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Un mecanismo diseñado para generar una gran fuerza a partir de una pequeña fuerza se llama mecanismo de impulso. Los componentes mecánicos que constituyen este mecanismo de impulso incluyen enlaces, palancas, tornillos, cuñas, engranajes y poleas. Para los brazos ligeros de los robots, el mecanismo de enlace se adopta con frecuencia por su efecto de impulso producido a partir de la estructura simple. Levantar una carga pesada con una palanca también es un ejemplo de aplicación de este mecanismo de impulso. En este caso, podrás levantar una carga pesada con una pequeña fuerza, pero deberás aplicar la fuerza durante una distancia más larga que cuando cargas la carga pesada en sí misma. El uso de un mecanismo de impulso no cambia la carga de trabajo, la fuerza requerida para mover un objeto multiplicada por la distancia de viaje.
Enlace
Echemos un vistazo al mecanismo de enlace que consta de enlaces de cuatro barras en [Fig.1] – a) y consideremos cómo se aplica el vector de fuerza en la Junta A.
[Fig.1] – b) es el diseño esquemático de un mecanismo de enlace que genera un alto grado de efecto de impulso.
[Fig.1] – c) es el diseño esquemático de un mecanismo de enlace que genera poco efecto de impulso.
Comparemos sus componentes de vector de fuerza en la Junta A.
En [Fig.1] – b), “Crank OA” y “Link AB” forman un ángulo de aproximadamente 180 grados (cerca de una disposición lineal), mientras que “Link AB” y “Lever BC” están casi perpendiculares entre sí. En este caso, si se aplica el “Par T” al “Eje de conducción OA” y la Fuerza F0 se aplica en la dirección tangencial de la “Junta A”, la Fuerza F1 aplicada al “Link AB” en la “Junta A” será 2.7 veces mayor que la fuerza tangencial F’0 basada en los componentes del vector en la “Junta A”.
En [Fig.1] – c), por otro lado, la Fuerza F’1 aplicada al “Link AB” en la “Junta A” es solo 1.1 veces mayor que la fuerza tangencial F’0.
Como se ve en este ejemplo, el uso del mecanismo de enlace para formar la relación mostrada en [Fig.1] – b), permite la construcción efectiva del mecanismo de impulso. Además, cuando el mecanismo de enlace se aplica al mecanismo de impulso, todos los acoplamientos rotativos (por pares) y los enlaces deben diseñarse con resistencia reforzada.
Manivela
La figura [a] a continuación es una vista esquemática de la prensa. Se utiliza un disco excéntrico para “Crank OA”. Cuando el centro de este disco (centro de gravedad) baja por debajo del centro de rotación O, el peso de este disco actúa sobre la obra de prensa.
En la figura [b], la prensa [a] se expresa en el método de esqueleto. Si comparamos los componentes del vector en la “Junta A” en [b] y los de la prensa en el punto “B”, podemos ver que se puede obtener una acción de impulso de ellos. El uso de un disco excéntrico amplifica la “Fuerza Tangencial F0” que actúa en la “Junta A”. Luego, el pistón cambia su dirección de fuerza a vertical y forma la “Fuerza de Prensa FP”. En esta figura, “Fuerza de Prensa FP” es aproximadamente 1.4 veces mayor que “Fuerza Tangencial F0”.
Palanca
Un tirador de campana se puede describir como una versión doblada de un mecanismo de impulso tipo balancín. El principio del mecanismo de impulso es el mismo, pero debido a la forma doblada de la manivela, la longitud del brazo está diseñada para ser perpendicular a la dirección de la fuerza aplicada, lo que da como resultado un efecto de impulso diferente ([Fig.2] – a)). Un tirador de campana tiene la misma forma que un sacaclavos utilizado para trabajos de carpintería.
Si combinas un tirador de campana con una manivela de articulación, podrás crear una máquina de prensado manual simple que se muestra en [Fig.2] – b). En este mecanismo, la fuerza aplicada al mango del tirador de campana (F0) se amplifica mediante el mecanismo de impulso del tirador de campana de acuerdo con la relación de longitud del brazo y se transforma en fuerza (F1). El gabinete de la máquina de prensado simple soporta esta fuerza. La articulación de palanca luego desvía su fuerza de reacción en dirección op
[Fig.1] – a) ilustra el mecanismo de impulso para el método de doble palanca. La fuerza amplificada (F) se determina por la relación entre la longitud del brazo y el equilibrio de fuerzas.
[Fig.1] – b) es un accesorio simple (herramienta) llamado “portabloques”, que utiliza el método de doble palanca. Este mecanismo se adopta a menudo para herramientas diseñadas para transportar objetos cuadrados pesados como ladrillos y bloques.
Aunque el mecanismo de impulso tipo balancín permite la operación de objetos pesados con menos fuerza, es importante recordar que el principio de la carga de trabajo (Carga de trabajo (Kgm) = Fuerza (Kg) × Movimiento (m)) siempre se aplica. Menos cantidad de fuerza significa más movimiento. Si se requiere mano de obra para trazos más grandes o reducir un ciclo de tarea específico (como mover o doblar) no hace que toda la tarea sea ineficiente, es posible amplificar las fuerzas o el movimiento basado en este principio de carga de trabajo.
Ejemplos de aplicaciones que utilizan mecanismos de impulso:
- Dispositivos de sujeción para transportar piezas de trabajo (bloques)
- Abrazadera de lavado y enjuague
- Abrazadera de transporte en horno de tratamiento térmico
- Máquina de prensado manual
- Máquina de estampado manual
- Máquina de engaste manual, máquina de unión por termocompresión
- Corrección de planitud
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