Manter o proceso de montaxe sinxelo é sempre unha forma intelixente de facer calquera produto. Unha das formas máis sinxelas de conseguir un movemento lineal ou rotatorio durante a montaxe é utilizar actuadores pneumáticos.
Carey Webster, Engineering Solutions Manager de PHD Inc., sinalou: "En comparación cos actuadores eléctricos e hidráulicos, a instalación sinxela e o menor custo son as dúas principais vantaxes dos actuadores pneumáticos".Liñas conectadas a accesorios”.
PHD leva 62 anos vendendo actuadores pneumáticos e a súa maior base de clientes son os fabricantes de automóbiles. Outros clientes proceden das industrias de produtos brancos, médicos, semicondutores, envases e alimentos e bebidas.
Segundo Webster, aproximadamente o 25% dos actuadores pneumáticos producidos por PHD son feitos a medida. Hai catro anos, a compañía creou un atuador personalizado que se pode usar como cabezal de captación pneumático de paso fixo para os fabricantes de máquinas de montaxe médica.
"A función deste cabezal é seleccionar e colocar varias pezas con rapidez e precisión e, a continuación, poñelas nun recipiente para o seu transporte", explicou Webster. "O cabezal de recollida está montado na base da máquina de fabricación de pezas.Pode cambiar a separación das pezas de 10 mm a 30 mm, dependendo do tamaño da peza.
Mover obxectos dun punto a outro cunha forza forte é unha das especialidades dos actuadores pneumáticos, polo que seguen sendo a primeira opción para o movemento de máquinas nas liñas de montaxe case un século despois da súa aparición. Os actuadores pneumáticos tamén son coñecidos pola súa durabilidade, custo e custo. -eficacia e tolerancia á sobrecarga. Agora, a tecnoloxía de detección máis recente permite aos enxeñeiros optimizar o rendemento do actuador e integralo en calquera plataforma de Internet industrial das cousas (IIoT).
Na primeira metade do século XX, os actuadores pneumáticos utilizados na fabricación baseáronse en cilindros de simple efecto que xeraban forza lineal. A medida que aumenta a presión nun lado, o cilindro móvese ao longo do eixe do pistón, xerando unha forza lineal. a elasticidade prodúcese ao outro lado do pistón, o pistón volve á súa posición orixinal.
Kurt Stoll, cofundador de Festo AG & Co., desenvolveu a primeira serie de cilindros en Europa, o tipo AH de simple efecto, en cooperación con enxeñeiros empregados en 1955. Segundo o director de produto Michael Guelker, estes cilindros foron introducidos no mercado ao ano seguinte.Actuadores pneumáticos de Festo Corp. e Fabco-Air.
Pouco despois, lanzáronse cilindros irreparables de pequeno diámetro e actuadores pneumáticos de filloas, así como aqueles que xeran forza de rotación. Antes de fundar Bimba Manufacturing en 1957, Charlie Bimba creou o primeiro cilindro irreparable no seu garaxe en Moni, Illinois. Este cilindro, agora chamado cilindro irreparable Original Line, converteuse e segue sendo o produto insignia de Bimba.
"Naquel momento, o único actuador pneumático do mercado era un pouco engorroso e relativamente caro", dixo Sarah Manuel, xestor de produtos de actuadores pneumáticos de Bimba. "Irreparable ten un corpo redondo universal, que é máis barato, ten a mesma vida útil e non non require mantemento.Inicialmente, a vida útil destes actuadores era de 1.400 millas.Cando os modificamos en 2012, a súa vida útil duplicouse a 3.000 millas".
PHD presentou o actuador de cilindro de pequeno diámetro Tom Thumb en 1957. Hoxe, como naquel momento, o actuador usa cilindros estándar NFPA, que están dispoñibles e intercambiables de varios provedores de equipos. Tamén contén unha estrutura de tirantes que permite a curvatura. A actual PHD Os produtos de cilindros de calibre pequeno teñen un alto rendemento na maioría das aplicacións e poden estar equipados con varillas dobres, selos de alta temperatura e sensores de fin de carreira.
O actuador Pancake foi deseñado por Alfred W. Schmidt (fundador de Fabco-Air) a finais da década de 1950 para satisfacer a demanda de cilindros finos, compactos e de carreira curta, axeitados para espazos reducidos. Estes cilindros teñen unha estrutura de vástago de pistón que funciona dun xeito simple ou de dobre efecto.
Este último usa aire comprimido para impulsar a carreira de extensión e a carreira de retracción para mover a varilla cara atrás e cara atrás. Esta disposición fai que o cilindro de dobre efecto sexa moi axeitado para cargas de empuxe e tracción. As aplicacións comúns inclúen a montaxe, dobrado, suxeición, alimentación, conformación. , elevación, posicionamento, prensado, procesamento, estampación, axitación e clasificación.
O actuador redondo da serie M de Emerson adopta unha varilla de pistón de aceiro inoxidable e as roscas de rolamento nos dous extremos da varilla garanten que a conexión da varilla sexa duradeira. O actuador é rendible para operar, ofrece unha variedade de opcións de montaxe e utiliza compostos a base de aceite para a prelubricación para conseguir unha ampla gama de rendemento sen mantemento.
O tamaño dos poros varía de 0,3125 polgadas a 3 polgadas. A presión de aire nominal máxima do actuador é de 250 psi. Segundo Josh Adkins, experto en produtos de Emerson Machine Automation Actuators, as aplicacións comúns inclúen a suxeición e transferencia de materiais dunha liña de montaxe a outra.
Os actuadores rotativos están dispoñibles en versións simples ou dobres de cremalleira e piñón, paleta e espiral. Estes actuadores realizan de forma fiable varias funcións, como alimentar e orientar pezas, operar canaletas ou enrutar palés en cintas transportadoras.
A rotación da cremalleira e do piñón converte o movemento lineal do cilindro en movemento rotatorio e recoméndase para aplicacións de precisión e traballo pesado. A cremalleira é un conxunto de dentes de engrenaxe recto conectado ao pistón do cilindro. Cando o pistón se move, a cremallera empúxase linealmente. , e a cremallera engrana cos dentes circulares do piñón, forzándoo a xirar.
O actuador da lámina usa un simple motor de aire para impulsar a lámina conectada ao eixe de accionamento xiratorio. Cando se aplica unha presión significativa á cámara, expándese e move a lámina a través dun arco ata 280 graos ata que atopa unha barreira fixa. Rotación inversa invertendo a presión do aire na entrada e saída.
O corpo xiratorio en espiral (ou deslizante) está composto por unha carcasa cilíndrica, un eixe e un manguito de pistón. Como a transmisión de piñón e cremallera, a transmisión en espiral depende do concepto de operación de engrenaxe estriada para converter o movemento lineal do pistón en rotación do eixe.
Outros tipos de actuadores inclúen guiado, escape, multiposición, sen varilla, combinado e profesional. A característica do actuador pneumático guiado é que a varilla guía está montada na placa do xugo, paralela á varilla do pistón.
Estas varillas guía reducen a flexión das varillas, a flexión do pistón e o desgaste desigual do selado. Tamén proporcionan estabilidade e evitan a rotación, mentres soportan cargas laterais elevadas. Os modelos poden ser de tamaño estándar ou compactos, pero, en xeral, son actuadores de alta resistencia que proporcionan repetibilidade.
Franco Stephan, director de mercadotecnia de Emerson Machine Automation, dixo: "Os fabricantes queren actuadores guiados para varias aplicacións que requiren robustez e precisión".Un exemplo común é guiar o pistón do actuador para moverse con precisión cara atrás e cara atrás nunha mesa deslizante. Os actuadores guiados tamén reducen a necesidade de guías externas na maquinaria.
O ano pasado, Festo presentou a serie DGST de correderas pneumáticas en miniatura con cilindros de guía dual. Estes raíles de deslizamento son un dos máis compactos do mercado e están deseñados para un manexo de precisión, montaxe a presión, pick and place e electrónica e luz. aplicacións de montaxe. Hai sete modelos para escoller, con cargas útiles de ata 15 libras e lonxitudes de carreira de ata 8 polgadas. O accionamento de dobre pistón sen mantemento e a guía de rodamentos de bolas de recirculación de alta capacidade poden proporcionar entre 34 e 589 Newtons de potencia a unha presión de 6 bar.O mesmo estándar é o tampón e os sensores de proximidade, non superarán a pegada do tobogán.
Os actuadores pneumáticos de escape son ideais para separar e soltar pezas individuais de tolvas, transportadores, cuncas alimentadoras vibratorias, raíles e cargadores. Webster dixo que o escape ten configuracións de panca única e dobre e están deseñados para soportar cargas laterais elevadas, que son común en tales aplicacións.Algúns modelos están equipados con interruptores para facilitar a conexión con varios dispositivos de control electrónico.
Guelker sinalou que hai dous tipos de actuadores pneumáticos multiposición dispoñibles, e ambos son resistentes. O primeiro tipo consta de dous cilindros independentes pero conectados con vástagos de pistón que se estenden en direccións opostas e detéñense en ata catro posicións.
O outro tipo caracterízase por 2 a 5 cilindros de varias etapas conectados en serie e con diferentes lonxitudes de carreira. Só é visible un vástago e móvese nunha dirección a diferentes posicións.
Os actuadores lineais sen vástago son actuadores pneumáticos nos que a potencia se transmite ao pistón a través dunha conexión transversal. Esta conexión está conectada mecánicamente a través dunha ranura no cilindro de perfil ou magnéticamente a través dun cilindro de perfil pechado. Algúns modelos poden incluso usar piñón e cremallera. sistemas ou engrenaxes para transmitir potencia.
Unha vantaxe destes actuadores é que requiren moito menos espazo de instalación que os cilindros de varilla de pistón similares. Outro beneficio é que o actuador pode guiar e soportar a carga durante toda a carreira do cilindro, polo que é unha opción intelixente para aplicacións de carreira máis longa.
O actuador combinado proporciona un desprazamento lineal e unha rotación limitada, e inclúe accesorios e accesorios. O cilindro de suxeición suxeita directamente a peza a través do elemento de suxeición pneumático ou de forma automática e repetida a través do mecanismo de movemento.
No estado inactivo, o elemento de suxeición elévase e balancea fóra da zona de traballo.Unha vez colocada a nova peza de traballo, presurízase e únase de novo. Usando a cinemática, pódese conseguir unha forza de retención moi elevada cun baixo consumo de enerxía.
As abrazadeiras pneumáticas suxeitan, sitúan e moven pezas en movemento paralelo ou angular. Os enxeñeiros adoitan combínaas con outros compoñentes pneumáticos ou electrónicos para construír un sistema de selección e colocación. Durante moito tempo, as empresas de semicondutores utilizaron pequenas plantillas pneumáticas para manexar transistores de precisión e microchips, mentres que os fabricantes de automóbiles utilizaron poderosas plantillas grandes para mover motores de automóbiles enteiros.
Os nove accesorios da serie Pneu-Connect de PHD están conectados directamente aos portos de ferramentas do robot colaborativo Universal Robots. Todos os modelos teñen unha válvula de control direccional pneumática incorporada para abrir e pechar o dispositivo. O software URCap proporciona unha configuración intuitiva e sinxela.
A compañía tamén ofrece o kit Pneu-ConnectX2, que pode conectar dúas pinzas pneumáticas para aumentar a flexibilidade da aplicación. Estes kits inclúen dúas pinzas GRH (con sensores analóxicos que proporcionan información sobre a posición da mandíbula), dúas pinzas GRT ou unha pinza GRT e unha pinza GRH. Cada kit inclúe a funcionalidade Freedrive, que se pode conectar a un robot colaborativo para facilitar o posicionamento e a programación.
Cando os cilindros estándar non poden realizar unha ou máis tarefas para unha aplicación específica, os usuarios finais deben considerar o uso de cilindros especiais, como parada de carga e seno.O cilindro de parada de carga adoita estar equipado cun amortiguador industrial hidráulico, que se usa para deter a transmisión transmitida. carga suavemente e sen rebote.Estes cilindros son axeitados para instalación vertical e horizontal.
En comparación cos cilindros pneumáticos tradicionais, os cilindros sinusoidais poden controlar mellor a velocidade, aceleración e desaceleración dos cilindros para transportar obxectos de precisión. Este control débese ás dúas ranuras de cada lanza amortiguadora, o que resulta nunha aceleración ou desaceleración inicial máis gradual, e un transición suave ao funcionamento a máxima velocidade.
Os fabricantes utilizan cada vez máis interruptores de posición e sensores para supervisar con maior precisión o rendemento do actuador. Ao instalar un interruptor de posición, o sistema de control pódese configurar para activar unha advertencia cando o cilindro non alcanza a posición extendida ou retraída programada como se esperaba.
Pódense usar interruptores adicionais para determinar cando o actuador alcanza a posición intermedia e o tempo de execución nominal de cada movemento. Esta información pode informar ao operador dunha falla inminente antes de que se produza unha falla completa.
O sensor de posición confirma que se completou a posición do primeiro paso de acción e, a continuación, entra no segundo paso. Isto garante unha funcionalidade continua, aínda que o rendemento e a velocidade do equipo cambien co paso do tempo.
"Ofrecemos funcións de sensor nos actuadores para axudar ás empresas a implementar IIoT nas súas fábricas", dixo Adkins. "Os usuarios finais agora teñen acceso a datos críticos para supervisar mellor o actuador e optimizar o seu rendemento.Estes datos van desde a velocidade e a aceleración ata a precisión da posición, o tempo de ciclo e a distancia total percorrida.Este último axuda á empresa a determinar mellor a vida útil do selado restante do actuador.
Os sensores de proximidade magnéticos ST4 e ST6 de Emerson pódense integrar facilmente en varios actuadores pneumáticos. O deseño compacto do sensor permite que se use en espazos reducidos e instalacións integradas. A carcasa resistente é estándar, con LEDs para indicar o estado da saída.
A plataforma tecnolóxica IntelliSense de Bimba combina sensores, cilindros e software para proporcionar datos de rendemento en tempo real dos seus equipos pneumáticos estándar. Estes datos permiten un seguimento próximo dos compoñentes individuais e proporcionan aos usuarios a información que necesitan para pasar das reparacións de emerxencia ás actualizacións proactivas.
Jeremy King, xefe de produto da tecnoloxía de detección de Bimba, dixo que a intelixencia da plataforma reside no módulo de interface de sensor remoto (SIM), que se pode conectar facilmente ao cilindro mediante accesorios pneumáticos. A SIM usa pares de sensores para enviar datos (incluído o cilindro). condicións de viaxe, tempo de viaxe, final da viaxe, presión e temperatura) ao PLC para avisar e controlar anticipadamente. Ao mesmo tempo, a SIM envía información en tempo real ao PC ou á pasarela de datos IntelliSense. Esta última permite aos xestores acceder aos datos de forma remota. para análise.
Guelker dixo que a plataforma VTEM de Festo pode axudar aos usuarios finais a implementar sistemas baseados en IIoT. A plataforma modular e reconfigurable está deseñada para empresas que producen pequenos lotes e produtos de ciclo de vida curto. Tamén proporciona unha alta utilización da máquina, eficiencia enerxética e flexibilidade.
As válvulas dixitais da plataforma cambian funcións en función de varias combinacións de aplicacións de movemento descargables. Outros compoñentes inclúen procesadores integrados, comunicacións Ethernet, entradas eléctricas para o control rápido de aplicacións analóxicas e dixitais específicas e sensores de presión e temperatura integrados para a análise de datos.
Jim é editor sénior en ASSEMBLY e ten máis de 30 anos de experiencia en edición. Antes de unirse a ASSEMBLY, Camillo foi o editor de PM Engineer, Association for Facilities Engineering Journal e Milling Journal. Jim é licenciado en inglés pola Universidade DePaul.
O contido patrocinado é unha parte especial de pago na que as empresas do sector ofrecen contido obxectivo e non comercial de alta calidade sobre temas que son de interese para o público de ASSEMBLY. Todo o contido patrocinado é proporcionado por empresas de publicidade. ¿Interesado en participar na nosa sección de contido patrocinado? póñase en contacto co seu representante local.
Neste seminario web, aprenderá sobre a tecnoloxía de robótica colaborativa, que permite a asignación automática dunha forma eficiente, segura e repetible.
Sobre a base da exitosa serie Automation 101, esta conferencia explorará o "como" e o "razón" da fabricación desde a perspectiva dos tomadores de decisións actuais que avalían a robótica e a fabricación no seu negocio.
Hora de publicación: 24-12-2021