動。電氣連接要比額外安裝壓縮空氣簡便。除此之外，電氣部件的控制比氣動系統更加簡單、靈活?！半姎怛寗邮谴髣菟?，汽車行業的發展就很明顯的告訴我們。”Maik Decker解釋道。

Zimmer Group的新產品，如GEP2000系列新型夾具正應運了該發展趨勢。這種小型夾具有不同版本型號可供選擇，既可以抓取重達五公斤的部件，也能安全的處理易碎的小件物體，如試管?！半姎怛寗拥膬瀯葸€體現在夾緊力的可調整性方面，”Zimmer Group軟件開發團隊主管Volker Kimmig解釋道。“采用合適的控制器，夾具可以同時處理各種不同的部件。”

完成1000萬次循環免維護

這些工作步驟所需的動力由一臺FAULHABER BX4系列直流無刷伺服電機提供。除了高轉矩以外，這種四磁極驅動裝置還有振動小、噪音低、結構緊湊和使用壽命長的優勢?！拔覀優樵摦a品提供1000萬次循環免維護的保證，”Volker Kimmig說道?！爱斎唬@離不開高質量的電機。”這樣的電機還必須具有其它特性，才能滿足“抓取擺放”持續循環操作的高要求。

開發工程人員用汽車鑰匙的生產為例：“數量大、產量高是關鍵。夾具機器人的運行速度快，工作周期短，強度大。因此電機的啟動和停止周期非常短。在這個過程當中電機的加速度很關鍵，每節省十分之一秒都至關重要。此外，電機還需要具有良好的散熱性，以避免高速運行導致過熱?！?/p>

豐碩的合作成果

Zimmer Group的夾具專家們不僅僅是通過產品參數表，知道FAULHABER的BX4電機能夠滿足這些要求。他們之前就已經在GEH6000系列夾具中安裝了該系列電機。從本質上看，這種所謂的大行程夾具與小型夾具的工作原理相同。它的行程，也就是夾具張開和關閉位置之間的距離要大得多，可以達到80毫米。

“這樣夾具就能夠在同一個加工過程中處理尺寸不同的物件，”Maik Decker解釋道?！跋啾戎?，體積小一些的GEP2000夾具能夠在非常有限的空間內工作。當然這就離不開體積小，功率大的電機?！?br />

機械自動鎖

Zimmer Group不同夾具系列產品擁有一個共同之處：電機功率通過一個大螺距蝸桿傳動裝置傳輸到夾鉗。即使碰上斷電，夾緊力和對應的位置仍然得到保持。一旦被夾緊，機械自鎖功能就能確保工件穩定安全，無需額外安裝制動器。

電機驅動器在兩個夾具型號上的工作原理稍有區別。在GEH6000夾具上，電機的編碼器信號用于定位夾鉗；而在GEP2000夾具上，該任務則通過一臺定位傳感器完成。兩種方案都具有非常高的可重復性，夾鉗運行軌跡的重復精確度高達五百分之一。

“在很多應用當中，夾具降至工件高度時的預定位非常重要，”Volker Kimmig解釋道?！霸诳臻g有限的情況下，張開位置通常只比關閉位置大一點點。要在一個復雜的環境內控制機器人夾具，就有必要完成非常精確的2/3預設置。

除了非常精確的機電裝置以外，在這里電機又起到了非常關鍵的作用，我們還應用靈活的數據連接方式。我們的夾具既可以裝配IO-Link接口，也可以采用數字IO接口。這樣可以最大程度減少夾具在運行過程中受到的阻礙?！?/p>

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