Τι είναι το πνευματικό πιασίμα; | 5+ Σημαντικές εφαρμογές και πλεονεκτήματα

Pneumatic Gripper

Πηγή εικόνας: «Παράλληλη πνευματική πένσα» by Myerspictures έχει άδεια χρήσης κάτω από CC BY-NC-SA 2.0

Το θέμα της συζήτησης: Πνευματικό πιασίμα και τα χαρακτηριστικά του

Τι είναι το Gripper;

A άρπαγας είναι ένας μηχανισμός κίνησης που μιμείται ανθρώπινες χειρονομίες, όπως τα δάχτυλα. Μια λαβή είναι ένα εργαλείο που κρατά ένα αντικείμενο στη θέση του έτσι ώστε να μπορεί να μετακινηθεί. Είναι ικανό να συγκρατεί και να απελευθερώνει μια οντότητα κατά την εκτέλεση μιας λειτουργίας. Τα «σαγόνια» της λαβής είναι προηγμένα προσαρμοσμένα εργαλεία που χρησιμοποιούνται για να πιάσουν τον στόχο.

Ποια είναι η διαφορά μεταξύ των εσωτερικών και των εξωτερικών λαβών;

Το Grippers μπορεί να εκτελέσει δύο διαφορετικούς τύπους ενεργειών:

  • Εξωτερικός: Αυτός είναι ο πιο συχνά χρησιμοποιούμενος τρόπος διατήρησης αντικειμένων, καθώς είναι ο πιο απλός και έχει το ελάχιστο μήκος εγκεφαλικού επεισοδίου. Όταν τα σιαγόνια της λαβής κλείνουν, η δύναμη κλεισίματος της λαβής κλειδώνει τον στόχο στη θέση του.
  • Εσωτερικός: Η γεωμετρία του αντικειμένου ή η ανάγκη να φτάσει στο εξωτερικό του αντικειμένου μπορεί να απαιτήσει να κρατήσει το πράγμα από τη μέση σε ορισμένες εφαρμογές. Η δύναμη ανοίγματος της λαβής θα κατέχει το αντικείμενο σε αυτήν την περίπτωση.
Πνευματικό πιασίμα: Εξωτερικό και εσωτερικό Πιστωτική εικόνα: ωμέγα

Τι είναι το πνευματικό πιασίμα;

Ορισμός του πνευματικού πιασίματος

Η πνευματική πένσα είναι ένας τύπος πνευματικού ενεργοποιητή που χρησιμοποιεί είτε παράλληλη είτε γωνιακή κίνηση επιφανειών για να πιάσει ένα αντικείμενο, συχνά γνωστό ως «σιαγόνες εργαλείων ή δάχτυλα». Η λαβή μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως μέρος ενός μηχανισμού «pick and place» που επιτρέπει σε ένα προϊόν να παραλαμβάνεται και να τοποθετείται κάπου αλλού κατά τη διαδικασία σχεδιασμού-μηχανικής όταν συνδυάζεται με άλλα πνευματικά, μηχανικά ή υδραυλικά εξαρτήματα.

Το πνευματικό χειριστήριο είναι η πιο συχνά χρησιμοποιούμενη λαβή. Είναι ουσιαστικά ένας κύλινδρος που λειτουργεί με πεπιεσμένο αέρα. Όταν παρέχεται αέρας, οι σιαγόνες της λαβής κλείνουν πάνω σε ένα αντικείμενο και το πιάνουν σφιχτά ενώ γίνεται οποιαδήποτε ενέργεια και η λαβή απελευθερώνει το πράγμα όταν αλλάζει η κατεύθυνση του αέρα. Οι τυπικές εφαρμογές περιλαμβάνουν την αλλαγή της κατεύθυνσης ενός αντικειμένου ή τη μετακίνησή του, όπως σε μια λειτουργία επιλογής και θέσης.

Πώς λειτουργεί το πνευματικό πιασίμα; | Σχεδιασμός πνευματικών λαβών

Οι πιασίματα είναι συνήθως διαθέσιμες σε δύο διαμορφώσεις σιαγόνων: γωνιακές και παράλληλες. Η παράλληλη έκφραση υποδηλώνει ότι οι επιφάνειες σύλληψης των σιαγόνων παραμένουν παράλληλες καθ 'όλη την κίνηση της λαβής.

Μια κύρια συσκευή σύνδεσης ή εναλλαγής που είναι προσαρτημένη σε μια ράβδο εμβόλου, η οποία συνδέεται με μία από τις σιαγόνες της λαβής, είναι η απλούστερη των γωνιακών σχεδίων και η άλλη σιαγόνα συνδέεται με μια αντίθετη σύνδεση. Ο θεμελιώδης γωνιακός μηχανισμός σύλληψης αποτελείται από αυτές τις δύο αντίθετες σιαγόνες. Με τη σωστή σχεδίαση και κατασκευή, αυτό το είδος λαβής μπορεί να προσφέρει μεγάλη δύναμη σε μια γοητευτική κατάσταση.

Η δύναμη είναι ίση με την πίεση που ασκείται στο έμβολο, καθώς και το μήκος της ζεύξης ή του διακόπτη και της διάστασης του εργαλείου που συνδέεται με τη σιαγόνα, η οποία είναι συνήθως ένας εισαγωγικός μοχλός. Ένα από τα μειονεκτήματα αυτού του γραμμικού τύπου κίνησης σιαγόνων λαβής είναι ότι μπορεί να πιάσει μόνο έναν μικρό αριθμό εξαρτημάτων λόγω της έλλειψης προηγμένων εργαλείων.

Ένα τρίτο ή ακόμη και τέταρτο, η σιαγόνα μπορεί να προστεθεί σε αυτήν τη γωνιακή λαβή για να ορίσει έναν κεντρικό άξονα ή περιοχή πρόσφυσης. Η παράλληλη πνευματική πένσα είναι ένας άλλος σχεδιασμός ή μοντέλο της πνευματικής λαβής που χρησιμοποιεί ένα από τα πολλά διαφορετικά στυλ μηχανισμών για να μετατρέψει την κίνηση του εμβόλου ή της ράβδου σε παράλληλη διαδρομή της σιαγόνας.

Σώματα αλουμινίου με διαφορετικές επιφανειακές επεξεργασίες χρησιμοποιούνται στο σχεδιασμό των περισσότερων πνευματικών λαβών που διατίθενται στο εμπόριο όπου παρέχονται επιπρόσθετα χαρακτηριστικά φθοράς και υπάρχει αντίσταση στη διάβρωση, απαιτείται παροχή πλυσίματος, μπορεί να περιλαμβάνουν χάλυβες χωρίς λεκέδες ή κατασκευασμένα πλαστικά υλικά.

Οι πνευματικές λαβές διατίθενται σε διάφορα μεγέθη, με δυνάμεις λαβής που κυμαίνονται από μερικές ουγγιές έως μερικές εκατοντάδες κιλά. Η ικανότητα αντοχής ενός συγκεκριμένου φορτίου δεν είναι πάντοτε άμεσα ανάλογη με την αύξηση της δύναμης της λαβής. Πρέπει επίσης να ληφθεί υπόψη η ικανότητα του ενεργοποιητή να επιβιώσει στιγμές που αντικατοπτρίζονται στις σιαγόνες της λαβής από δυνάμεις που παράγονται κατά την κίνηση. Οι περισσότεροι κατασκευαστές λαβών παρέχουν τώρα βοήθεια μεγέθους με τη μορφή τεχνικών εγχειριδίων μεγέθους, εφαρμογών μεγέθους ή και των δύο.

Μηχανισμός πνευματικών πιασίματος

Μπορούν να χρησιμοποιηθούν διάφορες μέθοδοι, όπως:

  1. Μια άμεση πλευρική σύζευξη δύο εμβόλων που καθοδηγεί αντίθετες σιαγόνες σε αντίθετες κατευθύνσεις.
  2. Ένας μηχανισμός στον οποίο οι αντίθετες σιαγόνες τροφοδοτούνται από ένα τμήμα ράβδου εμβόλου που οδηγεί στην επιφάνεια του έκκεντρου των σιαγόνων.
  3. Ένα ράφι που κινείται από έμβολα οδηγεί ένα γρανάζι, το οποίο οδηγεί τις αντίθετες σιαγόνες μέσω ενός συστήματος έκκεντρου ζυγού.
  4. Μια πολύπλοκη διαδικασία στην οποία τα μέρη του εμβόλου οδηγούν έναν μηχανισμό κύλισης ανάλογο με ένα σύστημα τσοκ τόρνου.

Και τα δύο αυτά παράλληλα συστήματα θα μπορούσαν να κατασκευαστούν με τρεις ή περισσότερες σιαγόνες για να συγκρατούν κυκλικά ή ασυνήθιστα διαμορφωμένα τμήματα. Οι παράλληλες δυνάμεις λαβής ισούνται με την εφαρμοζόμενη τριβή, όπως και οι γωνιακές λαβές. Η παράλληλη λαβή μπορεί να απαιτεί παράγοντες αποτίμησης που εξαρτώνται από το μήκος των εργαλείων που συνδέονται με τη σιαγόνα λόγω της έμφυτης τριβής μέσα στους μηχανισμούς της σιαγόνας τους.

Δύναμη πιασίματος

Οι πιασίματα έχουν ένα επίπεδο δύναμης που μετράται σε λίβρες ανά τετραγωνική ίντσα αντίστασης αέρα. Η πίεση του αέρα επηρεάζει τη δύναμη της λαβής. Για παράδειγμα, εάν η πίεση του αέρα αυξηθεί κατά 20%, η δύναμη της λαβής αυξάνεται κατά 20% (μέχρι τη μέγιστη βαθμολογία πίεσης αέρα). Αυτό ανέχεται επίσης την επιλογή χρήσης ενός ρυθμιστή αέρα για τη μείωση της ισχύος της λαβής.

F \ geq \ frac {m \ φορές g \ φορές α} {n \ φορές \ mu} \ φορές S

Που:

  • F = Δύναμη σύσφιξης ενός μόνο δακτύλου (N).
  • m = Μάζα του τεμαχίου εργασίας (kg).
  • g = Βαρυτική επιτάχυνση (9.81 m / sec²).
  • a = Επιτάχυνση από δυναμική κίνηση (m / sec2).
  • n = Αριθμός δακτύλων (n = 2 για χειρολαβή δύο δακτύλων, n = 3 για λαβή τριών δακτύλων).
  • μ = Συντελεστής τριβής.
  • S = Συντελεστής ασφάλειας.

Αισθητήρες

Για να εντοπίσετε και να διαχειριστείτε τη θέση εργασίας των δακτύλων, αισθητήρες μπορεί να τοποθετηθεί παράλληλα με πνευματικές λαβές. Οι πνευματικές λαβές μπορεί να είναι εξοπλισμένες με αισθητήρες εγγύτητας ή διακόπτες ελέγχου. Μπορούν να τοποθετηθούν στις αυλακώσεις του σώματος, όπως φαίνεται στο παρακάτω διάγραμμα. Αυτοί οι αισθητήρες μπορούν να ανιχνεύσουν εάν τα δάχτυλα είναι ανοιχτά ή κλειστά.

Κριτήρια επιλογής

  1. Δύναμη πρόσφυσης: Ο τύπος σε αυτό το άρθρο πρέπει να χρησιμοποιηθεί για τη μέτρηση της ισχυρής δύναμης πρόσφυσης.
  2. Βάρος τεμαχίου: Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας, η δύναμη σύλληψης πρέπει να αντέχει το βάρος του τεμαχίου.
  3. Πίεση αέρα: Η τριβή του αέρα πρέπει να λαμβάνεται υπόψη επειδή επηρεάζει ουσιαστικά τη δύναμη πρόσφυσης και επηρεάζει το μέγεθος της λαβής.
  4. Διαμόρφωση τεμαχίου: Το σχήμα του τεμαχίου εργασίας μπορεί να αποφασίσει εάν πρέπει να χρησιμοποιηθούν δύο ή τρεις δακτύλιοι. 2 λαβές δακτύλων είναι πολύ δημοφιλείς και μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε ένα ευρύ φάσμα αντικειμένων. Τα στρογγυλά ή κυλινδρικά σχήματα μπορούν να πιάνονται με τρία δάχτυλα.
  5. Τύπος λαβής: Ανάλογα με το τεμάχιο εργασίας, η λαβή μπορεί να έχει εξωτερική ή εσωτερική λαβή.
  6. Περιβάλλο: Οι πνευματικοί πιασίματα πρέπει να επιλέγονται ανάλογα με το περιβάλλον λειτουργίας που ενδέχεται να μην είναι κατάλληλο για επικίνδυνες καταστάσεις.

Ποιο είναι το κύριο χαρακτηριστικό των πνευματικών πιασίματος;

Η πλειονότητα των πνευματικών λαβών έχουν σχεδιαστεί ώστε να είναι διπλής δράσης. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί πεπιεσμένος αέρας για να τα ανοίξετε και να τα κλείσετε. Εσωτερική και εξωτερική σύσφιξη είναι επίσης δυνατή με αυτήν τη λειτουργία. Σε περίπτωση που λείπει η αντίσταση του αέρα, οι πιασίματα διπλής δράσης θα παρέχουν έναν μηχανισμό υποβοήθησης ελατηρίου για τη συγκράτηση του τεμαχίου εργασίας.

Διάγραμμα πνευματικών λαβών

Pneumatic Gripper
Πηγή εικόνας: «Παράλληλη πνευματική πένσα» by Myerspictures έχει άδεια χρήσης κάτω από CC BY-NC-SA 2.0

Τύποι πνευματικών λαβών

Τα μοντέλα με γωνιακή λαβή 2 σιαγόνων και 2 γωνιών είναι τα πιο συνηθισμένα στυλ πνευματικής λαβής. Οι παράλληλες λαβές είναι οι πιο κοινές λαβές, καθώς ανοίγουν και κλείνουν παράλληλα με το αντικείμενο που θα φέρουν. Είναι το πιο εύκολο να εργαστούν και μπορούν να φιλοξενήσουν διαφορές διαστάσεων. Οι γωνιακές λαβές χρειάζονται περισσότερο χώρο όταν γέρνουν τα σαγόνια μακριά από το αντικείμενο με ακτινικό τρόπο. Τρεις λαβές τύπου σιαγόνας και εναλλαγής είναι επίσης διαθέσιμες για πιο ακριβείς ανάγκες χειρισμού.

Πνευματικό πιασίμα: Γωνιακό και παράλληλο. Πηγή εικόνας: Ωμέγα

Εκτός από αυτό, οι πνευματικοί πιασίματα μπορούν να ταξινομηθούν ανάλογα με τη δράση των δακτύλων πρόσφυσης, του μηχανισμού πιασίματος και των ρυθμίσεων. Τα παρακάτω είναι μερικά από τα πιο συνηθισμένα:

Pneumatic 2 Finger και 3 Finger Grippers

Οι πιο δημοφιλείς πένσες είναι πνευματικοί πένσες με δύο δάχτυλα. Τα δάχτυλα μπορούν να τοποθετηθούν σε δύο διαφορετικά μέρη. Οι άκρες των δακτύλων ανοίγουν και κλείνουν σε μια συγχρονισμένη κίνηση ενάντια στον κεντρικό άξονα της λαβής. 3 λαβές δακτύλων είναι ιδανικές για χειρισμό κυκλικών επιφανειών, επειδή έχουν πιο σφικτή λαβή από 2 αρπάγες δακτύλων. Τα δάχτυλα μπορούν να τοποθετηθούν σε τρία διαφορετικά μέρη. Τα δάχτυλα της λαβής ανοίγουν και κλείνουν προς την κατεύθυνση του κεντρικού άξονα της λαβής. Σε αντίθεση με τις λαβές με δύο δάχτυλα, τρία δάχτυλα έχουν μεγαλύτερη προστασία και ακριβή κεντράρισμα.

Ενιαία πνευματική πένσα | Πνευματικό πιασίμα διπλής δράσης

Διατίθενται πνευματικά πένσα μονής ή διπλής δράσης. Ένα ελατήριο χρησιμοποιείται στις πνευματικές πένσες μονής δράσης για να βοηθήσει την ώθηση προς μία κατεύθυνση. Η πλειονότητα των πνευματικών λαβών προορίζεται να είναι διπλής δράσης. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί πεπιεσμένος αέρας για να τα ανοίξετε και να τα κλείσετε. Εσωτερική και εξωτερική σύσφιξη είναι επίσης δυνατή με αυτήν τη λειτουργία. Σε περίπτωση που λείπει η αντίσταση του αέρα, οι πιασίματα διπλής δράσης θα παρέχουν έναν μηχανισμό υποβοήθησης ελατηρίου για τη συγκράτηση του τεμαχίου εργασίας.

Πνευματικός μαγνητικός πιαστήρας

Ο χειρισμός σιδηρομαγνητικών υλικών είναι δυνατός με μαγνητικές λαβές. Οι μόνιμοι μαγνήτες είναι εγκατεστημένοι στους πυρήνες των αρπακτικών. Ο μαγνήτης μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να φιλοξενήσει μια σειρά μεγεθών αντικειμένων ανάλογα με το βάρος του. Αξίζει να σημειωθεί, ωστόσο, ότι οι μόνιμοι μαγνήτες χάνουν τις μαγνητικές τους ιδιότητες σε υψηλότερες θερμοκρασίες (πάνω από 150 ° C).

Με βάση το σχήμα των δάχτυλων

Τα δάχτυλα της πνευματικής λαβής πιάνονται με δυσκαμψία στις περισσότερες περιπτώσεις. Ωστόσο, αυτά τα δάχτυλα μπορεί να είναι κατασκευασμένα με διάφορους τρόπους για να ελαχιστοποιηθεί το μέγεθος και η δύναμη πρόσφυσης που απαιτείται για την εφαρμογή. Η φόρμα συμπεριφοράς και συγκράτησης βελτιώνει τη σταθερότητα της πρόσφυσης ενώ μειώνει την αναγκαία δύναμη. Η παρακάτω εικόνα απεικονίζει αρκετά τυπικά σχήματα δακτύλων.

Με βάση την επαναληψιμότητα

Η επαναληψιμότητα της λαβής είναι δείκτης της ικανότητάς της να επιτυγχάνει τη βέλτιστη ακρίβεια τοποθεσίας. Ανάλογα με τον αριθμό των ψηφίων και την ταχύτητα δράσης, οι πνευματικοί πιασίματα μπορεί να έχουν διαφορετικά επίπεδα επαναληψιμότητας. Ως αποτέλεσμα, η επαναληψιμότητα πρέπει να υπολογιστεί ανάλογα με τις ανάγκες ακρίβειας της εφαρμογής.

Εφαρμογές του πνευματικού πιασίματος

Οι ακόλουθες εταιρείες χρησιμοποιούν συχνά πνευματικές λαβές:

  1. Ρομποτική
  2. Κατασκευή ιατρικών συσκευών
  3. Βιοτεχνολογία και φαρμακευτικές βιομηχανίες
  4. Έγχυση και πλαστική χύτευση
  5. Επεξεργασία στο εργαστήριο
  6. Αυτοματοποιημένα συστήματα

Πλεονεκτήματα πνευματικού πιασίματος

Παρόλο που η παράλληλη λαβή μπορεί να είναι οριακά πιο ακριβή από μια ισοδύναμη γωνιακή σχεδίαση, άλλοι το θεωρούν ανώτερο από τον γωνιακό τύπο επειδή μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για να πιάσει ένα τεράστιο εύρος μεγεθών εξαρτημάτων χωρίς να προσαρμόσει το προσαρτημένο εργαλείο.

Η ικανότητα λειτουργίας ως κυλίνδρων διπλής δράσης είναι ένα άλλο πλεονέκτημα τόσο των γωνιακών όσο και των παράλληλων πνευματικών λαβών. Ως αποτέλεσμα, μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την πρόσφυση είτε των εξωτερικών είτε των εσωτερικών ιδιοτήτων του εξαρτήματος. Μοντέλα μονής δράσης με ελατηριωτή απόδοση είναι επίσης δυνατά. Μια άλλη παραλλαγή χρησιμοποιεί ελατήρια για να βοηθήσει στην ενεργοποίηση, επιτρέποντας πολύ μεγαλύτερη ικανότητα δύναμης σε μικρότερο χώρο.

Τα παρακάτω είναι μερικά από τα ειδικά οφέλη των πνευματικών λαβών:

  1. Ελαφρύ
  2. Φιλικό προς τον προϋπολογισμό
  3. Ισχυρή δύναμη σύλληψης
  4. Δυνατότητα πρόσφυσης σε ένα ευρύ φάσμα διαμορφώσεων αντικειμένων εργασίας
  5. Δύναμη λαβής που μπορεί να ρυθμιστεί

Σχετικά με την Esha Chakraborty

Έχω ένα υπόβαθρο στην Αεροδιαστημική Μηχανική, επί του παρόντος εργάζομαι για την εφαρμογή της Ρομποτικής στην Άμυνα και τη Διαστημική Επιστήμη Βιομηχανία. Είμαι συνεχής μαθητής και το πάθος μου για τις δημιουργικές τέχνες με κάνει να τείνω να σχεδιάζω νέες ιδέες μηχανικής.
Με τα ρομπότ να αντικαθιστούν σχεδόν όλες τις ανθρώπινες ενέργειες στο μέλλον, θέλω να φέρω στους αναγνώστες μου τις θεμελιώδεις πτυχές του θέματος με έναν εύκολο αλλά ενημερωτικό τρόπο. Μου αρέσει επίσης να ενημερώνω ταυτόχρονα τις εξελίξεις στον κλάδο της αεροδιαστημικής.

Συνδεθείτε μαζί μου με το LinkedIn - http://linkedin.com/in/eshachakraborty93

Lambda Geeks