Å holde monteringsprosessen enkel er alltid en smart måte å lage ethvert produkt på. En av de enkleste måtene å oppnå lineær eller roterende bevegelse under montering er å bruke pneumatiske aktuatorer.
Carey Webster, Engineering Solutions Manager i PHD Inc., påpekte: "Sammenlignet med elektriske og hydrauliske aktuatorer er enkel installasjon og lavere kostnader de to viktigste fordelene med pneumatiske aktuatorer."Linjer koblet til tilbehør."
PHD har solgt pneumatiske aktuatorer i 62 år, og den største kundebasen er bilprodusenter. Andre kunder kommer fra hvitevare-, medisinsk-, halvleder-, emballasje- og mat- og drikkeindustrien.
Ifølge Webster er omtrent 25 % av de pneumatiske aktuatorene produsert av PHD spesiallagde. For fire år siden skapte selskapet en tilpasset aktuator som kan brukes som et pneumatisk pick-uphode med fast pitch for produsenter av medisinske monteringsmaskiner.
"Funksjonen til dette hodet er å raskt og nøyaktig velge og plassere flere deler, og deretter legge dem i en beholder for transport," forklarte Webster.Den kan endre avstanden mellom delene fra 10 mm til 30 mm, avhengig av størrelsen på delen.
Å flytte gjenstander fra punkt til punkt med sterk kraft er en av spesialitetene til pneumatiske aktuatorer, og det er derfor de fortsatt er førstevalget for maskinbevegelse på samlebånd nesten et århundre etter deres ankomst. Pneumatiske aktuatorer er også kjent for sin holdbarhet, kostnad -effektivitet og overbelastningstoleranse.Nå gjør den nyeste sensorteknologien ingeniører i stand til å optimalisere aktuatorytelsen og integrere den i enhver Industrial Internet of Things (IIoT)-plattform.
I første halvdel av 1900-tallet var pneumatiske aktuatorer brukt i produksjonen basert på enkeltvirkende sylindre som genererte lineær kraft.Når trykket på den ene siden øker, beveger sylinderen seg langs stempelaksen, og genererer en lineær kraft. elastisiteten er gitt til den andre siden av stempelet, stempelet går tilbake til sin opprinnelige posisjon.
Kurt Stoll, medgründer av Festo AG & Co., utviklet den første serien av sylindere i Europa, den enkeltvirkende AH-typen, i samarbeid med ansattes ingeniører i 1955. I følge produktsjef Michael Guelker ble disse sylindrene introdusert for markedet året etter. Pneumatiske aktuatorer fra Festo Corp. og Fabco-Air.
Kort tid etter ble uopprettelige sylindre med liten boring og pneumatiske aktuatorer for pannekaker lansert, så vel som de som genererer rotasjonskraft. Før han grunnla Bimba Manufacturing i 1957, skapte Charlie Bimba den første uopprettelige sylinderen i garasjen hans i Moni, Illinois. Denne sylinderen, nå kalt Original Line irreparable sylinder, har blitt og forblir flaggskipet til Bimba.
"På den tiden var den eneste pneumatiske aktuatoren på markedet litt tungvint og relativt dyr," sa Sarah Manuel, produktsjef for Bimbas pneumatiske aktuator. krever ikke vedlikehold.Opprinnelig var slitetiden til disse aktuatorene 1400 miles.Da vi modifiserte dem i 2012, ble slitetiden deres mer enn doblet til 3000 miles.»
PHD introduserte Tom Thumb sylinderaktuator med liten boring i 1957. I dag, som på den tiden, bruker aktuatoren NFPA standard sylindre, som er tilgjengelige og utskiftbare fra flere utstyrsleverandører. Den inneholder også en strekkstagstruktur som tillater bøying.PHDs strøm sylinderprodukter med liten boring har høy ytelse i de fleste bruksområder, og kan være utstyrt med doble stenger, høytemperaturtetninger og ende-på-slagssensorer.
Pancake-aktuatoren ble designet av Alfred W. Schmidt (grunnleggeren av Fabco-Air) på slutten av 1950-tallet for å møte etterspørselen etter korttakts, tynne og kompakte sylindre egnet for trange rom. Disse sylindrene har en stempelstangstruktur som fungerer i en enkeltvirkende eller dobbeltvirkende måte.
Sistnevnte bruker trykkluft for å drive forlengelsesslaget og tilbaketrekningsslaget for å flytte stangen frem og tilbake. Dette arrangementet gjør den dobbeltvirkende sylinderen svært egnet for skyve- og trekklaster. Vanlige bruksområder inkluderer montering, bøying, fastspenning, mating, forming , løfting, posisjonering, pressing, bearbeiding, stempling, risting og sortering.
Emersons runde aktuator i M-serien bruker en stempelstang i rustfritt stål, og de rullende gjengene i begge ender av stempelstangen sikrer at stempelstangsforbindelsen er holdbar. Aktuatoren er kostnadseffektiv i drift, tilbyr en rekke monteringsalternativer og bruksområder. oljebaserte forbindelser for forsmøring for å oppnå et bredt spekter av vedlikeholdsfri ytelse.
Porestørrelsen varierer fra 0,3125 tommer til 3 tommer. Det maksimale nominelle lufttrykket til aktuatoren er 250 psi. I følge Josh Adkins, produktekspert for Emerson Machine Automation Actuators, inkluderer vanlige bruksområder klemme og overføring av materialer fra ett samlebånd til et annet.
Roterende aktuatorer er tilgjengelige i enkel eller dobbel tannstang, vinge og spiral spline versjoner. Disse aktuatorene utfører pålitelig ulike funksjoner som mating og orientering av deler, betjening av renner eller ruting av paller på transportbånd.
Tannstangrotasjon konverterer den lineære bevegelsen til sylinderen til roterende bevegelse og anbefales for presisjon og tunge applikasjoner. Tannstangen er et sett med cylindriske tannhjulstenner koblet til sylinderstempelet. Når stempelet beveger seg, skyves tannstangen lineært , og tannstangen griper inn i de sirkulære tannhjulstennene på tannhjulet, og tvinger det til å rotere.
Bladaktuatoren bruker en enkel luftmotor for å drive bladet koblet til den roterende drivakselen. Når det påføres betydelig trykk på kammeret, utvider det seg og beveger bladet gjennom en bue opp til 280 grader til det møter en fast barriere. Reversert rotasjon ved å snu lufttrykket ved innløp og utløp.
Spiral- (eller glidende) spline-revolverende kropp er sammensatt av et sylindrisk skall, en aksel og en stempelhylse. I likhet med tannstangtransmisjonen er spiraltransmisjonen avhengig av driftkonseptet med splinegir for å konvertere lineær stempelbevegelse til akselrotasjon.
Andre aktuatortyper inkluderer guidet, escapement, multi-posisjon, stangløs, kombinert og profesjonell. Funksjonen til den guidede pneumatiske aktuatoren er at styrestangen er montert på åkplaten, parallelt med stempelstangen.
Disse styrestengene reduserer stangbøyning, stempelbøyning og ujevn tetningsslitasje. De gir også stabilitet og forhindrer rotasjon, samtidig som de tåler høy sidebelastning. Modeller kan være standardstørrelser eller kompakte, men generelt sett er de kraftige aktuatorer som gir repeterbarhet.
Franco Stephan, markedsdirektør for Emerson Machine Automation, sa: "Produsenter ønsker guidede aktuatorer for ulike applikasjoner som krever robusthet og presisjon."Et vanlig eksempel er å styre aktuatorstemplet til å bevege seg nøyaktig frem og tilbake på et skyvebord. Styrede aktuatorer reduserer også behovet for eksterne føringer i maskineriet."
I fjor introduserte Festo DGST-serien med pneumatiske miniatyrsleider med doble styresylindere. Disse glideskinnene er en av de mest kompakte glideskinnene på markedet og er designet for presisjonshåndtering, presstilpasning, pick and place, og elektronikk og lett monteringsapplikasjoner. Det er syv modeller å velge mellom, med nyttelast på opptil 15 pund og slaglengder på opptil 8 tommer. Den vedlikeholdsfrie doble stempeldriften og høykapasitets resirkulerende kulelagerføring kan gi 34 til 589 Newtons kraft ved et trykk på 6 bar. Den samme standarden er buffer- og nærhetssensorer, de vil ikke overskride fotavtrykket til lysbildet.
Pneumatiske escapement-aktuatorer er ideelle for å separere og frigjøre individuelle deler fra trakter, transportører, vibrerende mateskåler, skinner og magasiner. Webster sa at escapementet har enkeltspaks- og dobbelspakskonfigurasjoner, og de er designet for å tåle høy sidebelastning, som er vanlig i slike applikasjoner.Noen modeller er utstyrt med brytere for enkel tilkobling med ulike elektroniske kontrollenheter.
Guelker påpekte at det er to typer pneumatiske flerposisjonsaktuatorer tilgjengelig, og begge er kraftige. Den første typen består av to uavhengige, men sammenkoblede sylindre med stempelstenger som strekker seg i motsatte retninger og stopper i opptil fire posisjoner.
Den andre typen kjennetegnes av 2 til 5 flertrinns sylindre koblet i serie og med forskjellige slaglengder. Bare én stempelstang er synlig, og den beveger seg i én retning til forskjellige posisjoner.
Stangløse lineære aktuatorer er pneumatiske aktuatorer der kraft overføres til stempelet gjennom en tverrgående forbindelse. Denne koblingen er enten mekanisk koblet gjennom et spor i profilrøret, eller magnetisk koblet gjennom en lukket profilrør. Noen modeller kan til og med bruke tannstang og tannhjul systemer eller gir for å overføre kraft.
En fordel med disse aktuatorene er at de krever mye mindre installasjonsplass enn tilsvarende stempelstangssylindre. En annen fordel er at aktuatoren kan styre og støtte lasten gjennom sylinderens slaglengde, noe som gjør den til et smart valg for bruk med lengre slag.
Den kombinerte aktuatoren gir lineær bevegelse og begrenset rotasjon, og inkluderer fiksturer og fiksturer. Klemsylinderen klemmer arbeidsstykket direkte gjennom det pneumatiske klemelementet eller automatisk og gjentatte ganger gjennom bevegelsesmekanismen.
I inaktiv tilstand hever klemelementet seg og svinger ut av arbeidsområdet. Når det nye arbeidsstykket er plassert, settes det under trykk og sammenføyes igjen. Ved hjelp av kinematikk kan en meget høy retensjonskraft oppnås med lavt energiforbruk.
Pneumatiske klemmer klemmer, posisjonerer og flytter deler i parallell eller vinkelbevegelse. Ingeniører kombinerer dem ofte med noen andre pneumatiske eller elektroniske komponenter for å bygge et pick and place-system. I lang tid har halvlederbedrifter brukt små pneumatiske jigger for å håndtere presisjonstransistorer og mikrobrikker, mens bilprodusenter har brukt kraftige store jigger for å flytte hele bilmotorer.
De ni armaturene i PHDs Pneu-Connect-serie er direkte koblet til verktøyportene til Universal Robots samarbeidsrobot. Alle modellene har en innebygd pneumatisk retningskontrollventil for åpning og lukking av armaturet.URCap-programvaren gir intuitivt og enkelt armaturoppsett.
Selskapet tilbyr også Pneu-ConnectX2-settet, som kan koble sammen to pneumatiske klemmer for å øke applikasjonsfleksibiliteten. Disse settene inkluderer to GRH-gripere (med analoge sensorer som gir tilbakemelding om kjeveposisjon), to GRT-gripere eller en GRT-griper og en GRH-griper. Hvert sett inkluderer Freedrive-funksjonalitet, som kan kobles til en samarbeidsrobot for enkel posisjonering og programmering.
Når standard sylindre ikke kan utføre en eller flere oppgaver for en spesifikk applikasjon, bør sluttbrukere vurdere å bruke spesielle sylindre, som for eksempel laststopp og sinus. Laststoppsylinderen er vanligvis utstyrt med en hydraulisk industriell støtdemper, som brukes til å stoppe overførte sylindere. last mykt og uten tilbakeslag. Disse sylindrene er egnet for vertikal og horisontal installasjon.
Sammenlignet med tradisjonelle pneumatiske sylindre, kan sinusformede sylindre bedre kontrollere hastigheten, akselerasjonen og retardasjonen til sylindrene for å transportere presisjonsobjekter. Denne kontrollen skyldes de to sporene på hvert bufferspyd, noe som resulterer i en mer gradvis innledende akselerasjon eller retardasjon, og en myk overgang til full hastighet.
Produsenter bruker i økende grad posisjonsbrytere og sensorer for mer nøyaktig å overvåke aktuatorytelsen. Ved å installere en posisjonsbryter kan kontrollsystemet konfigureres til å utløse en advarsel når sylinderen ikke når den programmerte ut- eller tilbaketrukket posisjon som forventet.
Ytterligere brytere kan brukes til å bestemme når aktuatoren når mellomposisjonen og den nominelle utførelsestiden for hver bevegelse. Denne informasjonen kan informere operatøren om en forestående feil før en fullstendig feil oppstår.
Posisjonssensoren bekrefter at posisjonen til det første handlingstrinnet er fullført, og går deretter inn i det andre trinnet. Dette sikrer kontinuerlig funksjonalitet, selv om utstyrets ytelse og hastighet endres over tid.
"Vi tilbyr sensorfunksjoner på aktuatorer for å hjelpe bedrifter med å implementere IIoT på fabrikkene sine," sa Adkins. Sluttbrukere har nå tilgang til kritiske data for å bedre overvåke aktuatoren og optimalisere ytelsen.Disse dataene spenner fra hastighet og akselerasjon til posisjonsnøyaktighet, syklustid og total tilbakelagt distanse.Sistnevnte hjelper selskapet til bedre å bestemme den gjenværende tetningslevetiden til aktuatoren."
Emersons magnetiske nærhetssensorer ST4 og ST6 kan enkelt integreres i ulike pneumatiske aktuatorer. Den kompakte utformingen av sensoren gjør at den kan brukes på trange steder og innebygde installasjoner. Det robuste huset er standard, med lysdioder for å indikere utgangsstatus.
Bimbas IntelliSense teknologiplattform kombinerer sensorer, sylindre og programvare for å gi sanntids ytelsesdata for standard pneumatisk utstyr. Disse dataene tillater tett overvåking av individuelle komponenter og gir brukerne den innsikten de trenger for å gå fra nødreparasjoner til proaktive oppgraderinger.
Jeremy King, produktsjef for Bimba-sensorteknologi, sa at intelligensen til plattformen ligger i den eksterne sensorgrensesnittsmodulen (SIM), som enkelt kan kobles til sylinderen gjennom pneumatisk tilbehør.SIM bruker sensorpar for å sende data (inkludert sylinder). forhold, reisetid, reiseslutt, trykk og temperatur) til PLS-en for tidlig varsling og kontroll.Samtidig sender SIM-kortet sanntidsinformasjon til PC-en eller IntelliSense-datagatewayen. Sistnevnte lar ledere få ekstern tilgang til data for analyse.
Guelker sa at Festos VTEM-plattform kan hjelpe sluttbrukere med å implementere IIoT-baserte systemer. Den modulære og rekonfigurerbare plattformen er designet for selskaper som produserer små batcher og produkter med kort livssyklus. Den gir også høy maskinutnyttelse, energieffektivitet og fleksibilitet.
De digitale ventilene i plattformen endrer funksjoner basert på ulike kombinasjoner av nedlastbare bevegelsesapplikasjoner. Andre komponenter inkluderer integrerte prosessorer, Ethernet-kommunikasjon, elektriske innganger for rask kontroll av spesifikke analoge og digitale applikasjoner, og integrerte trykk- og temperatursensorer for dataanalyse.
Jim er seniorredaktør ved ASSEMBLY og har mer enn 30 års redigeringserfaring. Før han begynte i ASSEMBLY, var Camillo redaktør for PM Engineer, Association for Facilities Engineering Journal og Milling Journal. Jim har en grad i engelsk fra DePaul University.
Sponset innhold er en spesiell betalt del der bransjebedrifter leverer objektivt, ikke-kommersielt innhold av høy kvalitet rundt emner som er av interesse for ASSEMBLY-publikum. Alt sponset innhold leveres av reklameselskaper. Interessert i å delta i vår sponsede innholdsseksjon?Vennligst kontakt din lokale representant.
I dette webinaret vil du lære om samarbeidende robotteknologi, som muliggjør automatisk tildeling på en effektiv, sikker og repeterbar måte.
På grunnlag av den vellykkede Automation 101-serien vil denne forelesningen utforske "hvordan" og "grunnen" til produksjon fra perspektivet til dagens beslutningstakere som evaluerer robotikk og produksjon i virksomheten deres.
Innleggstid: 24. desember 2021