Automazione pneumatica
An cilindro pinza pneumatica angolare - chiamato anche cilindro di presa rotante o oscillante - combina un cilindro pneumatico rotante con un meccanismo a ganascia parallelo o angolare per afferrare, ruotare e rilasciare i pezzi in un'unica unità compatta. A differenza di un cilindro pneumatico diritto convenzionale che spinge o tira solo su un asse, il tipo angolare apre e chiude le ganasce lungo un arco, rendendolo la scelta ideale per celle di prelievo e posizionamento, stazioni di assemblaggio e sistemi di trasferimento in cui le pinze lineari semplicemente non possono adattarsi o non possono riorientare la parte abbastanza velocemente.
A livello pratico, la decisione di utilizzare un cilindro di presa angolare rispetto ad altri metodi di presa pneumatici o elettrici dipende da tre fattori: forza di presa (tipicamente da 20 N a 1.200 N a seconda della dimensione del foro) , l'ampiezza angolare delle ganasce (comunemente 10°, 20°, 30°, 40° o personalizzata) e l'involucro complessivo che il cilindro pneumatico occupa all'interno della cella della macchina. Una volta compresi questi tre parametri, selezionare il cilindro di presa angolare giusto diventa semplice.
Concetto fondamentale
Che cos'è un cilindro con pinza pneumatica angolare e come funziona
Un cilindro di presa angolare angolare è un dispositivo pneumatico che utilizza aria compressa per azionare un pistone interno. Il movimento del pistone viene convertito, attraverso un meccanismo a cremagliera, camma a cuneo o leva, in un'apertura e chiusura angolare simmetrica di due o più ganasce di presa. Il termine "cilindro pneumatico" viene utilizzato perché la forza di attuazione proviene interamente da aria pressurizzata, tipicamente tra 0,15 MPa e 0,8 MPa (da circa 22 a 116 psi) , che scorre attraverso una luce di ingresso e agisce sulla zona del pistone.
Trasmissione a pignone e cremagliera
L'aria compressa muove il pistone, che trasporta una cremagliera che ingrana con un pignone su ciascun albero della mascella. Entrambe le mascelle ruotano simultaneamente e simmetricamente. Questa è la configurazione più comune nei cilindri con pinze pneumatiche angolari poiché garantisce un centro di presa coerente indipendentemente dall'angolo di apertura delle ganasce.
Trasmissione a camma a cuneo
Un cavaliere a camma a forma di cuneo sull'asta del pistone spinge due rulli flottanti verso l'esterno o verso l'interno, facendo ruotare i bracci delle ganasce. Questo design è particolarmente rigido sotto i carichi laterali ed è comune nei cilindri pneumatici a pinza angolare per carichi pesanti che movimentano parti superiori a 2 kg.
Azionamento con collegamento a leva
Un braccio di collegamento collega il pistone a ciascuna ganascia. La geometria della leva amplifica la forza sulla punta della ganascia e viene utilizzata quando il foro del cilindro pneumatico deve rimanere piccolo ma la forza di presa sulla punta del dito deve rimanere elevata: utile nelle camere bianche o nell'automazione compatta.
Indipendentemente dal tipo di azionamento, il corpo del cilindro pneumatico ospita le guarnizioni, il pistone, le guide delle ganasce e la base di montaggio. I corpi standard sono realizzati in lega di alluminio anodizzato, mentre le ganasce e i componenti interni della camma o della cremagliera sono generalmente in acciaio temprato. La pinza si collega al resto della macchina tramite una flangia di montaggio standard o un adattatore per guida con scanalatura a T sul retro del corpo del cilindro pneumatico.
Specifiche
Specifiche chiave che definiscono le prestazioni del cilindro della pinza pneumatica angolare
La selezione del cilindro della pinza pneumatica angolare corretto richiede la corrispondenza di più parametri di specifica al carico effettivo. La tabella seguente riassume i parametri più critici e i relativi intervalli tipici dei principali prodotti a catalogo di fornitori quali SMC, Festo, SCHUNK e Pneumax.
| Parametro | Piccole serie | Serie media | Serie di grandi dimensioni |
|---|---|---|---|
| Diametro del foro | 6-16 mm | 20 – 32 mm | 40 – 80 mm |
| Forza di presa per mascella | 20 – 80 N | 90 – 350N | 400 – 1.200 N |
| Colpo angolare della mascella | 10° – 30° | 20° – 40° | 20° – 40° |
| Pressione operativa | 0,15 – 0,7MPa | 0,15 – 0,8MPa | 0,2 – 0,8MPa |
| Ciclo di vita (nominato) | 5 – 10 milioni | 10 – 30 milioni | 15 – 50 milioni |
| Ripetibilità | ± 0,03 mm | ± 0,02 mm | ± 0,01 mm |
Due numeri che fanno inciampare più spesso gli ingegneri sono: forza di presa sulla punta della mascella rispetto alla radice della mascella . Poiché la mascella è una leva, la forza diminuisce man mano che il punto di contatto si allontana dal perno. La maggior parte dei dati di catalogo danno forza alla radice della mascella (la più vicina al perno). Se l'adattatore per polpastrello estende la mascella di 30 mm dalla radice, la forza di presa effettiva diminuirà del 30–50% a seconda della geometria della mascella. Richiedere sempre al fornitore il diagramma del momento mascellare, non solo la cifra della forza principale.
Ciclo di vita per un cilindro dell'aria in un'applicazione di presa dipende anche dalla lubrificazione. La maggior parte dei moderni cilindri con pinze pneumatiche angolari vengono forniti con guarnizioni del pistone lubrificate in modo permanente e possono funzionare con aria compressa pulita, asciutta e priva di olio, ma se l'alimentazione dell'aria trasporta nebbia d'olio, è necessario verificare la compatibilità con il composto della guarnizione. Le guarnizioni NBR tollerano la nebbia di olio minerale standard; Le guarnizioni in FKM (Viton) sono preferite per applicazioni che utilizzano lubrificanti sintetici o per ambienti con temperature elevate superiori a 60 °C.
Confronto
Cilindro di presa pneumatica angolare vs. Pinza con cilindro pneumatico parallelo: quale scegliere
Tipo angolare
- Le mascelle ruotano lungo un arco: le punte delle mascelle percorrono una distanza maggiore a parità di corporatura
- Più adatto per la raccolta di pezzi da un nido, da una mangiatoia a ciotola o dal bordo di un trasportatore dove la ganascia deve oscillare liberamente
- L'apertura della ganascia sulla punta è proporzionale al raggio del perno, quindi le punte delle dita più grandi aumentano notevolmente l'apertura effettiva senza modificare l'alesaggio del cilindro pneumatico
- La forza sulla punta della mascella è inferiore a quella sul perno; i modelli con camma a cuneo compensano parzialmente questo problema
- Funziona bene su parti coniche, sferiche o di forma irregolare
- È necessario un design del dito leggermente più complesso per corrispondere a una geometria precisa della parte
Tipo parallelo
- Le ganasce traslano in modo lineare: la linea centrale della presa rimane costante indipendentemente dalla larghezza di apertura della mascella
- Ideale per parti prismatiche (rettangolari o cilindriche) in cui entrambe le facce sono parallele
- La forza sulla faccia della mascella è quasi uguale alla forza del pistone; nessuna perdita del braccio di leva
- Il campo di apertura delle ganasce è limitato dalla corsa fisica del pistone del cilindro pneumatico
- La precisione di centraggio è intrinsecamente elevata: entrambe le ganasce si muovono a distanze uguali dal centro
- Meno flessibile quando le dimensioni delle parti variano in modo significativo tra i prodotti della stessa linea
Una regola pratica comune nell'automazione pneumatica: se il rapporto tra l'apertura delle ganasce e la lunghezza del corpo deve superare 1:3, un cilindro di presa angolare angolare quasi sempre vince in termini di efficienza dello spazio. Se la priorità è la ripetibilità assoluta del centraggio inferiore a ± 0,01 mm e la geometria del pezzo è prismatica, una pinza con cilindro pneumatico parallelo rimane la scelta migliore. Nelle celle di produzione miste, alcuni progettisti montano un cilindro di presa pneumatica angolare su un polso del robot e una pinza parallela su un altro per coprire entrambi gli scenari senza riattrezzamento.
Guida di ingegneria
Come dimensionare un cilindro con pinza pneumatica angolare per la tua applicazione
Dimensionare correttamente un cilindro con pinza pneumatica angolare è il passo più importante prima dell'acquisto. Le unità sottodimensionate rilasciano parti; le unità sovradimensionate sprecano denaro, consumano più aria compressa e creano un'inerzia inutile sul polso del robot. Il processo di dimensionamento prevede quattro passaggi.
Passaggio 1: definire la forza di presa richiesta
Inizia con la massa della parte e l'accelerazione massima che la pinza subirà durante il ciclo di prelievo e posizionamento. Una formula di base della guida alla selezione delle pinze di SMC afferma:
Forza di presa richiesta = massa della parte (kg) × (accelerazione di picco di gravità) × fattore di sicurezza
Per una parte di 0,5 kg con un'accelerazione di 5 m/s² e un fattore di sicurezza 3×: presa richiesta = 0,5 × (9,81 5) × 3 = 22,2 N per ganascia. Un cilindro di presa pneumatica angolare di piccolo diametro con alesaggio di 16 mm a una pressione di alimentazione di 0,5 MPa eroga circa 60 N per ganascia alla radice, ben entro l'intervallo, con un margine per la perdita del braccio di leva sulla punta delle dita.
Passaggio 2: determinare l'angolo di apertura della mascella richiesto
Misurare il diametro o la larghezza massima della parte più l'eventuale spazio necessario affinché la ganascia possa oscillare oltre la parte senza contatto. La maggior parte delle applicazioni utilizza Apertura totale della mascella da 30° a 40° (da 15° a 20° per ganascia dal centro). Se la parte cambia da un modello all'altro, selezionare un cilindro con pinza pneumatica angolare la cui apertura massima supera comodamente la parte più grande, quindi utilizzare bulloni di arresto regolabili o la commutazione della valvola attivata da sensore per controllare la posizione di apertura per le parti più piccole.
Passaggio 3: verificare il momento di carico ammissibile sul corpo del cilindro pneumatico
I cilindri angolari della pinza pneumatica specificano tre valori di momento ammissibile: My (beccheggio), Mx (rollio) e Mz (imbardata). Questi limiti derivano dalla portata del cuscinetto della guida della ganascia all'interno del cilindro pneumatico. Il superamento di questi momenti provoca un'usura prematura delle ganasce o un catastrofico inceppamento delle ganasce. Come minimo, calcolare il momento statico dall'adattatore più pesante del polpastrello più la parte afferrata alla distanza peggiore dalla faccia del corpo del cilindro pneumatico.
Passaggio 4: verificare il consumo d'aria e il dimensionamento della linea di alimentazione
Ogni azionamento del cilindro della pinza pneumatica angolare sposta un volume d'aria pari all'area del foro del pistone × corsa del pistone × 2 (per apertura e chiusura). A 10 cicli al minuto e un'unità con alesaggio da 20 mm, il consumo d'aria è di circa Da 0,4 a 0,8 L/min a 0,5 MPa — trascurabile per una singola pinza, ma moltiplicandolo per 30 pinze su una grande catena di montaggio il sistema di aria compressa dovrà essere dimensionato di conseguenza. Le linee di alimentazione dell'aria sottodimensionate causano tempi di ciclo lenti, cadute di pressione e forza di presa incoerente lungo la linea.
Installazione
Configurazioni di montaggio per cilindri di presa pneumatica angolari in celle di automazione
L'interfaccia di montaggio di un cilindro di presa pneumatica angolare deve essere allineata sia con la flangia del robot o con la piastra dell'utensile sia con l'orientamento della ganascia richiesto rispetto alla parte. I produttori offrono diverse opzioni di montaggio standard e la comprensione di ciascuna di esse consente di risparmiare significative rielaborazioni durante l'integrazione delle celle.
A
Montaggio frontale (flangia).
L'opzione più comune. Quattro o sei fori filettati sulla parte anteriore del corpo del cilindro pneumatico accettano le viti direttamente nella piastra dell'utensile o nell'adattatore del polso del robot. Questo orientamento pone l'oscillazione della ganascia sul piano perpendicolare alla superficie di montaggio, standard per il prelievo della parte superiore nelle celle di prelievo e posizionamento ad asse verticale.
B
Montaggio laterale (corpo).
I fori filettati o i canali con scanalatura a T sul lato del corpo del cilindro pneumatico consentono il montaggio perpendicolare all'asse di oscillazione della ganascia. Utilizzato quando la pinza deve avvicinarsi al pezzo lateralmente, come nelle stazioni di trasferimento orizzontali o quando l'altezza della pila verticale deve essere ridotta al minimo.
C
Montaggio a foro passante (perno centrale).
Un foro passante centrato nel corpo del cilindro della pinza pneumatica angolare consente all'unità di ruotare su un albero durante il trasferimento multiasse. Meno comune ma fondamentale nelle macchine a quadrante rotante in cui la pinza deve cambiare il proprio orientamento tra le stazioni.
D
Supporto per perno
Una coppia di perni di articolazione sui lati del corpo del cilindro pneumatico consente la libera rotazione della pinza durante la presa, utile su parti con spessore variabile che legherebbero una pinza montata rigidamente. Il cilindro pneumatico "galleggia" per autoallinearsi, quindi la punta delle dita si blocca sulla superficie della parte.
La posizione della porta è importante tanto quanto il montaggio della carrozzeria. La maggior parte dei cilindri con pinze pneumatiche angolari offre porte su più facce del corpo del cilindro pneumatico, con tappi che chiudono le porte non utilizzate. La selezione della corretta superficie della porta attiva durante l'ordine previene la congestione del tubo all'interno dell'involucro stretto del polso del robot e riduce il rischio di attorcigliamento del tubo, che è una causa comune di guasti sporadici della pinza nelle applicazioni a ciclo elevato.
Rilevamento e controllo
Integrazione di sensori e rilevamento della posizione su cilindri di presa pneumatica angolari
La maggior parte dei cilindri con pinze pneumatiche angolari accetta sensori reed, effetto Hall o magnetoresistivi in scanalature a T dedicate ricavate direttamente nel corpo del cilindro pneumatico. Questi sensori rilevano un magnete permanente incorporato nel pistone e segnalano al PLC quando le ganasce hanno raggiunto la posizione aperta o chiusa. La corretta selezione e posizionamento dei sensori è uno degli aspetti più trascurati dell'integrazione delle pinze, ma determina direttamente se la macchina è in grado di rilevare la caduta o l'assenza di parti o condizioni di inceppamento delle pinze prima che causino un'interruzione della linea.
Interruttore a lamella
Semplice, economico e compatibile con circuiti CC/CA da 5–240 V. Il tempo di risposta è approssimativo 1–3 ms . La limitazione principale è l'usura dei contatti meccanici: a 10 milioni di cicli, gli interruttori reed possono sviluppare un rimbalzo dei contatti. Ideale per applicazioni a ciclo inferiore o dove il budget è la preoccupazione principale.
Sensore ad effetto Hall
A stato solido, senza parti in movimento. Tempo di risposta di 0,1–1 ms e valutato per 100 milioni di operazioni. Disponibile con uscita NPN e PNP, versioni a 2 e 3 fili. Preferito per cilindri di presa pneumatica angolari ad alto ciclo in linee di assemblaggio automobilistico o elettronico in cui la pinza può eseguire cicli 20 volte al minuto per più turni.
Sensore di posizione analogico
Alcuni modelli avanzati di cilindri con pinze pneumatiche angolari utilizzano una striscia magnetoresistiva lineare per emettere un segnale analogico continuo da 0–10 V o 4–20 mA proporzionale alla posizione del pistone. Ciò consente al PLC di rilevare la chiusura parziale, confermando che la parte presa si trova tra i limiti di dimensione minima e massima: un potente controllo di qualità che i sensori digitali non possono fornire.
Quando si posizionano i sensori, posizionare il sensore di posizione chiusa in modo che il segnale si attivi solo dopo che le ganasce si sono completamente chiuse sulla parte reale, non sull'arresto meccanico all'interno del cilindro pneumatico. Se il sensore si attiva sull'arresto meccanico, un pezzo caduto non viene rilevato fino all'ispezione a valle, causando la fuoriuscita di un gruppo difettoso. Molti ingegneri di linea utilizzano sia un sensore di posizione chiuso impostato per attivarsi sulla parte sia un sensore di arresto meccanico impostato 1–2 mm oltre per confermare la corsa completa del pistone: la differenza tra i due segnali conferma se una parte è presente e rientra nella tolleranza delle dimensioni nominali.
Utensileria
Design con punta delle dita e ganasce per cilindri con pinze pneumatiche angolari
Il corpo del cilindro della pinza angolare provvede all'attuazione; la punta delle dita determina se la pinza svolge effettivamente il suo lavoro. Nella pratica, i polpastrelli mal progettati sono responsabili della maggior parte degli arresti della linea legati alla pinza, non il cilindro pneumatico stesso. La progettazione del polpastrello deve affrontare quattro questioni: geometria del contatto, materiale, massa e sostituibilità.
Contatta Geometria
Poiché la ganascia oscilla lungo un arco, il punto di contatto sulla parte traccia un percorso curvo mentre la pinza si chiude. Per le parti cilindriche, una scanalatura a V tagliata sulla punta del dito con l'angolo incluso corretto (tipicamente 60° o 90°) fa sì che il movimento dell'arco autocentri la parte anche se è leggermente sfalsata nel nido. Per le parti con lati piatti, la faccia del polpastrello deve essere angolata per rimanere tangente all'arco nella posizione chiusa, altrimenti la faccia della ganascia raschia contro la superficie della parte mentre si chiude, causando danni alla superficie e generazione di particelle.
Selezione del materiale per la punta delle dita
Per parti industriali generali, punte delle dita in acciaio per utensili temprato (HRC 52–58). fornire la migliore resistenza all'usura. Per superfici lucide o rivestite che non devono essere graffiate, gli inserti in poliuretano o PEEK riducono la pressione di contatto mantenendo la presa. Nelle applicazioni alimentari o farmaceutiche, tutte le superfici bagnate dei polpastrelli devono essere conformi ai requisiti dei materiali pertinenti, in genere acciaio inossidabile 316L o PEEK di grado medico, e il corpo stesso del cilindro pneumatico deve essere specificato in una versione resistente alla corrosione.
Bilancio di massa per il polpastrello
Ogni grammo aggiunto alla punta del dito aumenta il momento flettente sull'albero della ganascia all'interno del cilindro pneumatico. Il momento ganascia ammissibile (My) indicato nella scheda tecnica del cilindro della pinza pneumatica angolare stabilisce il limite assoluto. Come regola operativa, mantenere il polpastrello totale più la massa della parte sotto 30% della mia valutazione ammissibile lasciare un margine sufficiente per i carichi dinamici durante l'accelerazione e lo strappo. I polpastrelli in fibra di carbonio o alluminio possono ridurre la massa del 60-70% rispetto alle alternative in acciaio con resistenza della sezione trasversale equivalente: vale la pena considerarli quando il cilindro pneumatico si avvicina al limite del momento.
Sistemi a cambio rapido per la punta delle dita
Nelle celle di produzione flessibili in cui lo stesso cilindro di presa pneumatica angolare gestisce più famiglie di parti, i sistemi di fingertip a cambio rapido riducono il tempo di cambio da 15-20 minuti per pinza (tradizionali polpastrelli imbullonati) a meno di 30 secondi. SCHUNK, SMC e Festo offrono tutti sistemi di cambio rapido proprietari compatibili con i corpi dei cilindri delle pinze angolari, utilizzando meccanismi di bloccaggio a sfera o a baionetta che individuano e bloccano automaticamente il dito senza attrezzi.
Casi d'uso nel settore
Dove i cilindri di presa pneumatica angolari vengono utilizzati in tutti i settori
I cilindri di presa pneumatica angolari compaiono praticamente in tutti i settori che utilizzano l'automazione pneumatica. Le seguenti suddivisioni per settore illustrano il motivo per cui in ciascun contesto viene scelta la configurazione angolare rispetto alle alternative più semplici con cilindro pneumatico diritto o pinze parallele.
Assemblaggio automobilistico
Le linee di lavorazione dei blocchi motore utilizzano cilindri con pinze pneumatiche angolari per prelevare gusci di cuscinetti, sedi di valvole e fasce elastiche dalle vasche di alimentazione. Lo spostamento angolare della mascella consente alla pinza di raggiungere una ciotola vibrante ad angolo ed estrarre una singola parte senza disturbare le parti adiacenti: un compito che richiederebbe una corsa lineare del cilindro pneumatico molto più lunga con una pinza parallela, aggiungendo inerzia indesiderata sul polso del robot.
Produzione elettronica
Le linee SMT (tecnologia a montaggio superficiale) utilizzano cilindri di presa pneumatici angolari in miniatura con fori piccoli fino a 6 mm per gestire connettori, pacchetti di semiconduttori e piccoli condensatori. Su queste scale, il tipo angolare fornisce un'apertura delle ganasce più ampia rispetto alle dimensioni del corpo rispetto a qualsiasi pinza a cilindro pneumatico parallelo, il che è fondamentale quando si effettua il prelievo da vassoi di componenti ravvicinati.
Imballaggio farmaceutico
Le linee di movimentazione di blister e bottiglie utilizzano cilindri di presa pneumatica angolari nelle versioni in acciaio inossidabile o anodizzato per prelevare contenitori cilindrici dalle corsie di trasporto. L'azione autocentrante delle punte delle dita con scanalatura a V sulla pinza angolare elimina la necessità di dispositivi di posizionamento di precisione dei pezzi a monte della pinza: un notevole risparmio sui costi su linee ad alto volume.
Trasformazione alimentare
I robot pick-and-place nelle linee di panetteria e pasticceria utilizzano cilindri di presa ad aria angolari con polpastrelli in silicone per gestire articoli dalle forme irregolari: panini, pasticcini, barrette avvolte. Lo spostamento angolare consente alla ganascia di adattarsi a profili irregolari in un modo che una pinza a cilindro pneumatico parallelo a faccia piatta non può fare senza utensili personalizzati per ogni SKU.
Stampaggio ad iniezione di materie plastiche
I robot per la rimozione dei pezzi utilizzano cilindri con pinze pneumatiche angolari per estrarre i pezzi stampati dalla cavità dello stampo immediatamente dopo l'espulsione. La ganascia angolare consente alla pinza di entrare nell'utensile dello stampo in un angolo, chiudersi attorno alla parte ancora calda e ritrarsi senza entrare in contatto con la superficie dello stampo, proteggendo gli utensili costosi dai danni da impatto causati da una corsa del cilindro pneumatico lineare non sincronizzata.
Assemblaggio di dispositivi medici
Il gruppo del tubo del catetere, l'inserimento del cilindro della siringa e il posizionamento della protezione dell'ago utilizzano tutti cilindri di presa dell'aria angolari di piccolo diametro per gestire componenti delicati e a pareti sottili. La bassa pressione operativa minima di alcune unità (fino a 0,15 MPa) consente una presa molto delicata senza deformare o rompere i fragili componenti medici.
Manutenzione
Manutenzione, Troubleshooting, and Service Life Extension for Angular Air Gripper Cylinders
Un cilindro di presa pneumatica angolare ben mantenuto e funzionante con aria compressa pulita alla pressione nominale dovrebbe raggiungere il ciclo di vita nominale senza manutenzione interna. La realtà pratica in fabbrica è che l'aria contaminata, le linee di alimentazione sovrapressurizzate e l'abuso meccanico dovuto a parti caricate in modo errato sono i tre fattori più comuni di riduzione della vita. Comprendere le modalità di guasto aiuta i team di manutenzione a intervenire prima che un guasto completo della pinza fermi la linea.
Modalità di errore comuni e passaggi diagnostici
- Velocità lenta delle ganasce o chiusura incompleta: Controllare innanzitutto la pressione di alimentazione all'attacco della pinza (non al compressore). Una caduta di pressione superiore a 0,05 MPa tra il regolatore e la porta della pinza indica un tubo sottodimensionato o un filtro parzialmente ostruito. In secondo luogo, controllare il regolatore di velocità (valvola di controllo del flusso) sulla linea di alimentazione del cilindro dell'aria: i regolatori intasati sono estremamente comuni e spesso trascurati.
- Deriva delle ganasce in posizione chiusa (il pezzo cade senza segnale della valvola): Ciò indica una perdita della guarnizione del pistone all'interno del cilindro dell'aria. Scollegare la linea di scarico e verificare la presenza di perdite d'aria dalla porta di scarico mentre la pinza è in posizione chiusa. Se l'aria perde continuamente, è necessario sostituire la guarnizione del pistone. Nella maggior parte dei cilindri con pinze pneumatiche angolari, i kit di guarnizioni sono disponibili presso il produttore e la procedura di ricostruzione richiede 15-30 minuti con gli strumenti di base.
- Gioco delle ganasce o gioco che aumenta nel tempo: Usura del meccanismo a pignone e cremagliera o a camma all'interno del corpo del cilindro pneumatico. Controllare la ripetibilità delle ganasce con un comparatore: se l'errore di posizione è cresciuto oltre il doppio della ripetibilità nominale, è necessario ispezionare il meccanismo interno. Nei casi più gravi, la sostituzione completa della pinza è più economica della riparazione interna.
- Corrosione sulle guide delle ganasce o sull'esterno del corpo: Causato dalla condensa nell'aria compressa o da prodotti chimici aggressivi di lavaggio in applicazioni alimentari/farmaceutiche. Installare un essiccatore d'aria a refrigerazione a monte e verificare che il materiale selezionato per il corpo del cilindro della pinza pneumatica angolare e il trattamento superficiale siano adeguati all'ambiente chimico.
Programma di manutenzione preventiva
| Interval | Compito | Condizione di destinazione |
|---|---|---|
| Ogni giorno | Verificare i segnali del sensore e il conteggio dei cicli sul PLC | Nessun segnale mancato; incremento del conteggio dei cicli |
| Settimanale | Controllare la pressione di alimentazione all'attacco della pinza; ispezionare il tubo per eventuali attorcigliamenti | Pressione entro ± 0,02 MPa dal setpoint |
| Mensile | Pulire l'esterno del corpo del cilindro pneumatico; controllare la coppia di serraggio del dispositivo di fissaggio | Nessuna contaminazione di liquido refrigerante/olio; nessun elemento di fissaggio allentato |
| 6 mesi | Verificare la ripetibilità delle ganasce con il comparatore; pulire l'elemento del filtro dell'aria | Ripetibilità within rated specification |
| Alla durata del ciclo nominale | Revisione completa o sostituzione; installazione del kit di guarnizioni | Prestazioni del cilindro pneumatico ripristinate alle nuove specifiche |
Sistema pneumatico
Requisiti di qualità e fornitura dell'aria compressa per cilindri con pinze pneumatiche angolari
Il cilindro pneumatico all'interno di una pinza angolare è affidabile tanto quanto l'aria compressa che lo alimenta. La norma ISO 8573-1 definisce le classi di qualità dell'aria compressa e la maggior parte dei produttori di cilindri con pinze pneumatiche angolari specifica una classe minima di qualità dell'aria per i propri prodotti. La comprensione di questi requisiti previene il cedimento prematuro della tenuta, la corrosione interna e il funzionamento appiccicoso delle ganasce causato dalla contaminazione da particolato.
Contenuto particolato
La maggior parte dei cilindri di presa pneumatica angolari richiede ISO 8573-1 Classe 3 o migliore per le particelle solide, ovvero particelle non più grandi di 5 micron e una concentrazione massima di 5 mg/m³ . Una contaminazione superiore a questo livello provoca rigature dell'alesaggio del pistone e un'usura accelerata delle guarnizioni all'interno del cilindro pneumatico. Il filtraggio minimo consigliato è un filtro in bronzo sinterizzato o polietilene da 5 micron immediatamente a monte della valvola di alimentazione della pinza.
Contenuto di umidità
Il punto di rugiada dell'aria compressa dovrebbe essere almeno 10 °C inferiore alla temperatura ambiente minima nel punto di presa. In uno stabilimento a 20 °C, ciò significa che un punto di rugiada di 10 °C o inferiore (ISO 8573-1 Classe 4) è accettabile, ma in una cella frigorifera o in un'installazione esterna, potrebbe essere necessario un essiccatore a refrigerazione che raggiunga la Classe 4 o un essiccatore a membrana/essiccante che raggiunga la Classe 2 per prevenire la formazione di condensa all'interno del cilindro dell'aria.
Contenuto di olio
I moderni cilindri di presa pneumatica angolari con pistoni rivestiti in PTFE o guarnizioni permanentemente lubrificate possono funzionare con aria completamente priva di olio (contenuto di olio ISO 8573-1 Classe 1, inferiore a 0,01 mg/m³). L'esecuzione della lubrificazione a nebbia d'olio su queste unità riduce effettivamente le prestazioni eliminando il grasso di fabbrica dai cuscinetti di guida delle ganasce. Se sulla linea di alimentazione è già presente un lubrificatore a nebbia d'olio, specificare un cilindro con pinza pneumatica angolare con guarnizioni NBR adatte al servizio lubrificato a olio.
Guida all'acquisto
Lista di controllo per la selezione del cilindro della pinza pneumatica angolare prima dell'ordine
Utilizza questa lista di controllo per confermare di aver acquisito tutte le informazioni necessarie per specificare un cilindro di presa pneumatica angolare senza costose revisioni dopo la consegna.
- Massa della parte e dimensioni massime (lunghezza, diametro, peso)
- Accelerazione di picco e strappo durante il ciclo pick-and-place (dai dati del robot o del servocontrollore)
- Angolo di apertura della ganascia richiesto (totale, non per ganascia) con la parte nella pinza e la parte libera
- Pressione di alimentazione disponibile nella posizione della pinza (misurare nel punto di installazione, non nel compressore)
- Dimensioni dell'involucro disponibili (X × Y × Z) per il corpo del cilindro pneumatico più l'arco di spazzata della ganascia
- Sono necessarie la superficie di montaggio e la superficie della porta (per impostare il percorso dei tubi)
- Tipo di sensore richiesto (reed, effetto Hall o analogico) e standard di tensione/corrente di uscita (NPN/PNP, 24 V CC)
- Intervallo di temperatura operativa e presenza di lavaggi, refrigeranti o esposizione a sostanze chimiche
- Ciclo di vita richiesto (operazioni totali prima della sostituzione o revisione programmata)
- Requisiti di materiale per la punta delle dita in base alla superficie della parte e all'ambiente (acciaio, PEEK, silicone, acciaio inossidabile)
- Se è necessaria la capacità di cambio rapido della punta delle dita per la flessibilità in più parti
- Disponibilità di pezzi di ricambio e kit di guarnizioni presso il distributore locale (importante per ridurre al minimo i tempi di fermo)
Domande frequenti
Domande frequenti sui cilindri con pinze pneumatiche angolari
Qual è la differenza tra un cilindro a pinza pneumatica angolare e un cilindro pneumatico rotativo?
Un cilindro pneumatico rotante fa ruotare un albero o una flangia di un angolo definito: il suo risultato è pura rotazione, senza alcuna funzione di presa incorporata. Un cilindro di presa pneumatica angolare utilizza un meccanismo interno per convertire il movimento del pistone del cilindro pneumatico nell'apertura e chiusura angolare simmetrica delle ganasce. Il movimento "rotatorio" è interno e si traduce in un'azione di presa, non in un albero di uscita rotante. I due dispositivi svolgono funzioni completamente diverse e non sono intercambiabili.
Un cilindro di presa angolare può fare presa sia internamente che esternamente sullo stesso pezzo?
SÌ. La maggior parte dei cilindri di presa pneumatica angolari può essere configurata per la presa esterna (le ganasce si chiudono all'esterno della parte) o per la presa ad espansione interna (le ganasce si aprono in un foro all'interno della parte). Il design della punta delle dita determina la direzione dell'impugnatura: il corpo del cilindro pneumatico e il meccanismo sono identici. Alcune unità del catalogo includono nel kit sia set di polpastrelli esterni che interni. Il calcolo della forza di presa cambia perché in modalità di espansione interna, la ganascia spinge verso l'esterno anziché verso l'interno e i carichi di reazione sulle guide della ganascia sono orientati diversamente.
Come faccio a sapere se la pressione di alimentazione dell'aria è troppo bassa per il cilindro della pinza pneumatica angolare?
I segnali più comuni di pressione di alimentazione insufficiente sono la velocità di azionamento lenta delle ganasce, la chiusura incompleta delle ganasce sulla parte effettiva (il sensore si attiva sull'arresto meccanico anziché sulla parte) e una presa incoerente su più unità di presa sullo stesso collettore di alimentazione. Utilizzare un manometro digitale con funzione di mantenimento del picco sulla porta della pinza, non sull'FRL (filtro-regolatore-lubrificatore) a monte. La pressione sulla pinza dovrebbe rimanere al di sopra della pressione operativa minima specificata nella scheda tecnica della bombola pneumatica anche alla massima richiesta. Se la pressione scende al di sotto del minimo nominale durante l'attivazione, aumentare il diametro del tubo di alimentazione o aggiungere un serbatoio locale di piccolo volume (serbatoio di accumulo) vicino al banco della pinza.
Cosa causa l'apertura o la chiusura lenta di un cilindro di presa pneumatica angolare anche quando la pressione di alimentazione è corretta?
La causa più probabile è un regolatore di velocità parzialmente chiuso o intasato (controllo del flusso della valvola a spillo) nella linea di alimentazione o di scarico. I regolatori di velocità vengono generalmente impostati durante la messa in servizio e poi non vengono mai toccati, ma l'accumulo di contaminanti interni limita gradualmente il flusso. Il secondo più probabile è un tubo pneumatico parzialmente piegato o collassato, soprattutto nelle installazioni con pinze in cui il tubo deve piegarsi ripetutamente con il movimento del polso del robot. Il terzo è un solenoide della valvola che non è completamente eccitato a causa di una condizione di bassa tensione o di una bobina del solenoide parzialmente guasta. Controllare la tensione di alimentazione sulla bobina dell'elettrovalvola con la linea carica, non solo sul terminale dell'armadio.
È possibile aggiungere un meccanismo di bloccaggio per impedire l'apertura delle ganasce in caso di guasto del cilindro pneumatico?
Sì, questa è chiamata pinza "autobloccante" o "mantenimento senza alimentazione" e diversi produttori di cilindri con pinze pneumatiche angolari la offrono come opzione di catalogo. L'approccio più comune è un freno meccanico a molla sull'albero della ganascia che mantiene la ganascia in posizione quando viene persa la pressione dell'aria. Il freno si rilascia quando il cilindro pneumatico viene pressurizzato per aprirsi o chiudersi. Alcuni progetti utilizzano un meccanismo di chiusura a molla nel cilindro pneumatico stesso, in cui una porta è caricata a molla e l'altra è alimentata ad aria: ciò significa che lo stato predefinito in caso di perdita d'aria è chiuso (presa), il che è più sicuro per il trasferimento di parti sopraelevate in cui una parte caduta crea un pericolo per la sicurezza.
Quanto dura normalmente un cilindro di presa pneumatica angolare in produzione continua?
La durata del ciclo nominale dei principali produttori (SMC, Festo, SCHUNK, Pneumax) varia da 5 milioni di cicli per le unità di piccolo diametro a 50 milioni di cicli per le unità di grande diametro per carichi pesanti. A 10 cicli al minuto, 24 ore al giorno, 250 giorni all'anno, 10 milioni di cicli equivalgono a circa 2,8 anni di funzionamento continuo. La vita utile nel mondo reale spesso supera la durata nominale quando il cilindro pneumatico viene utilizzato con aria pulita e secca entro i limiti di pressione e con carichi di punta entro il momento nominale. Nella pratica, il fattore limitante più comune è l'aria compressa contaminata piuttosto che l'usura meccanica del meccanismo di presa angolare stesso.
Posso utilizzare un cilindro di presa angolare angolare su un robot collaborativo (cobot)?
Sì, e questa combinazione è sempre più comune nella produzione flessibile. Le principali considerazioni sull'integrazione riguardano il peso (la capacità di carico utile del cobot è in genere di 3-16 kg; la pinza, l'attrezzatura e la parte devono rimanere entro questo limite) e il convogliamento dell'aria compressa al polso del robot. La maggior parte dei produttori di cobot offre canali pneumatici integrati nel braccio del robot che convogliano l'aria compressa dalla base alla flangia dell'utensile, eliminando la necessità di tubi esterni che potrebbero impigliarsi. Assicurarsi che il corpo angolare del cilindro della pinza pneumatica e la massa della punta del dito siano inclusi nel calcolo del carico utile del cobot e che la velocità del ciclo della pinza sia compatibile con la velocità massima di cambio utensile e di prelievo del cobot.
Qual è il tempo di consegna tipico per i cilindri con pinze pneumatiche angolari personalizzati con alesaggio o corsa non standard?
I cilindri di presa pneumatica angolari del catalogo standard sono generalmente disponibili presso lo stock del distributore o entro 1–3 settimane franco fabbrica. Alesaggi personalizzati, corse angolari non standard, materiali speciali del corpo (titanio, acciaio inossidabile 316L) o posizioni dei sensori integrati al di fuori delle posizioni standard delle scanalature a T richiedono in genere 6-12 settimane dall'approvazione del disegno. Per i programmi OEM ad alto volume (tipicamente 500 unità all'anno), i produttori potrebbero essere disposti a sviluppare un design personalizzato del cilindro della pinza pneumatica angolare a costi NRE ridotti. Chiarisci sempre se il modello specificato è un articolo di catalogo o un ordine personalizzato prima di impegnarti in una sequenza temporale del progetto.
