Održavanje jednostavnog procesa sastavljanja uvijek je pametan način za izradu bilo kojeg proizvoda. Jedan od najlakših načina za postizanje linearnog ili rotacijskog gibanja tijekom sastavljanja je korištenje pneumatskih pokretača.
Carey Webster, voditelj inženjerskih rješenja tvrtke PHD Inc., istaknuo je: "U usporedbi s električnim i hidrauličnim aktuatorima, jednostavna instalacija i niža cijena dvije su glavne prednosti pneumatskih aktuatora."Linije povezane s priborom.”
PHD prodaje pneumatske aktuatore već 62 godine, a njegova najveća baza kupaca su proizvođači automobila. Ostali kupci dolaze iz industrije bijele tehnike, medicine, poluvodiča, pakiranja te industrije hrane i pića.
Prema Websteru, približno 25% pneumatskih aktuatora koje proizvodi PHD izrađeni su po narudžbi. Prije četiri godine tvrtka je stvorila prilagođeni aktuator koji se može koristiti kao pneumatska glava za podizanje s fiksnim nagibom za proizvođače medicinskih strojeva za sklapanje.
"Funkcija ove glave je da brzo i točno odabere i postavi više dijelova, a zatim ih stavi u spremnik za transport", objasnio je Webster. "Glava za skupljanje montirana je na bazu stroja za izradu dijelova.Može mijenjati razmak između dijelova od 10 mm do 30 mm, ovisno o veličini dijela.”
Pomicanje predmeta od točke do točke snažnom silom jedna je od posebnosti pneumatskih aktuatora, zbog čega su oni još uvijek prvi izbor za kretanje strojeva na montažnim trakama gotovo stoljeće nakon njihove pojave. Pneumatski aktuatori također su poznati po svojoj izdržljivosti, cijeni -učinkovitost i otpornost na preopterećenje. Sada najnovija senzorska tehnologija omogućuje inženjerima da optimiziraju izvedbu aktuatora i integriraju ga u bilo koju Industrial Internet of Things (IIoT) platformu.
U prvoj polovici 20. stoljeća pneumatski aktuatori koji su se koristili u proizvodnji temeljili su se na cilindrima s jednostrukim djelovanjem koji su stvarali linearnu silu. Kako pritisak na jednoj strani raste, cilindar se pomiče duž osi klipa stvarajući linearnu silu. pruža se elastičnost na drugu stranu klipa, klip se vraća u prvobitni položaj.
Kurt Stoll, suosnivač tvrtke Festo AG & Co., razvio je prvu seriju cilindara u Europi, tip AH s jednostrukim djelovanjem, u suradnji sa zaposlenicima inženjera 1955. godine. Prema voditelju proizvoda Michaelu Guelkeru, ovi su cilindri uvedeni u tržištu sljedeće godine.Pneumatski aktuatori iz Festo Corp. i Fabco-Air.
Ubrzo nakon toga, lansirani su nepopravljivi cilindri malog promjera i palačinkasti pneumatski aktuatori, kao i oni koji generiraju rotacijsku silu. Prije osnivanja Bimba Manufacturinga 1957., Charlie Bimba stvorio je prvi nepopravljivi cilindar u svojoj garaži u Moniju, Illinois. Ovaj cilindar, sada pod nazivom nepopravljivi cilindar Original Line, postao je i ostao vodeći proizvod Bimbe.
“U to vrijeme, jedini pneumatski aktuator na tržištu bio je pomalo glomazan i relativno skup,” rekla je Sarah Manuel, voditeljica proizvoda Bimba za pneumatske aktuatore.”Irrepairable ima univerzalno okruglo tijelo, koje je jeftinije, ima isti životni vijek i ne zahtijevaju održavanje.U početku je vijek trajanja ovih aktuatora bio 2400 milja.Kad smo ih modificirali 2012., njihov se vijek trajanja više nego udvostručio na 3000 milja.”
PHD je 1957. predstavio Tom Thumb cilindarski aktuator malog promjera. Danas, kao iu to vrijeme, aktuator koristi NFPA standardne cilindre, koji su dostupni i zamjenjivi od više dobavljača opreme. Također sadrži strukturu spone koja omogućuje savijanje. Trenutno PHD proizvodi s cilindrima malog promjera imaju visoke performanse u većini primjena i mogu biti opremljeni dvostrukim šipkama, visokotemperaturnim brtvama i senzorima na kraju hoda.
Pancake aktuator dizajnirao je Alfred W. Schmidt (osnivač tvrtke Fabco-Air) kasnih 1950-ih kako bi zadovoljio potražnju za kratkohodnim, tankim i kompaktnim cilindrima prikladnim za uske prostore. Ovi cilindri imaju strukturu klipnjače koja radi u jednodjelujući ili dvodjelujući način.
Potonji koristi komprimirani zrak za pokretanje produžnog hoda i poteza uvlačenja za pomicanje šipke naprijed-natrag. Ovakav raspored čini cilindar s dvostrukim djelovanjem vrlo prikladnim za opterećenja guranja i potezanja. Uobičajene primjene uključuju sklapanje, savijanje, stezanje, uvlačenje, oblikovanje , podizanje, pozicioniranje, prešanje, obrada, žigosanje, trešenje i sortiranje.
Emersonov okrugli aktuator serije M koristi klipnjaču od nehrđajućeg čelika, a navoji za kotrljanje na oba kraja klipnjače osiguravaju izdržljivost spoja klipnjače. Rad s aktuatorom je ekonomičan, nudi razne mogućnosti ugradnje i koristi spojevi na bazi ulja za predpodmazivanje za postizanje širokog raspona performansi bez održavanja.
Veličina pora kreće se od 0,3125 inča do 3 inča. Maksimalni nazivni tlak zraka aktuatora je 250 psi. Prema Joshu Adkinsu, stručnjaku za proizvode za Emerson Machine Automation Actuators, uobičajene primjene uključuju stezanje i prijenos materijala s jedne montažne trake na drugu.
Rotacijski aktuatori dostupni su u izvedbama s jednostrukom ili dvostrukom zupčastom letvom i zupčanikom, s lopaticama i spiralnim klinastim zupčanicima. Ovi aktuatori pouzdano obavljaju različite funkcije kao što su dodavanje i usmjeravanje dijelova, radni žljebovi ili usmjeravanje paleta na pokretnim trakama.
Rotacija zupčaste letve i zupčanika pretvara linearno gibanje cilindra u rotacijsko gibanje i preporučuje se za precizne i teške primjene. Zupčasta letva je skup zubaca s cilindričnim zupčanicima koji su povezani s klipom cilindra. Kada se klip pomiče, zupčasta letva se gura linearno , a zupčasta letva zahvaća kružne zube zupčanika zupčanika, tjerajući ga da se okreće.
Aktivator oštrice koristi jednostavan zračni motor za pogon oštrice spojene na rotirajuću pogonsku osovinu. Kada se na komoru primijeni značajan pritisak, ona se širi i pomiče oštricu kroz luk do 280 stupnjeva dok ne naiđe na fiksnu prepreku. Obrnuta rotacija mijenjanjem tlaka zraka na ulazu i izlazu.
Spiralno (ili klizno) klinasto okretno tijelo sastoji se od cilindričnog omotača, osovine i klipne čahure. Kao i prijenos zupčastom letvom i zupčanikom, spiralni prijenos oslanja se na koncept rada klinastog zupčanika za pretvaranje linearnog gibanja klipa u rotaciju osovine.
Ostali tipovi aktuatora uključuju vođeni, klizeći, s više položaja, bez šipke, kombinirani i profesionalni. Značajka vođenog pneumatskog aktuatora je da je vodilica postavljena na ploču jarma, paralelno s klipnjačom.
Ove vodilice smanjuju savijanje šipki, savijanje klipa i neravnomjerno trošenje brtve. One također pružaju stabilnost i sprječavaju rotaciju, dok podnose velika bočna opterećenja. Modeli mogu biti standardne veličine ili kompaktni, ali općenito govoreći, to su pogoni za teške uvjete rada koji pružaju ponovljivost.
Franco Stephan, direktor marketinga tvrtke Emerson Machine Automation, rekao je: "Proizvođači žele vođene aktuatore za različite primjene koje zahtijevaju robusnost i preciznost."Uobičajen primjer je vođenje klipa aktuatora da se točno kreće naprijed-natrag na kliznom stolu. Vođeni aktuatori također smanjuju potrebu za vanjskim vodilicama u strojevima.”
Prošle godine, Festo je predstavio DGST seriju minijaturnih pneumatskih klizača s dvostrukim vodećim cilindrima. Ove klizne tračnice su jedne od najkompaktnijih kliznih tračnica na tržištu i dizajnirane su za precizno rukovanje, montažu pritiskom, odabiranje i postavljanje te elektroniku i svjetlo aplikacije za montažu. Postoji sedam modela za odabir, s nosivošću do 15 funti i duljinom hoda do 8 inča. Pogon s dva klipa bez održavanja i vodilica kružnog kugličnog ležaja velikog kapaciteta mogu pružiti 34 do 589 Newtona snage pri tlak od 6 bara. Isti je standard za međuspremnik i senzore blizine, oni neće premašiti otisak klizača.
Pneumatski pokretači za klizenje idealni su za odvajanje i oslobađanje pojedinačnih dijelova iz lijevka, transportera, vibrirajućih zdjela za ubacivanje, tračnica i spremnika. Webster je rekao da klizište ima konfiguracije s jednom i dvostrukom polugom te su dizajnirani da izdrže velika bočna opterećenja, koja su uobičajeni u takvim primjenama. Neki modeli opremljeni su prekidačima za jednostavno povezivanje s raznim elektroničkim upravljačkim uređajima.
Guelker je istaknuo da postoje dvije vrste pneumatskih višepozicijskih aktuatora, a oba su teška. Prva vrsta se sastoji od dva neovisna, ali povezana cilindra s klipnjačama koje se protežu u suprotnim smjerovima i zaustavljaju se u do četiri položaja.
Drugi tip karakteriziraju 2 do 5 višestupanjski cilindara povezanih u seriju i s različitim duljinama hoda. Vidljiva je samo jedna klipnjača, koja se pomiče u jednom smjeru u različite položaje.
Linearni aktuatori bez poluge pneumatski su aktuatori kod kojih se snaga prenosi na klip poprečnom vezom. Ova veza je ili mehanički povezana kroz utor u profilnoj cijevi ili magnetski povezana kroz zatvorenu profilnu cijev. Neki modeli mogu čak koristiti zupčastu letvu i zupčanik sustavi ili zupčanici za prijenos snage.
Jedna od prednosti ovih aktuatora je da zahtijevaju mnogo manje prostora za ugradnju od sličnih cilindara klipnjača. Još jedna prednost je da aktuator može voditi i podržavati opterećenje kroz cijelu duljinu hoda cilindra, što ga čini pametnim izborom za primjene s duljim hodom.
Kombinirani aktuator omogućuje linearni hod i ograničenu rotaciju te uključuje učvršćenja i učvršćenja. Stezni cilindar izravno steže obradak putem pneumatskog steznog elementa ili automatski i više puta kroz mehanizam za pomicanje.
U neaktivnom stanju, stezni element se podiže i izbacuje iz radnog područja. Nakon što je novi radni predmet postavljen, pod pritiskom je i ponovno spojen. Korištenjem kinematike, može se postići vrlo velika sila zadržavanja uz nisku potrošnju energije.
Pneumatske stezaljke stežu, postavljaju i pomiču dijelove u paralelnom ili kutnom kretanju. Inženjeri ih često kombiniraju s nekim drugim pneumatskim ili elektroničkim komponentama kako bi izgradili sustav odabiranja i postavljanja. Dugo su vremena tvrtke poluvodiča koristile male pneumatske šablone za rukovanje preciznim tranzistorima i mikročipove, dok su proizvođači automobila koristili snažne velike šablone za pokretanje čitavih automobilskih motora.
Devet učvršćenja PHD-ove serije Pneu-Connect izravno je povezano s otvorima alata kolaborativnog robota Universal Robots. Svi modeli imaju ugrađeni pneumatski upravljački ventil za otvaranje i zatvaranje učvršćenja. Softver URCap pruža intuitivno i jednostavno postavljanje učvršćenja.
Tvrtka također nudi komplet Pneu-ConnectX2 koji može spojiti dvije pneumatske stezaljke za povećanje fleksibilnosti primjene. Ovi setovi uključuju dvije GRH hvataljke (s analognim senzorima koji daju povratnu informaciju o položaju čeljusti), dvije GRT hvataljke ili jednu GRT hvataljku i jednu GRH hvataljku. Svaki komplet uključuje Freedrive funkcionalnost, koja se može povezati s kolaborativnim robotom za jednostavno pozicioniranje i programiranje.
Kada standardni cilindri ne mogu izvršiti jedan ili više zadataka za određenu primjenu, krajnji korisnici trebali bi razmotriti korištenje posebnih cilindara, kao što su graničnik opterećenja i sinus. Cilindar za zaustavljanje opterećenja obično je opremljen hidrauličkim industrijskim amortizerom koji se koristi za zaustavljanje prijenosa opterećuju lagano i bez odskoka. Ovi cilindri prikladni su za okomitu i vodoravnu ugradnju.
U usporedbi s tradicionalnim pneumatskim cilindrima, sinusoidalni cilindri mogu bolje kontrolirati brzinu, ubrzanje i usporavanje cilindara za transport preciznih objekata. Ova kontrola je rezultat dva utora na svakom odbojniku, što rezultira postupnijim početnim ubrzanjem ili usporavanjem i glatki prijelaz na rad punom brzinom.
Proizvođači sve više koriste prekidače položaja i senzore za točniji nadzor performansi aktuatora. Instaliranjem prekidača položaja, kontrolni sustav se može konfigurirati da aktivira upozorenje kada cilindar ne dosegne programirani izvučeni ili uvučeni položaj kako se očekuje.
Dodatni prekidači mogu se koristiti za određivanje kada aktuator dosegne međupoložaj i nominalno vrijeme izvršenja svakog pokreta. Ove informacije mogu obavijestiti operatera o predstojećem kvaru prije nego što se dogodi potpuni kvar.
Senzor položaja potvrđuje da je položaj prvog koraka akcije dovršen, a zatim ulazi u drugi korak. To osigurava kontinuiranu funkcionalnost, čak i ako se performanse opreme i brzina mijenjaju tijekom vremena.
“Mi pružamo funkcije senzora na aktuatorima kako bismo pomogli tvrtkama da implementiraju IIoT u svojim tvornicama,” rekao je Adkins.” Krajnji korisnici sada imaju pristup kritičnim podacima za bolji nadzor aktuatora i optimiziranje njegovih performansi.Ovi podaci sežu od brzine i ubrzanja do točnosti položaja, vremena ciklusa i ukupne prijeđene udaljenosti.Potonje pomaže tvrtki da bolje odredi preostali životni vijek brtve aktuatora.”
Emersonovi ST4 i ST6 magnetski senzori blizine mogu se jednostavno integrirati u različite pneumatske aktuatore. Kompaktan dizajn senzora omogućuje njegovu upotrebu u skučenim prostorima i ugrađenim instalacijama. Čvrsto kućište je standardno, s LED diodama koje pokazuju status izlaza.
Bimba IntelliSense tehnološka platforma kombinira senzore, cilindre i softver za pružanje podataka o performansama u stvarnom vremenu za svoju standardnu pneumatsku opremu. Ovi podaci omogućuju pažljivo praćenje pojedinačnih komponenti i pružaju korisnicima uvid koji im je potreban za prijelaz s hitnih popravaka na proaktivne nadogradnje.
Jeremy King, voditelj proizvoda Bimba senzorske tehnologije, rekao je da inteligencija platforme leži u modulu sučelja daljinskog senzora (SIM), koji se može jednostavno povezati s cilindrom putem pneumatskih dodataka. SIM koristi parove senzora za slanje podataka (uključujući cilindar uvjeti, vrijeme putovanja, završetak putovanja, tlak i temperatura) u PLC za rano upozorenje i kontrolu. U isto vrijeme, SIM šalje informacije u stvarnom vremenu računalu ili IntelliSense podatkovnom pristupniku. Potonji omogućuje upraviteljima daljinski pristup podacima za analizu.
Guelker je rekao da Festo-ova VTEM platforma može pomoći krajnjim korisnicima u implementaciji sustava temeljenih na IIoT-u. Modularna i rekonfigurabilna platforma dizajnirana je za tvrtke koje proizvode male serije i proizvode kratkog životnog ciklusa. Također pruža visoku iskoristivost stroja, energetsku učinkovitost i fleksibilnost.
Digitalni ventili u platformi mijenjaju funkcije na temelju različitih kombinacija aplikacija za kretanje koje se mogu preuzeti. Ostale komponente uključuju integrirane procesore, Ethernet komunikacije, električne ulaze za brzu kontrolu specifičnih analognih i digitalnih aplikacija te integrirane senzore tlaka i temperature za analizu podataka.
Jim je viši urednik u ASSEMBLY i ima više od 30 godina iskustva u uređivanju. Prije nego što se pridružio ASSEMBLY, Camillo je bio urednik časopisa PM Engineer, Association for Facilities Engineering Journal i Milling Journal. Jim je diplomirao engleski jezik na Sveučilištu DePaul.
Sponzorirani sadržaj je poseban plaćeni dio u kojem industrijske tvrtke pružaju visokokvalitetan, objektivan nekomercijalni sadržaj o temama koje su od interesa za publiku ASSEMBLY. Sav sponzorirani sadržaj pružaju oglašivačke tvrtke. Zainteresirani ste za sudjelovanje u našem odjeljku sponzoriranog sadržaja? Molimo obratite se svom lokalnom predstavniku.
Na ovom webinaru naučit ćete o tehnologiji kolaborativne robotike koja omogućuje automatsku dodjelu na učinkovit, siguran i ponovljiv način.
Na temelju uspješne serije Automation 101, ovo predavanje će istražiti "kako" i "razlog" proizvodnje iz perspektive današnjih donositelja odluka koji procjenjuju robotiku i proizvodnju u svom poslovanju.
Vrijeme objave: 24. prosinca 2021