Qu'est-ce que la pince pneumatique? | 5+ applications et avantages importants

Pince pneumatique

Source de l'image: «Pince pneumatique parallèle» by myersimages sous est autorisé CC BY-NC-SA 2.0

Le sujet de discussion: la pince pneumatique et ses caractéristiques

Qu'est-ce qu'une pince?

A pince est un mécanisme de mouvement qui imite les gestes humains, tels que le bout des doigts. Une pince est un outil qui maintient un élément en place afin qu'il puisse être déplacé. Il est capable de retenir et de libérer une entité lors de l'exécution d'une opération. Les «mâchoires» de la pince sont des outils personnalisés avancés utilisés pour saisir la cible.

Quelle est la différence entre les pinces internes et les pinces externes?

Les préhenseurs peuvent exécuter deux types d'actions différents:

  • Externe: C'est le moyen le plus souvent utilisé pour conserver les artefacts, car il s'agit de la méthode la plus simple et de la longueur de course la plus minimale. Lorsque les mâchoires de la pince se ferment, la force de fermeture de la pince verrouille la cible en place.
  • Interne: La géométrie de l'objet ou la nécessité d'atteindre l'extérieur de l'objet peut nécessiter de tenir la chose par le milieu dans certaines applications. La puissance d'ouverture de la pince posséderait l'objet dans cette situation.
Pince pneumatique: externe et interne; Crédit image : oméga

Qu'est-ce que la pince pneumatique?

Définition de la pince pneumatique

Une pince pneumatique est un type d'actionneur pneumatique qui utilise un mouvement parallèle ou angulaire de surfaces pour saisir un objet, souvent appelé «mâchoires ou doigts d'outillage». La pince peut être utilisée dans le cadre d'un mécanisme «pick and place» qui permet à un produit d'être ramassé et positionné ailleurs pendant le processus de conception technique lorsqu'il est combiné avec d'autres composants pneumatiques, mécaniques ou hydrauliques.

La pince à commande pneumatique est la pince la plus souvent utilisée; il s'agit essentiellement d'un cylindre fonctionnant à l'air comprimé. Lorsque l'air est fourni, les mâchoires de la pince se ferment sur un objet et le saisissent fermement pendant toute action, et la pince libère la chose lorsque la direction de l'air est décalée. Les applications typiques incluent le changement de direction d'un objet ou son déplacement, comme dans une opération de prélèvement et de placement.

Comment fonctionne une pince pneumatique? | Conception de pince pneumatique

Les pinces sont généralement disponibles en deux configurations de mâchoires: angulaires et parallèles. L'expression parallèle indique que les surfaces de préhension des mâchoires restent parallèles tout au long du mouvement de la pince.

Une liaison primaire ou un dispositif à genouillère attaché à une tige de piston, qui est connectée à l'une des mâchoires de la pince, est la plus simple des conceptions angulaires et l'autre mâchoire est connectée à une liaison opposée. Le mécanisme de préhension angulaire fondamental est constitué de ces deux mâchoires opposées. Avec l'outillage et la construction corrects, ce type de pince peut fournir beaucoup de force dans une situation anguleuse.

La force est égale à la pression appliquée sur le piston ainsi qu'à la longueur de l'accouplement ou de la genouillère et à la dimension de l'outillage relié à la mâchoire, qui est généralement un levier d'introduction. L'un des inconvénients de ce type linéaire de mouvement de la mâchoire de préhension est qu'il ne peut saisir qu'un petit nombre de pièces en raison du manque d'outillage avancé.

Un troisième, voire un quatrième, la mâchoire peut être ajoutée à cette pince angulaire pour définir un axe ou une zone centrale de préhension. La pince pneumatique parallèle est une autre conception ou un autre modèle de pince pneumatique qui utilise l'un des nombreux styles de mécanismes pour transformer le mouvement du piston ou de la tige en un déplacement parallèle de la mâchoire.

Des corps en aluminium avec différents traitements de surface sont utilisés dans la conception de la plupart des pinces pneumatiques disponibles dans le commerce où des caractéristiques d'usure supplémentaires sont fournies et une résistance à la corrosion, des dispositions de lavage sont nécessaires, peuvent inclure des aciers sans taches ou des matériaux plastiques d'ingénierie.

Les pinces pneumatiques sont de différentes tailles, avec des forces de préhension allant de quelques onces à plusieurs centaines de livres. La capacité à supporter une charge particulière n'est pas toujours directement proportionnelle à la croissance de la force de la pince. La capacité de l'actionneur à survivre à des moments reflétés dans les mâchoires de la pince à partir des forces produites pendant le mouvement doit également être prise en compte. La plupart des fabricants de pinces fournissent désormais une assistance au dimensionnement sous forme de manuels techniques de dimensionnement, d'applications de dimensionnement, ou les deux.

Mécanisme de pince pneumatique

Différentes méthodes peuvent être utilisées, telles que:

  1. Un accouplement latéral direct de deux pistons qui guide les mâchoires opposées dans des directions opposées.
  2. Un mécanisme dans lequel les mâchoires opposées sont alimentées par une partie de tige de piston qui se déplace sur la surface de came des mâchoires.
  3. Une crémaillère entraînée par des pistons entraîne un pignon, qui entraîne des mâchoires opposées à travers un système de came de scotch yoke.
  4. Un processus complexe dans lequel les pièces de piston entraînent un mécanisme de défilement analogue à un système de serrage de tour.

Ces deux systèmes parallèles pourraient être construits avec trois mâchoires ou plus pour saisir des sections circulaires ou de forme inhabituelle. Les forces de préhension parallèles sont égales au frottement appliqué, tout comme les pinces angulaires. Les pinces parallèles peuvent nécessiter des facteurs de déclassement en fonction de la longueur de l'outillage attaché à la mâchoire en raison du frottement inhérent à leurs mécanismes de mâchoire.

Force de préhension

Les pinces ont un niveau de force mesuré en livres par pouce carré de résistance à l'air. La pression de l'air influence la force de la pince; par exemple, si la pression d'air est augmentée de 20%, la force de la pince est augmentée de 20% (jusqu'à la pression d'air maximale de la pince). Cela tolère également la possibilité d'utiliser un régulateur d'air pour diminuer la puissance de la pince.

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

Où :

  • F = Force de préhension d'un seul doigt (N).
  • m = Masse de la pièce (kg).
  • g = accélération gravitationnelle (9.81 m / s²).
  • a = Accélération du mouvement dynamique (m / sec2).
  • n = nombre de doigts (n = 2 pour la pince à deux doigts; n = 3 pour la pince à trois doigts).
  • μ = coefficient de frottement.
  • S = facteur de sécurité.

Capteurs

Pour détecter et gérer l'emplacement de travail des doigts, capteur peut être monté à côté de pinces pneumatiques. Les pinces pneumatiques peuvent être équipées de capteurs de proximité ou d'interrupteurs de commande. Ils peuvent être placés dans les rainures du corps, comme le montre le schéma ci-dessous. Ces capteurs peuvent détecter si les doigts sont ouverts ou fermés.

Critères de sélection

  1. Force de préhension: La formule de cet article doit être utilisée pour mesurer la puissante force de préhension.
  2. Poids de la pièce: Pendant le processus, la force de préhension doit résister au poids de la pièce.
  3. Pression d'air: Le frottement de l'air doit être pris en compte car il a un impact considérable sur la puissance de préhension et affecte le dimensionnement de la pince.
  4. Configuration de la pièce: La forme de la pièce peut décider s'il faut utiliser des pinces à deux ou trois doigts. Les pinces à 2 doigts sont très populaires et peuvent être utilisées sur une large gamme d'articles. Les formes rondes ou cylindriques peuvent être saisies avec trois doigts.
  5. Type de poignée: Selon la pièce à usiner, la pince peut avoir une poignée externe ou interne.
  6. Environnement: Les pinces pneumatiques doivent être choisies en fonction de l'environnement d'exploitation, elles peuvent ne pas convenir aux situations dangereuses.

Quelle est la principale caractéristique des pinces pneumatiques?

La majorité des pinces pneumatiques sont conçues pour être à double effet. L'air comprimé peut être utilisé pour les ouvrir et les fermer. Le serrage interne et externe est également possible avec cette fonction. Dans le cas où la résistance de l'air est manquante, les pinces à double effet fourniront un mécanisme d'assistance à ressort pour maintenir la pièce à usiner.

Schéma de la pince pneumatique

Pince pneumatique
Source de l'image: «Pince pneumatique parallèle» by myersimages sous est autorisé CC BY-NC-SA 2.0

Types de pinces pneumatiques

Les modèles de pinces à 2 mors parallèles et à 2 mors angulaires sont les types de pinces pneumatiques les plus courants. Les pinces parallèles sont les pinces les plus courantes car elles s'ouvrent et se ferment parallèlement à l'objet qu'elles porteraient. Ils sont les plus faciles à utiliser et peuvent s'adapter aux différences dimensionnelles. Les pinces angulaires ont besoin de plus d'espace lorsqu'elles inclinent les mâchoires loin de l'objet de manière radiale. Trois pinces à mâchoires et à genouillères sont également disponibles pour des besoins de manipulation plus précis.

Pince pneumatique: angulaire et parallèle; Source de l'image : Oméga

En dehors de cela, les pinces pneumatiques peuvent être classées en fonction de l'action des doigts de préhension, du mécanisme de préhension et des réglages. Voici quelques-uns des plus courants:

Pinces pneumatiques à 2 et 3 doigts

Les pinces les plus populaires sont les pinces pneumatiques à deux doigts. Les doigts peuvent être placés à deux endroits différents. Le bout des doigts s'ouvre et se ferme dans un mouvement synchronisé contre l'axe central de la pince. Les pinces à 3 doigts sont idéales pour manipuler les surfaces circulaires car elles ont une prise plus ferme que les pinces à 2 doigts. Les doigts peuvent être placés à trois endroits différents. Les doigts de la pince s'ouvrent et se ferment dans la direction de l'axe central de la pince. Contrairement aux pinces à deux doigts, trois doigts ont plus de protection et un centrage précis.

Pince pneumatique à simple effet | Pince pneumatique à double effet

Des pinces pneumatiques à simple effet ou double effet sont disponibles. Un ressort est utilisé dans les pinces pneumatiques à simple effet pour faciliter la poussée dans une direction. La majorité des pinces pneumatiques sont destinées à être à double effet. L'air comprimé peut être utilisé pour les ouvrir et les fermer. Le serrage interne et externe est également possible avec cette fonction. Dans le cas où la résistance de l'air est manquante, les pinces à double effet fourniront un mécanisme d'assistance à ressort pour maintenir la pièce à usiner.

Pince magnétique pneumatique

La manipulation de matériaux ferromagnétiques est possible avec des pinces magnétiques. Des aimants permanents sont installés dans les noyaux des pinces. L'aimant peut être utilisé pour accueillir une gamme de tailles d'objets en fonction de son poids. Il convient cependant de noter que les aimants permanents perdent leurs propriétés magnétiques à des températures plus élevées (supérieures à 150 ° C).

Basé sur la forme des doigts

Les doigts de la pince pneumatique saisissent avec rigidité dans la plupart des cas. Cependant, ces doigts peuvent être fabriqués de diverses manières pour minimiser la taille et la puissance de préhension requises pour l'application. La forme englobante et de rétention améliore la stabilité de la préhension tout en abaissant la force nécessaire. L'illustration ci-dessous représente plusieurs formes de doigts typiques.

Basé sur la répétabilité

La répétabilité de la pince est un indicateur de sa capacité à atteindre une précision de localisation optimale. En fonction du nombre de chiffres et de la vitesse d'action, les pinces pneumatiques peuvent avoir différents niveaux de répétabilité. En conséquence, la répétabilité doit être calculée en fonction des besoins de précision de l'application.

Applications de la pince pneumatique

Les entreprises suivantes utilisent souvent des pinces pneumatiques:

  1. Robotique
  2. Fabrication de dispositifs médicaux
  3. Industries biotechnologiques et pharmaceutiques
  4. Moulage par injection et moulage de plastique
  5. Traitement en laboratoire
  6. Systèmes automatisés

Avantages de la pince pneumatique

Bien que la pince parallèle puisse être légèrement plus chère qu'une conception angulaire équivalente, d'autres la considèrent comme supérieure au type angulaire car elle peut également être utilisée pour saisir une énorme gamme de tailles de composants sans ajuster l'outillage attaché.

La capacité de fonctionner comme des vérins à double effet est un autre avantage des pinces pneumatiques angulaires et parallèles. En conséquence, ils peuvent être utilisés pour saisir les propriétés extérieures ou internes de la pièce. Des modèles à simple effet avec rappel par ressort sont également possibles. Une autre variante utilise des ressorts pour aider à l'actionnement de préhension, permettant une capacité de force beaucoup plus grande dans un espace plus petit.

Voici quelques-uns des avantages spécifiques des pinces pneumatiques:

  1. Poids léger
  2. Économique
  3. Force de préhension puissante
  4. Capacité à saisir une large gamme de configurations de pièces
  5. Puissance de préhension réglable

À propos d'Esha Chakraborty

J'ai une formation en ingénierie aérospatiale, je travaille actuellement à l'application de la robotique dans l'industrie de la défense et des sciences spatiales. Je suis un apprenant continu et ma passion pour les arts créatifs me maintient enclin à concevoir de nouveaux concepts d'ingénierie.
Avec des robots remplaçant presque toutes les actions humaines dans le futur, j'aime apporter à mes lecteurs les aspects fondamentaux du sujet d'une manière simple mais informative. J'aime aussi me tenir au courant des progrès de l'industrie aérospatiale simultanément.

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Geeks Lambda