Elegir la pinza correcta para el robot puede parecer sencillo al principio. Una pieza tiene que cogerse, moverse y colocarse. Por lo tanto, el siguiente paso parece evidente: Compare las pinzas y seleccione la que mejor se adapte. Pero es ahí donde muchos proyectos de herramienta de extremo de brazo se vuelven más complicados de lo necesario.
Una pinza de robot no es solo un componente del extremo del brazo de un robot. Es la interfaz directa entre el robot, la pieza y el proceso de producción. Afecta la fiabilidad del agarre, el tiempo de ciclo, el control de posición, el uso de energía, el esfuerzo de montaje, así como la puesta en funcionamiento.
Por eso, la selección de una pinza de robot no debería comenzar con la pinza en sí. Debería comenzar con la aplicación.
El objetivo es definir un concepto de agarre que sea el más adecuado para la pieza, teniendo en cuenta el movimiento, la configuración del robot, la arquitectura del sistema y el entorno de producción. Una vez que estos factores están claros, se vuelve mucho más fácil seleccionar la pinza industrial para el robot adecuada, la solución de vacío o el concepto completo de herramienta de extremo de brazo.
Aquí tiene un proceso práctico de cinco pasos.
1. Defina la aplicación concreta
Pieza, movimiento, entorno, tolerancias y requisitos de flexibilidad
2. Elija el concepto de agarre
Pinza de vacío o mecánica basada en el comportamiento de la pieza y la estabilidad del proceso
3. Defina la arquitectura del sistema
Vacío centralizado o descentralizado, actuador neumático o eléctrico, robot e interfaces de controlador
4. Seleccione el tipo de pinza
Pinza paralela, angular, radial, de 3 dedos o pinza adaptativa basada en la geometría y el movimiento
5. Diseñar y validar el concepto de contacto
Dedos de la pinza, ventosas de vacío, tolerancias, comportamiento de la superficie y pruebas en condiciones reales
Antes de comparar las tecnologías de agarre, defina lo que el sistema de sujeción robótico debe hacer en la práctica.
Comience con la pieza. Mire más allá de los datos nominales y verifique las condiciones reales de producción:
A continuación, observe el movimiento. ¡El tiempo es dinero! El tiempo de agarre debe ser lo más corto posible y tan largo como lo requiera la aplicación. Piense con anticipación: Es posible que algún día desee acelerar el proceso. Una vez que haya agarrado la pieza, un agarre estable durante la sujeción no es suficiente. La pieza debe permanecer segura mientras el robot acelera, reduce la velocidad, cambia de dirección y deposita la pieza.
Este es, a menudo, el punto en el que el concepto puede comenzar a plantear desafíos. Si el perfil de movimiento del robot, el tiempo de ciclo, la posición de recogida o el requisito de colocación no están claros, el diseño de la herramienta de extremo de brazo puede volverse más complejo de lo necesario. Los equipos pueden añadir fuerza adicional, peso adicional o un margen de seguridad extra solo para estar seguros.
La pregunta principal es: ¿Cómo se mueve la pieza desde la recogida hasta la colocación, y cuál es el tiempo de ciclo disponible para crear un movimiento de agarre estable?
Una vez que la aplicación está definida, el principio de agarre puede evaluarse con mayor confianza.
La primera decisión técnica suele ser si debe utilizar una pinza de vacío o una pinza mecánica. Esta decisión siempre debe estar orientada por la aplicación. Ninguna tecnología de agarre suele ser mejor que la otra.
Cuándo la sujeción por vacío tiene sentido
La sujeción por vacío es a menudo adecuado cuando:
La sujeción por vacío puede funcionar bien para paneles, láminas, embalajes, cajas, y muchas piezas sensibles. Pero lo que más importa es la superficie real. La porosidad, la rugosidad, la curvatura, el polvo, el aceite y el comportamiento de la puerta CPS pueden cambiar el resultado en la producción.
El agarre mecánico es a menudo adecuado cuando:
El agarre mecánico puede controlar el control de posición y el movimiento de manera muy efectiva. El diseño de los dedos, la fuerza de agarre, la huella de contacto y la compensación de tolerancia deben ajustarse a la pieza.
La clave no es preguntar, “¿Cuál pinza es la mejor?”
Pregunte: ¿Cuál concepto de agarre es el mejor para el comportamiento de la pieza, el movimiento y la estabilidad de proceso requerida?
Una vez que el concepto de agarre está claro, la siguiente decisión es la arquitectura del sistema. En este paso, la pinza del robot está conectada al sistema de automatización completo.
Para soluciones de vacío, la arquitectura puede incluir generación de vacío centralizada o descentralizada. La generación de vacío centralizada es una buena opción cuando se utilizan varios puntos de succión. La generación descentralizada de vacío puede ser útil cuando el tiempo de respuesta, el control local o las zonas de pinzas modulares son importantes.
Para las pinzas mecánicas, la arquitectura a menudo implica elegir entre un actuador neumático y uno eléctrico.
Las pinzas neumáticas pueden combinar un tamaño compacto y un peso reducido con una fuerte fuerza de agarre, dependiendo del diseño. A menudo son adecuadas para tareas de manipulación robustas, de alta velocidad o con limitaciones de espacio, especialmente donde el aire comprimido ya está disponible.
Las pinzas eléctricas pueden ser una elección apropiada para aplicaciones donde el control de posición, el ajuste de carrera, el control de fuerza o la retroalimentación sean importantes. Pueden ser útiles cuando los cambios de formato ocurren con frecuencia o cuando se necesitan datos adicionales del proceso para la puesta en funcionamiento y la diagnosis.
La arquitectura del sistema también incluye:
Es aquí donde la planificación de la herramienta de extremo de brazo es una decisión que afecta a todo el sistema. Un end effector de robot puede parecer adecuado como componente y aun así generar problemas si no se integra correctamente con el robot, la arquitectura de control o la configuración de producción.
La pregunta principal es: ¿Qué arquitectura se adapta al sistema de manipulación global?
Si el concepto apunta hacia un agarre mecánico, el siguiente paso es seleccionar el tipo de pinza. Esto aún no es una selección detallada de componentes. Es la decisión que define cómo se abordará, sujetará, moverá y colocará la pieza.
Los tipos comunes de pinzas de robot incluyen:
Una pinza paralela puede ser adecuada para piezas rectangulares, componentes planos y aplicaciones donde un movimiento de agarre recto garantiza un agarre estable. A menudo se utiliza cuando el acceso es fácil y la pieza puede ser sujetada desde dos lados. El tiempo de agarre también es rápido, dependiendo del recorrido de las mordazas.
Una pinza angular se abre y cierra alrededor de un ángulo. Esto puede ser útil cuando se requiere un movimiento compacto y el movimiento de apertura se ajusta al espacio circundante.
Una pinza radial ofrece un ángulo de apertura más amplio. Esto puede ser útil cuando los dedos deben alejarse de contornos que interfieren o cuando la pinza debe acercarse a la pieza de una manera específica.
Una pinza de 3 dedos se utiliza con frecuencia para piezas redondas o cilíndricas. El movimiento de centrado permite un control de posición estable. El tiempo de agarre también es rápido, dependiendo del recorrido de las mordazas.
Una pinza adaptativa es una opción adecuada cuando las formas de las piezas varían o cuando es necesario manejar la pieza con cuidado. La pinza puede adaptarse a diferentes contornos y proporcionar soporte para tareas de manipulación flexibles.
El tipo de pinza adecuado depende de la geometría, la accesibilidad, el control de posición, la estabilidad del movimiento, el espacio disponible y la flexibilidad futura.
La pregunta clave es: ¿Cómo debe la pinza abordar, sujetar, mover y colocar la pieza en el proceso actual?
El concepto de contacto es donde el diseño de la herramienta de extremo de brazo se vuelve específico. Es también donde pequeñas elecciones pueden tener un gran efecto en la fiabilidad del agarre.
Un sistema de agarre robótico puede ser dimensionado correctamente en papel y aun así fallar en producción si el punto de contacto no coincide con la superficie real de la pieza. El polvo, el aceite, la curvatura, la porosidad o la variación de la superficie pueden alterar el resultado.
La validación ayuda a reducir ese riesgo.
Antes de pasar a los pasos detallados de ingeniería, verifique el concepto en condiciones reales:
La validación convierte las suposiciones en confianza. Esto ayuda a reducir los ciclos de rediseño, los retrasos en la puesta en funcionamiento y el sobredimensionamiento. Se recomienda realizar una prueba bajo condiciones reales.
Empiece por la aplicación, no por la pinza en sí. Defina la pieza, el movimiento, el tiempo de ciclo, el entorno, los requisitos de recogida y colocación, y las variaciones de tolerancia. A continuación, compare los conceptos de agarre, la arquitectura del sistema, el tipo de pinza y las necesidades de validación antes de proceder a la selección detallada del producto.
Ninguna es mejor por defecto. La sujeción por vacío puede ser una buena elección para piezas planas, delicadas o variables con un comportamiento superficial adecuado. El agarre mecánico puede ser ideal para geometrías específicas, el control de posición preciso y los movimientos dinámicos. La aplicación es el factor decisivo.
La fiabilidad del agarre depende de la geometría de la pieza, el comportamiento de la superficie, el movimiento del robot, la aceleración, las tolerancias, el diseño del contacto, las condiciones ambientales y la retroalimentación. Un concepto debe verificarse en condiciones realistas antes de su implementación.
Una pinza paralela es adecuada para piezas rectangulares, una pinza de 3 dedos puede utilizarse para piezas cilíndricas, las pinzas angulares y radiales son ideales cuando los requisitos de espacio o apertura son críticos, y las pinzas adaptativas pueden soportar formas variables o manejar piezas delicadas.
Valide el concepto de herramienta de extremo de brazo antes de comenzar con las fases de ingeniería detallada y ejecución. La validación temprana ayuda a verificar las hipótesis relacionadas con el movimiento, las tolerancias, las condiciones de la superficie, la retroalimentación, el uso de energía y la flexibilidad futura.