Les vérins compacts dans l'outillage en bout de bras doivent être sélectionnés comme une partie de la charge complète du robot, pas comme des composants catalogue isolés. Additionnez le corps de pince ou de vérin, les doigts, la plaque de montage, les capteurs, les vannes, les raccords, les tubes, les câbles et la pièce. Vérifiez ensuite le centre de gravité, l'inertie, la force de préhension, l'interface poignet, le timing de cycle et l'état sûr après perte d'air.
Universal Robots définit la charge utile comme le poids combiné fixé à la bride outil et exige que son centre de gravité soit configuré (Universal Robots payload guidance, consulté le 2026-07-10). Dire « la pince est sous la charge utile du robot » est donc une approbation incomplète.
Utilisez les pages ISO actuelles, les instructions du fabricant du robot et les données catalogue propres aux options lors du dimensionnement de vérins compacts pour EOAT. Évitez les ratios de charge non sourcés, les pourcentages de gain d'espace, les récits client, les règles fixes de réservoir ou les comparaisons promotionnelles de performance sans preuve d'essai correspondante.
La charge utile EOAT est la masse combinée fixée à la bride robot, pièce incluse. Le centre de gravité combiné est l'emplacement pondéré par la masse de cette charge complète. La force de préhension effective est la force de doigt définie par le catalogue à une pression, une position de course et une distance de point de préhension déclarées.
Points clés
- La charge utile robot inclut l'outil et la pièce; l'empilage travaillé de 2.30 kg a un CoG combiné de 114 mm (Universal Robots).
- Calculez l'inertie avant d'estimer le temps de cycle.
- SMC définit la force MHZ2 par doigt à une pression et une distance de contact déclarées.
- Validez confirmation de préhension, isolation d'énergie et état de perte d'air sur la vraie machine.
Dans notre comparaison de sources, la frontière utile de conception était claire: ISO 9409-1 contrôle l'interface de bride, le fabricant du robot contrôle les limites de charge utile et d'inertie, le catalogue de pince contrôle la force de doigt et les limites de moment, et l'essai machine prouve que l'EOAT combiné tient réellement la pièce.
Réponse courte: traiter l'EOAT comme un budget de charge et de moment
Dans l'exemple, cinq composants EOAT totalisent 2.30 kg et créent un centre de gravité combiné à 114 mm de la bride. Universal Robots dit que la charge utile doit inclure la pince et la pièce, avec masse, centre de gravité et inertie configurés ensemble (Universal Robots maximum payload guidance).
Utilisez trois contrôles liés:
Masse totale de la charge utile = somme de tous les composants fixés et de la pièce
Distance combinée du centre de gravité = somme de chaque masse x sa distance à la bride / masse totale
Estimation du moment statique à la bride = somme de chaque masse x sa distance à la brideLe calcul de moment ci-dessous est une feuille d'exemple, pas une note robot. Remplacez chaque valeur par la masse mesurée du composant et la distance issue du dessin. Le manuel du robot reste l'autorité pour masse admissible, enveloppe de centre de gravité, moments, inertie, orientation et accélération.
| Élément exemple | Masse | Distance depuis la bride | Masse x distance |
|---|---|---|---|
| Adaptateur de poignet | 0.35 kg | 20 mm | 0.0070 kg m |
| Vanne et capteurs | 0.15 kg | 45 mm | 0.0068 kg m |
| Pince pneumatique | 0.55 kg | 70 mm | 0.0385 kg m |
| Doigts et patins | 0.25 kg | 120 mm | 0.0300 kg m |
| Pièce | 1.00 kg | 180 mm | 0.1800 kg m |
| Total | 2.30 kg | CoG combiné: 114 mm | 0.2623 kg m |
Un actionneur plus léger n'est pas automatiquement le meilleur EOAT. Déplacer 250 g de masse de doigt de 50 mm vers la bride peut améliorer davantage le budget masse-distance que retirer les mêmes 250 g d'une vanne montée près de la bride. La réduction de poids a plus de valeur lorsqu'elle réduit aussi le déport du centre de gravité.
Qu'est-ce qui compte dans la charge utile robot et le moment au poignet ?
ISO 9409-1:2004 est une norme d'interface de 6 pages confirmée en 2023. Elle définit les dimensions de plaque circulaire, la désignation et l'orientation, mais ne fournit explicitement aucune corrélation de capacité de charge (ISO 9409-1, confirmé en 2023). Un cercle de boulons compatible prouve donc l'ajustement mécanique, pas la charge utile robot ni la capacité du poignet.
Comptez chaque élément qui traverse la bride outil:
- plaque adaptatrice, changeur rapide, dispositif de compliance et fixations
- vérin compact ou corps de pince pneumatique
- doigts, patins, butées, carters et visserie retenue
- vanne, collecteur, capteurs, connecteurs, raccords et supports câble
- boucles mobiles de tubes et câbles lorsque le manuel robot les exige
- pièce la plus lourde autorisée, tolérances et matière procédé retenue incluses
Localisez ensuite le centre de masse de chaque élément depuis le système de coordonnées de la bride. Le centre de gravité combiné n'est pas nécessairement au point outil. Les contrôleurs robot utilisent les données de charge pour compenser le mouvement, et Universal Robots avertit que l'accélération peut être réduite lorsque le centre de gravité sort de l'enveloppe nominale.
ISO 9283 couvre les critères de performance des robots et les méthodes d'essai correspondantes dans une norme de 60 pages qui reste en vigueur après confirmation 2021 (ISO 9283:1998). Utilisez les données propres au modèle du fabricant du robot pour la charge utile, le moment au poignet, l'inertie et l'enveloppe de performance réels.
Comment calculer la force de préhension pendant l'accélération du robot ?
L'exemple de sélection SMC MHZ multiplie le poids d'une pièce de 0.1 kg par 20 et obtient 19.6 N de force de préhension requise, tout en avertissant qu'une forte accélération, décélération ou un impact exige une marge supplémentaire (SMC MHZ catalog, catalogue actuel). Traitez cette règle comme une indication fabricant, pas comme un calcul de frottement universel.
Pour une préhension externe par friction équilibrée à deux mâchoires, un premier écran transparent est:
Force de maintien requise par mors = m x (g + a) x S / (n x coefficient de frottement)où m est la masse de la pièce, a l'accélération dans le sens de glissement, S le facteur de conception choisi et n le nombre de faces de contact efficaces. L'équation suppose un chargement égal des mâchoires et une préhension par friction simple. Elle ne couvre pas la fermeture par forme, le contact angulaire, l'impact, la rotation ou des patins inégaux.
Pour une prise verticale de 1.0 kg avec deux mâchoires, un coefficient de friction de 0.40 et un facteur de conception de 2.0, la force requise passe de 24.5 N par mâchoire au repos à 49.5 N par mâchoire à 10 m/s2 d'accélération. Ce sont des résultats de feuille de calcul, pas des notes catalogue.
Quelle architecture d'actionneur compact convient à la tâche EOAT ?
La famille SMC MHZ2 couvre des alésages de 6 à 40 mm; son catalogue liste jusqu'à 180 cycles par minute pour les tailles 6-25 mm et 60 pour les tailles 32-40 mm (SMC MHZ catalog). Ce sont des limites modèle sous conditions catalogue, pas un débit garanti de cellule robotisée.
Choisissez l'architecture depuis la tâche EOAT:
| Tâche d'outillage | Architecture de départ préférable | Vérification principale |
|---|---|---|
| Tenir une pièce entre doigts mobiles | Pince pneumatique | Force par doigt, moment de doigt, course, dommage pièce |
| Pousser une butée, un pion, un verrou ou un éjecteur | Vérin compact | Force d'alésage, charge latérale de tige, course, impact final |
| Déplacer une plaque ou un nid déporté | Vérin compact guidé | Moments de guidage, alignement, masse mobile |
| Atteindre le long d'un outil étroit | Vérin sans tige ou coulisse guidée | Moments de chariot, limites de joint ou de guidage, enveloppe |
| Utiliser positions ou profils programmables | Axe électrique ou servopneumatique | Retour, contrôleur, répétabilité, arrêt sûr |
Par exemple, un vérin compact peut actionner un pion de localisation tandis qu'une pince pneumatique séparée tient la pièce. Le robot voit encore les deux dispositifs, l'adaptateur et la pièce comme une seule configuration de charge utile.
Pince pneumatique parallèle XHC
Cette section n'est volontairement pas un autre catalogue de types de pinces. Pour la sélection parallèle, angulaire, trois mors, toggle et grande ouverture, utilisez le guide des types de pinces pneumatiques. Pour un exemple de vérin compact au niveau station hors poignet robot, consultez les vérins compacts dans l'assemblage automatisé de PCB.
Comment maîtriser la longueur des doigts, le déport et le moment de mâchoire ?
L'exemple SMC MHZ2 rapporte 24 N à 0.4 MPa avec une distance de point de préhension de 30 mm, et définit la force de préhension effective comme la poussée d'un doigt (SMC MHZ catalog). Le même corps peut avoir une force utilisable et une charge de guidage différentes lorsque les doigts s'allongent.
Vérifiez quatre grandeurs séparées:
- Force de préhension par doigt: lisez le graphe catalogue à la pression réelle et à la distance de point de préhension réelle.
- Moment du guidage de doigt: appliquez la force pièce au déport de contact réel, accélération et impact robot inclus.
- Pression de contact: divisez la force de serrage par la surface de contact du patin et comparez-la à la limite de dommage de la pièce.
- Raideur du doigt: confirmez que la flèche ne déplace pas la pièce hors procédé ou fenêtre capteur.
Pince pneumatique parallèle basse hauteur XHF
Que faire si la force catalogue est suffisante mais que les doigts dépassent la longueur ou le moment permis ? Utilisez des doigts plus courts, rapprochez le contact, ajoutez des formes de retenue, augmentez la surface de patin ou choisissez une pince à guidage plus robuste. Augmenter seulement la pression peut marquer davantage la pièce sans corriger la flèche du doigt.
Traitez le point de contact comme une variable de conception. Un corps compact avec de longs doigts peut créer un chemin de charge moins compact qu'une pince légèrement plus grande dont les mâchoires atteignent la pièce sans adaptateur. Comparez la distance bride-contact, pas seulement les dimensions du corps.
Montage, routage et enveloppe de service
ISO 9409-1 a été confirmée en 2023 et n'utilise que 6 pages pour définir l'interface mécanique circulaire, tout en indiquant que la norme ne corrèle pas la taille d'interface à une capacité de charge (ISO 9409-1). La plaque de montage doit donc satisfaire séparément manuel robot, charge outil, fixation, rigidité et exigences de localisation.
Modelez l'enveloppe complète dans les deux positions de mâchoire et sur toute la trajectoire robot. Incluez raccords, régulateurs de vitesse, connecteurs capteurs, rayon de courbure des tubes, relief de traction des câbles, accès aux fixations, mouvement de changeur rapide et espace nécessaire pour retirer la pince sans démonter le poignet.
Routez les services flexibles pour qu'ils ne deviennent pas une charge cachée. Une boucle de tube trop serrée peut tirer sur une petite pince, tandis qu'une boucle trop grande peut accrocher un montage ou entrer dans le champ d'une caméra. Ancrez le faisceau près du poignet, gardez les flexions répétées dans la zone prévue et vérifiez-le à chaque pose extrême du robot.
Utilisez des pions ou fonctions de localisation lorsque l'orientation répétable de l'outil compte. Les vis fournissent l'effort de serrage; elles ne doivent pas assurer seules une localisation EOAT précise par des trous de jeu. ISO 9409-1 établit l'interchangeabilité d'interface, pas la planéité, la rigidité ni la chaîne de tolérances d'un adaptateur spécial.
Comment les vannes, tubes et capteurs affectent-ils le timing ?
SMC liste 180 cycles par minute pour les alésages MHZ2 de 6 à 25 mm et 60 cycles par minute pour les modèles 32-40 mm, mais ce sont des fréquences catalogue maximales (SMC MHZ catalog). Le timing EOAT réel dépend aussi du débit de vanne, du volume de tube, de la pression pendant le mouvement, de la masse des doigts, des capteurs et de la séquence PLC.
Placez la vanne près du poignet lorsque la réduction du volume pneumatique améliore matériellement la réponse, mais incluez la masse de vanne, la masse de câble, la chaleur, l'indice de protection et l'accès de service dans le budget de charge utile. Un îlot de vannes distant réduit la masse au poignet mais ajoute du volume de tube. Aucun arrangement ne gagne automatiquement.
Mesurez séparément ces événements:
- le robot atteint la pose de préhension autorisée
- la sortie de vanne change d'état
- la pince se ferme assez pour toucher la pièce
- la pression ou la position confirme une préhension valide
- l'autorisation de mouvement robot est émise
- la libération est complète avant que le robot quitte la position de dépose
N'utilisez pas un délai fixe comme seule confirmation de préhension lorsqu'une chute de pièce crée un risque sécurité ou qualité. Les contacts de position peuvent confirmer l'état des mâchoires, mais ils ne prouvent pas toujours la rétention de la pièce. Une logique de pression peut détecter certaines fautes, mais elle exige aussi des seuils, un timing et une gestion de défaut définis.
Le guide lié sur le fonctionnement des électrovannes explique les états de vanne, tandis que le guide des pertes de charge pneumatiques couvre les pertes entre le collecteur d'usine et l'outil mobile.
Quel état sûr et quels essais d'acceptation l'EOAT doit-il utiliser ?
ISO/TR 20218-1:2018 est un guide de conception sécurité de 25 pages pour effecteurs terminaux robot, tandis qu'ISO 10218-2:2025 est une norme de 223 pages pour applications et cellules de robots industriels (ISO/TR 20218-1; ISO 10218-2:2025). L'état sûr de l'EOAT doit venir de l'analyse de risque, pas d'une règle universelle « ouvert » ou « fermé ».
Demandez ce qui se passe lorsque la pression d'air, l'alimentation électrique, la communication, un capteur ou un tube échoue. Laisser tomber une pièce lourde ou coupante peut être le danger dominant. Dans un autre procédé, retenir une pièce chaude ou contaminée peut être pire. Sélectionnez assistance ressort, clapets pilotés, retenue mécanique, libération contrôlée ou détection redondante seulement après cette analyse de défaillance.
Avant la libération production, exécutez un essai premier article qui enregistre:
- masse EOAT complète, centre de gravité combiné et données de charge utile configurées
- interface poignet, fixations, fonctions de localisation, rigidité et accès service
- hypothèses de force de préhension, longueur de doigts, pression de contact et approbation de moment de guidage
- prises dynamiques à accélération représentative basse, normale et haute crédible
- timing présence pièce, position mâchoire, pression et permission robot
- réponse sûre à perte d'air, perte d'énergie, défaut capteur et arrêt d'urgence
- répétabilité après changements d'outil et après flexion du faisceau de service
Pour le service et la maintenance aux États-Unis, OSHA 29 CFR 1910.147 s'applique lorsque l'énergisation, le démarrage ou la libération d'énergie stockée inattendus peuvent blesser (OSHA 1910.147). Les essais de mise en service ne remplacent pas la procédure de maîtrise d'énergie du site.
FAQ sur les vérins compacts dans l'outillage en bout de bras
SMC liste des plages de pression de service MHZ2 de 0.1 à 0.7 MPa pour plusieurs modèles double effet 16-40 mm et identifie la force de préhension par doigt (SMC MHZ catalog). Ces FAQ traitent les contrôles système qui restent après présélection d'un actionneur compact.
Un EOAT plus léger améliore-t-il toujours le temps de cycle robot ?
Non. Une masse plus faible peut aider, mais le centre de gravité et l'inertie contrôlent aussi l'enveloppe de mouvement disponible. Dans l'exemple, 2.30 kg à un déport combiné de 114 mm doivent encore être vérifiés contre le diagramme de charge du robot choisi. La portée des doigts et la position de la pièce peuvent compter plus que la masse du corps.
Comment calculer le centre de gravité de l'EOAT ?
Multipliez chaque masse de composant par sa distance à la bride, additionnez ces produits, puis divisez par la masse totale. L'exemple donne 0.2623 kg m divisé par 2.30 kg, soit environ 114 mm. Utilisez des coordonnées tridimensionnelles et la méthode d'inertie du fabricant du robot pour les données finales du contrôleur.
ISO 9409-1 prouve-t-elle que l'EOAT peut porter la charge ?
Non. La norme ISO 9409-1 de 6 pages définit l'interface de plaque circulaire, la désignation, le marquage, l'interchangeabilité et l'orientation. Elle ne corrèle explicitement pas l'interface à des plages de charge. Charge utile, centre de gravité, moments, inertie, fixations et rigidité d'adaptateur exigent encore une vérification propre au modèle.
Quelle force de préhension faut-il pour un EOAT robotisé ?
Elle dépend de la masse, du sens d'accélération, du frottement, du nombre de mâchoires, de la géométrie de contact, du déport de doigt, de l'impact et du facteur de conception. L'exemple SMC de 0.1 kg utilise 20 fois le poids de pièce et obtient 19.6 N. Traitez-le comme une indication catalogue, puis validez la pièce et la trajectoire robot réelles.
La pince doit-elle s'ouvrir ou rester fermée après perte d'air ?
Il n'existe pas de réponse universelle. ISO/TR 20218-1 contient 25 pages de conseils de sécurité pour effecteurs terminaux, et ISO 10218-2:2025 couvre l'intégration de cellule robot. Définissez l'état plus sûr depuis les risques de chute de pièce, pièce retenue, pincement, thermique, contamination, récupération et énergie stockée, puis testez l'architecture choisie.
Conclusion: approuver l'outil comme un système
L'EOAT travaillé totalise 2.30 kg à 114 mm de déport combiné, tandis que sa pièce de 1 kg exige une force illustrative de 49.5 N par mâchoire à 10 m/s2 selon les hypothèses de friction et de facteur de conception déclarées. Universal Robots et SMC montrent tous deux pourquoi masse, centre de gravité, pression, point de contact et force doivent être approuvés ensemble.
Figez l'outil comme une configuration unique: modèle robot, bride, adaptateur, actionneur, doigts, vanne, capteurs, raccords, faisceau de service, plage de pièces, données de charge, limites de mouvement, logique de préhension et réponse aux défauts. Un vérin compact ou une pince de substitution n'est acceptable que si ce dossier complet de preuves reste conforme.
Pour une revue propre à la machine, envoyez le modèle de robot, le diagramme de charge, le CAD EOAT, les masses de composants, les coordonnées de centre de masse, le plan de pièce, le profil d'accélération, la pression à la vanne, la géométrie des doigts, la logique capteur et l'exigence d'état sûr via contact. Le contexte éditeur est disponible sur À propos de Bepto Pneumatique.
Sources et notes de consultation
- ISO 9409-1:2004, consulté le 2026-07-10. Interface mécanique circulaire de 6 pages, confirmation 2023 et exclusion explicite de corrélation de capacité de charge.
- ISO 9283:1998, consulté le 2026-07-10. Critères de performance robot et méthodes d'essai, norme de 60 pages confirmée en 2021.
- ISO/TR 20218-1:2018, consulté le 2026-07-10. Guide de conception et d'intégration sécurité des effecteurs terminaux, 25 pages.
- ISO 10218-2:2025, consulté le 2026-07-10. Application de robots industriels et intégration de cellules robotisées, 223 pages.
- Universal Robots payload guidance, consulté le 2026-07-10. Charge utile combinée à la bride et configuration du centre de gravité.
- Universal Robots maximum payload guidance, consulté le 2026-07-10. Relation entre masse, déport de centre de gravité, inertie, accélération, pince et pièce.
- SMC MHZ parallel air gripper catalog, consulté le 2026-07-10. Force par doigt, graphes de pression et point de préhension, exemple 0.1 kg, plages de service et fréquences maximales.
- OSHA 29 CFR 1910.147, consulté le 2026-07-10. Utilisé seulement pour service et maintenance où démarrage inattendu ou énergie stockée peuvent blesser.
- Universal Robots Academy, Tool Configuration: TCP, orientation, payload & center of gravity, mise en ligne le 2021-12-16. Présentation intégrée de 4 minutes 33 secondes; 31,341 vues lors de la vérification.