Le pinze pneumatiche parallele utilizzano l’aria compressa per muovere un pistone; una trasmissione meccanica converte quindi il moto del pistone in spostamenti uguali e contrapposti di due griffe di base guidate. Le dita applicate entrano in contatto con il pezzo. Una valvola comanda l’apertura e la chiusura, mentre i sensori segnalano la posizione delle griffe; una molla opzionale o un dispositivo di mantenimento della pressione può definire il comportamento in caso di perdita d’aria. La sola pressione non può sincronizzare le griffe. Il cuneo, il sistema pignone-cremagliera, il piano inclinato o un altro meccanismo ad azionamento positivo crea questa relazione lungo l’intera corsa. La forza del pistone non coincide quindi con la forza di presa utilizzabile sul pezzo. Sporgenza delle dita, posizione del contatto, attrito, accelerazione e carico sulle griffe si collocano tutti tra questi due valori.
Elementi chiave
- La pressione aziona il pistone; la trasmissione sincronizza le due griffe.
- SMC indica la forza effettiva per dito a una pressione e a una distanza del punto di presa definite, non un unico valore di forza del corpo valido per qualsiasi configurazione delle dita.
- Verificare ripetibilità, gioco della trasmissione, sporgenza delle dita, carico di momento, stato dei sensori e comportamento in assenza d’aria come specifiche separate.
Per confrontare soluzioni parallele, angolari, autocentranti e ad ampia apertura, iniziare da questa guida ai tipi di pinze pneumatiche. Questo articolo si concentra sulla catena del movimento interno e sulle verifiche tecniche che ne derivano.
Dal segnale della valvola al movimento parallelo delle ganasce
Una moderna pinza parallela a 2 griffe può trasformare un singolo comando pneumatico in un moto lineare sincronizzato attraverso quattro stadi funzionali. Le istruzioni Zimmer GPP5000 del 2026 identificano un azionamento pneumatico a doppio effetto, un pistone, una trasmissione a gancio-cuneo e due guide contrapposte (Zimmer Group, 2026).
Il comando parte generalmente da una valvola direzionale. Quando il PLC eccita uno stato della valvola, l’aria di alimentazione entra in una camera della pinza mentre la camera opposta scarica. La differenza di pressione muove il pistone. Commutando la valvola si invertono il percorso della pressione e la direzione del pistone. Una versione a semplice effetto utilizza l’aria in una direzione e una molla nell’altra, perciò il suo stato normale dipende dalla disposizione della molla.
Di norma il pistone non tocca il pezzo. Spinge o ruota una trasmissione interna, che muove le due griffe di base in direzioni opposte, mentre le guide le vincolano a uno spostamento lineare. Le dita personalizzate vengono avvitate alle griffe e definiscono la geometria di contatto effettiva.
Perché distinguere le griffe di base dalle dita? La corsa, la ripetibilità e i valori di carico a catalogo descrivono solitamente il corpo della pinza o il riferimento delle griffe di base. Le dita specifiche dell’applicazione aggiungono lunghezza, massa, tamponi di contatto, disassamenti e momenti che il corpo deve sopportare.
SCHUNK precisa inoltre che i tempi pubblicati di apertura e chiusura descrivono soltanto il movimento delle griffe di base. Il tempo di commutazione della valvola, il riempimento del tubo e il tempo di reazione del PLC non rientrano in quel valore (SCHUNK MPG-plus 32, consultato nel 2026). Per il tempo complessivo della stazione, utilizzare la guida al tempo ciclo del pick-and-place e verificare come l’elettrovalvola controlla il flusso d’aria.
Quale meccanismo di trasmissione mantiene sincronizzate entrambe le ganasce?
La sincronizzazione delle griffe è meccanica, non deriva da una pressione dell’aria uguale su due griffe separate. Le istruzioni Zimmer del 2026 indicano che la forza del pistone passa attraverso un unico meccanismo a gancio-cuneo per muovere insieme entrambe le griffe, mentre l’elenco componenti SMC MHL2 mostra due pistoni collegati mediante cremagliere e un pignone (Zimmer Group, 2026; SMC, consultato nel 2026).
Diversi meccanismi possono generare un movimento parallelo. Risolvono lo stesso problema cinematico in configurazioni differenti:
| Trasmissione | Come muove le ganasce | Conseguenza progettuale |
|---|---|---|
| Gancio-cuneo | La corsa assiale del pistone spinge superfici inclinate collegate a entrambe le ganasce | Trasferimento di forza compatto; lo stato della guida e del cuneo influisce sul gioco |
| Pignone e cremagliera | Due cremagliere contrapposte ingranano con un pignone, così una ganascia rispecchia il movimento dell’altra | Sincronizzazione positiva; il gioco degli ingranaggi contribuisce al moto perso |
| Piano inclinato | Il movimento del pistone agisce su superfici di azionamento inclinate | Ingombro ridotto; la forza in apertura e in chiusura può essere diversa |
| Doppia slitta guidata con leveraggio | Un elemento motore collega due portagriffe guidati | È possibile una corsa ampia, ma occorre prestare attenzione ai carichi su leveraggio e guide |
Il meccanismo spiega anche perché la forza di apertura può differire da quella di chiusura. Una scheda tecnica Festo HGPM-12 attuale indica 27 N per ganascia in apertura e 13,5 N in chiusura a 6 bar per quello specifico modello a semplice effetto (Festo, 2026). Questi valori appartengono a un solo progetto, non a tutte le pinze parallele.
La domanda utile per la selezione non è quindi soltanto: “Entrambe le ganasce sono azionate?” Occorre chiedersi se la trasmissione le accoppia positivamente, come il suo gioco si manifesta alle estremità delle dita e se la curva di forza a catalogo copre la presa interna, quella esterna o entrambe. Questa distinzione è più diagnostica del semplice conteggio dei pistoni in una vista esplosa.
Perché la forza di presa non è semplicemente pressione per area del pistone?
Il prodotto tra area del pistone e pressione stima la forza teorica dell’attuatore, ma non indica la forza utilizzabile sul pezzo. SCHUNK MPG-plus 32 riporta separatamente 80 N di forza in chiusura, 70 N in apertura, 4 mm di corsa per ganascia e 40 mm di lunghezza massima delle dita (SCHUNK, consultato nel 2026).
La relazione di base del pistone resta utile all’interno della pinza:
Forza teorica del pistone = pressione relativa x area effettiva del pistoneDa quel punto in poi, il rapporto di trasmissione, l’attrito delle guarnizioni, l’attrito delle guide e la geometria determinano la forza delle griffe di base. Le dita applicate spostano poi il punto di contatto lontano dalla superficie della griffa. Questa sporgenza genera un momento sulla guida e può ridurre l’intervallo operativo ammesso anche quando il valore nominale della forza di presa sembra adeguato.
Occorre tenere distinti tre tipi di forza:
- Forza del pistone è il risultato pressione-area all’interno dell’azionamento pneumatico.
- Forza della griffa di base è l’uscita dopo la trasmissione interna e gli attriti.
- Forza di contatto è la forza disponibile nella posizione reale del dito e sulla superficie del pezzo.
Quale valore va usato nel calcolo di selezione? Utilizzare la curva di forza di presa effettiva del produttore alla pressione e alla distanza del punto di presa reali. Confrontare quindi la forza disponibile per dito con quella necessaria a impedire lo slittamento, verificando anche la forza assiale e i momenti ammessi sulla griffa.
Ecco perché aumentare la pressione non è una soluzione universale. Una pressione maggiore può aumentare la forza motrice, ma non elimina una sporgenza eccessiva delle dita, un tampone a basso attrito, un pezzo disassato o una guida sovraccarica. Restano validi i limiti massimi di pressione e le curve di carico del prodotto.
Da che cosa dipende la forza effettiva su ciascun dito?
SMC definisce la forza di presa effettiva della MHL2 come la spinta di un dito quando tutte le dita e gli accessori sono a contatto con il pezzo. Nel suo esempio di calcolo si ottengono 73 N con un punto di presa a 70 mm e 0,5 MPa, dimostrando perché pressione, distanza di contatto e forza per dito devono essere lette insieme (SMC, consultato nel 2026).
Per una presa simmetrica per attrito, una stima preliminare utile è:
Forza richiesta per ganascia = m x (g + a) x S / (mu x n)Dove m è la massa del pezzo, a è l’accelerazione nella direzione dello slittamento, S è il fattore di sicurezza, mu è il coefficiente di attrito prudenziale e n è il numero di ganasce che condividono il carico. L’equazione presuppone che le dita serrino il pezzo per attrito. Un dito ad accoppiamento di forma che trattiene una spalla o una tasca richiede una verifica diversa del percorso dei carichi.
Consideriamo un pezzo da 2 kg accelerato verso l’alto a 3 m/s², con due ganasce, mu = 0.30 e un fattore di sicurezza pari a 2. La stima è 85,4 N per ganascia. Si tratta della forza di contatto richiesta, non della taglia del corpo a catalogo. La pinza scelta deve fornire almeno questa forza alla lunghezza reale delle dita e alla pressione di esercizio, mantenendo momenti accettabili.
Anche un margine di forza adeguato può risultare pericoloso se la pressione di contatto danneggia il pezzo. Imballaggi morbidi, componenti a parete sottile, vetro e superfici rivestite possono richiedere tamponi più grandi o dita ad accoppiamento di forma invece di una forza pneumatica maggiore. Il calcolo della tenuta e la verifica della pressione superficiale rispondono a domande diverse.
Che cosa significano realmente ripetibilità, gioco e lasco delle ganasce?
Una scheda Festo HGPM-12 attuale distingue tra precisione di ripetizione pari o migliore di 0,05 mm, gioco delle ganasce inferiore a 0,03 mm e intercambiabilità massima di 0,2 mm. Questi tre numeri descrivono errori diversi, quindi nessuno deve essere reinterpretato come il parallelismo delle ganasce lungo l’intera corsa (Festo, 2026).
La ripetibilità descrive quanto la ganascia ritorna vicino a una posizione precedente in cicli ripetuti e in condizioni definite. SCHUNK la ricava da 100 posizioni finali. Non dimostra la precisione dimensionale assoluta e non garantisce la posizione di un nuovo corpo della pinza dopo la sostituzione.
Il gioco della trasmissione è il moto perso dovuto alle tolleranze nel sistema di azionamento e guida. L’inversione del moto rende visibile questo gioco. Alle estremità di dita lunghe, una piccola tolleranza angolare o lineare può produrre una variazione maggiore della posizione di contatto.
Il lasco della ganascia può essere una libertà lineare o angolare della griffa di base. L’intercambiabilità descrive invece la variazione tra unità, mentre la precisione di centraggio descrive quanto le ganasce contrapposte individuano il centro nominale. Il parallelismo è l’allineamento geometrico tra le superfici interessate delle ganasce o delle dita. Alcuni di questi valori possono non essere dichiarati.
| Specifica | Che cosa aiuta a prevedere | Che cosa non dimostra |
|---|---|---|
| Ripetibilità | Ritorno a una posizione precedente delle ganasce | Posizione assoluta del pezzo o parallelismo delle ganasce |
| Gioco della trasmissione | Moto perso dopo l’inversione della direzione | Capacità di carico con una lunga sporgenza delle dita |
| Intercambiabilità | Spostamento quando un’unità sostituisce un’altra | Ripetibilità di una singola unità installata |
| Precisione di centraggio | Posizione del centro del pezzo afferrato | Danno superficiale o forza di tenuta |
| Carichi ammessi sulle ganasce | Capacità di forza assiale e momento | Possibilità che il pezzo scivoli tra i tamponi |
In una stazione di precisione, misurare le dita finite nel punto di contatto reale. Il corpo può offrire un’eccellente ripetibilità mentre dita sottili si flettono, una rapida accelerazione sposta il pezzo tra i tamponi oppure la tolleranza dell’attrezzatura domina la posizione finale.
Come funzionano sensori, ritenzione a molla e stato sicuro?
Le istruzioni Zimmer GPP5000 del 2026 consentono ai sensori di rilevare le posizioni delle ganasce e descrivono varianti dotate di molla in cui la molla funge da dispositivo di sicurezza della forza di presa. Questa funzione modifica lo stato senza pressione, ma da sola non dimostra che un pezzo sospeso rimanga trattenuto in sicurezza (Zimmer Group, 2026).
Il rilevamento della posizione parte solitamente da un magnete collegato al pistone o all’azionamento e da uno o più sensori magnetici nel corpo. A seconda del progetto, il sistema può segnalare una posizione aperta, chiusa o intermedia. Può comunque servire un sensore esterno di presenza del pezzo, perché un segnale “chiuso” può significare che le dita hanno raggiunto il fine corsa senza toccare un pezzo.
Una pinza assistita da molla può essere configurata per aprirsi o chiudersi quando l’aria viene rimossa. Altre opzioni sono il mantenimento meccanico della forza di presa e le valvole pneumatiche di ritenzione della pressione. Ognuna ha dei limiti. La molla fornisce una forza finita, la pressione intrappolata può diminuire per le perdite e una valvola di non ritorno non elimina le perdite a valle in tubi, raccordi o guarnizioni.
Prima di selezionare lo stato di sicurezza, chiedersi come debba comportarsi il meccanismo durante un arresto di emergenza, una perdita di alimentazione elettrica, la diseccitazione della valvola e il decadimento graduale della pressione. La caduta del pezzo creerebbe un pericolo maggiore rispetto al mantenerlo serrato? Questa decisione appartiene alla valutazione del rischio della macchina, non a una preferenza generica per lo stato “normalmente aperto”.
Conta anche il circuito pneumatico. Confermare gli stati normale e diseccitato della valvola, il percorso di scarico, la pressione residua, il comportamento del comando manuale e la sequenza di riavvio. La guida agli attuatori a semplice e doppio effetto aiuta a spiegare il comportamento dell’attuatore, ma lo stato sicuro completo deve essere verificato sulla macchina assemblata.
La ISO 4414 fornisce regole generali e requisiti di sicurezza per sistemi e componenti pneumatici (ISO 4414, 2010). Applicarla insieme al manuale della pinza, al progetto delle protezioni della macchina e alle normative locali pertinenti.
Come diagnosticare un movimento irregolare e una perdita di presa?
Gli intervalli di manutenzione dipendono dal modello: le istruzioni Zimmer del 2026 indicano fino a 30 milioni di cicli senza manutenzione per GPP5000/GPD5000 e fino a 15 milioni per le varianti AL. Questi valori non giustificano un programma universale giornaliero, settimanale o mensile per qualsiasi pinza pneumatica (Zimmer Group, 2026).
Iniziare la diagnosi dal sintomo e seguire la catena del movimento, invece di sostituire le guarnizioni per abitudine:
| Sintomo | Prime verifiche | Meccanismo probabile da isolare |
|---|---|---|
| Entrambe le ganasce sono lente in entrambe le direzioni | Pressione dinamica alla valvola, regolatori di flusso, restrizione allo scarico, dimensione del tubo | Alimentazione d’aria o portata della valvola |
| La forza diminuisce ma la velocità sembra normale | Pressione durante il contatto, perdite, comportamento del regolatore, distanza del punto di contatto | Pressione di alimentazione, guarnizioni o margine di dimensionamento |
| Una ganascia anticipa l’altra o si blocca | Collisione delle dita, contaminazione delle guide, attrezzatura allentata, gioco della trasmissione | Guida o meccanismo di sincronizzazione |
| Il segnale di posizione cambia ma il pezzo manca | Posizione del sensore, fine corsa chiuso senza pezzo, usura delle dita | Logica di rilevamento o geometria delle dita |
| Le ganasce si muovono quando l’aria è isolata | Pressione intrappolata, direzione della molla, perdita della valvola, energia residua | Circuito e stato sicuro definito |
Misurare la pressione mentre la macchina esegue il ciclo. La pressione statica del regolatore può sembrare corretta mentre la pressione al punto d’uso diminuisce durante una richiesta simultanea. La guida alla diagnosi delle cadute di pressione spiega questa distinzione.
I requisiti di qualità dell’aria devono provenire dal prodotto selezionato. La ISO 8573-1 classifica particelle, acqua e olio, ma non assegna un’unica classe di purezza a tutte le pinze (ISO 8573-1, 2010). Per esempio, SCHUNK specifica [7:4:4] per il modello MPG-plus citato. Se si sospetta la presenza di umidità, consultare la guida al punto di rugiada in pressione presso la macchina invece di presumere che ogni ganascia che si impunta richieda lubrificazione.
Le ganasce irregolari non dimostrano automaticamente una forza pneumatica diversa. Una trasmissione ad azionamento positivo accoppia meccanicamente le ganasce, quindi un movimento asimmetrico indica spesso una collisione esterna delle dita, contaminazione delle guide, attrezzatura allentata o gioco interno. Prima di controllare qualsiasi interfaccia mobile, scollegare in sicurezza tutte le fonti di energia.
FAQ
Le cinque risposte seguenti distinguono i valori comuni di catalogo dalle regole universali. Come riferimento, la SCHUNK MPG-plus 32 citata indica una pressione di esercizio da 2 a 8 bar, una corsa di 4 mm per ganascia e una precisione di ripetizione di 0,02 mm, ma un’altra pinza può avere limiti diversi (SCHUNK, consultato nel 2026).
Le ganasce di una pinza pneumatica parallela si muovono indipendentemente?
Normalmente no. In un progetto ad azionamento positivo, un cuneo, un sistema pignone-cremagliera o un leveraggio sincronizza meccanicamente le due griffe di base. Le istruzioni Zimmer GPP5000 del 2026 descrivono un unico meccanismo a gancio-cuneo che muove entrambe le griffe. Dita separate possono comunque apparire irregolari se l’attrezzatura è allentata, una guida si blocca o una delle dita tocca per prima l’attrezzatura.
La forza di una pinza pneumatica è uguale a pressione per area del pistone?
No. Il prodotto tra pressione e area effettiva del pistone stima la forza teorica del pistone. Il valore utilizzabile è la forza di presa effettiva del produttore alla pressione reale, nella direzione di apertura o chiusura e nella posizione effettiva delle dita. SMC definisce la forza della MHL2 per dito e fornisce curve da 0,1 a 0,6 MPa per diverse distanze del punto di presa.
Quale fattore di sicurezza deve usare una pinza?
Non esiste un fattore universale per ogni pezzo e movimento. La stima pubblicata da SCHUNK per il pezzo della MPG-plus citata presuppone un coefficiente di attrito pari a 0,1 e un fattore di sicurezza pari a 2 sotto l’azione della gravità. La selezione reale deve coprire anche accelerazione della macchina, impatto, sporgenza delle dita, variazioni della superficie, orientamento e conseguenze della caduta del pezzo.
Una ripetibilità di 0,02 mm significa che le ganasce restano parallele entro 0,02 mm?
No. SCHUNK definisce la precisione di ripetizione usando 100 posizioni finali consecutive, mentre Festo indica separatamente ripetibilità, gioco e intercambiabilità. Il parallelismo è una specifica geometrica. Se l’allineamento del pezzo dipende da questo valore, misurare o ottenere la tolleranza specifica di parallelismo e includere la flessione delle dita finite e i momenti applicati alle ganasce.
Una pinza con chiusura a molla trattiene sempre il pezzo dopo una perdita d’aria?
No. Un progetto dotato di molla può fornire una forza di chiusura definita quando la pressione scompare, ma la ritenzione dipende comunque da forza della molla, geometria delle dita, attrito, orientamento, accelerazione e tolleranze del pezzo. Zimmer identifica la molla come dispositivo di sicurezza della forza di presa in alcune varianti; l’intera macchina richiede comunque una valutazione del rischio per la perdita d’aria e l’arresto di emergenza.
Fonti e note di consultazione
Le indicazioni tecniche precedenti utilizzano sei fonti primarie di produttori o normative, comprese le istruzioni operative Zimmer del 2026, tutte consultate il 17-07-2026. I valori dei modelli sono trattati come esempi, mentre le due pagine ISO definiscono requisiti generali senza prescrivere una singola taglia, pressione, classe di filtrazione o intervallo di manutenzione per la pinza.
- Zimmer Group, “Istruzioni di installazione e uso: GPP5000, GPP5000AL, GPD5000, GPD5000AL”, datate 26-01-2026: https://www.zimmer-group.com/fileadmin/pim/SOM/DOK/MON/SOM_DOK_MON_DDOC00196-GPP-GPD5000__SALL__APD__V16.pdf
- SMC, “Pinza pneumatica parallela ad ampia apertura, serie MHL2”, consultata il 17-07-2026: https://www.smcworld.com/catalog/en/rotary_airchuck/MHL2-E/6-3-p0497-0513-mhl2_en/data/6-3-p0497-0513-mhl2_en.pdf
- Festo, “Pinza parallela HGPM-12-EO-G9”, generata il 17-04-2026: https://www.festo.com/modules/fox/bff/occ/v2/fox_us/articles/197567/datasheet/?lang=en_US
- SCHUNK, “Pinza pneumatica MPG-plus 32”, consultata il 17-07-2026: https://schunk.com/us/en/gripping-systems/parallel-gripper/mpg-plus/mpg-plus-32/p/000000000000305511
- ISO, “ISO 8573-1:2010 Aria compressa, contaminanti e classi di purezza”, consultata il 17-07-2026: https://www.iso.org/standard/46418.html
- ISO, “ISO 4414:2010 Potenza fluida pneumatica, regole generali e requisiti di sicurezza”, consultata il 17-07-2026: https://www.iso.org/standard/44790.html