Сохранение простоты процесса сборки всегда является разумным способом изготовления любого продукта. Один из самых простых способов добиться линейного или вращательного движения во время сборки — использовать пневматические приводы.
Кэри Уэбстер, менеджер по инженерным решениям PHD Inc., отметил: «По сравнению с электрическими и гидравлическими приводами простота установки и более низкая стоимость являются двумя основными преимуществами пневматических приводов».Линии, соединенные с аксессуарами».
PHD занимается продажей пневматических приводов в течение 62 лет, и ее крупнейшая клиентская база — производители автомобилей. Другие клиенты — производители бытовой техники, медицины, полупроводников, упаковки, продуктов питания и напитков.
По словам Вебстера, примерно 25% пневматических приводов, производимых PHD, изготавливаются на заказ. Четыре года назад компания создала специальный привод, который можно использовать в качестве пневматической головки с фиксированным шагом для производителей медицинских сборочных машин.
«Функция этой головки состоит в том, чтобы быстро и точно выбирать и размещать несколько деталей, а затем помещать их в контейнер для транспортировки, — объяснил Вебстер. — Головка захвата устанавливается на основании станка для изготовления деталей.Он может изменять расстояние между деталями от 10 мм до 30 мм, в зависимости от размера детали».
Перемещение объектов из точки в точку с большой силой является одной из особенностей пневматических приводов, поэтому они по-прежнему являются лучшим выбором для перемещения машин на сборочных линиях почти столетие после их появления. Пневматические приводы также известны своей долговечностью, стоимостью. -эффективность и устойчивость к перегрузкам. Теперь новейшие технологии датчиков позволяют инженерам оптимизировать работу приводов и интегрировать их в любую платформу промышленного Интернета вещей (IIoT).
В первой половине 20-го века пневматические приводы, используемые в производстве, были основаны на цилиндрах одностороннего действия, которые создавали линейную силу. Когда давление с одной стороны увеличивается, цилиндр перемещается вдоль оси поршня, создавая линейную силу. упругость обеспечивается другой стороне поршня, поршень возвращается в исходное положение.
Курт Столл, соучредитель Festo AG & Co., разработал первую в Европе серию цилиндров одностороннего действия типа AH в сотрудничестве с инженерами-сотрудниками в 1955 году. По словам менеджера по продукции Майкла Гелькера, эти цилиндры были представлены рынок в следующем году. Пневматические приводы от Festo Corp. и Fabco-Air.
Вскоре после этого были выпущены неремонтопригодные цилиндры малого диаметра и пневматические приводы типа «блинчик», а также те, которые генерируют вращательное усилие. названный неремонтопригодным цилиндром Original Line, стал и остается флагманским продуктом Bimba.
«В то время единственный пневматический привод на рынке был немного громоздким и относительно дорогим», — сказала Сара Мануэль, менеджер по продукции пневматических приводов Bimba. не требуют обслуживания.Изначально срок службы этих актуаторов составлял 1400 миль.Когда мы модифицировали их в 2012 году, срок их службы увеличился более чем вдвое и составил 3000 миль».
Компания PHD представила малогабаритный цилиндрический привод Tom Thumb в 1957 году. Сегодня, как и в то время, в приводе используются стандартные цилиндры NFPA, которые доступны и взаимозаменяемы от нескольких поставщиков оборудования. Цилиндры малого диаметра имеют высокую производительность в большинстве областей применения и могут быть оснащены двойными штоками, высокотемпературными уплотнениями и датчиками конца хода.
Привод Pancake был разработан Альфредом В. Шмидтом (основателем Fabco-Air) в конце 1950-х годов, чтобы удовлетворить спрос на короткоходные, тонкие и компактные цилиндры, подходящие для ограниченного пространства. Эти цилиндры имеют конструкцию штока поршня, которая работает в одностороннего или двустороннего действия.
Последний использует сжатый воздух для приведения в действие хода выдвижения и хода втягивания для перемещения штока вперед и назад. Такое расположение делает цилиндр двойного действия очень подходящим для толкающих и тянущих нагрузок. Общие области применения включают сборку, гибку, зажим, подачу, формование. , подъем, позиционирование, прессование, обработка, штамповка, встряхивание и сортировка.
В круглом приводе Emerson серии M используется шток поршня из нержавеющей стали, а резьба качения на обоих концах штока поршня обеспечивает долговечность соединения штока поршня. компаунды на масляной основе для предварительной смазки для достижения широкого диапазона эксплуатационных характеристик, не требующих технического обслуживания.
Размер пор варьируется от 0,3125 дюйма до 3 дюймов. Максимальное номинальное давление воздуха в приводе составляет 250 фунтов на квадратный дюйм. По словам Джоша Адкинса, эксперта по продуктам Emerson Machine Automation Actuators, распространенные области применения включают зажим и передачу материалов с одной сборочной линии на другую.
Поворотные приводы доступны в версиях с одной или двумя реечными шестернями, лопастями и спиральными шлицами. Эти приводы надежно выполняют различные функции, такие как подача и ориентация деталей, управление желобами или перемещение поддонов на конвейерных лентах.
Вращение рейки и шестерни преобразует линейное движение цилиндра во вращательное движение и рекомендуется для прецизионных и тяжелых применений. Рейка представляет собой набор зубьев цилиндрической шестерни, соединенных с поршнем цилиндра. Когда поршень движется, рейка толкается линейно. , и рейка входит в зацепление с круговыми зубьями шестерни, заставляя ее вращаться.
В приводе лопасти используется простой пневматический двигатель для привода лопасти, соединенной с вращающимся приводным валом. Когда к камере прикладывается значительное давление, она расширяется и перемещает лопасть по дуге до 280 градусов, пока не встретится с неподвижным барьером. Обратное вращение путем изменения давления воздуха на входе и выходе.
Спиральное (или скользящее) шлицевое вращающееся тело состоит из цилиндрической оболочки, вала и поршневой втулки. Как и реечная передача, спиральная передача основана на концепции работы шлицевой передачи для преобразования линейного движения поршня во вращение вала.
Другие типы приводов включают управляемый, спусковой, многопозиционный, бесштоковый, комбинированный и профессиональный. Особенность управляемого пневматического привода заключается в том, что направляющий стержень установлен на пластине бугеля параллельно штоку поршня.
Эти направляющие штанги уменьшают изгиб штока, изгиб поршня и неравномерный износ уплотнений. Они также обеспечивают стабильность и предотвращают вращение, выдерживая при этом высокие боковые нагрузки. Модели могут быть стандартного размера или компактными, но в целом они представляют собой приводы для тяжелых условий эксплуатации, обеспечивающие повторяемость.
Франко Стефан, директор по маркетингу Emerson Machine Automation, сказал: «Производителям нужны управляемые приводы для различных приложений, требующих надежности и точности».Типичным примером является направление поршня привода для точного перемещения вперед и назад по подвижному столу. Приводы с направляющими также уменьшают потребность во внешних направляющих в оборудовании».
В прошлом году Festo представила серию миниатюрных пневматических направляющих DGST с цилиндрами с двумя направляющими. Эти направляющие являются одними из самых компактных направляющих на рынке и предназначены для точного перемещения, запрессовки, захвата и установки, а также электроники и легких сборочные приложения. На выбор предлагается семь моделей с полезной нагрузкой до 15 фунтов и длиной хода до 8 дюймов. Не требующий технического обслуживания двухпоршневой привод и направляющая с рециркуляционным шарикоподшипником большой емкости могут обеспечить мощность от 34 до 589 ньютонов при давление 6 бар. Такого же стандарта являются буфер и датчики приближения, они не превышают площади затвора.
Пневматические спусковые приводы идеально подходят для отделения и освобождения отдельных деталей от бункеров, конвейеров, вибрационных питателей, рельсов и магазинов. Вебстер сказал, что спусковой механизм имеет однорычажную и двухрычажную конфигурации, и они рассчитаны на высокие боковые нагрузки, которые распространены в таких приложениях. Некоторые модели оснащены переключателями для удобного подключения к различным электронным устройствам управления.
Гелькер указал, что существует два типа пневматических многопозиционных приводов, и оба они предназначены для тяжелых условий эксплуатации. Первый тип состоит из двух независимых, но соединенных цилиндров с поршневыми штоками, идущими в противоположных направлениях и останавливающимися в четырех положениях.
Другой тип характеризуется наличием от 2 до 5 многоступенчатых цилиндров, соединенных последовательно и с разной длиной хода. Виден только один поршневой шток, и он перемещается в одном направлении в разные положения.
Линейные бесштоковые приводы представляют собой пневматические приводы, в которых мощность передается на поршень через поперечное соединение. Это соединение либо механически соединяется через канавку в профильном цилиндре, либо магнитно подключается через закрытый профильный цилиндр. В некоторых моделях может использоваться даже зубчатая рейка. системы или механизмы для передачи мощности.
Одним из преимуществ этих приводов является то, что они требуют гораздо меньше места для установки, чем аналогичные цилиндры со штоком поршня. Еще одним преимуществом является то, что привод может направлять и поддерживать нагрузку по всей длине хода цилиндра, что делает его разумным выбором для приложений с большим ходом.
Комбинированный привод обеспечивает линейное перемещение и ограниченное вращение и включает в себя приспособления и крепления. Зажимной цилиндр напрямую зажимает заготовку через пневматический зажимной элемент или автоматически и многократно через механизм движения.
В неактивном состоянии зажимной элемент поднимается и выходит из рабочей зоны. Как только новая заготовка позиционируется, она сжимается и снова соединяется. Используя кинематику, можно достичь очень высокой удерживающей силы при низком потреблении энергии.
Пневматические зажимы зажимают, позиционируют и перемещают детали в параллельном или угловом движении. Инженеры часто комбинируют их с некоторыми другими пневматическими или электронными компонентами для создания системы захвата и размещения. микрочипы, в то время как производители автомобилей использовали мощные большие приспособления для перемещения целых автомобильных двигателей.
Девять приспособлений серии Pneu-Connect компании PHD напрямую подключены к портам инструментов коллаборативного робота Universal Robots. Все модели имеют встроенный пневматический направляющий клапан для открытия и закрытия приспособления. Программное обеспечение URCap обеспечивает интуитивно понятную и простую настройку приспособления.
Компания также предлагает комплект Pneu-ConnectX2, который может соединять два пневматических зажима для повышения гибкости применения. Эти комплекты включают два захвата GRH (с аналоговыми датчиками, обеспечивающими обратную связь о положении челюсти), два захвата GRT или один захват GRT и один захват GRH. Каждый комплект включает в себя функцию Freedrive, которую можно подключить к коллаборативному роботу для упрощения позиционирования и программирования.
Когда стандартные цилиндры не могут выполнять одну или несколько задач для конкретного приложения, конечным пользователям следует рассмотреть возможность использования специальных цилиндров, таких как ограничитель нагрузки и синусоидальный. Цилиндр ограничителя нагрузки обычно оснащен гидравлическим промышленным амортизатором, который используется для остановки передаваемого Нагружайте мягко и без отскока. Эти баллоны подходят для вертикальной и горизонтальной установки.
По сравнению с традиционными пневматическими цилиндрами, синусоидальные цилиндры могут лучше контролировать скорость, ускорение и замедление цилиндров для транспортировки точных предметов. плавный переход на полную скорость.
Производители все чаще используют позиционные переключатели и датчики для более точного контроля работы привода. Установив позиционный переключатель, можно настроить систему управления для срабатывания предупреждения, когда цилиндр не достигает запрограммированного выдвинутого или втянутого положения, как ожидалось.
Дополнительные переключатели могут использоваться для определения момента достижения приводом промежуточного положения и номинального времени выполнения каждого движения. Эта информация может информировать оператора о надвигающемся отказе до того, как произойдет полный отказ.
Датчик положения подтверждает, что положение первого шага действия выполнено, а затем переходит ко второму шагу. Это обеспечивает непрерывную работу, даже если производительность и скорость оборудования со временем меняются.
«Мы предоставляем сенсорные функции на приводах, чтобы помочь компаниям внедрить IIoT на своих заводах, — сказал Адкинс. — Конечные пользователи теперь имеют доступ к критически важным данным, чтобы лучше контролировать привод и оптимизировать его производительность.Эти данные варьируются от скорости и ускорения до точности позиционирования, времени цикла и общего пройденного расстояния.Последнее помогает компании лучше определить оставшийся срок службы уплотнения привода».
Магнитные бесконтактные датчики ST4 и ST6 компании Emerson могут быть легко интегрированы в различные пневматические приводы. Компактная конструкция датчика позволяет использовать его в ограниченном пространстве и во встроенных установках. Прочный корпус входит в стандартную комплектацию со светодиодами для индикации состояния выхода.
Технологическая платформа Bimba IntelliSense объединяет датчики, цилиндры и программное обеспечение для предоставления данных о производительности стандартного пневматического оборудования в режиме реального времени. Эти данные позволяют осуществлять тщательный мониторинг отдельных компонентов и предоставляют пользователям информацию, необходимую им для перехода от аварийного ремонта к упреждающим обновлениям.
Джереми Кинг, менеджер по продуктам технологии датчиков Bimba, сказал, что интеллект платформы заключается в интерфейсном модуле удаленного датчика (SIM), который можно легко подключить к цилиндру с помощью пневматических аксессуаров. SIM использует пары датчиков для отправки данных (включая данные о цилиндре). условия, время в пути, конец пути, давление и температура) на ПЛК для раннего предупреждения и управления. В то же время SIM-карта отправляет информацию в режиме реального времени на ПК или шлюз данных IntelliSense. Последний позволяет менеджерам удаленно получать доступ к данным для анализа.
Гелькер сказал, что платформа Festo VTEM может помочь конечным пользователям внедрить системы на основе IIoT. Модульная и реконфигурируемая платформа предназначена для компаний, которые производят небольшие партии продукции с коротким жизненным циклом. Она также обеспечивает высокую степень использования оборудования, энергоэффективность и гибкость.
Цифровые клапаны платформы изменяют функции в зависимости от различных комбинаций загружаемых приложений управления движением. Другие компоненты включают в себя встроенные процессоры, средства связи Ethernet, электрические входы для быстрого управления конкретными аналоговыми и цифровыми приложениями, а также встроенные датчики давления и температуры для анализа данных.
Джим является старшим редактором в ASSEMBLY и имеет более чем 30-летний опыт редактирования. До прихода в ASSEMBLY Камилло был редактором PM Engineer, Association for Equipment Engineering Journal и Milling Journal. Джим имеет степень по английскому языку в Университете ДеПола.
Спонсируемый контент — это специальная платная часть, в которой отраслевые компании предоставляют высококачественный объективный некоммерческий контент по темам, интересующим аудиторию ASSEMBLY. Весь спонсируемый контент предоставляется рекламными компаниями. Заинтересованы в участии в нашем разделе спонсируемого контента? обратитесь к местному представителю.
На этом вебинаре вы узнаете о технологии совместной робототехники, которая обеспечивает эффективное, безопасное и воспроизводимое автоматическое распределение.
На основе успешной серии «Автоматизация 101» эта лекция исследует «как» и «причину» производства с точки зрения современных лиц, принимающих решения, оценивающих робототехнику и производство в своем бизнесе.
Время публикации: 24 декабря 2021 г.