Una pinza pneumatica angolare è un organo di presa ad aria compressa nel quale un pistone trasmette il moto lineare a un sistema a cremagliera e pignone, leva, camma o ginocchiera, facendo ruotare due ganasce sincronizzate attorno a perni fissi. Le dita applicate seguono archi, non linee rette. Raggio di contatto, angolo, ingombro e forza sul pezzo possono quindi cambiare durante apertura e chiusura. La valvola decide la direzione del pistone; il meccanismo interno decide il moto delle ganasce. Le prestazioni utili vanno lette sulle curve di forza o momento del modello, non ricavate da un moltiplicatore universale.
Punti chiave
- Le dita ruotano lungo un arco e non restano parallele durante la corsa.
- SMC indica da 0,10 a 1,36 N·m di momento di presa effettivo a 0,5 MPa per quattro taglie MHC2.
- Verifica separatamente forza al raggio reale, carichi ammessi sulle dita, gioco, rilevamento e stato depressurizzato.
Per scegliere la tipologia, confronta questa guida con la panoramica delle pinze pneumatiche e il confronto tra pinze parallele e angolari. Qui ci concentriamo su ciò che avviene dentro una pinza angolare e sul significato del moto alle estremità delle dita.
Dalla corsa del pistone alla rotazione delle ganasce
Una pinza angolare completa la catena aria-ganascia in un corpo compatto. Il catalogo SMC MHC2 indica un campo totale da 30° a -10° e, per quattro alesaggi, da 0,10 a 1,36 N·m a 0,5 MPa (SMC, consultato nel 2026).
La sequenza inizia quando una valvola direzionale collega una camera all’alimentazione e l’altra allo scarico. La differenza di pressione agisce sull’area del pistone e genera spinta. In una pinza a doppio effetto l’inversione della valvola inverte la corsa; in una versione a semplice effetto l’aria aziona una direzione e una molla il ritorno.
Il pistone aziona poi la trasmissione. Ingranaggi, leveraggi, superfici a camma o ginocchiere convertono la traslazione in rotazione attorno ai due perni. Un collegamento positivo sincronizza le ganasce base: la sola uguaglianza di pressione non lo fa. Le dita personalizzate fissano i punti di contatto reali.
Questa distinzione è utile nella diagnosi. La valvola può commutare mentre un dito collide con l’attrezzatura; il pistone può arrivare a fine corsa senza pezzo. L’ingresso è pneumatico, il centro della catena meccanico e il contatto geometrico.
Per il moto rettilineo, vedi come una pinza parallela sincronizza le ganasce opposte.
Quali meccanismi azionano le ganasce angolari?
Non esiste una trasmissione universale. Festo specifica cremagliera e pignone per HGWC; Zimmer GG1000 usa leve a comando positivo; SCHUNK SGB 50 impiega un ingranaggio a leva e ritorno a molla (Festo, 2016; Zimmer, consultato nel 2026; SCHUNK, consultato nel 2026).
| Meccanismo | Conversione del moto | Conseguenza tecnica |
|---|---|---|
| Cremagliera e pignone | La cremagliera del pistone ruota il pignone collegato alle ganasce | Sincronizzazione positiva; il gioco degli ingranaggi contribuisce al backlash |
| Ingranaggio a leva o leveraggio | La spinta agisce attraverso leve o ingranaggi articolati | Corpo compatto; il momento varia con la geometria |
| Camma e seguace | Un profilo sagomato muove il seguace collegato a ogni ganascia | Il profilo controlla spostamento e vantaggio meccanico lungo la corsa |
| Ginocchiera | Le aste si avvicinano all’allineamento in chiusura | Elevata capacità di tenuta vicino alla posizione prevista; rilascio specifico del modello |
Il nome del prodotto non rivela tutto il percorso del carico. Due pinze con lo stesso angolo possono avere pistoni, distanza dei perni, supporti, molla o curve di forza diversi. Disegno esploso e dati del costruttore sono più utili di una generica etichetta «camma» o «cuneo».
La domanda migliore non è «Quale trasmissione moltiplica di più la forza?», ma dove il meccanismo offre momento utilizzabile, quanto gioco compare alla punta e se il contatto produttivo rientra nella curva pubblicata. Un elevato vantaggio teorico fuori dalla posizione prevista serve poco.
Perché la punta segue un arco?
Ogni punto della dita si muove su una circonferenza attorno al perno. Festo offre HGWC con apertura massima di 30° o 80°, quindi l’inviluppo può cambiare molto anche nella stessa famiglia (Festo, 2016).
Per un punto a raggio r che ruota di θ:
Δx = r x (coseno θ1 - coseno θ2)
Δy = r x (sen θ2 - sen θ1)
s_arco = r x |θ2 - θ1|, con θ espresso in radiantiLe equazioni descrivono il moto, non la forza. Servono a verificare pareti del nido, scorrimento del tampone e collisioni con protezioni. Raddoppiando il raggio raddoppia la lunghezza dell’arco a parità di angolo.
Al contatto, salvo compensazione del profilo, l’orientamento del tampone ruota con la ganascia. Un tampone piano può toccare prima uno spigolo e poi ampliare l’area; un dito sagomato può catturare una spalla o un cilindro. Le ganasce angolari non centrano automaticamente ogni pezzo irregolare.
Crea in CAD l’inviluppo con lunghezza massima consentita, apertura totale, tolleranze ed errore di montaggio. Includi tubi, cavi sensore, viti, attrezzature vicine e percorso di rimozione del pezzo. Il solo profilo del corpo non basta.
Come leggere momento di presa e forza alle dita?
I costruttori possono pubblicare momento, forza o entrambi. SCHUNK, per esempio, indica per SGB 50 un momento di chiusura di 4,95 N·m, 825 N a lunghezza dita zero e lunghezza massima 50 mm (SCHUNK, consultato nel 2026).
Il momento di presa è l’uscita rotazionale del sistema. Una prima approssimazione è:
Forza tangenziale a un contatto = momento applicabile della ganascia / raggio di contattoNon usarla senza chiarire la definizione. SCHUNK definisce il momento SGB come somma aritmetica dei momenti delle singole ganasce; altri pubblicano la forza per dita a un punto definito. Dividere un momento totale di due ganasce per un solo raggio può raddoppiare la previsione.
Per una presa ad attrito, stima prima la forza richiesta per ganascia:
Forza richiesta per ganascia = m x (g + a) x S / (μ x n)m è la massa, a l’accelerazione nella direzione di possibile slittamento, S il fattore di sicurezza, μ il coefficiente prudenziale e n il numero di ganasce. Il calcolatore della forza di presa esegue questa stima.
Per 1,5 kg accelerati verso l’alto a 4 m/s², due ganasce, μ = 0,25 e S = 2, servono 82,9 N per ganascia. È la forza di contatto richiesta, non l’autorizzazione a scegliere qualsiasi alesaggio teoricamente capace di produrla. Verifica forza disponibile a pressione, angolo, raggio e sporgenza reali.
Il margine di forza e quello di carico sulla ganascia sono distinti. La pinza può impedire lo slittamento e al tempo stesso superare il momento ammesso per effetto di un dito disassato. Verifica separatamente tenuta e limiti Mx, My, Mz e assiali.
Perché il solo angolo del cuneo non dimostra l’autobloccaggio?
SMC MHT2 è dichiaratamente una pinza a ginocchiera: il costruttore afferma che il meccanismo stabilizza la forza e trattiene il pezzo quando l’aria è interrotta. Questa funzione specifica non può essere dedotta da un generico angolo di cuneo né estesa a ogni pinza (SMC MHT2, consultato nel 2026).
Le equazioni ideali del piano inclinato ignorano direzione dell’attrito, cedevolezza, tolleranze, usura, urti e percorso di retroazionamento. Illustrano un compromesso geometrico, ma non certificano l’autobloccaggio. Anche «trattenere» va definito: forza nominale, mancata apertura immediata o sicurezza di un carico sospeso dopo perdite e vibrazioni?
Molla di chiusura, ginocchiera e valvola di ritegno pilotata risolvono problemi diversi. La molla accumula energia meccanica; la ginocchiera resiste vicino a una posizione; il ritegno intrappola pressione che può comunque decadere da guarnizioni, raccordi, tubo o valvola.
Tratta la perdita d’aria come funzione di sicurezza. Verifica modello, dita, orientamento del carico, centro valvola, scarico, pressione residua, riavvio e perdite prevedibili. ISO 4414 fornisce requisiti generali, ma la valutazione della macchina deve decidere se rilasciare o trattenere il pezzo produce il rischio minore (ISO 4414, 2010).
Che cosa cambia con lunghezza delle dita e angolo?
La lunghezza modifica percorso e carico. SCHUNK limita SGB 50 a 50 mm e traccia la forza in funzione della lunghezza, mentre il momento varia con l’angolo (SCHUNK, consultato nel 2026).
Dita più lunghe aumentano il raggio: a momento uguale la forza tangenziale diminuisce. La sporgenza amplifica anche i momenti dovuti a peso, accelerazione, contatto fuori centro e urti, mentre la punta percorre più strada per grado.
L’angolo cambia la direzione della forza sul pezzo. Su una superficie piana il tampone può scorrere o rotolare; su una sede sagomata la forza si scompone in centraggio e serraggio. Attrito, rigidezza e tolleranze determinano la ripartizione.
Serve una pinza più forte o un dito migliore? Una forma che cattura una spalla riduce la dipendenza dall’attrito ma richiede tolleranze e spazio di rilascio. Un tampone morbido protegge la superficie ma può ridurre la precisione. Il dito è parte del meccanismo, non un accessorio finale.
Verifica in CAD e sulle curve almeno: completamente aperta, primo contatto possibile, contatto nominale e completamente chiusa senza pezzo. Quest’ultima conta perché il sensore può indicare «chiuso» quando il pezzo manca.
Come interagiscono sensori, molle e stato depressurizzato?
Rilevamento posizione e mantenimento forza sono funzioni separate. Festo indica sensori di prossimità e ripetibilità di 0,05 mm o migliore per HGWC; Zimmer GG1000 usa un magnete sul pistone e può integrare un accumulatore a molla (Festo, 2016; Zimmer, consultato nel 2026).
Un sensore magnetico sul corpo rileva normalmente pistone o comando, non forza di contatto. «Aperto» conferma il ritorno nella zona di riferimento; «chiuso» che il pistone ha superato un punto. Nessuno prova presenza, corretto assestamento o forza sufficiente.
Per confermare il pezzo combina segnali secondo il rischio: due finestre di posizione, sensore esterno, controllo pressione, verifica posizione robot o dispositivo dedicato. Dipende dalla variabilità e dalle conseguenze di una mancata presa.
Conta anche la direzione della molla. Una pinza a semplice effetto normalmente aperta rilascia senza pressione; una normalmente chiusa applica la forza della molla. Una pinza a doppio effetto può restare in posizione per attrito, muoversi sotto carico o aprirsi mentre la pressione intrappolata decade. Non dedurre lo stato sicuro dalla sola dicitura.
Il circuito deve definire arresto d’emergenza, diseccitazione, rottura tubo, perdita lenta, scarico manuale e riavvio. Per la parte pneumatica, vedi come una elettrovalvola instrada l’aria e come la caduta di pressione modifica gli attuatori.
Come diagnosticare gioco, impuntamenti e contatto irregolare?
Le specifiche descrivono errori diversi. Festo indica per HGWC ripetibilità ≤0,05 mm, gioco ganasce fino a 0,1 mm, gioco angolare fino a 0,5° e intercambiabilità fino a 0,2 mm. Un numero non sostituisce gli altri (Festo, 2016).
| Sintomo | Prime verifiche | Area probabile |
|---|---|---|
| Entrambe lente in entrambe le direzioni | Pressione dinamica, portata valvola, regolatori, scarico, tubi | Alimentazione o circuito valvola |
| Le ganasce si muovono ma il pezzo scivola | Pressione al contatto, attrito, accelerazione, raggio, flessione | Dimensionamento o dita |
| Una ganascia anticipa | Dita allentata, collisione, gioco perno o trasmissione | Attrezzatura o meccanismo |
| Moto a scatti vicino a un angolo | Interferenza, contaminazione, superficie danneggiata, carico laterale | Percorso, cuscinetto, camma o leveraggio |
| Sensore attivo senza pezzo | Posizione interruttore, chiusura a vuoto, logica | Strategia di rilevamento |
| Apertura dopo isolamento | Molla, perdite del volume, carico, funzione di tenuta | Circuito e stato sicuro |
Misura la pressione durante il ciclo e al contatto. Il regolatore statico può apparire corretto mentre la pressione al punto d’uso crolla con domande simultanee. Se entrambe rallentano, controlla prima il percorso comune.
Se differisce un solo lato, elimina l’energia e ispeziona prima le dita. Dita piegata, vite lenta, tampone irregolare o collisione possono imitare il gioco interno. Dita lunghe rendono più visibili piccoli giochi del perno.
Gli intervalli di manutenzione devono provenire dal manuale. SMC definisce MHC2 non lubrificata; Zimmer indica fino a 10 milioni di cicli senza manutenzione per GG1000 (SMC, consultato nel 2026; Zimmer, consultato nel 2026). Nessuna dichiarazione giustifica un intervallo universale.
Una variazione della posizione della punta non indica automaticamente scarsa ripetibilità: può essere l’amplificazione prevista del gioco angolare a grande raggio. Misura sul riferimento della ganascia e sul punto reale, confrontando ciascun risultato con la definizione corretta.
Domande frequenti
Le specifiche variano abbastanza da richiedere i dati del modello. Negli esempi l’apertura include 8°, 30° e 80°, mentre la ripetibilità va da 0,01 a 0,1 mm secondo modello e definizione (SMC, consultato nel 2026; Festo, 2016; SCHUNK, consultato nel 2026).
Le pinze angolari centrano naturalmente pezzi irregolari?
No. Le ganasce ruotano simmetricamente se sincronizzate positivamente, ma il pezzo si centra solo se dita, superfici, attrito e libertà dell’attrezzatura creano il percorso adatto. Un pezzo irregolare può toccare prima un lato o spostarsi mentre cambia l’angolo. Verifica con dita finite e tolleranze reali.
La forza di presa è costante lungo l’angolo di apertura?
Non necessariamente. Geometria, camma, pressione, attrito e raggio possono cambiare forza o momento. Alcuni prodotti mantengono un’uscita quasi costante, altri pubblicano curve dipendenti dall’angolo. Leggi la curva all’angolo e alla lunghezza previsti.
Una pinza angolare a cuneo trattiene il pezzo dopo la perdita d’aria?
Solo se il costruttore documenta la funzione per quel modello e posizione. Il solo angolo non dimostra una ritenzione sicura. SMC MHT2 è progettata per trattenere dopo l’interruzione, ma restano da verificare carico, dita, valvola, perdite, vibrazioni e rischio macchina.
Come si calcola la forza di una pinza angolare?
Stima la forza da massa, accelerazione, attrito, numero di ganasce e fattore giustificato. Poi usa la curva del costruttore alla pressione, angolo, raggio e lunghezza reali. Infine verifica carichi ammessi, pressione superficiale, deformazione e stato depressurizzato.
Qual è la differenza tra ripetibilità e gioco?
La ripetibilità descrive quanto il meccanismo ritorna alla stessa posizione nelle condizioni dichiarate. Il gioco è moto perso per le tolleranze quando cambiano carico o direzione. Una pinza può ripetere bene da una direzione e mostrare movimento sotto carico inverso, soprattutto con dita lunghe.
Fonti
Le sei fonti coprono quattro meccanismi e aperture documentate di 8°, 30° e 80°. Sono cataloghi o norme: modello, condizioni e definizioni devono accompagnare ogni specifica (SMC, consultato nel 2026).
- SMC, “Angular Type Air Gripper MHC2,” consultato nel 2026:
https://www.smcworld.com/catalog/en/rotary_airchuck/MHC2-E/7-6-3-p0807-0815-MHC2_en/data/7-6-3-p0807-0815-MHC2_en.pdf - SMC, “Toggle Type Air Gripper MHT2,” consultato nel 2026:
https://www.smcworld.com/webcatalog/en-my/rotary-actuators-air-grippers/angular-type-air-grippers/MHT2-Z-E - Festo, “Angle Grippers HGWC,” 2016:
https://ftp.festo.com/Public/PNEUMATIC/SOFTWARE_SERVICE/Documentation/2016/US/HGWC_ENUS.PDF - SCHUNK, “SGB 50 Angular Gripper,” consultato nel 2026:
https://schunk.com/us/en/gripping-systems/angular/radial-gripper/sgb/sgb-50/p/000000000000305201 - Zimmer Group, “Series GG1000 2-Jaw Angular Grippers,” consultato nel 2026:
https://www.zimmer-group.com/en/products/components/handling-technology/2-jaw-angular-grippers/series-gg1000 - ISO, “ISO 4414:2010 Pneumatic Fluid Power,” 2010:
https://www.iso.org/standard/44790.html