At holde montageprocessen enkel er altid en smart måde at fremstille ethvert produkt på. En af de nemmeste måder at opnå lineær eller roterende bevægelse under montering er at bruge pneumatiske aktuatorer.
Carey Webster, Engineering Solutions Manager for PHD Inc., påpegede: "Sammenlignet med elektriske og hydrauliske aktuatorer er enkel installation og lavere omkostninger de to vigtigste fordele ved pneumatiske aktuatorer."Linjer forbundet til tilbehør."
PHD har solgt pneumatiske aktuatorer i 62 år, og dens største kundebase er bilproducenter. Andre kunder kommer fra hårde hvidevare-, medicin-, halvleder-, emballage- og fødevare- og drikkevareindustrien.
Ifølge Webster er cirka 25 % af de pneumatiske aktuatorer, der produceres af PHD, specialfremstillede. For fire år siden skabte virksomheden en specialfremstillet aktuator, der kan bruges som et pneumatisk pick-up-hoved med fast pitch til producenter af medicinske samlemaskiner.
"Dette hoveds funktion er hurtigt og præcist at vælge og placere flere dele og derefter lægge dem i en beholder til transport," forklarede Webster.Det kan ændre afstanden mellem delene fra 10 mm til 30 mm, afhængigt af delens størrelse.”
At flytte genstande fra punkt til punkt med stærk kraft er en af specialerne ved pneumatiske aktuatorer, og derfor er de stadig det første valg til maskinbevægelse på samlebånd næsten et århundrede efter deres fremkomst. Pneumatiske aktuatorer er også kendt for deres holdbarhed, omkostninger -effektivitet og overbelastningstolerance. Nu gør den nyeste sensorteknologi ingeniører i stand til at optimere aktuatorydelsen og integrere den i enhver Industrial Internet of Things (IIoT) platform.
I første halvdel af det 20. århundrede var pneumatiske aktuatorer, der blev brugt i fremstillingen, baseret på enkeltvirkende cylindre, der genererede lineær kraft. Når trykket på den ene side stiger, bevæger cylinderen sig langs stemplets akse, hvilket genererer en lineær kraft. elasticiteten er tilvejebragt på den anden side af stemplet, stemplet vender tilbage til sin oprindelige position.
Kurt Stoll, medstifter af Festo AG & Co., udviklede den første serie af cylindre i Europa, den enkeltvirkende AH-type, i samarbejde med medarbejderingeniører i 1955. Ifølge produktchef Michael Guelker blev disse cylindre introduceret til marked året efter. Pneumatiske aktuatorer fra Festo Corp. og Fabco-Air.
Kort derefter blev uoprettelige cylindre med lille boring og pneumatiske aktuatorer af pandekage lanceret, såvel som dem, der genererer rotationskraft. Før han grundlagde Bimba Manufacturing i 1957, skabte Charlie Bimba den første uoprettelige cylinder i sin garage i Moni, Illinois. Denne cylinder, nu kaldet Original Line irreparable cylinder, er blevet og forbliver flagskibsproduktet fra Bimba.
"På det tidspunkt var den eneste pneumatiske aktuator på markedet lidt besværlig og relativt dyr," sagde Sarah Manuel, Bimbas produktchef for pneumatisk aktuator. "Irrepairable har en universel rund krop, som er billigere, har samme levetid og gør kræver ikke vedligeholdelse.Oprindeligt var slidtiden for disse aktuatorer 1.400 miles.Da vi ændrede dem i 2012, blev deres slidlevetid mere end fordoblet til 3.000 miles."
PHD introducerede Tom Thumb cylinderaktuatoren med lille boring i 1957. I dag, som dengang, bruger aktuatoren NFPA standardcylindre, som er tilgængelige og udskiftelige fra flere udstyrsleverandører. Den indeholder også en trækstangsstruktur, der tillader bøjning.PHD's strøm cylinderprodukter med lille boring har høj ydeevne i de fleste applikationer og kan være udstyret med dobbelte stænger, højtemperaturtætninger og ende-på-slagssensorer.
Pancake-aktuatoren blev designet af Alfred W. Schmidt (grundlæggeren af Fabco-Air) i slutningen af 1950'erne for at imødekomme efterspørgslen efter korte, tynde og kompakte cylindre, der egner sig til trange pladser. Disse cylindre har en stempelstangsstruktur, der fungerer i en enkeltvirkende eller dobbeltvirkende måde.
Sidstnævnte bruger trykluft til at drive forlængelsesslaget og tilbagetrækningsslaget til at flytte stangen frem og tilbage. Dette arrangement gør den dobbeltvirkende cylinder meget velegnet til tryk- og trækbelastninger. Almindelige anvendelser omfatter montering, bukning, fastspænding, fremføring, formning , løft, positionering, presning, bearbejdning, stempling, rystning og sortering.
Emersons runde aktuator i M-serien anvender en stempelstang i rustfrit stål, og de rullende gevind i begge ender af stempelstangen sikrer, at stempelstangsforbindelsen er holdbar. Aktuatoren er omkostningseffektiv at betjene, tilbyder en række forskellige monteringsmuligheder og anvendelser oliebaserede forbindelser til forsmøring for at opnå en bred vifte af vedligeholdelsesfri ydeevne.
Porestørrelsen varierer fra 0,3125 tommer til 3 tommer. Aktuatorens maksimale nominelle lufttryk er 250 psi. Ifølge Josh Adkins, produktekspert for Emerson Machine Automation Actuators, omfatter almindelige applikationer fastspænding og overførsel af materialer fra et samlebånd til et andet.
Roterende aktuatorer fås i versioner med enkelt eller dobbelt tandstang, vinge og spiral spline. Disse aktuatorer udfører pålideligt forskellige funktioner såsom fremføring og orientering af dele, betjening af slisker eller fræsning af paller på transportbånd.
Tandstangsrotation konverterer cylinderens lineære bevægelse til roterende bevægelse og anbefales til præcisions- og krævende applikationer. Tandstangen er et sæt cylindriske tandhjulstænder forbundet til cylinderstemplet. Når stemplet bevæger sig, skubbes tandstangen lineært , og tandstangen går i indgreb med tandhjulets cirkulære tandhjul, hvilket tvinger det til at rotere.
Bladaktuatoren bruger en simpel luftmotor til at drive bladet, der er forbundet med den roterende drivaksel. Når der påføres et betydeligt tryk på kammeret, udvider det sig og bevæger bladet gennem en bue op til 280 grader, indtil det støder på en fast barriere. Omvendt rotation ved at vende lufttrykket ved ind- og udløb.
Den spiralformede (eller glidende) spline-revolverende krop består af en cylindrisk skal, en aksel og en stempelmuffe. Ligesom tandstangstransmissionen er spiraltransmissionen afhængig af splinegeardriftskonceptet til at konvertere lineær stempelbevægelse til akselrotation.
Andre aktuatortyper omfatter guidet, escapement, multi-position, stangløs, kombineret og professionel. Funktionen ved den guidede pneumatiske aktuator er, at styrestangen er monteret på ågpladen parallelt med stempelstangen.
Disse styrestænger reducerer stangbøjning, stempelbøjning og ujævnt tætningsslitage. De giver også stabilitet og forhindrer rotation, samtidig med at de modstår høje sidebelastninger. Modeller kan være i standardstørrelse eller kompakte, men generelt set er de kraftige aktuatorer, der giver repeterbarhed.
Franco Stephan, marketingdirektør for Emerson Machine Automation, sagde: "Producenter ønsker guidede aktuatorer til forskellige applikationer, der kræver robusthed og præcision."Et almindeligt eksempel er at styre aktuatorstemplet til at bevæge sig præcist frem og tilbage på et glidebord. Styrede aktuatorer reducerer også behovet for eksterne føringer i maskineriet."
Sidste år introducerede Festo DGST-serien af pneumatiske miniatureslæder med dobbeltstyrede cylindre. Disse glideskinner er en af de mest kompakte glideskinner på markedet og er designet til præcisionshåndtering, prespasning, pick and place samt elektronik og lys samlingsapplikationer.Der er syv modeller at vælge imellem, med nyttelast på op til 15 pund og slaglængder op til 8 tommer. Det vedligeholdelsesfrie dobbeltstempeldrev og højkapacitets recirkulerende kuglelejestyr kan levere 34 til 589 Newtons kraft ved et tryk på 6 bar. Den samme standard er buffer- og nærhedssensorerne, de vil ikke overstige slædens fodaftryk.
Pneumatiske escapement-aktuatorer er ideelle til at adskille og frigive individuelle dele fra tragte, transportører, vibrerende indføringsskåle, skinner og magasiner. Webster sagde, at escapementet har enkelt- og dobbeltgrebskonfigurationer, og de er designet til at modstå høje sidebelastninger, som er almindelig i sådanne applikationer.Nogle modeller er udstyret med kontakter for nem forbindelse med forskellige elektroniske kontrolenheder.
Guelker påpegede, at der er to typer pneumatiske multi-position aktuatorer tilgængelige, og begge er kraftige. Den første type består af to uafhængige, men forbundne cylindre med stempelstænger, der strækker sig i modsatte retninger og stopper i op til fire positioner.
Den anden type er kendetegnet ved 2 til 5 flertrinscylindre forbundet i serie og med forskellige slaglængder. Kun én stempelstang er synlig, og den bevæger sig i én retning til forskellige positioner.
Stangløse lineære aktuatorer er pneumatiske aktuatorer, hvor kraften overføres til stemplet gennem en tværgående forbindelse. Denne forbindelse er enten mekanisk forbundet gennem en rille i profilcylinderen eller magnetisk forbundet gennem en lukket profilcylinder. Nogle modeller kan endda bruge tandstang og tandhjul systemer eller gear til at overføre kraft.
En fordel ved disse aktuatorer er, at de kræver meget mindre installationsplads end tilsvarende stempelstangscylindre. En anden fordel er, at aktuatoren kan styre og understøtte belastningen i hele cylinderens slaglængde, hvilket gør den til et smart valg til anvendelser med længere slaglængde.
Den kombinerede aktuator giver lineær vandring og begrænset rotation, og inkluderer fikstur og fiksturer. Spændecylinderen fastspænder emnet direkte gennem det pneumatiske spændeelement eller automatisk og gentagne gange gennem bevægelsesmekanismen.
I inaktiv tilstand hæver spændeelementet sig og svinger ud af arbejdsområdet. Når det nye emne er placeret, sættes det under tryk og sammenføjes igen. Ved hjælp af kinematik kan der opnås en meget høj tilbageholdelseskraft med lavt energiforbrug.
Pneumatiske klemmer spænder, placerer og flytter dele i parallel eller vinkelbevægelse. Ingeniører kombinerer dem ofte med nogle andre pneumatiske eller elektroniske komponenter for at bygge et pick and place-system. I lang tid har halvledervirksomheder brugt små pneumatiske jigs til at håndtere præcisionstransistorer og mikrochips, mens bilfabrikanterne har brugt kraftige store jigs til at flytte hele bilmotorer.
De ni armaturer i PHD's Pneu-Connect-serie er direkte forbundet til værktøjsportene på Universal Robots samarbejdsrobot. Alle modeller har en indbygget pneumatisk retningskontrolventil til åbning og lukning af armaturet.URCap-software giver intuitiv og enkel opsætning af armaturet.
Virksomheden tilbyder også Pneu-ConnectX2-sættet, som kan forbinde to pneumatiske klemmer for at øge anvendelsesfleksibiliteten. Disse sæt inkluderer to GRH-gribere (med analoge sensorer, der giver feedback på kæbepositionen), to GRT-gribere eller en GRT-griber og en GRH-griber. Hvert sæt inkluderer Freedrive-funktionalitet, som kan forbindes til en kollaborativ robot for nem positionering og programmering.
Når standardcylindre ikke kan udføre en eller flere opgaver til en specifik applikation, bør slutbrugere overveje at bruge specielle cylindre, såsom belastningsstop og sinus. Belastningsstopcylinderen er normalt udstyret med en hydraulisk industriel støddæmper, som bruges til at stoppe det overførte belastning blødt og uden tilbageslag. Disse cylindre er velegnede til lodret og vandret installation.
Sammenlignet med traditionelle pneumatiske cylindre kan sinusformede cylindre bedre kontrollere hastigheden, accelerationen og decelerationen af cylindrene for at transportere præcisionsobjekter. Denne kontrol skyldes de to riller på hvert bufferspyd, hvilket resulterer i en mere gradvis initial acceleration eller deceleration, og en glidende overgang til fuld hastighed.
Producenter bruger i stigende grad positionskontakter og sensorer til mere præcist at overvåge aktuatorens ydeevne. Ved at installere en positionskontakt kan styresystemet konfigureres til at udløse en advarsel, når cylinderen ikke når den programmerede udstrakte eller tilbagetrukne position som forventet.
Yderligere kontakter kan bruges til at bestemme, hvornår aktuatoren når den mellemliggende position og den nominelle udførelsestid for hver bevægelse. Denne information kan informere operatøren om en forestående fejl, før en fuldstændig fejl opstår.
Positionssensoren bekræfter, at positionen for det første handlingstrin er gennemført, og går derefter ind i det andet trin. Dette sikrer kontinuerlig funktionalitet, selvom udstyrets ydeevne og hastighed ændrer sig over tid.
"Vi leverer sensorfunktioner på aktuatorer for at hjælpe virksomheder med at implementere IIoT på deres fabrikker," sagde Adkins. "Slutbrugere har nu adgang til kritiske data for bedre at overvåge aktuatoren og optimere dens ydeevne.Disse data spænder fra hastighed og acceleration til positionsnøjagtighed, cyklustid og samlet tilbagelagt distance.Sidstnævnte hjælper virksomheden med bedre at bestemme aktuatorens resterende tætningslevetid."
Emersons ST4 og ST6 magnetiske nærhedssensorer kan nemt integreres i forskellige pneumatiske aktuatorer. Sensorens kompakte design gør det muligt at bruge den i trange rum og indlejrede installationer. Det robuste hus er standard, med LED'er til at angive outputstatus.
Bimbas IntelliSense teknologiplatform kombinerer sensorer, cylindre og software for at levere realtidsydelsesdata for dets standard pneumatiske udstyr. Disse data tillader tæt overvågning af individuelle komponenter og giver brugerne den indsigt, de har brug for for at flytte fra nødreparationer til proaktive opgraderinger.
Jeremy King, produktchef for Bimba sensing-teknologi, sagde, at intelligensen af platformen ligger i remote sensor interface-modulet (SIM), som nemt kan forbindes til cylinderen gennem pneumatisk tilbehør.SIM bruger sensorpar til at sende data (inklusive cylinder forhold, rejsetid, rejsens afslutning, tryk og temperatur) til PLC'en for tidlig advarsel og kontrol.Samtidig sender SIM-kortet realtidsinformation til pc'en eller IntelliSense-datagatewayen. Sidstnævnte giver ledere mulighed for fjernadgang til data til analyse.
Guelker sagde, at Festos VTEM-platform kan hjælpe slutbrugere med at implementere IIoT-baserede systemer. Den modulære og rekonfigurerbare platform er designet til virksomheder, der producerer små batches og produkter med kort livscyklus. Den giver også høj maskinudnyttelse, energieffektivitet og fleksibilitet.
De digitale ventiler i platformen ændrer funktioner baseret på forskellige kombinationer af bevægelsesapplikationer, der kan downloades. Andre komponenter omfatter integrerede processorer, Ethernet-kommunikation, elektriske input til hurtig styring af specifikke analoge og digitale applikationer og integrerede tryk- og temperatursensorer til dataanalyse.
Jim er seniorredaktør hos ASSEMBLY og har mere end 30 års redigeringserfaring. Før han kom til ASSEMBLY, var Camillo redaktør af PM Engineer, Association for Facilities Engineering Journal og Milling Journal. Jim har en grad i engelsk fra DePaul University.
Sponsoreret indhold er en særlig betalt del, hvor industrivirksomheder leverer objektivt, ikke-kommercielt indhold af høj kvalitet omkring emner, der er af interesse for ASSEMBLY-publikum. Alt sponsoreret indhold leveres af reklamevirksomheder. Interesseret i at deltage i vores sponsorerede indholdssektion?Venligst kontakt din lokale repræsentant.
I dette webinar lærer du om kollaborativ robotteknologi, som muliggør automatisk tildeling på en effektiv, sikker og gentagelig måde.
På baggrund af den succesfulde Automation 101-serie vil dette foredrag udforske "hvordan" og "årsagen" til fremstilling ud fra perspektivet af nutidens beslutningstagere, der evaluerer robotteknologi og fremstilling i deres virksomhed.
Indlægstid: 24. december 2021