EFECTORES FINALESUn efector final es un dispositivo que se une a la mueca del brazo del robot y activa el robot de propsito general para realizar una tarea especfica. El efector final es una parte de las herramientas de uso especial para un robot. Por norma general, los efectores finales se deben inspeccionar tcnicamente para la tarea particular que van a realizar; ya sea a travs del estudio y la fabricacin del dispositivo a partir de los dispositivos magnticos o comparando un dispositivo disponible comercialmente y adaptndolo a la aplicacin.

1 TIPOS DE EFECTORES FINALESExisten gran variedad de efectores finales para realizar diferentes funciones de trabajo. Se pueden dividir en dos categoras principales:Pinzas.Herramientas.Las PINZAS son efectores finales utilizados para agarrar y sostener objetos. Los objetos suelen ser piezas que tienen que ser movidas por el robot. En estas aplicaciones de manejo de los objetos se incluye la carga y descarga de las maquinas, recoger objetos depositados en un trasportador y la composicin de objetos depositados sobre una plataforma. Los objetos manejados por las pinzas del robot pueden ser cartones, botellas, materiales en bruto, herramientas etc. En general las pinzas son dispositivos de agarre mecnico, aunque existen modos alternativos de sujecin, imanes, ventosas, etc.Laspinzas se pueden clasificar en:SIMPLES Solo se monta un dispositivo de agarre en la mueca del robot.DOBLES Posee dos dispositivos de agarre unidos a la mueca y se utiliza para sostener dos objetos distintos.}Los dispositivos de dos pinzas pueden actuar de forma independiente. La pinza doble es de especial utilidad en maquinas con aplicaciones de carga y descarga. Un ejemplo de la aplicacin seria: Un trabajo concreto llama a la materia prima para que sea cargada desde un transportador a una maquina. La pieza final se debe descargar en otro transportador. Con una sola pinza, el robot debera descargar la pieza final antes de recoger la materia prima. Esto consumira un tiempo valioso en el ciclo de produccin porque la maquina tendra que permanecer abierta durante estos movimientos de manejo. Con una pinza doble, el robot puede sostener la pieza del transportador de entrada con uno de los dispositivos de agarre, tenindolo preparado para cambiar por la pieza final. Cuando se completa el ciclo de mquina, el robot puede alcanzar la pieza final con el dispositivo de agarre disponible e insertar la materia prima en la maquina con el otro dispositivo de agarre. El tiempo que la maquina est abierta es mnimo.La pinza de terminales mltiples se aplica en los casos donde dos o ms mecanismos de agarre se fijan a la mueca. Laspinzas dobles son un subgrupo de las pinzas mltiples. Las ocasiones en las que se requieren ms de dos pinzas son muy raras. Tambin existe un aumento en el costo y una disminucin de la fiabilidad cuando se aumenta el nmero de dispositivos de agarre en un brazo de robot.Otra forma de clasificar las pinzas es dependiendo de si la pieza se agarra en su superficie externa o interna; por ejemplo, piezas circulares. Al primer tipo se le denomina pinza externa y al segundo pinza interna.En la conexin de esta pinza, las herramientas son los efectores finales diseados para realizar el trabajo sobre la pieza mejor de lo que lo hara solamente la pinza. Por definicin, el efector final de tipo herramienta se une a la mueca del robot. Una de las aplicaciones ms comunes de los robots industriales es la soldadura de punto luminoso, en donde los electrodos de punto luminoso constituyen el efector final del robot. Otros ejemplos de aplicaciones de robot en las que se utilizan herramientas como efectores finales son la pintura por pulverizacin y las soldaduras de arco.Las pinzas se utilizan algunas veces para agarrar herramientas mejor de lo que lo haran las piezas. La razn por la cual se utiliza una pinza en vez de unir la herramienta directamente a la mueca del brazo radica en que el trabajo requiere la manipulacin por parte del robot devarias herramientas durante el ciclo de trabajo.Adems de los efectores finales, se requieren otros tipos de artefactos y herramientas en algunas aplicaciones de robtica industrial. En esta se incluyen los dispositivos de agarre, de soldadura y otro tipo de dispositivos de agarre que posicionan la pieza de trabajo o la herramienta durante el ciclo de trabajo.2 PINZAS MECNICAS2-1 Definiciones y operaciones bsicasUna pinza mecnica es un efector final que utiliza dedos mecnicos impulsados por un mecanismo para agarrar una pieza. Los dedos, algunas veces llamados uas, son los accesorios de la pinza que estn en contacto con la pieza. Adems, los dedos estn unidos al mecanismo o son una parte integral del mismo. Si los dedos son del tipo enganche, se pueden separar y sustituir, se pueden disear conjuntos diferentes de dedos para utilizar con el mismo mecanismo de pinza con el objeto de acoplarlos a modelos de objetos diferentes. En la mayora de las aplicaciones dos dedos son suficientes para sostener la pieza u otro objeto. Las pinzas con tres o ms dedos son menos frecuentes.La funcin del mecanismo de pinza es trasladar algo a partir de un suministro de energa que origina una accin de agarre de los dedos sobre la pieza. La energa de entrada es suministrada por el robot y puede ser neumtica, elctrica, mecnica o hidrulica .Elmecanismo debe ser capaz de abrir y cerrar los dedos y de aplicar la fuerzasuficiente contra la pieza para sostenerlo de forma segura cuando se cierre la pinza.Existen dos formas de sostener al objeto dentro de la pinza. La primera es comprimiendo la pieza con los dedos, los dedos de la pinza encierran a al pieza hasta alguna posicin, limitando el movimiento de la pieza .La segunda forma de sujecin de la pieza es mediante el rozamiento entre los dedos y la pieza, con este mtodo los dedos deben aplicar una fuerza que proporcione un rozamiento suficiente para retener la pieza en contra de la gravedad, la aceleracin y otras fuerzas que puedan surgir durante el tiempo de sujecin del ciclo de trabajo. Los dedos o los cojinetes unidos a los dedos que hacen contacto con la pieza suelen ser fabricados de un material que es relativamente blando. Este se encarga de aumentar el coeficiente de rozamiento entre la pieza y la superficie de contacto de los dedos. Tambin sirve para proteger la superficie de la pieza de posibles araazos u otros daos.El mtodo de rozamiento para sujetar la pieza se convierte en el diseo de pinza mas simple e incluso mas barato y tiende a adaptarse con gran facilidad a una gran variedad de piezas. Existe un problema con el mtodo de rozamiento que se resuelve con el mtodo de construccin. Si una fuerza demagnitud suficiente se aplica contra la pieza en una direccin paralela a la superficie de rozamiento de los dedos, la pieza se resbala de los dedos Figura 3 (a).Para resistir el deslizamiento, la pinza se debe disear para efectuar una fuerza que dependa del peso de la pieza, del coeficiente de rozamiento entre la superficie de la pieza y la superficie de los dedos, de la aceleracin (o la reduccin de velocidad) de la pieza y de la orientacin entre la direccin del movimiento durante la aceleracin y la direccin de los dedos, con referencia a la Figura 3(b) se puede utilizar las ecuaciones de fuerza, Ecuaciones 1,2 para determinar la magnitud necesaria de la fuerza de la pinza en funcin de esos factores. La ecuacin 1 cubre el caso mas simple en que solo el peso es la fuerza que tiende a causar que lapieza se resbale de la pinza.n_f F_g=w (1)Donde = coeficiente de rozamiento de la superficie de contacto de los dedos contra la superficie del objeton_f= nmero de dedos en contactoF_g= fuerza de la pinza W= peso de la pieza sujetada por la pinzaEsta ecuacin se debera aplicar cuando la fuerza de gravedad esta dirigida paralela a las superficies de contacto. Si la fuerza que tiende a sacar la pieza de entre los dedos es superior al peso de la pieza entonces la Ecuacin 1 se podra alterar. Por ejemplo, la fuerza deaceleracin podra ser un factor significativo en los ciclos rpidos de enganche de la pieza. Engelberger [3] sugiere que, en una operacin de agarre a alta velocidad, la aceleracin (o reduccin de la velocidad) de la pieza podra ejercer una fuerza que es dos veces el peso de la pieza. Reduce el problema al uso de un factor g en una versin revisada de la Ecuacin 1:n_f F_g=wg (2)Donde g es igual al factor g. Se supone que el factor g tiene en cuenta el efecto combinado de la gravedad y la aceleracin. Si la fuerza de aceleracin se aplica en el mismo sentido que la fuerza de gravedad, entonces el valor g es igual a 3.0. Si se aplica la aceleracin en sentido contrario, entonces el valor de g es igual a 1.0 (2 el peso de la pieza debido a la aceleracin menos 1 el peso de la pieza debido a la gravedad). Si la aceleracin se aplica en una direccin horizontal, entonces se utiliza g=2.02-2 TIPOS DE MECANISMOS DE PINZAExisten varias formas de clasificacin de las pinzas mecnicas y de sus mecanismos de actuacin. Un metodo es realizar la clasificacin de acuerdo con el tipo de movimiento de los dedos utilizado por la pinza. En esta clasificacin las pinzas pueden impulsar la apertura y cierre de los dedos mediante uno de los movimientos siguiente:Movimiento de pivotaje.Movimiento lineal o de traslacin.Las Figuras 4 y 5ilustran las acciones de estas pinzas. En el movimiento de pivotaje los dedos giran en relacin con los puntos fijos del pivote en la pinza para abrirla y cerrarla. El movimiento suele ser realizado por algn tipo de mecanismo de unin. En el movimiento lineal, los dedos se abren y se cierran a travs del movimiento paralelo a cada uno de los otros dedos. Esto se realiza por medio de los carriles de gua de modo que la base de cada dedo se desliza a lo largo de un carril gua durante el movimiento. El movimiento de traslacin del dedo se debe realizar tambin por medio de la unin que mantendran los dedos en la direccin paralela a los otros durante la actuacin.Las pinzas mecnicas tambin se pueden clasificar de acuerdo al tipo de dispositivo cinemtico utilizado para calcular el movimiento del dedo [2]. En esta clasificacin se tienen los siguientes tipos:Actuacin de articulacin.Actuacin de engranaje y de bastidor.Actuacin de leva.Actuacin de tornillo.Actuacin de cable y polea.Varios.La categora de articulacin cubre un rango amplio de posibilidades de diseo para actuar la apertura y cierre de la pinza. La Figura 6 ilustra varios ejemplos de este tipo. El diseo de articulaciones determina como lafuerza de entrada F_a a la pinza se convierte en la fuerza de agarre F_g aplicada por los dedos. El sistema dearticulacin tambin determina otras caractersticas de funcionamiento, tales como la amplitud con la que se abrirn los dedos de la pinza y la rapidez con la que la pinza actuar.La Figura 7 ilustra el mtodo de actuacin de los dedos de la pinza utilizando el sistema de engranaje y bastidor. El engranaje-bastidor se debera unir a un pistn o algn otro mecanismo que proporcionase un movimiento lineal. El movimiento de bastidor podra impulsar a dos engranajes de pin parciales y estos abriran y cerraran los dedos. La pinza actuada por leva incluye una gran variedad de diseos posibles, uno de los cuales se ilustra en a Figura 8. Un dispositivo de leva y seguidor, incluso si se utiliza un seguidor cargado por muelle, puede proporcionar las acciones de apertura y cierre de la pinza. Por ejemplo, el movimiento de la leva en un sentido forzara a la pinza para que se abriera, mientras que el movimiento de la leva en el sentido contrario producira en el muelle la fuerza para cerrar la pinza. La ventaja de este dispositivo radica en que la accin del muelle se podra adaptara a los objetos con diferentes tamaos. Esto puede ser deseable, por ejemplo, en una operacin de mecanizado en donde se utiliza una sola pinza para agarrar la pieza original y la pieza terminada. La pieza terminada deber ser significativamente ms pequea que antes de latransformacin.La Figura 9 ilustra un ejemplo del mtodo de actuacin del tipo de tornillo. El tornillo suele girar mediante un motor acompaado por un mecanismo de reduccin de velocidad. Cuando el tornillo gira en un sentido se origina un bloque roscado para ser transferido en ese sentido. Cuando el tornillo gira en el sentido contrario, el bloque roscado se mueve en el sentido opuesto. El bloque a su vez, se conecta a los dedos de las pinzas para producir la accin correspondiente de apertura o cierre.Se puede disear mecanismos de cable y polea para abrir una pinza mecnica. A causa de la naturaleza de estos mecanismos, algunas formas de dispositivo de tensin se deben utilizar para oponerse al movimiento del cable o a la cuerda del sistema de polea. Por ejemplo, el sistema de polea podra accionarse en un sentido para abrir la pinza y el dispositivo de tensin compensara el huelgo en el cable y cerrara la pinza cuando se accionase el sistema de polea en el sentido opuesto.La categora de varios se incluye en la lista para admitir los mecanismos de actuacin de pinzas que no caen lgicamente dentro de una de las anteriores categoras. Un ejemplo podra ser una vejiga expandible o un diafragma que se inflara y desinflara por la actuacin de los dedos de la pinza.

Bibliografa

Groover,Fundamentos de Robotica Industrial.