O que é pinça pneumática: 9 respostas que você deve saber

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O assunto da discussão: Pinça Pneumática e suas características

O que é uma garra?

A garra é um mecanismo de movimento que imita gestos humanos, como as pontas dos dedos. Uma pinça é uma ferramenta que mantém um item no lugar para que possa ser movido. É capaz de deter e liberar uma entidade ao realizar uma operação. As “mandíbulas” da pinça são ferramentas personalizadas avançadas usadas para agarrar o alvo.

Qual é a diferença entre pinças internas e pinças externas?

As garras podem executar dois tipos diferentes de ações:

  • Externo: Esta é a forma mais utilizada de guardar artefactos, uma vez que é a mais simples e tem o comprimento de traço mínimo. Quando as garras da garra se fecham, a força de fechamento da garra trava o alvo no lugar.
  • Interno: A geometria do objeto ou a necessidade de alcançar o exterior do objeto pode exigir que você segure a coisa pelo meio em algumas aplicações. O poder de abertura da pinça controlaria o objeto nesta situação.

O que é pinça pneumática?

Definição de pinça pneumática

Uma pinça pneumática é um tipo de atuador pneumático que usa movimentos paralelos ou movimento angular de superfícies para agarrar um objeto, geralmente conhecido como “mandíbulas ou dedos de ferramenta”. A pinça pode ser utilizada como parte de um mecanismo de “escolha e colocação” que permite que um produto seja recolhido e posicionado em outro lugar durante o processo de projeto de engenharia quando combinado com outros componentes pneumáticos, mecânicos ou hidráulicos.

A pinça operada pneumaticamente é a pinça usada com mais frequência; é essencialmente um cilindro que funciona com ar comprimido. Quando o ar é fornecido, as garras da garra fecham em um objeto e o agarram firmemente enquanto qualquer ação é realizada, e a garra libera a coisa quando a direção do ar é mudada. As aplicações típicas incluem mudar a direção de um objeto ou movê-lo, como em uma operação pick and place.

Como funciona uma pinça pneumática? | Design de pinça pneumática

As garras geralmente estão disponíveis em duas configurações de mandíbula: angular e paralela. A expressão paralela denota que as superfícies de preensão das mandíbulas permanecem paralelas durante todo o movimento da pinça.

Uma articulação primária ou dispositivo de alternância conectado a uma haste de pistão, que é conectada a uma das mandíbulas da garra, é o mais simples dos designs angulares e a outra mandíbula é conectada a uma articulação oposta. O mecanismo fundamental de preensão angular é composto por essas duas mandíbulas opostas. Com o ferramental e a construção corretos, esse tipo de garra pode fornecer muita força em uma situação angulosa.

A força é igual à pressão aplicada ao pistão, bem como ao comprimento do acoplamento ou alavanca e à dimensão da ferramenta conectada à mandíbula, que geralmente é uma alavanca introdutória. Uma das desvantagens deste tipo linear de movimento da mandíbula da pinça é que ele só pode segurar um pequeno número de peças devido à falta de ferramentas avançadas.

Uma terceira ou mesmo quarta mandíbula pode ser adicionada a esta pinça angular para definir um eixo ou área de preensão central. A pinça pneumática paralela é outro projeto ou modelo de pinça pneumática que usa um dos vários estilos de mecanismos para transformar o movimento do pistão ou da haste em deslocamento paralelo da mandíbula.

Corpos de alumínio com diferentes tratamentos de superfície são usados ​​no projeto da maioria das garras pneumáticas disponíveis comercialmente, onde características adicionais de desgaste são fornecidas e há necessidade de resistência à corrosão e lavagem, podendo incluir aços inoxidáveis ​​ou materiais plásticos de engenharia.

As garras pneumáticas vêm em vários tamanhos, com forças de aperto que variam de alguns gramas a várias centenas de libras. A capacidade de suportar uma carga específica nem sempre é diretamente proporcional ao crescimento da força da garra. A capacidade do atuador de sobreviver a momentos refletidos nas mandíbulas da garra por forças produzidas durante o movimento também deve ser considerada. A maioria dos fabricantes de garras agora fornece assistência de dimensionamento na forma de manuais técnicos de dimensionamento, aplicações de dimensionamento ou ambos.

Mecanismo de garra pneumática

Vários métodos podem ser usados, como:

  1. Um acoplamento lateral direto de dois pistões que orienta mandíbulas opostas em direções opostas.
  2. Um mecanismo no qual mandíbulas opostas são acionadas por uma parte da haste do pistão que se desloca na superfície do came das mandíbulas.
  3. Uma cremalheira acionada por pistões aciona um pinhão, que aciona mandíbulas opostas através de um sistema de came scotch yoke.
  4. Um processo complexo no qual as peças do pistão acionam um mecanismo de rolagem análogo a um sistema de mandril de torno.

Ambos os sistemas paralelos podem ser construídos com três ou mais mandíbulas para segurar seções circulares ou de formato incomum. As forças da garra paralela são iguais ao atrito aplicado, tanto quanto as garras angulares. A garra paralela pode precisar de fatores de redução, dependendo do comprimento das ferramentas anexadas à mandíbula devido ao atrito inerente dentro de seus mecanismos de mandíbula.

Força de garra

As garras têm um nível de força medido em libras por polegada quadrada de resistência do ar. A pressão do ar influencia a força da pinça; por exemplo, se a pressão do ar for aumentada em 20%, a força da garra aumentará em 20% (até a classificação de pressão de ar máxima da garra). Isto também tolera a opção de usar um regulador de ar para diminuir a potência da garra.

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Onde:

  • F = Força de preensão de um único dedo (N).
  • m= Massa da peça (kg).
  • g = Aceleração gravitacional (9.81 m/s²).
  • a = Aceleração do movimento dinâmico (m/seg2).
  • n = Número de dedos (n=2 para pinça de dois dedos; n=3 para pinça de três dedos).
  • μ = Coeficiente de atrito.
  • S = Fator de segurança.

Sensores

Para detectar e gerenciar o local de trabalho dos dedos, sensor pode ser montado ao lado de pinças pneumáticas. As garras pneumáticas podem ser equipadas com sensores de proximidade ou interruptores de controle. Eles podem ser colocados nas ranhuras do corpo, conforme mostrado no diagrama abaixo. Esses sensores podem detectar se os dedos estão abertos ou fechados.

Critérios de Seleção

  1. Força de preensão: A fórmula neste artigo deve ser usada para medir a poderosa força de preensão.
  2. Peso da peça: Durante o processo, a força de preensão deve suportar o peso da peça.
  3. Pressão do ar: O atrito do ar deve ser levado em consideração porque impacta substancialmente a força de preensão e afeta o dimensionamento da garra.
  4. Configuração da peça: O formato da peça de trabalho pode decidir se devem ser usadas pinças de dois ou três dedos. As pinças de 2 dedos são muito populares e podem ser usadas em uma ampla variedade de itens. Formas redondas ou cilíndricas podem ser seguradas com três dedos.
  5. Tipo de garra: Dependendo da peça de trabalho, a pinça pode ter uma empunhadura externa ou interna.
  6. Meio Ambiente: As garras pneumáticas devem ser escolhidas de acordo com o ambiente operacional; podem não ser adequadas para situações perigosas.

Qual é a principal característica das Garras Pneumáticas?

A maioria das pinças pneumáticas é projetada para ter dupla ação. O ar comprimido pode ser usado para abri-los e fechá-los. A fixação interna e externa também é possível com esta função. Caso a resistência do ar esteja faltando, as pinças de dupla ação fornecerão um mecanismo auxiliar de mola para segurar a peça de trabalho.

Diagrama de pinça pneumática

Pinça pneumática
Fonte da imagem: “Garra pneumática paralela” by minhas fotos está licenciado sob CC BY-NC-SA 2.0

Tipos de pinças pneumáticas

Os modelos de garras com 2 garras paralelas e 2 garras angulares são os estilos de garras pneumáticas mais comuns. As garras paralelas são as garras mais comuns, pois abrem e fecham paralelamente ao objeto que estariam carregando. Eles são os mais fáceis de trabalhar e podem acomodar diferenças dimensionais. As garras angulares precisam de mais espaço quando inclinam as mandíbulas para longe do objeto de forma radial. Três pinças tipo mandíbula e alavanca também estão disponíveis para necessidades de manuseio mais precisas.

Além disso, as pinças pneumáticas podem ser classificadas de acordo com a ação dos dedos de preensão, o mecanismo de preensão e as configurações. A seguir estão alguns dos mais comuns:

Pinças pneumáticas de 2 e 3 dedos

As garras mais populares são as garras pneumáticas de dois dedos. Os dedos podem ser colocados em dois lugares diferentes. As pontas dos dedos abrem e fecham em um movimento sincronizado contra o eixo central da garra. As garras de 3 dedos são ideais para manusear superfícies circulares porque têm uma pegada mais firme que as garras de 2 dedos. Os dedos podem ser colocados em três lugares diferentes. Os dedos da garra abrem e fecham na direção do eixo central da garra. Em contraste com as garras de dois dedos, três dedos têm mais proteção e centralização precisa.

Pinça Pneumática de Ação Simples | Pinça pneumática de dupla ação

Garras pneumáticas de ação simples ou dupla estão disponíveis. Uma mola é usada nas garras pneumáticas de ação simples para ajudar no empuxo em uma direção. A maioria das garras pneumáticas são projetadas para serem de dupla ação. O ar comprimido pode ser usado para abri-los e fechá-los. A fixação interna e externa também é possível com esta função. No caso de falta de resistência do ar, as garras de dupla ação fornecerão um mecanismo de assistência de mola para segurar a peça de trabalho.

Pinça Magnética Pneumática

O manuseio de materiais ferromagnéticos é possível com pinças magnéticas. Ímãs permanentes são instalados nos núcleos das garras. O ímã pode ser usado para acomodar uma variedade de tamanhos de objetos, dependendo de seu peso. É importante notar, porém, que os ímãs permanentes perdem suas propriedades magnéticas em temperaturas mais altas (acima de 150°C).

Com base no formato dos dedos

Os dedos da pinça pneumática agarram com rigidez na maioria dos casos. No entanto, estes dedos podem ser fabricados de várias maneiras para minimizar o tamanho e a força de preensão necessários para a aplicação. A forma abrangente e de retenção melhora a estabilidade da aderência enquanto reduz a força necessária. A ilustração abaixo mostra vários formatos típicos de dedos.

Baseado na repetibilidade

A repetibilidade da garra é um indicador da sua capacidade de atingir a precisão ideal de localização. Dependendo do número de dígitos e da velocidade de ação, as pinças pneumáticas podem ter níveis variados de repetibilidade. Como resultado, a repetibilidade deve ser calculada dependendo das necessidades de precisão da aplicação.

Aplicações da pinça pneumática

As seguintes empresas costumam usar pinças pneumáticas:

  1. Robótica
  2. Fabricação de dispositivos médicos
  3. Indústrias biotecnológicas e farmacêuticas
  4. Moldagem por injeção e moldagem de plástico
  5. Processamento no laboratório
  6. Sistemas automatizados

Vantagens da pinça pneumática

Embora a pinça paralela possa ser um pouco mais cara do que um projeto angular equivalente, outros consideram-na superior ao tipo angular porque também pode ser usada para agarrar uma enorme variedade de tamanhos de componentes sem ajustar as ferramentas anexadas.

A capacidade de funcionar como cilindros de dupla ação é outra vantagem das garras pneumáticas angulares e paralelas. Como resultado, eles podem ser usados ​​para prender as propriedades externas ou internas da peça. Modelos de simples ação com retorno por mola também são possíveis. Outra variação usa molas para ajudar na atuação da preensão, permitindo muito mais capacidade de força em um espaço menor.

A seguir estão alguns dos benefícios específicos das pinças pneumáticas:

  1. Leve
  2. Orçamento-friendly
  3. Força de preensão poderosa
  4. Capacidade de segurar uma ampla gama de configurações de peças de trabalho
  5. Potência de preensão que pode ser ajustada

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