¿Qué es la pinza neumática? | Más de 5 aplicaciones y ventajas importantes

Pinza neumática

Fuente de imagen: "Pinza neumática paralela" by myerspictures está licenciado bajo CC BY-NC-SA 2.0

El tema de discusión: Pinza neumática y sus características.

¿Qué es una pinza?

A pinza es un mecanismo de movimiento que imita los gestos humanos, como las yemas de los dedos. Una pinza es una herramienta que mantiene un artículo en su lugar para que pueda moverse. Es capaz de retener y liberar una entidad al realizar una operación. Las "mandíbulas" de la pinza son herramientas personalizadas avanzadas que se utilizan para agarrar el objetivo.

¿Cuál es la diferencia entre pinzas internas y pinzas externas?

Las pinzas pueden ejecutar dos tipos diferentes de acciones:

  • Externo: Esta es la forma más utilizada de conservar los artefactos, ya que es la más sencilla y tiene la longitud de trazo más mínima. Cuando las mordazas de la pinza se cierran, la fuerza de cierre de la pinza bloquea el objetivo en su lugar.
  • Interna: La geometría del objeto o la necesidad de alcanzar el exterior del objeto pueden requerir sostener la cosa desde el medio en algunas aplicaciones. El poder de apertura de la pinza sería dueño del objeto en esta situación.
Pinza Neumática: Externa e Interna; Crédito de la imagen: omega

¿Qué es la pinza neumática?

Definición de pinza neumática

Una pinza neumática es un tipo de actuador neumático que utiliza el movimiento paralelo o angular de las superficies para agarrar un objeto, a menudo conocido como "herramientas de mandíbulas o dedos". La pinza se puede utilizar como parte de un mecanismo de "recoger y colocar" que permite que un producto sea recogido y colocado en otro lugar durante el proceso de diseño de ingeniería cuando se combina con otros componentes neumáticos, mecánicos o hidráulicos.

La pinza de accionamiento neumático es la pinza más utilizada; es esencialmente un cilindro que funciona con aire comprimido. Cuando se proporciona aire, las mordazas de la pinza se cierran sobre un objeto y lo agarran con fuerza mientras se realiza cualquier acción, y la pinza suelta la cosa cuando se cambia la dirección del aire. Las aplicaciones típicas incluyen cambiar la dirección de un objeto o moverlo, como en una operación de recoger y colocar.

¿Cómo funciona una pinza neumática? | Diseño de pinza neumática

Las pinzas suelen estar disponibles en dos configuraciones de mordazas: angulares y paralelas. La expresión paralelo denota que las superficies de agarre de las mordazas permanecen paralelas durante todo el movimiento de la pinza.

Un varillaje primario o dispositivo de palanca unido a un vástago de pistón, que está conectado a una de las mordazas de la pinza, es el más simple de los diseños angulares y la otra mordaza está conectada a un varillaje opuesto. El mecanismo de agarre angular fundamental se compone de estas dos mandíbulas opuestas. Con las herramientas y la construcción correctas, este tipo de pinza puede proporcionar mucha fuerza en una situación angulosa.

La fuerza es igual a la presión aplicada al pistón, así como a la longitud del acoplamiento o palanca y la dimensión de las herramientas conectadas a la mordaza, que generalmente es una palanca introductoria. Uno de los inconvenientes de este tipo lineal de movimiento de la mordaza de agarre es que solo puede sujetar una pequeña cantidad de piezas debido a la falta de herramientas avanzadas.

Se puede añadir una tercera o incluso una cuarta mordaza a esta pinza angular para definir un eje o área de sujeción central. La pinza neumática paralela es otro diseño o modelo de la pinza neumática que utiliza uno de los muchos estilos de mecanismos para transformar el movimiento del pistón o del vástago en un recorrido paralelo de la mordaza.

Los cuerpos de aluminio con diferentes tratamientos superficiales se utilizan en el diseño de la mayoría de las pinzas neumáticas disponibles comercialmente donde se proporcionan características de desgaste adicionales y se requiere resistencia a la corrosión, provisión de lavado, puede incluir aceros sin manchas o materiales plásticos de ingeniería.

Las pinzas neumáticas vienen en varios tamaños, con fuerzas de agarre que van desde unas pocas onzas hasta varios cientos de libras. La capacidad de soportar una carga particular no siempre es directamente proporcional al crecimiento de la fuerza de agarre. También se debe considerar la capacidad del actuador para sobrevivir momentos reflejados en las mordazas de la pinza por las fuerzas producidas durante el movimiento. La mayoría de los fabricantes de pinzas ahora brindan asistencia para el dimensionamiento en forma de manuales técnicos de dimensionamiento, aplicaciones de dimensionamiento o ambos.

Mecanismo de pinza neumática

Se pueden utilizar varios métodos, tales como:

  1. Un acoplamiento lateral directo de dos pistones que guía las mordazas opuestas en direcciones opuestas.
  2. Mecanismo en el que las mordazas opuestas son accionadas por una pieza de vástago de pistón que se desplaza sobre la superficie de la leva de las mordazas.
  3. Una cremallera impulsada por pistones impulsa un piñón, que impulsa las mordazas opuestas a través de un sistema de levas de yugo escocés.
  4. Un proceso complejo en el que las piezas del pistón accionan un mecanismo de voluta análogo a un sistema de mandril de torno.

Ambos sistemas paralelos podrían construirse con tres o más mordazas para sujetar secciones circulares o de formas inusuales. Las fuerzas de las pinzas paralelas son iguales a la fricción aplicada, como las de las pinzas angulares. Las pinzas paralelas pueden necesitar factores de reducción que dependen de la longitud de las herramientas que se adhieren a la mordaza debido a la fricción inherente dentro de sus mecanismos de mordaza.

Fuerza de agarre

Las pinzas tienen un nivel de fuerza que se mide en libras por pulgada cuadrada de resistencia al aire. La presión del aire influye en la fuerza de la pinza; por ejemplo, si la presión de aire aumenta en un 20%, la fuerza de la pinza aumenta en un 20% (hasta la clasificación de presión de aire máxima de la pinza). Esto también tolera la opción de usar un regulador de aire para disminuir la potencia de la pinza.

F \ geq \ frac {m \ veces g \ veces a} {n \ veces \ mu} \ veces S

Dónde:

  • F = Fuerza de agarre de un solo dedo (N).
  • m = Masa de la pieza de trabajo (kg).
  • g = Aceleración gravitacional (9.81 m / seg²).
  • a = Aceleración por movimiento dinámico (m / seg2).
  • n = Número de dedos (n = 2 para pinza de dos dedos; n = 3 para pinza de tres dedos).
  • μ = Coeficiente de fricción.
  • S = factor de seguridad.

Sensores

Para detectar y gestionar la ubicación de trabajo de los dedos, sensor puede montarse junto a pinzas neumáticas. Las pinzas neumáticas pueden estar equipadas con sensores de proximidad o interruptores de control. Se pueden colocar en las ranuras del cuerpo, como se ve en el diagrama a continuación. Estos sensores pueden detectar si los dedos están abiertos o cerrados.

Criterios de selección

  1. Fuerza de agarre: La fórmula de este artículo debe usarse para medir la poderosa fuerza de agarre.
  2. Peso de la pieza de trabajo: Durante el proceso, la fuerza de agarre debe soportar el peso de la pieza de trabajo.
  3. Presión del aire: Se debe tener en cuenta la fricción del aire porque impacta sustancialmente en la potencia de agarre y afecta el tamaño de la pinza.
  4. Configuración de la pieza de trabajo: La forma de la pieza de trabajo puede decidir si se deben utilizar pinzas de dos o tres dedos. Las pinzas de 2 dedos son muy populares y se pueden utilizar en una amplia gama de artículos. Las formas redondas o cilíndricas se pueden agarrar con tres dedos.
  5. Tipo de agarre: Dependiendo de la pieza de trabajo, la pinza puede tener un agarre externo o interno.
  6. Ambiente: Las pinzas neumáticas deben elegirse de acuerdo con el entorno operativo; puede que no sean adecuadas para situaciones peligrosas.

¿Cuál es la principal característica de las pinzas neumáticas?

La mayoría de las pinzas neumáticas están diseñadas para ser de doble efecto. Se puede usar aire comprimido tanto para abrirlos como para cerrarlos. La sujeción interna y externa también es posible con esta función. En el caso de que falte la resistencia del aire, las pinzas de doble acción proporcionarán un mecanismo de asistencia de resorte para sujetar la pieza de trabajo.

Diagrama de pinza neumática

Pinza neumática
Fuente de imagen: "Pinza neumática paralela" by myerspictures está licenciado bajo CC BY-NC-SA 2.0

Tipos de pinzas neumáticas

Los modelos de pinzas angulares de 2 mordazas paralelas y de 2 mordazas son los estilos de pinzas neumáticas más comunes. Las pinzas paralelas son las pinzas más comunes, ya que se abren y cierran paralelamente al objeto que llevarían. Son los más fáciles de trabajar y pueden adaptarse a las diferencias dimensionales. Las pinzas angulares necesitan más espacio cuando inclinan las mandíbulas hacia afuera del objeto de forma radial. También hay disponibles pinzas de tres mordazas y de palanca para necesidades de manipulación más precisas.

Pinza Neumática: Angular y Paralela; Fuente de la imagen: Omega

Aparte de eso, las pinzas neumáticas se pueden clasificar según la acción de los dedos de agarre, el mecanismo de agarre y los ajustes. Los siguientes son algunos de los más comunes:

Pinzas neumáticas de 2 y 3 dedos

Las pinzas más populares son las pinzas neumáticas de dos dedos. Los dedos se pueden colocar en dos lugares diferentes. Las yemas de los dedos se abren y cierran en un movimiento sincronizado contra el eje central de la pinza. Las pinzas de 3 dedos son ideales para manipular superficies circulares porque tienen un agarre más firme que las pinzas de 2 dedos. Los dedos se pueden colocar en tres lugares diferentes. Los dedos de la pinza se abren y cierran en la dirección del eje central de la pinza. A diferencia de las pinzas de dos dedos, tres dedos tienen más protección y un centrado preciso.

Pinza neumática de acción simple | Pinza neumática de doble efecto

Hay disponibles pinzas neumáticas de acción simple o doble. Se utiliza un resorte en las pinzas neumáticas de acción simple para ayudar a empujar en una dirección. La mayoría de las pinzas neumáticas están diseñadas para ser de doble efecto. Se puede usar aire comprimido tanto para abrirlos como para cerrarlos. La sujeción interna y externa también es posible con esta función. En el caso de que falte la resistencia del aire, las pinzas de doble acción proporcionarán un mecanismo de asistencia de resorte para sujetar la pieza de trabajo.

Pinza magnética neumática

La manipulación de materiales ferromagnéticos es posible con pinzas magnéticas. Los imanes permanentes están instalados en los núcleos de las pinzas. El imán se puede utilizar para adaptarse a una variedad de tamaños de objetos en función de su peso. Sin embargo, vale la pena señalar que los imanes permanentes pierden sus propiedades magnéticas a temperaturas más altas (por encima de 150 ° C).

Basado en la forma de los dedos

Los dedos de la pinza neumática agarran con rigidez en la mayoría de los casos. Sin embargo, estos dedos se pueden fabricar de diversas formas para minimizar el tamaño y la fuerza de agarre necesarios para la aplicación. La forma envolvente y de retención mejora la estabilidad de agarre al tiempo que reduce la fuerza necesaria. La siguiente ilustración muestra varias formas típicas de dedos.

Basado en repetibilidad

La repetibilidad de la pinza es un indicador de su capacidad para lograr una precisión de ubicación óptima. Dependiendo del número de dígitos y la velocidad de acción, las pinzas neumáticas pueden tener diferentes niveles de repetibilidad. Como resultado, la repetibilidad debe calcularse en función de las necesidades de precisión de la aplicación.

Aplicaciones de la pinza neumática

Las siguientes empresas suelen utilizar pinzas neumáticas:

  1. Robótica
  2. Fabricación de dispositivos médicos
  3. Industrias biotecnológicas y farmacéuticas
  4. Moldeo por inyección y moldeo de plástico
  5. Procesamiento en el laboratorio
  6. Sistemas automatizados

Ventajas de las pinzas neumáticas

Aunque la pinza paralela puede ser ligeramente más cara que un diseño angular equivalente, otros lo consideran superior al tipo angular porque también se puede utilizar para sujetar una enorme variedad de tamaños de componentes sin ajustar las herramientas adjuntas.

La capacidad de funcionar como cilindros de doble acción es otra ventaja de las pinzas neumáticas angulares y paralelas. Como resultado, se pueden utilizar para sujetar las propiedades internas o externas de la pieza. También son posibles los modelos de efecto simple con retorno por resorte. Otra variación utiliza resortes para ayudar con el accionamiento de agarre, lo que permite mucha más capacidad de fuerza en un espacio más pequeño.

Los siguientes son algunos de los beneficios específicos de las pinzas neumáticas:

  1. Ligeros
  2. Económico
  3. Poderosa fuerza de agarre
  4. Capacidad para sujetar una amplia gama de configuraciones de piezas de trabajo
  5. Poder de agarre que se puede ajustar

Sobre Esha Chakraborty

Tengo experiencia en Ingeniería Aeroespacial, actualmente trabajando en la aplicación de la Robótica en la Defensa y la Industria de las Ciencias Espaciales. Soy un aprendiz continuo y mi pasión por las artes creativas me mantiene inclinado hacia el diseño de conceptos novedosos de ingeniería.
Con los robots sustituyendo casi todas las acciones humanas en el futuro, me gusta llevar a mis lectores los aspectos fundamentales del tema de una manera fácil pero informativa. También me gusta mantenerme actualizado con los avances en la industria aeroespacial simultáneamente.

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