Menținerea procesului de asamblare simplu este întotdeauna o modalitate inteligentă de a realiza orice produs. Una dintre cele mai ușoare modalități de a obține o mișcare liniară sau rotativă în timpul asamblarii este utilizarea actuatoarelor pneumatice.
Carey Webster, Engineering Solutions Manager al PHD Inc., a subliniat: „În comparație cu actuatoarele electrice și hidraulice, instalarea simplă și costul mai mic sunt cele două avantaje principale ale actuatoarelor pneumatice.”Linii conectate la accesorii.”
PHD vinde actuatoare pneumatice de 62 de ani, iar cea mai mare bază de clienți este producătorii de automobile. Alți clienți provin din industria de produse albe, medicale, semiconductoare, ambalaje și industria alimentară și a băuturilor.
Potrivit Webster, aproximativ 25% dintre actuatoarele pneumatice produse de PHD sunt realizate la comandă. În urmă cu patru ani, compania a creat un actuator personalizat care poate fi folosit ca cap de preluare pneumatică cu pas fix pentru producătorii de mașini de asamblare medicală.
„Funcția acestui cap este să selecteze și să plaseze rapid și precis mai multe piese, apoi să le pună într-un container pentru transport”, a explicat Webster. „Capul de ridicare este montat pe baza mașinii de fabricare a pieselor.Poate modifica distanța dintre piesele de la 10 mm la 30 mm, în funcție de dimensiunea piesei.”
Deplasarea obiectelor dintr-un punct în punct cu o forță puternică este una dintre specialitățile actuatoarelor pneumatice, motiv pentru care sunt încă prima alegere pentru deplasarea mașinilor pe liniile de asamblare la aproape un secol de la apariția lor. Actuatoarele pneumatice sunt cunoscute și pentru durabilitatea, costul lor. -eficacitate și toleranță la suprasarcină. Acum, cea mai recentă tehnologie de detectare le permite inginerilor să optimizeze performanța actuatorului și să o integreze în orice platformă Industrial Internet of Things (IIoT).
În prima jumătate a secolului al XX-lea, actuatoarele pneumatice utilizate în producție erau bazate pe cilindri cu acțiune simplă care generau forță liniară. Pe măsură ce presiunea pe o parte crește, cilindrul se mișcă de-a lungul axei pistonului, generând o forță liniară. elasticitatea este asigurată pe cealaltă parte a pistonului, pistonul revine în poziția inițială.
Kurt Stoll, co-fondatorul Festo AG & Co., a dezvoltat prima serie de cilindri din Europa, tipul AH cu acțiune simplă, în cooperare cu inginerii angajați în 1955. Potrivit managerului de produs Michael Guelker, acești cilindri au fost introduși în piata in anul urmator.Actuatori pneumatici de la Festo Corp. si Fabco-Air.
La scurt timp după aceea, au fost lansate cilindri ireparabili cu alezaj mic și actuatoare pneumatice clătite, precum și cele care generează forță de rotație. Înainte de a fonda Bimba Manufacturing în 1957, Charlie Bimba a creat primul cilindru ireparabil în garajul său din Moni, Illinois. Acest cilindru, acum numit cilindru ireparabil Original Line, a devenit și rămâne produsul emblematic al Bimba.
„La acea vreme, singurul actuator pneumatic de pe piață era puțin greoi și relativ costisitor”, a spus Sarah Manuel, managerul de produs pentru actuatoare pneumatice Bimba. „Ireparabil are un corp rotund universal, care este mai ieftin, are aceeași durată de viață și nu nu necesita intretinere.Inițial, durata de viață la uzură a acestor actuatoare a fost de 1.400 de mile.Când le-am modificat în 2012, durata de viață a acestora sa dublat la 3.000 de mile.”
PHD a introdus dispozitivul de acţionare cu cilindru Tom Thumb în 1957. Astăzi, ca la acea vreme, actuatorul foloseşte cilindri standard NFPA, care sunt disponibili şi interschimbabili de la mai mulţi furnizori de echipamente. Conţine, de asemenea, o structură de tirant care permite îndoirea. Curentul PHD Produsele cu cilindri cu alezaj mic au performanțe ridicate în majoritatea aplicațiilor și pot fi echipate cu tije duble, etanșări la temperatură ridicată și senzori de sfârșit de cursă.
Servomotorul Pancake a fost proiectat de Alfred W. Schmidt (fondatorul Fabco-Air) la sfârșitul anilor 1950 pentru a satisface cererea de cilindri cu cursă scurtă, subțiri și compacti, potriviti pentru spații înguste. Acești cilindri au o structură a tijei pistonului care funcționează în o manieră cu acțiune simplă sau cu acțiune dublă.
Acesta din urmă folosește aer comprimat pentru a alimenta cursa de extensie și cursa de retragere pentru a deplasa tija înainte și înapoi. Acest aranjament face ca cilindrul cu dublă acțiune să fie foarte potrivit pentru sarcini de împingere și tragere. Aplicațiile comune includ asamblarea, îndoirea, prinderea, alimentarea, formarea. , ridicare, poziționare, presare, prelucrare, ștanțare, scuturare și sortare.
Servomotorul rotund din seria M de la Emerson adoptă o tijă de piston din oțel inoxidabil, iar firele de rulare de la ambele capete ale tijei pistonului asigură durabilitatea conexiunii tijei pistonului. Actuatorul este eficient din punct de vedere al costurilor, oferă o varietate de opțiuni de montare și utilizează compuși pe bază de ulei pentru pre-lubrifiere pentru a obține o gamă largă de performanțe fără întreținere.
Dimensiunea porilor variază de la 0,3125 inci la 3 inci. Presiunea maximă nominală a aerului a actuatorului este de 250 psi. Potrivit lui Josh Adkins, expert în produse pentru actuatoarele de automatizare a mașinilor Emerson, aplicațiile obișnuite includ prinderea și transferul materialelor de la o linie de asamblare la alta.
Actuatoarele rotative sunt disponibile în versiuni simple sau duble cu cremalieră și pinion, palete și caneluri spiralate. Aceste actuatoare îndeplinesc în mod fiabil diverse funcții, cum ar fi alimentarea și orientarea pieselor, operarea jgheaburilor sau direcționarea paleților pe benzi transportoare.
Rotația cremalieră și pinionul transformă mișcarea liniară a cilindrului în mișcare rotativă și este recomandată pentru aplicații de precizie și sarcini grele. Cremată este un set de dinți dințați cilindrici conectați la pistonul cilindrului. Când pistonul se mișcă, cremaliera este împinsă liniar , iar cremaliera se integrează cu dinții angrenajului circular ai pinionului, forțându-l să se rotească.
Dispozitivul de acționare al lamei folosește un motor simplu de aer pentru a antrena lama conectată la arborele de antrenare rotativ. Când se aplică o presiune semnificativă asupra camerei, aceasta se extinde și mișcă lama printr-un arc până la 280 de grade până când întâlnește o barieră fixă. Rotire inversă prin inversarea presiunii aerului la intrare și la ieșire.
Corpul rotativ cu caneluri în spirală (sau culisant) este compus dintr-o carcasă cilindrică, un arbore și un manșon de piston. La fel ca transmisia cu cremalieră și pinion, transmisia spirală se bazează pe conceptul de funcționare a angrenajului canelat pentru a transforma mișcarea liniară a pistonului în rotație a arborelui.
Alte tipuri de actuatoare includ ghidat, escape, multi-poziție, fără tijă, combinat și profesional. Caracteristica actuatorului pneumatic ghidat este că tija de ghidare este montată pe placa jugului, paralel cu tija pistonului.
Aceste tije de ghidare reduc îndoirea tijei, îndoirea pistonului și uzura neuniformă a etanșării. Ele oferă, de asemenea, stabilitate și împiedică rotația, rezistând în același timp la sarcini laterale mari. Modelele pot fi de dimensiune standard sau compacte, dar, în general, sunt dispozitive de acționare grele care oferă repetabilitate.
Franco Stephan, director de marketing al Emerson Machine Automation, a declarat: „Producătorii doresc actuatoare ghidate pentru diverse aplicații care necesită robustețe și precizie”.Un exemplu obișnuit este ghidarea pistonului actuatorului pentru a se mișca cu precizie înainte și înapoi pe o masă culisantă. Actuatoarele ghidate reduc, de asemenea, nevoia de ghidaje externe în mașină.”
Anul trecut, Festo a introdus seria DGST de glisiere pneumatice miniaturale cu cilindri cu ghidaj dublu. Aceste șine de glisare sunt una dintre cele mai compacte șine de glisare de pe piață și sunt proiectate pentru manipulare cu precizie, montare prin presare, pick and place, electronice și ușoare. aplicații de asamblare. Există șapte modele din care să alegeți, cu sarcini utile de până la 15 lire și lungimi de cursă de până la 8 inchi. Acționarea cu două pistoane fără întreținere și ghidajul rulmentului cu bile cu recirculare de mare capacitate poate oferi 34 până la 589 Newtoni de putere la o presiune de 6 bar. Același standard este și senzorii tampon și de proximitate, nu vor depăși amprenta la sol a toboganului.
Actuatoarele pneumatice pentru evacuare sunt ideale pentru separarea și eliberarea pieselor individuale din buncăre, transportoare, boluri vibrante de alimentare, șine și magazii. Webster a spus că evacuarea are configurații cu o singură pârghie și cu două pârghii și sunt proiectate pentru a rezista la sarcini laterale mari, care sunt frecvente în astfel de aplicații.Unele modele sunt echipate cu întrerupătoare pentru conectarea ușoară cu diverse dispozitive electronice de control.
Guelker a subliniat că există două tipuri de actuatoare pneumatice cu mai multe poziții disponibile și ambele sunt rezistente. Primul tip constă din doi cilindri independenți, dar conectați, cu tije de piston care se extind în direcții opuse și se opresc în până la patru poziții.
Celălalt tip este caracterizat prin 2 până la 5 cilindri cu mai multe etape conectați în serie și cu lungimi de cursă diferite. Este vizibilă doar o tijă de piston și se mișcă într-o direcție în diferite poziții.
Actuatoarele liniare fără tijă sunt actuatoare pneumatice în care puterea este transmisă pistonului printr-o conexiune transversală. Această conexiune este fie conectată mecanic printr-o canelură din cilindrul profilat, fie conectată magnetic printr-un cilindru profil închis. Unele modele pot folosi chiar și cremalieră și pinion. sisteme sau angrenaje pentru transmiterea puterii.
Un avantaj al acestor actuatoare este că necesită mult mai puțin spațiu de instalare decât cilindrii similari cu tijă de piston. Un alt avantaj este că actuatorul poate ghida și susține sarcina pe toată lungimea cursei cilindrului, ceea ce îl face o alegere inteligentă pentru aplicații cu cursă mai lungă.
Actuatorul combinat asigură o deplasare liniară și o rotație limitată și include dispozitive de fixare și dispozitive de fixare. Cilindrul de strângere prinde direct piesa de prelucrat prin elementul de strângere pneumatic sau automat și repetat prin mecanismul de mișcare.
În starea inactivă, elementul de prindere se ridică și se balansează în afara zonei de lucru. Odată poziționată noua piesa de prelucrat, aceasta este presurizată și reunită. Folosind cinematica, se poate obține o forță de reținere foarte mare cu un consum redus de energie.
Clemele pneumatice fixează, poziționează și mișcă piesele în mișcare paralelă sau unghiulară. Inginerii le combină adesea cu alte componente pneumatice sau electronice pentru a construi un sistem de pick and place. Pentru o lungă perioadă de timp, companiile de semiconductori au folosit mici jiguri pneumatice pentru a manipula tranzistori de precizie și microcipuri, în timp ce producătorii de mașini au folosit jiguri mari puternice pentru a muta motoare întregi de mașini.
Cele nouă dispozitive din seria Pneu-Connect de la PHD sunt conectate direct la porturile de scule ale robotului colaborativ Universal Robots. Toate modelele au o supapă de control direcțională pneumatică încorporată pentru deschiderea și închiderea dispozitivului. Software-ul URCap oferă o configurare intuitivă și simplă a dispozitivului de fixare.
Compania oferă, de asemenea, kitul Pneu-ConnectX2, care poate conecta două cleme pneumatice pentru a crește flexibilitatea aplicației. Aceste kituri includ două cleme GRH (cu senzori analogici care oferă feedback privind poziția fălcilor), două cleme GRT sau o clemă GRT și o prindere GRH. Fiecare kit include funcționalitatea Freedrive, care poate fi conectată la un robot colaborativ pentru poziționare și programare ușoară.
Când cilindrii standard nu pot îndeplini una sau mai multe sarcini pentru o anumită aplicație, utilizatorii finali ar trebui să ia în considerare utilizarea cilindrilor speciali, cum ar fi opritorul de sarcină și sinusul. Încărcați ușor și fără rebound. Acești cilindri sunt potriviti pentru instalare verticală și orizontală.
În comparație cu cilindrii pneumatici tradiționali, cilindrii sinusoidali pot controla mai bine viteza, accelerația și decelerația cilindrilor pentru a transporta obiecte de precizie. Acest control se datorează celor două caneluri de pe fiecare suliță tampon, rezultând o accelerare sau decelerare inițială mai graduală și o tranziție lină la funcționarea la viteză maximă.
Producătorii folosesc din ce în ce mai mult întrerupătoare de poziție și senzori pentru a monitoriza cu mai multă acuratețe performanța actuatorului. Prin instalarea unui comutator de poziție, sistemul de control poate fi configurat să declanșeze o avertizare atunci când cilindrul nu atinge poziția programată extinsă sau retrasă așa cum era de așteptat.
Întrerupătoare suplimentare pot fi utilizate pentru a determina când servomotorul ajunge în poziția intermediară și timpul nominal de execuție al fiecărei mișcări. Aceste informații pot informa operatorul despre o defecțiune iminentă înainte de apariția unei defecțiuni complete.
Senzorul de poziție confirmă că poziția primului pas de acțiune a fost finalizată și apoi intră în a doua etapă. Acest lucru asigură funcționalitate continuă, chiar dacă performanța echipamentului și viteza se modifică în timp.
„Oferim funcții de senzori pe actuatoare pentru a ajuta companiile să implementeze IIoT în fabricile lor”, a spus Adkins. „Utilizatorii finali au acum acces la date critice pentru a monitoriza mai bine actuatorul și a-i optimiza performanța.Aceste date variază de la viteză și accelerație până la precizia poziției, timpul ciclului și distanța totală parcursă.Acesta din urmă ajută compania să determine mai bine durata de viață a etanșării rămase a actuatorului.”
Senzorii magnetici de proximitate Emerson ST4 și ST6 pot fi integrați cu ușurință în diverse actuatoare pneumatice. Designul compact al senzorului îi permite să fie utilizat în spații înguste și în instalații încorporate. Carcasa robustă este standard, cu LED-uri pentru a indica starea ieșirii.
Platforma tehnologică IntelliSense a Bimba combină senzori, cilindri și software pentru a furniza date de performanță în timp real pentru echipamentele sale pneumatice standard. Aceste date permit monitorizarea atentă a componentelor individuale și oferă utilizatorilor informațiile de care au nevoie pentru a trece de la reparații de urgență la upgrade-uri proactive.
Jeremy King, manager de produs al tehnologiei de detectare Bimba, a declarat că inteligența platformei constă în modulul de interfață cu senzor la distanță (SIM), care poate fi conectat cu ușurință la cilindru prin accesorii pneumatice. SIM folosește perechi de senzori pentru a trimite date (inclusiv cilindru). condiții, timpul de călătorie, sfârșitul călătoriei, presiune și temperatură) către PLC pentru avertizare timpurie și control. În același timp, SIM-ul trimite informații în timp real către computer sau gateway de date IntelliSense. Acesta din urmă permite managerilor să acceseze date de la distanță pentru analiză.
Guelker a spus că platforma VTEM Festo poate ajuta utilizatorii finali să implementeze sisteme bazate pe IIoT. Platforma modulară și reconfigurabilă este concepută pentru companiile care produc loturi mici și produse cu ciclu de viață scurt. De asemenea, oferă o utilizare ridicată a mașinii, eficiență energetică și flexibilitate.
Supapele digitale din platformă își schimbă funcțiile pe baza diferitelor combinații de aplicații de mișcare descărcabile. Alte componente includ procesoare integrate, comunicații Ethernet, intrări electrice pentru controlul rapid al aplicațiilor analogice și digitale specifice și senzori de presiune și temperatură integrati pentru analiza datelor.
Jim este editor senior la ASSEMBLY și are peste 30 de ani de experiență în editare. Înainte de a se alătura ASSEMBLY, Camillo a fost redactor la PM Engineer, Association for Facilities Engineering Journal și Milling Journal. Jim are o diplomă în limba engleză de la Universitatea DePaul.
Conținutul sponsorizat este o parte specială plătită în care companiile din industrie oferă conținut necomercial obiectiv, de înaltă calitate, despre subiecte care sunt de interes pentru publicul ASSEMBLY. Tot conținutul sponsorizat este furnizat de companii de publicitate. Sunteți interesat să participați la secțiunea noastră de conținut sponsorizat? Vă rugăm contactați reprezentantul local.
În acest webinar, veți afla despre tehnologia robotică colaborativă, care permite alocarea automată într-un mod eficient, sigur și repetabil.
Pe baza seriei de succes Automation 101, această prelegere va explora „cum” și „motivul” producției din perspectiva factorilor de decizie de astăzi care evaluează robotica și producția în afacerile lor.
Ora postării: 24-12-2021