Enostaven postopek sestavljanja je vedno pameten način za izdelavo katerega koli izdelka. Eden najlažjih načinov za doseganje linearnega ali rotacijskega gibanja med sestavljanjem je uporaba pnevmatskih aktuatorjev.
Carey Webster, vodja inženirskih rešitev pri PHD Inc., je poudaril: "V primerjavi z električnimi in hidravličnimi aktuatorji sta preprosta namestitev in nižji stroški dve glavni prednosti pnevmatskih aktuatorjev."Linije, povezane z dodatki.«
PHD prodaja pnevmatske aktuatorje že 62 let, njegova največja baza strank pa so proizvajalci avtomobilov. Druge stranke prihajajo iz industrije bele tehnike, medicine, polprevodnikov, embalaže ter industrije hrane in pijač.
Po besedah Websterja je približno 25 % pnevmatskih aktuatorjev, ki jih proizvaja PHD, izdelanih po meri. Pred štirimi leti je podjetje ustvarilo aktuator po meri, ki se lahko uporablja kot pnevmatska pobiralna glava s fiksnim nagibom za proizvajalce medicinskih strojev za sestavljanje.
"Funkcija te glave je, da hitro in natančno izbere in položi več delov, nato pa jih da v zabojnik za transport," je pojasnil Webster. "Pobiralna glava je nameščena na dnu stroja za izdelavo delov.Spremeni lahko razmik med deli od 10 mm do 30 mm, odvisno od velikosti dela.”
Premikanje predmetov od točke do točke z močno silo je ena od posebnosti pnevmatskih aktuatorjev, zato so še vedno prva izbira za premikanje strojev na tekočih trakovih skoraj stoletje po njihovem pojavu. Pnevmatski aktuatorji so znani tudi po svoji vzdržljivosti, ceni -učinkovitost in toleranca preobremenitve. Zdaj najnovejša tehnologija zaznavanja omogoča inženirjem, da optimizirajo delovanje aktuatorja in ga integrirajo v katero koli platformo industrijskega interneta stvari (IIoT).
V prvi polovici 20. stoletja so pnevmatski aktuatorji, ki so se uporabljali v proizvodnji, temeljili na enodelujočih cilindrih, ki so ustvarjali linearno silo. Ko se tlak na eni strani poveča, se valj premika vzdolž osi bata in ustvarja linearno silo. elastičnost je zagotovljena na drugi strani bata, bat se vrne v prvotni položaj.
Kurt Stoll, soustanovitelj podjetja Festo AG & Co., je leta 1955 v sodelovanju z zaposlenimi inženirji razvil prvo serijo cilindrov v Evropi, tip AH z enojnim delovanjem. Po besedah produktnega vodje Michaela Guelkerja so bili ti cilindri uvedeni v trgu naslednje leto.Pnevmatski aktuatorji Festo Corp. in Fabco-Air.
Kmalu zatem so bili lansirani nepopravljivi cilindri z majhnim premerom in pnevmatski aktuatorji tipa "palačinke", pa tudi tisti, ki ustvarjajo rotacijsko silo. Preden je leta 1957 ustanovil podjetje Bimba Manufacturing, je Charlie Bimba ustvaril prvi nepopravljivi cilinder v svoji garaži v Moniju v Illinoisu. Ta cilinder, zdaj imenovan nepopravljivi cilinder Original Line, je postal in ostal paradni izdelek Bimba.
»Takrat je bil edini pnevmatski aktuator na trgu nekoliko okoren in razmeroma drag,« je povedala Sarah Manuel, produktni vodja pnevmatskih aktuatorjev pri Bimbi.« Irrepairable ima univerzalno okroglo telo, ki je cenejše, ima enako življenjsko dobo in ne potrebuje vzdrževanja.Na začetku je bila življenjska doba teh aktuatorjev 2400 milj.Ko smo jih leta 2012 spremenili, se je njihova življenjska doba več kot podvojila na 3000 milj.”
PHD je leta 1957 predstavil cilindrični aktuator z majhno izvrtino Tom Thumb. Danes, tako kot takrat, aktuator uporablja standardne cilindre NFPA, ki so na voljo in so zamenljivi pri več dobaviteljih opreme. Vsebuje tudi strukturo ojnice, ki omogoča upogibanje. Trenutno PHD valji z majhnim premerom imajo visoko zmogljivost v večini aplikacij in so lahko opremljeni z dvojnimi palicami, visokotemperaturnimi tesnili in senzorji konca giba.
Aktuator za palačinke je v poznih petdesetih letih zasnoval Alfred W. Schmidt (ustanovitelj podjetja Fabco-Air), da bi zadostil povpraševanju po tankih in kompaktnih valjih s kratkim hodom, primernih za ozke prostore. Ti cilindri imajo strukturo batnice, ki deluje v enodelujoči ali dvodelujoči način.
Slednji uporablja stisnjen zrak za pogon iztegovalnega giba in vračilnega giba za premikanje palice naprej in nazaj. Zaradi te razporeditve je dvojno delujoči valj zelo primeren za potisna in vlečna bremena. Pogoste aplikacije vključujejo sestavljanje, upogibanje, vpenjanje, dovajanje, oblikovanje , dviganje, pozicioniranje, stiskanje, obdelava, žigosanje, stresanje in sortiranje.
Emersonov okrogli aktuator serije M uporablja batnico iz nerjavečega jekla, kotalni navoji na obeh koncih batnice pa zagotavljajo, da je povezava batnice vzdržljiva. Delovanje aktuatorja je stroškovno učinkovito, ponuja različne možnosti namestitve in uporabe spojine na osnovi olja za predhodno mazanje za doseganje širokega razpona delovanja brez vzdrževanja.
Velikost por se giblje od 0,3125 palcev do 3 palcev. Največji nazivni zračni tlak aktuatorja je 250 psi. Po besedah Josha Adkinsa, produktnega strokovnjaka za aktuatorje Emerson Machine Automation, običajne aplikacije vključujejo vpenjanje in prenos materialov z ene montažne linije na drugo.
Rotacijski aktuatorji so na voljo v različicah z enojno ali dvojno zobato letvijo, lopaticami in spiralnimi zobniki. Ti aktuatorji zanesljivo opravljajo različne funkcije, kot so dovajanje in usmerjanje delov, upravljanje žlebov ali usmerjanje palet na tekočih trakovih.
Vrtenje zobate letve in zobnika pretvori linearno gibanje cilindra v rotacijsko gibanje in je priporočljivo za natančne in težke aplikacije. Zobna letev je niz zob čelnega zobnika, povezanih z batom cilindra. Ko se bat premika, je letev potisnjena linearno , in letev zaskoči v zobe krožnega zobnika zobnika in ga prisili k vrtenju.
Aktivator rezila uporablja preprost zračni motor za pogon rezila, povezanega z vrtečo se pogonsko gredjo. Ko se na komoro uporabi velik pritisk, se ta razširi in premakne rezilo skozi lok do 280 stopinj, dokler ne naleti na fiksno oviro. Povratno vrtenje z zamenjavo zračnega tlaka na vstopu in izstopu.
Spiralno (ali drsno) vrtljivo telo je sestavljeno iz cilindrične lupine, gredi in tulca bata. Tako kot menjalnik z zobato letvijo se tudi spiralni menjalnik opira na koncept delovanja zobnikov za pretvorbo linearnega gibanja bata v vrtenje gredi.
Druge vrste aktuatorjev vključujejo vodene, izhodne, večpozicijske, brez palic, kombinirane in profesionalne. Značilnost vodenega pnevmatskega aktuatorja je, da je vodilna palica nameščena na ploščo jarma, vzporedno z batnico.
Te vodilne palice zmanjšajo upogibanje palic, upogibanje bata in neenakomerno obrabo tesnil. Zagotavljajo tudi stabilnost in preprečujejo vrtenje, hkrati pa prenesejo velike stranske obremenitve. Modeli so lahko standardne velikosti ali kompaktni, vendar so na splošno pogoni za težka dela, ki zagotavljajo ponovljivost.
Franco Stephan, direktor trženja Emerson Machine Automation, je dejal: "Proizvajalci želijo vodene aktuatorje za različne aplikacije, ki zahtevajo robustnost in natančnost."Pogost primer je vodenje bata aktuatorja za natančno premikanje naprej in nazaj na drsni mizi. Vodeni aktuatorji tudi zmanjšajo potrebo po zunanjih vodilih v strojih.«
Lansko leto je Festo predstavil serijo miniaturnih pnevmatskih drsnikov DGST z valji z dvojnim vodenjem. Te drsne tirnice so ene najbolj kompaktnih drsnikov na trgu in so zasnovane za natančno rokovanje, stiskanje, pobiranje in namestitev ter elektroniko in svetlobo. aplikacije za montažo. Na izbiro je sedem modelov z nosilnostjo do 15 funtov in dolžino giba do 8 palcev. Pogon z dvojnim batom, ki ne zahteva vzdrževanja, in vodilo krogličnega ležaja z visoko zmogljivostjo lahko zagotovita od 34 do 589 Newtonov moči pri tlak 6 barov. Enak standard sta blažilnik in senzorji bližine, ne bodo presegli odtisa drsnika.
Pnevmatski aktuatorji za pobeg so idealni za ločevanje in sprostitev posameznih delov iz lijakov, tekočih trakov, vibrirajočih podajalnikov, tirnic in nabojnikov. Webster je dejal, da ima pobeg enoročno in dvoročno konfiguracijo in je zasnovan tako, da prenese velike stranske obremenitve, ki so običajno v takšnih aplikacijah. Nekateri modeli so opremljeni s stikali za enostavno povezavo z različnimi elektronskimi krmilnimi napravami.
Guelker je poudaril, da sta na voljo dve vrsti pnevmatskih večpoložajnih aktuatorjev in oba sta težka. Prvi tip je sestavljen iz dveh neodvisnih, vendar povezanih valjev z batnicama, ki se raztezajo v nasprotnih smereh in se ustavijo v do štirih položajih.
Za drugo vrsto je značilno 2 do 5 zaporedno povezanih večstopenjskih valjev z različnimi dolžinami giba. Vidna je le ena batnica, ki se premika v eno smer v različne položaje.
Linearni aktuatorji brez palic so pnevmatski aktuatorji, pri katerih se moč prenaša na bat prek prečne povezave. Ta povezava je bodisi mehansko povezana skozi utor v profilnem sodu ali magnetno povezana skozi zaprt profilni sod. Nekateri modeli lahko celo uporabljajo letev in zobato letev. sistemi ali orodja za prenos moči.
Ena prednost teh aktuatorjev je, da potrebujejo veliko manj prostora za namestitev kot podobni cilindri z batnicami. Druga prednost je, da lahko aktuator vodi in podpira obremenitev po celotni dolžini giba cilindra, zaradi česar je pametna izbira za aplikacije z daljšim gibom.
Kombinirani aktuator zagotavlja linearno potovanje in omejeno vrtenje ter vključuje vpenjala in vpenjala. Vpenjalni valj neposredno vpne obdelovanec prek pnevmatskega vpenjalnega elementa ali samodejno in večkrat prek gibalnega mehanizma.
V neaktivnem stanju se vpenjalni element dvigne in zaniha iz delovnega območja. Ko je nov obdelovanec nameščen, je pod pritiskom in ponovno spojen. Z uporabo kinematike je mogoče doseči zelo visoko zadrževalno silo z nizko porabo energije.
Pnevmatske spone vpenjajo, nameščajo in premikajo dele v vzporednem ali kotnem gibanju. Inženirji jih pogosto kombinirajo z drugimi pnevmatskimi ali elektronskimi komponentami, da sestavijo sistem "izberi in postavi". Podjetja za polprevodnike že dolgo časa uporabljajo majhne pnevmatske priprave za upravljanje natančnih tranzistorjev in mikročipov, medtem ko so proizvajalci avtomobilov uporabili zmogljive velike vpenjalne naprave za premikanje celih avtomobilskih motorjev.
Devet vpenjal PHD-jeve serije Pneu-Connect je neposredno povezanih z orodnimi odprtinami kolaborativnega robota Universal Robots. Vsi modeli imajo vgrajen pnevmatski smerni krmilni ventil za odpiranje in zapiranje vpenjal. Programska oprema URCap zagotavlja intuitivno in preprosto nastavitev vpenjal.
Podjetje ponuja tudi komplet Pneu-ConnectX2, ki lahko poveže dve pnevmatski sponi za povečanje fleksibilnosti uporabe. Ti kompleti vključujejo dva prijemala GRH (z analognimi senzorji, ki zagotavljajo povratne informacije o položaju čeljusti), dva prijemala GRT ali eno prijemalo GRT in eno prijemalo GRH. Vsak komplet vključuje funkcijo Freedrive, ki jo je mogoče povezati s sodelujočim robotom za enostavno pozicioniranje in programiranje.
Kadar standardni cilindri ne morejo opraviti ene ali več nalog za določeno aplikacijo, morajo končni uporabniki razmisliti o uporabi posebnih cilindrov, kot sta zaustavitev obremenitve in sinus. Cilinder za zaustavitev obremenitve je običajno opremljen s hidravličnim industrijskim amortizerjem, ki se uporablja za zaustavitev prenosa obremenitev mehka in brez odboja. Ti cilindri so primerni za navpično in vodoravno namestitev.
V primerjavi s tradicionalnimi pnevmatskimi cilindri lahko sinusoidni cilindri bolje nadzorujejo hitrost, pospešek in pojemek cilindrov za transport natančnih predmetov. Ta nadzor je posledica dveh utorov na vsakem odbojniku, kar ima za posledico bolj postopno začetno pospeševanje ali pojemanje in gladek prehod na delovanje s polno hitrostjo.
Proizvajalci vse pogosteje uporabljajo pozicijska stikala in senzorje za natančnejše spremljanje delovanja aktuatorja. Z namestitvijo pozicijskega stikala je mogoče krmilni sistem konfigurirati tako, da sproži opozorilo, ko valj ne doseže programiranega iztegnjenega ali umaknjenega položaja, kot je pričakovano.
Dodatna stikala se lahko uporabijo za določitev, kdaj aktuator doseže vmesni položaj in nazivni čas izvedbe vsakega premika. Te informacije lahko obvestijo operaterja o bližajoči se okvari, preden pride do popolne okvare.
Senzor položaja potrdi, da je bil položaj prvega akcijskega koraka zaključen, in nato vstopi v drugi korak. To zagotavlja neprekinjeno delovanje, tudi če se zmogljivost in hitrost opreme spreminjata skozi čas.
»Zagotavljamo senzorske funkcije na aktuatorjih, da pomagamo podjetjem pri implementaciji IIoT v njihovih tovarnah,« je dejal Adkins.«Končni uporabniki imajo zdaj dostop do kritičnih podatkov za boljši nadzor aktuatorja in optimizacijo njegovega delovanja.Ti podatki segajo od hitrosti in pospeška do natančnosti položaja, časa cikla in skupne prevožene razdalje.Slednje podjetju pomaga bolje določiti preostalo življenjsko dobo tesnila aktuatorja.«
Emersonova magnetna senzorja ST4 in ST6 je mogoče enostavno integrirati v različne pnevmatske aktuatorje. Kompaktna zasnova senzorja omogoča uporabo v tesnih prostorih in vgrajenih namestitvah. Robustno ohišje je standardno z LED diodami za prikaz statusa izhoda.
Bimbina tehnološka platforma IntelliSense združuje senzorje, cilindre in programsko opremo za zagotavljanje podatkov o zmogljivosti v realnem času za njeno standardno pnevmatsko opremo. Ti podatki omogočajo natančno spremljanje posameznih komponent in uporabnikom zagotavljajo vpogled, ki ga potrebujejo za prehod od nujnih popravil k proaktivnim nadgradnjam.
Jeremy King, produktni vodja tehnologije zaznavanja Bimba, je dejal, da je inteligenca platforme v vmesniškem modulu daljinskega senzorja (SIM), ki ga je mogoče preprosto povezati s cilindrom prek pnevmatskih dodatkov. SIM uporablja senzorske pare za pošiljanje podatkov (vključno s cilindrom pogoji, čas potovanja, konec potovanja, tlak in temperatura) v PLC za zgodnje opozarjanje in nadzor. Istočasno SIM pošilja informacije v realnem času v osebni računalnik ali podatkovni prehod IntelliSense. Slednji omogoča upravljavcem oddaljen dostop do podatkov za analizo.
Guelker je dejal, da lahko Festoova platforma VTEM pomaga končnim uporabnikom pri implementaciji sistemov, ki temeljijo na IIoT. Modularna in rekonfigurabilna platforma je zasnovana za podjetja, ki proizvajajo majhne serije in izdelke s kratkim življenjskim ciklom. Zagotavlja tudi visoko izkoriščenost strojev, energetsko učinkovitost in prilagodljivost.
Digitalni ventili v platformi spreminjajo funkcije na podlagi različnih kombinacij prenosljivih aplikacij za gibanje. Druge komponente vključujejo integrirane procesorje, ethernetne komunikacije, električne vhode za hitro krmiljenje specifičnih analognih in digitalnih aplikacij ter integrirane senzorje tlaka in temperature za analizo podatkov.
Jim je višji urednik pri ASSEMBLY in ima več kot 30 let izkušenj z urejanjem. Preden se je pridružil ASSEMBLY, je bil Camillo urednik PM Engineer, Association for Facilities Engineering Journal in Milling Journal. Jim je diplomiral iz angleščine na univerzi DePaul.
Sponzorirana vsebina je poseben plačan del, v katerem panožna podjetja zagotavljajo visokokakovostno, objektivno nekomercialno vsebino o temah, ki zanimajo občinstvo ASSEMBLY. Vso sponzorirano vsebino zagotavljajo oglaševalska podjetja. Vas zanima sodelovanje v našem razdelku s sponzorirano vsebino? Prosimo, se obrnite na lokalnega predstavnika.
Na tem spletnem seminarju boste spoznali tehnologijo sodelovalne robotike, ki omogoča samodejno dodeljevanje na učinkovit, varen in ponovljiv način.
Na podlagi uspešne serije Automation 101 bo to predavanje raziskalo »kako« in »razlog« proizvodnje z vidika današnjih odločevalcev, ki ocenjujejo robotiko in proizvodnjo v svojem poslovanju.
Čas objave: 24. december 2021