Mantenir el procés de muntatge senzill és sempre una manera intel·ligent de fer qualsevol producte. Una de les maneres més fàcils d'aconseguir un moviment lineal o rotatiu durant el muntatge és utilitzar actuadors pneumàtics.
Carey Webster, gerent de solucions d'enginyeria de PHD Inc., va assenyalar: "En comparació amb els actuadors elèctrics i hidràulics, la instal·lació senzilla i el menor cost són els dos avantatges principals dels actuadors pneumàtics".Línies connectades amb accessoris.”
PHD ha estat venent actuadors pneumàtics durant 62 anys, i la seva base de clients més gran són fabricants d'automòbils. Altres clients provenen de les indústries d'electrònica blanca, mèdica, semiconductors, envasos i aliments i begudes.
Segons Webster, aproximadament el 25% dels actuadors pneumàtics produïts per PHD estan fets a mida. Fa quatre anys, la companyia va crear un actuador personalitzat que es pot utilitzar com a capçal de recollida pneumàtica de pas fix per als fabricants de màquines de muntatge mèdic.
"La funció d'aquest capçal és seleccionar i col·locar de manera ràpida i precisa diverses peces, i després posar-les en un contenidor per al seu transport", va explicar Webster. "El capçal de recollida està muntat a la base de la màquina de fabricació de peces.Pot canviar l'espaiat de les peces de 10 mm a 30 mm, depenent de la mida de la peça.
Moure objectes d'un punt a un altre amb força força és una de les especialitats dels actuadors pneumàtics, per això segueixen sent la primera opció per al moviment de màquines a les línies de muntatge gairebé un segle després de la seva aparició. Els actuadors pneumàtics també són coneguts per la seva durabilitat, cost. -eficàcia i tolerància a la sobrecàrrega. Ara, l'última tecnologia de detecció permet als enginyers optimitzar el rendiment de l'actuador i integrar-lo a qualsevol plataforma d'Internet de les coses industrial (IIoT).
A la primera meitat del segle XX, els actuadors pneumàtics utilitzats en la fabricació es basaven en cilindres de simple efecte que generaven força lineal. A mesura que augmenta la pressió en un costat, el cilindre es mou al llarg de l'eix del pistó, generant una força lineal. la resiliència es proporciona a l'altre costat del pistó, el pistó torna a la seva posició original.
Kurt Stoll, cofundador de Festo AG & Co., va desenvolupar la primera sèrie de cilindres a Europa, el tipus AH de simple efecte, en col·laboració amb enginyers empleats el 1955. Segons el director de producte Michael Guelker, aquests cilindres es van introduir a la mercat l'any següent. Actuadors pneumàtics de Festo Corp. i Fabco-Air.
Poc després, es van llançar cilindres irreparables de petit calibre i actuadors pneumàtics de creps, així com els que generen força de rotació. Abans de fundar Bimba Manufacturing el 1957, Charlie Bimba va crear el primer cilindre irreparable al seu garatge a Moni, Illinois. Aquest cilindre, ara anomenat cilindre irreparable Original Line, s'ha convertit i segueix sent el producte estrella de Bimba.
"En aquell moment, l'únic actuador pneumàtic del mercat era una mica feixuc i relativament car", va dir Sarah Manuel, gerent de producte d'actuador pneumàtic de Bimba. "Irreparable té un cos rodó universal, que és més barat, té la mateixa vida útil i té la mateixa vida útil. no requereix manteniment.Inicialment, la vida útil d'aquests actuadors era de 1.400 milles.Quan els vam modificar el 2012, la seva vida útil es va duplicar fins a 3.000 milles".
PHD va presentar l'actuador de cilindre de petit diàmetre Tom Thumb l'any 1957. Avui, com en aquell moment, l'actuador utilitza cilindres estàndard NFPA, que estan disponibles i intercanviables de diversos proveïdors d'equips. També conté una estructura de tirants que permet la flexió. El corrent de PHD Els productes de cilindres de petit diàmetre tenen un alt rendiment en la majoria d'aplicacions i poden estar equipats amb barres dobles, segells d'alta temperatura i sensors de final de carrera.
L'actuador Pancake va ser dissenyat per Alfred W. Schmidt (el fundador de Fabco-Air) a finals de la dècada de 1950 per satisfer la demanda de cilindres de cursa curta, prims i compactes adequats per a espais reduïts. Aquests cilindres tenen una estructura de tija de pistó que funciona en de manera simple o doble efecte.
Aquest últim utilitza aire comprimit per impulsar la carrera d'extensió i la carrera de retracció per moure la vareta cap endavant i cap enrere. Aquesta disposició fa que el cilindre de doble efecte sigui molt adequat per a càrregues d'empenta i tracció. , aixecar, posicionar, premsar, processar, estampar, sacsejar i classificar.
L'actuador rodó de la sèrie M d'Emerson adopta una barra de pistó d'acer inoxidable i els fils de rodament als dos extrems de la barra del pistó asseguren que la connexió de la barra del pistó sigui duradora. L'actuador és rendible d'operar, ofereix una varietat d'opcions de muntatge i utilitza compostos a base d'oli per a la prelubricació per aconseguir una àmplia gamma de rendiment sense manteniment.
La mida dels porus oscil·la entre 0,3125 polzades i 3 polzades. La pressió d'aire nominal màxima de l'actuador és de 250 psi. Segons Josh Adkins, expert en productes per a actuadors d'automatització de màquines d'Emerson, les aplicacions habituals inclouen subjectar i transferir materials d'una línia de muntatge a una altra.
Els actuadors rotatius estan disponibles en versions simples o dobles de cremallera i pinyó, paletes i estriades en espiral. Aquests actuadors realitzen de manera fiable diverses funcions com ara alimentar i orientar peces, operar canals o enrutar palets en cintes transportadores.
La rotació de la cremallera i el pinyó converteix el moviment lineal del cilindre en moviment rotatiu i es recomana per a aplicacions de precisió i resistents. , i la cremallera engrana amb les dents de l'engranatge circular del pinyó, obligant-lo a girar.
L'actuador de fulles utilitza un motor d'aire senzill per conduir la fulla connectada a l'eix d'accionament giratori. Quan s'aplica una pressió significativa a la cambra, s'expandeix i mou la fulla a través d'un arc fins a 280 graus fins que es troba amb una barrera fixa. Rotació inversa invertint la pressió de l'aire a l'entrada i sortida.
El cos giratori en espiral (o lliscant) es compon d'una carcassa cilíndrica, un eix i una funda de pistó. Igual que la transmissió de cremallera i pinyó, la transmissió en espiral es basa en el concepte d'operació de l'engranatge estriat per convertir el moviment lineal del pistó en rotació de l'eix.
Altres tipus d'actuadors inclouen guiat, d'escapament, multiposició, sense varetes, combinat i professional. La característica de l'actuador pneumàtic guiat és que la vareta guia està muntada a la placa del jou, paral·lela a la vareta del pistó.
Aquestes barres de guia redueixen la flexió de la barra, la flexió del pistó i el desgast desigual de la junta. També proporcionen estabilitat i impedeixen la rotació, alhora que suporten càrregues laterals elevades. Els models poden ser de mida estàndard o compactes, però, en general, són actuadors de gran resistència que proporcionen repetibilitat.
Franco Stephan, director de màrqueting d'Emerson Machine Automation, va dir: "Els fabricants volen actuadors guiats per a diverses aplicacions que requereixen robustesa i precisió".Un exemple comú és guiar el pistó de l'actuador per moure's amb precisió cap endavant i cap enrere sobre una taula lliscant. Els actuadors guiats també redueixen la necessitat de guies externes a la maquinària.
L'any passat, Festo va presentar la sèrie DGST de corredisses pneumàtiques en miniatura amb cilindres de guia dual. Aquests rails de corredissa són un dels rails de corredissa més compactes del mercat i estan dissenyats per a la manipulació de precisió, l'ajust de premsa, la recollida i el lloc, i l'electrònica i la llum. Aplicacions de muntatge. Hi ha set models per triar, amb càrregues útils de fins a 15 lliures i longituds de carrera de fins a 8 polzades. L'accionament de doble pistó sense manteniment i la guia de rodament de boles de recirculació d'alta capacitat poden proporcionar 34 a 589 Newtons de potència a una pressió de 6 bar. El mateix estàndard és el tampó i els sensors de proximitat, no superaran la petjada del tobogan.
Els actuadors pneumàtics d'escapament són ideals per separar i alliberar peces individuals de tremuges, transportadors, bols alimentadors vibrants, rails i revistes. Webster va dir que l'escapament té configuracions d'una sola palanca i de doble palanca, i que estan dissenyats per suportar càrregues laterals elevades, que són comú en aquestes aplicacions. Alguns models estan equipats amb interruptors per facilitar la connexió amb diversos dispositius de control electrònic.
Guelker va assenyalar que hi ha dos tipus d'actuadors pneumàtics de múltiples posicions disponibles, i tots dos són de gran resistència. El primer tipus consta de dos cilindres independents però connectats amb barres de pistó que s'estenen en direccions oposades i s'aturen en fins a quatre posicions.
L'altre tipus es caracteritza per tenir de 2 a 5 cilindres multietapa connectats en sèrie i amb diferents longituds de carrera. Només és visible un pistó i es mou en una direcció a diferents posicions.
Els actuadors lineals sense varetes són actuadors pneumàtics en què la potència es transmet al pistó a través d'una connexió transversal. Aquesta connexió es connecta mecànicament a través d'una ranura al canó de perfil o magnèticament mitjançant un canó de perfil tancat. Alguns models poden fins i tot utilitzar cremallera i pinyó. sistemes o engranatges per transmetre potència.
Un dels avantatges d'aquests actuadors és que requereixen molt menys espai d'instal·lació que els cilindres de tija de pistó similars. Un altre avantatge és que l'actuador pot guiar i suportar la càrrega durant tota la carrera del cilindre, cosa que el converteix en una opció intel·ligent per a aplicacions de carrera més llarga.
L'actuador combinat proporciona un recorregut lineal i una rotació limitada, i inclou accessoris i accessoris. El cilindre de subjecció subjecta directament la peça a través de l'element de subjecció pneumàtic o automàticament i repetidament mitjançant el mecanisme de moviment.
En l'estat inactiu, l'element de subjecció puja i oscil·la fora de la zona de treball. Un cop col·locada la nova peça, es pressuritza i es torna a unir. Mitjançant la cinemàtica, es pot aconseguir una força de retenció molt elevada amb un baix consum d'energia.
Les pinces pneumàtiques subjecten, col·loquen i mouen peces en moviment paral·lel o angular. Els enginyers sovint les combinen amb altres components pneumàtics o electrònics per construir un sistema de recollida i col·locació. Durant molt de temps, les empreses de semiconductors han utilitzat petites plantilles pneumàtiques per manejar transistors de precisió i microxips, mentre que els fabricants d'automòbils han utilitzat potents màquines grans per moure motors sencers d'automòbils.
Els nou accessoris de la sèrie Pneu-Connect de PHD estan connectats directament als ports d'eines del robot col·laboratiu Universal Robots. Tots els models tenen una vàlvula de control direccional pneumàtica integrada per obrir i tancar l'aparell. El programari URCap proporciona una configuració intuïtiva i senzilla de l'aparell.
L'empresa també ofereix el kit Pneu-ConnectX2, que pot connectar dues pinces pneumàtiques per augmentar la flexibilitat de l'aplicació. Aquests kits inclouen dues pinces GRH (amb sensors analògics que proporcionen retroalimentació de la posició de la mandíbula), dues pinces GRT o una pinça GRT i una pinça GRH. Cada kit inclou la funcionalitat Freedrive, que es pot connectar a un robot col·laboratiu per facilitar el posicionament i la programació.
Quan els cilindres estàndard no poden realitzar una o més tasques per a una aplicació específica, els usuaris finals haurien de considerar l'ús de cilindres especials, com ara la parada de càrrega i el sinus. càrrega suaument i sense rebot. Aquests cilindres són adequats per a instal·lació vertical i horitzontal.
En comparació amb els cilindres pneumàtics tradicionals, els cilindres sinusoïdals poden controlar millor la velocitat, acceleració i desacceleració dels cilindres per transportar objectes de precisió. Aquest control es deu a les dues ranures de cada llança amortidor, donant lloc a una acceleració o desacceleració inicial més gradual, i un transició suau al funcionament a tota velocitat.
Els fabricants utilitzen cada cop més interruptors i sensors de posició per controlar amb més precisió el rendiment de l'actuador. Mitjançant la instal·lació d'un interruptor de posició, el sistema de control es pot configurar per activar un avís quan el cilindre no arriba a la posició estesa o retraïda programada com s'esperava.
Es poden utilitzar interruptors addicionals per determinar quan l'actuador arriba a la posició intermèdia i el temps d'execució nominal de cada moviment. Aquesta informació pot informar l'operador d'una fallada imminent abans que es produeixi una fallada completa.
El sensor de posició confirma que s'ha completat la posició del primer pas d'acció i, a continuació, entra al segon pas. Això garanteix una funcionalitat contínua, fins i tot si el rendiment i la velocitat de l'equip canvien amb el temps.
"Oferim funcions de sensor als actuadors per ajudar les empreses a implementar IIoT a les seves fàbriques", va dir Adkins. "Ara els usuaris finals tenen accés a dades crítiques per controlar millor l'actuador i optimitzar-ne el rendiment.Aquestes dades van des de la velocitat i l'acceleració fins a la precisió de la posició, el temps de cicle i la distància total recorreguda.Aquest últim ajuda l'empresa a determinar millor la vida útil del segell restant de l'actuador.
Els sensors de proximitat magnètics ST4 i ST6 d'Emerson es poden integrar fàcilment en diversos actuadors pneumàtics. El disseny compacte del sensor permet utilitzar-lo en espais reduïts i instal·lacions encastades. La carcassa robusta és estàndard, amb LED per indicar l'estat de la sortida.
La plataforma tecnològica IntelliSense de Bimba combina sensors, cilindres i programari per proporcionar dades de rendiment en temps real per als seus equips pneumàtics estàndard. Aquestes dades permeten un seguiment atent dels components individuals i ofereixen als usuaris la informació que necessiten per passar de reparacions d'emergència a actualitzacions proactives.
Jeremy King, gerent de producte de la tecnologia de detecció de Bimba, va dir que la intel·ligència de la plataforma rau en el mòdul d'interfície de sensor remot (SIM), que es pot connectar fàcilment al cilindre mitjançant accessoris pneumàtics. SIM utilitza parells de sensors per enviar dades (inclòs el cilindre). condicions, temps de viatge, final de viatge, pressió i temperatura) al PLC per a l'avís i el control primerencs. Al mateix temps, la SIM envia informació en temps real al PC o a la passarel·la de dades IntelliSense. Aquesta última permet als gestors accedir a les dades de forma remota. per a l'anàlisi.
Guelker va dir que la plataforma VTEM de Festo pot ajudar els usuaris finals a implementar sistemes basats en IIoT. La plataforma modular i reconfigurable està dissenyada per a empreses que produeixen lots petits i productes de cicle de vida curt. També proporciona una gran utilització de la màquina, eficiència energètica i flexibilitat.
Les vàlvules digitals de la plataforma canvien les funcions en funció de diverses combinacions d'aplicacions de moviment descarregables. Altres components inclouen processadors integrats, comunicacions Ethernet, entrades elèctriques per al control ràpid d'aplicacions analògiques i digitals específiques i sensors de pressió i temperatura integrats per a l'anàlisi de dades.
Jim és editor sènior a ASSEMBLY i té més de 30 anys d'experiència en edició. Abans d'unir-se a ASSEMBLY, Camillo va ser l'editor de PM Engineer, Association for Facilities Engineering Journal i Milling Journal. Jim és llicenciat en anglès per la Universitat DePaul.
El contingut patrocinat és una part especial de pagament en què les empreses del sector ofereixen contingut no comercial objectiu i d'alta qualitat sobre temes que són d'interès per al públic d'ASSEMBLEA. Tot el contingut patrocinat és proporcionat per empreses publicitàries. Està interessat a participar a la nostra secció de contingut patrocinat? poseu-vos en contacte amb el vostre representant local.
En aquest seminari web, aprendràs sobre la tecnologia de robòtica col·laborativa, que permet l'assignació automàtica d'una manera eficient, segura i repetible.
Sobre la base de l'èxit de la sèrie Automation 101, aquesta conferència explorarà el "com" i el "raó" de la fabricació des de la perspectiva dels decisors actuals que avaluen la robòtica i la fabricació al seu negoci.
Hora de publicació: 24-12-2021