Cilindros compactos em ferramental de fim de braço devem ser selecionados como parte da carga útil completa do robô, não como componentes isolados de catálogo. Some o corpo da garra ou do cilindro, dedos, placa de montagem, sensores, válvulas, conexões, tubos, cabos e peça. Depois verifique centro de gravidade, inércia, força de pega, interface do pulso, tempo de ciclo e estado seguro após perda de ar.
A Universal Robots define carga útil como o peso combinado preso à flange da ferramenta e exige que seu centro de gravidade seja configurado (orientação de payload da Universal Robots, consultada em 2026-07-10). Isso torna “a garra está abaixo da carga útil do robô” uma declaração de aprovação incompleta.
Use páginas ISO atuais, orientação do fabricante do robô e dados de catálogo específicos por opção ao dimensionar cilindros compactos para EOAT. Evite proporções de payload sem suporte, percentuais de economia de espaço, histórias de clientes, regras fixas de reservatório ou comparações promocionais de desempenho, a menos que o projeto tenha evidência de teste correspondente.
Carga útil EOAT é a massa combinada presa à flange do robô, incluindo a peça. Centro de gravidade combinado é a localização ponderada por massa dessa carga completa. Força efetiva de pega é a força de dedo definida em catálogo numa pressão, posição de curso e distância do ponto de pega declaradas.
Pontos-chave
- A carga útil do robô inclui ferramenta e peça; a pilha trabalhada de 2,30 kg tem CoG combinado de 114 mm (Universal Robots).
- Calcule inércia antes de estimar tempo de ciclo.
- A SMC define força de pega MHZ2 por dedo numa pressão e distância de contato declaradas.
- Valide confirmação de pega, isolamento de energia e estado após perda de ar na máquina real.
Na comparação das fontes, a fronteira útil de projeto ficou clara: a ISO 9409-1 controla a interface da flange, o fabricante do robô controla limites de carga útil e inércia, o catálogo da garra controla força dos dedos e limites de momento, e o teste da máquina prova que o EOAT combinado realmente segura a peça.
Resposta curta: trate o EOAT como orçamento de carga e momento
Por exemplo, os cinco componentes de EOAT abaixo totalizam 2,30 kg e criam um centro de gravidade combinado a 114 mm da flange. A Universal Robots diz que a carga útil deve incluir garra e peça, com massa, centro de gravidade e inércia configurados em conjunto (orientação de payload máximo da Universal Robots).
Use três checagens relacionadas:
Massa total da carga útil = soma de todos os componentes acoplados e da peça
Distância combinada do centro de gravidade = soma de cada massa x sua distância da flange / massa total
Estimativa do momento estático na flange = soma de cada massa x sua distância da flange
O cálculo de momento abaixo é uma planilha ilustrativa, não uma classificação do robô. Substitua todo valor por massa de componente medida e distância baseada em desenho. O manual do robô continua sendo a autoridade para massa permitida, envelope de centro de gravidade, momentos, inércia, orientação e aceleração.
| Item de exemplo | Massa | Distância da flange | Massa x distância |
|---|---|---|---|
| Adaptador de pulso | 0,35 kg | 20 mm | 0,0070 kg m |
| Válvula e sensores | 0,15 kg | 45 mm | 0,0068 kg m |
| Garra pneumática | 0,55 kg | 70 mm | 0,0385 kg m |
| Dedos e almofadas | 0,25 kg | 120 mm | 0,0300 kg m |
| Peça | 1,00 kg | 180 mm | 0,1800 kg m |
| Total | 2,30 kg | CoG combinado: 114 mm | 0,2623 kg m |
Um atuador mais leve não é automaticamente o melhor EOAT. Mover 250 g de massa dos dedos 50 mm mais perto da flange pode melhorar o orçamento massa-distância mais do que remover os mesmos 250 g de uma válvula montada perto da flange. A redução de peso tem mais valor quando também encurta o deslocamento do centro de gravidade.
O que conta para a carga útil e o momento do pulso do robô?
A ISO 9409-1:2004 é uma norma de interface de 6 páginas confirmada em 2023. Ela define dimensões de placas circulares, designação e orientação, mas explicitamente não fornece correlação de capacidade de carga (ISO 9409-1, confirmada em 2023). Portanto, um círculo de parafusos compatível prova encaixe mecânico, não payload do robô nem capacidade do pulso.
Conte todo item que cruza a flange da ferramenta:
- placa adaptadora, troca rápida, dispositivo de complacência e fixadores
- cilindro compacto ou corpo da garra pneumática
- dedos customizados, almofadas, batentes, proteções e hardware retido
- válvula, manifold, sensores, conectores, conexões e suportes de cabo
- tubo móvel e laços de cabo quando o manual do robô os exige
- a peça mais pesada permitida, incluindo tolerâncias e material de processo retido
Depois, localize o centro de massa de cada item a partir do sistema de coordenadas da flange. O centro de gravidade combinado não fica necessariamente no ponto central da ferramenta. Controladores de robô usam dados de payload para compensar o movimento, e a Universal Robots alerta que a aceleração pode ser reduzida quando o centro de gravidade se move para além do envelope nominal.
A ISO 9283 cobre critérios de desempenho de robôs e métodos de teste correspondentes em uma norma de 60 páginas que permanece atual após sua confirmação de 2021 (ISO 9283:1998). Use os dados específicos do modelo do fabricante do robô para payload real, momento do pulso, inércia e envelope de desempenho.
Como calcular força de pega durante a aceleração do robô?
O exemplo de seleção SMC MHZ multiplica o peso de uma peça de 0,1 kg por 20 e obtém 19,6 N de força de pega necessária, alertando que alta aceleração, desaceleração ou impacto precisa de margem adicional (catálogo SMC MHZ, catálogo atual). Trate essa regra como orientação do fabricante, não como cálculo universal de atrito.
Para uma pega externa por atrito equilibrada com duas garras, uma primeira triagem transparente é:
Força de retenção necessária por garra = m x (g + a) x S / (n x coeficiente de atrito)
Onde m é a massa da peça, a é a aceleração na direção de escorregamento, S é o fator de projeto escolhido e n é o número de faces de contato efetivas. A equação assume carga igual nas garras e pega simples por atrito. Ela não cobre fechamento por forma, contato inclinado, impacto, rotação ou almofadas desiguais.
Para uma pega vertical de 1,0 kg com duas garras, coeficiente de atrito 0,40 e fator de projeto 2,0, a força exigida sobe de 24,5 N por garra em repouso para 49,5 N por garra a 10 m/s2 de aceleração. Esses são resultados de planilha, não classificações de catálogo.
Qual arquitetura de atuador compacto combina com a tarefa do EOAT?
A família SMC MHZ2 cobre diâmetros de 6-40 mm; seu catálogo lista até 180 ciclos por minuto para tamanhos de 6-25 mm e 60 para 32-40 mm (catálogo SMC MHZ). Esses são limites de modelo sob condições de catálogo, não throughput garantido da célula robótica.
Escolha a arquitetura a partir da tarefa do EOAT:
| Tarefa do ferramental | Melhor arquitetura inicial | Verificação principal |
|---|---|---|
| Segurar uma peça entre dedos móveis | Garra pneumática | Força por dedo, momento do dedo, curso, dano à peça |
| Empurrar batente, pino, trava ou ejetor | Cilindro compacto | Força pelo diâmetro, carga lateral na haste, curso, impacto final |
| Mover uma placa ou ninho deslocado | Cilindro compacto guiado | Momentos de guia, alinhamento, massa móvel |
| Alcançar ao longo de ferramenta longa e estreita | Corrediça sem haste ou guiada | Momentos do carro, limites de vedação ou guia, envelope |
| Usar posições ou perfis programáveis | Eixo elétrico ou servo-pneumático | Realimentação, controlador, repetibilidade, parada segura |
Por exemplo, um cilindro compacto pode acionar um pino de localização enquanto uma garra pneumática separada segura a peça. O robô ainda enxerga os dois dispositivos, seu adaptador e a peça como uma única configuração de payload.
Esta seção intencionalmente não é outro catálogo de tipos de garras. Para seleção de garras paralelas, angulares, de três garras, toggle e de grande abertura, use o guia existente de tipos de garras pneumáticas. Para um exemplo de cilindro compacto em nível de estação fora do pulso do robô, veja cilindros compactos em montagem automatizada de PCB.
Como controlar comprimento dos dedos, deslocamento e momento da garra?
O exemplo trabalhado SMC MHZ2 informa 24 N a 0,4 MPa com distância de ponto de pega de 30 mm, e define força efetiva de pega como o empuxo de um dedo (catálogo SMC MHZ). O mesmo corpo pode ter força utilizável e carga de guia diferentes quando os dedos ficam mais longos.
Verifique quatro grandezas separadas:
- Força de pega por dedo: leia o gráfico de catálogo na pressão e distância do ponto de pega reais.
- Momento da guia do dedo: aplique a força da peça no deslocamento real de contato, incluindo aceleração e impacto do robô.
- Pressão de contato: divida a força de fixação pela área de contato da almofada e compare com o limite de dano da peça.
- Rigidez do dedo: confirme que a deflexão não move a peça para fora do processo ou da janela do sensor.
Garra pneumática paralela XHF de baixo perfil
E se a força de catálogo for adequada, mas os dedos excederem o comprimento ou momento permitido? Use dedos mais curtos, aproxime o contato, adicione recursos de fechamento por forma, aumente a área da almofada ou selecione uma garra com guia mais forte. Elevar apenas a pressão pode aumentar marcas na peça sem corrigir deflexão dos dedos.
Trate o ponto de contato como variável de projeto. Um corpo compacto com dedos longos pode criar um caminho de carga menos compacto do que uma garra um pouco maior cujas garras alcançam a peça sem adaptador. Compare a distância flange-contato, não apenas as dimensões do corpo.
Montagem, roteamento e envelope de serviço
A ISO 9409-1 foi confirmada em 2023 e usa apenas 6 páginas para definir a interface mecânica circular, enquanto afirma que a norma não correlaciona tamanho de interface com capacidade de carga (ISO 9409-1). Portanto, a placa de montagem deve atender separadamente ao manual do robô, carga da ferramenta, fixadores, rigidez e requisitos de localização.
Modele o envelope completo nas duas posições das garras e ao longo do trajeto do robô. Inclua conexões, controladores de velocidade, conectores de sensores, raio de curvatura de tubos, alívio de tração dos cabos, acesso a fixadores, movimento de troca rápida e espaço necessário para remover a garra sem desmontar o pulso.
Roteie serviços flexíveis para que não se tornem carga oculta. Um laço de tubo apertado pode puxar uma garra pequena, enquanto um laço grande demais pode prender numa fixação ou entrar no campo de uma câmera. Ancore o conjunto de serviços perto do pulso, mantenha a flexão repetida na zona flexível pretendida e verifique em todas as poses extremas do robô.
Use pinos-guia ou recursos de localização quando a orientação repetível da ferramenta importa. Fixadores fornecem força de aperto; eles não devem localizar um EOAT de precisão apenas por furos com folga. A ISO 9409-1 estabelece intercambiabilidade de interface, não planicidade, rigidez ou pilha de tolerâncias de um adaptador customizado.
Como válvulas, tubos e sensores afetam o tempo?
A SMC lista 180 ciclos por minuto para diâmetros MHZ2 de 6-25 mm e 60 ciclos por minuto para modelos de 32-40 mm, mas esses são máximos de catálogo (catálogo SMC MHZ). O tempo real de EOAT também depende de vazão da válvula, volume do tubo, pressão durante o movimento, massa dos dedos, sensores e sequência do PLC.
Coloque a válvula perto do pulso quando o menor volume pneumático melhorar materialmente a resposta, mas inclua massa da válvula, massa dos cabos, calor, proteção contra ingresso e acesso de serviço no orçamento de payload. Uma ilha de válvulas remota reduz a massa no pulso, mas adiciona volume de tubo. Nenhum arranjo vence automaticamente.
Meça estes eventos separadamente:
- o robô chega à pose de pega permitida
- a saída da válvula muda de estado
- a garra fecha o suficiente para tocar a peça
- pressão ou posição confirma uma pega válida
- a permissão de movimento do robô é emitida
- a liberação termina antes de o robô sair da posição de depósito
Não use um atraso fixo como única confirmação de pega quando uma peça caída cria risco de segurança ou qualidade. Chaves de posição podem confirmar o estado da garra, mas talvez não provem retenção da peça. Lógica de pressão pode detectar algumas falhas, mas também precisa de limiares, temporização e tratamento de falha definidos.
O guia relacionado de operação de válvulas solenoides explica estados de válvula, enquanto o guia de queda de pressão pneumática cobre perdas entre o coletor da planta e a ferramenta móvel.
Que estado seguro e testes de aceitação o EOAT deve usar?
A ISO/TR 20218-1:2018 é um guia de projeto de segurança de 25 páginas para efetuadores finais de robôs, enquanto a ISO 10218-2:2025 é uma norma de 223 páginas para aplicações e células de robôs industriais (ISO/TR 20218-1; ISO 10218-2:2025). O estado seguro do EOAT deve vir da avaliação de risco, não de uma regra universal “aberto” ou “fechado”.
Pergunte o que acontece quando falha a pressão de ar, energia elétrica, comunicação, um sensor ou um tubo. Soltar uma peça pesada ou cortante pode ser o perigo dominante. Em outro processo, reter uma peça quente ou contaminada pode ser pior. Selecione assistência por mola, retenções pilotadas, retenção mecânica, liberação controlada ou sensoriamento redundante somente após essa análise de falha.
Antes da liberação para produção, execute um teste de primeira peça que registre:
- massa completa do EOAT, centro de gravidade combinado e dados de payload configurados
- interface do pulso, fixadores, recursos de localização, rigidez e acesso de serviço
- premissas de força de pega, comprimento dos dedos, pressão de contato e aprovação de momento de guia
- pegas dinâmicas em aceleração representativa baixa, normal e alta plausível
- temporização de peça presente, posição da garra, pressão e permissão do robô
- resposta segura a perda de ar, perda de energia, falhas de sensor e parada de emergência
- repetibilidade após trocas de ferramenta e depois que o conjunto de serviços flexionou
Para serviço e manutenção nos EUA, a OSHA 29 CFR 1910.147 se aplica quando energização inesperada, partida ou liberação de energia armazenada pode causar lesão (OSHA 1910.147). Testes de comissionamento não substituem o procedimento de controle de energia do local.
FAQs sobre cilindros compactos em ferramental de fim de braço
A SMC lista faixas de pressão operacional MHZ2 de 0,1 a 0,7 MPa para vários modelos de dupla ação de 16-40 mm e identifica força de pega por dedo (catálogo SMC MHZ). Estes FAQs tratam das checagens de sistema que permanecem após um atuador compacto entrar na lista curta.
Um EOAT mais leve sempre melhora o tempo de ciclo do robô?
Não. Massa menor pode ajudar, mas centro de gravidade e inércia também controlam o envelope de movimento disponível. No exemplo trabalhado, 2,30 kg a 114 mm de deslocamento combinado ainda deve ser verificado contra o diagrama de carga do robô selecionado. Alcance dos dedos e posição da peça podem importar mais que massa do corpo.
Como calculo o centro de gravidade do EOAT?
Multiplique a massa de cada componente por sua distância da flange, some esses produtos e divida pela massa total. O exemplo produz 0,2623 kg m dividido por 2,30 kg, ou cerca de 114 mm. Use coordenadas tridimensionais e o método de inércia do fabricante do robô para os dados finais do controlador.
A ISO 9409-1 prova que o EOAT pode carregar a carga?
Não. A norma ISO 9409-1 de 6 páginas define interface de placa circular, designação, marcação, intercambiabilidade e orientação. Ela explicitamente não correlaciona a interface com faixas de capacidade de carga. Payload, centro de gravidade, momentos, inércia, fixadores e rigidez do adaptador ainda exigem verificação específica do modelo.
Quanta força de pega um EOAT robótico precisa?
Depende de massa, direção de aceleração, atrito, número de garras, geometria de contato, deslocamento dos dedos, impacto e fator de projeto selecionado. O exemplo SMC de 0,1 kg usa 20 vezes o peso da peça e obtém 19,6 N. Trate isso como orientação de catálogo e depois valide a peça e o trajeto do robô reais.
A garra deve abrir ou permanecer fechada após perda de ar?
Não existe resposta universal. A ISO/TR 20218-1 contém 25 páginas de orientação de segurança para efetuadores finais, e a ISO 10218-2:2025 cobre integração de células robóticas. Defina o estado mais seguro a partir de riscos de peça caída, peça retida, esmagamento, calor, contaminação, recuperação e energia armazenada, depois teste a arquitetura selecionada.
Conclusão: aprove a ferramenta como sistema
O EOAT trabalhado totaliza 2,30 kg a um deslocamento combinado de 114 mm, enquanto sua peça de 1 kg precisa de 49,5 N ilustrativos por garra a 10 m/s2 sob as premissas declaradas de atrito e fator de projeto. Universal Robots e SMC mostram por que massa, centro de gravidade, pressão, ponto de contato e força devem ser aprovados juntos.
Congele a ferramenta como uma configuração: modelo de robô, flange, adaptador, atuador, dedos, válvula, sensores, conexões, conjunto de serviços, faixa de peças, dados de payload, limites de movimento, lógica de pega e resposta a falhas. Um cilindro compacto ou garra substituta só é aceitável quando esse pacote completo de evidências ainda passa.
Para uma revisão específica de máquina, envie modelo do robô, diagrama de carga, CAD do EOAT, massas dos componentes, coordenadas dos centros de massa, desenho da peça, perfil de aceleração, pressão na válvula, geometria dos dedos, lógica de sensores e requisito de estado seguro por contato. O histórico do editor está disponível em Sobre a Bepto Pneumática.
Fontes e notas de consulta
- ISO 9409-1:2004, consultada em 2026-07-10. Usada para o escopo de interface mecânica circular de 6 páginas, confirmação de 2023 e exclusão explícita de correlação de capacidade de carga.
- ISO 9283:1998, consultada em 2026-07-10. Usada para o escopo de 60 páginas de critérios de desempenho e métodos de teste de robôs e confirmação de 2021.
- ISO/TR 20218-1:2018, consultada em 2026-07-10. Usada para o escopo de 25 páginas de projeto de segurança e integração de efetuadores finais.
- ISO 10218-2:2025, consultada em 2026-07-10. Usada para o escopo de 223 páginas de aplicação de robôs industriais e integração de células robóticas.
- Orientação de payload da Universal Robots, consultada em 2026-07-10. Usada para carga útil combinada na flange da ferramenta e configuração do centro de gravidade.
- Orientação de payload máximo da Universal Robots, consultada em 2026-07-10. Usada para a relação entre massa da carga útil, deslocamento do centro de gravidade, inércia, aceleração, garra e peça.
- Catálogo SMC MHZ parallel air gripper, consultado em 2026-07-10. Usado para força de pega por dedo, gráficos de pressão e ponto de pega, exemplo de seleção de 0,1 kg, faixas de operação e frequências máximas.
- OSHA 29 CFR 1910.147, consultada em 2026-07-10. Usada apenas para serviço e manutenção cobertos quando partida inesperada ou liberação de energia armazenada pode causar lesão.
- Universal Robots Academy, Tool Configuration: TCP, orientation, payload & center of gravity, enviado em 2021-12-16. Incorporado como visão geral de configuração de 4 minutos e 33 segundos; 31.341 visualizações na verificação.