Het assemblageproces eenvoudig houden is altijd een slimme manier om een product te maken. Een van de gemakkelijkste manieren om tijdens de assemblage een lineaire of roterende beweging te bereiken, is het gebruik van pneumatische actuatoren.
Carey Webster, Engineering Solutions Manager van PHD Inc., wees erop: "Vergeleken met elektrische en hydraulische actuatoren zijn eenvoudige installatie en lagere kosten de twee belangrijkste voordelen van pneumatische actuatoren."Lijnen aangesloten op accessoires.”
PHD verkoopt al 62 jaar pneumatische actuatoren en het grootste klantenbestand zijn autofabrikanten. Andere klanten komen uit de witgoed-, medische, halfgeleider-, verpakkings- en voedingsmiddelen- en drankenindustrie.
Volgens Webster is ongeveer 25% van de door PHD geproduceerde pneumatische actuatoren op maat gemaakt. Vier jaar geleden creëerde het bedrijf een aangepaste actuator die kan worden gebruikt als een pneumatische pick-up met vaste spoed voor fabrikanten van medische assemblagemachines.
"De functie van deze kop is om snel en nauwkeurig meerdere onderdelen te selecteren en te plaatsen en ze vervolgens in een container te plaatsen voor transport", legt Webster uit. "De oppakkop is gemonteerd op de basis van de machine voor het maken van onderdelen.Het kan de afstand tussen de onderdelen wijzigen van 10 mm tot 30 mm, afhankelijk van de grootte van het onderdeel.”
Het met grote kracht verplaatsen van objecten van punt naar punt is een van de specialiteiten van pneumatische actuatoren, en daarom zijn ze bijna een eeuw na hun komst nog steeds de eerste keuze voor machinebewegingen op assemblagelijnen. Pneumatische actuatoren staan ook bekend om hun duurzaamheid, kosten -effectiviteit en overbelastingstolerantie. Met de nieuwste detectietechnologie kunnen ingenieurs nu de prestaties van actuatoren optimaliseren en deze integreren in elk Industrial Internet of Things (IIoT)-platform.
In de eerste helft van de 20e eeuw waren pneumatische actuatoren die bij de fabricage werden gebruikt gebaseerd op enkelwerkende cilinders die lineaire kracht genereerden. Naarmate de druk aan één kant toeneemt, beweegt de cilinder langs de as van de zuiger, waardoor een lineaire kracht wordt gegenereerd. de veerkracht wordt geleverd aan de andere kant van de zuiger, de zuiger keert terug naar zijn oorspronkelijke positie.
Kurt Stoll, mede-oprichter van Festo AG & Co., ontwikkelde in 1955 de eerste serie cilinders in Europa, het enkelwerkende AH-type, in samenwerking met ingehuurde ingenieurs. Volgens productmanager Michael Guelker werden deze cilinders geïntroduceerd in de het volgende jaar op de markt. Pneumatische aandrijvingen van Festo Corp. en Fabco-Air.
Kort daarna werden onherstelbare cilinders met een klein kaliber en pancake-pneumatische actuators gelanceerd, evenals cilinders die rotatiekracht genereren. Voordat hij Bimba Manufacturing oprichtte in 1957, creëerde Charlie Bimba de eerste onherstelbare cilinder in zijn garage in Moni, Illinois. Deze cilinder, nu genaamd de Original Line onherstelbare cilinder, is en blijft het paradepaardje van Bimba.
“Destijds was de enige pneumatische actuator op de markt een beetje omslachtig en relatief duur”, zegt Sarah Manuel, Bimba's productmanager pneumatische actuator. geen onderhoud nodig.Aanvankelijk was de levensduur van deze actuatoren 2200 kilometer.Toen we ze in 2012 aanpasten, was hun levensduur meer dan verdubbeld tot 3.000 mijl.”
PHD introduceerde de Tom Thumb-cilinderactuator met kleine boring in 1957. Tegenwoordig, zoals destijds, gebruikt de actuator NFPA-standaardcilinders, die beschikbaar en uitwisselbaar zijn bij meerdere leveranciers van apparatuur. Het bevat ook een trekstangstructuur die buigen mogelijk maakt. PHD's huidige Cilinderproducten met een kleine boring leveren hoge prestaties in de meeste toepassingen en kunnen zijn uitgerust met dubbele stangen, hoge-temperatuurafdichtingen en sensoren voor het einde van de slag.
De Pancake-actuator is eind jaren vijftig ontworpen door Alfred W. Schmidt (de oprichter van Fabco-Air) om te voldoen aan de vraag naar korte slag, dunne en compacte cilinders die geschikt zijn voor krappe ruimtes. Deze cilinders hebben een zuigerstangstructuur die werkt in een enkelwerkende of dubbelwerkende manier.
De laatste gebruikt perslucht om de uitschuifslag en de terugtrekslag aan te drijven om de stang heen en weer te bewegen. Deze opstelling maakt de dubbelwerkende cilinder zeer geschikt voor duw- en trekbelastingen. Veel voorkomende toepassingen zijn onder meer assembleren, buigen, klemmen, voeden, vormen , tillen, positioneren, persen, verwerken, stampen, schudden en sorteren.
De ronde actuator van de M-serie van Emerson maakt gebruik van een roestvrijstalen zuigerstang en de rollende schroefdraad aan beide uiteinden van de zuigerstang zorgen ervoor dat de zuigerstangverbinding duurzaam is. De actuator is kosteneffectief in gebruik, biedt een verscheidenheid aan montageopties en gebruikt op olie gebaseerde verbindingen voor voorsmering om een breed scala aan onderhoudsvrije prestaties te bereiken.
De poriegrootte varieert van 0,3125 inch tot 3 inch. De maximale nominale luchtdruk van de actuator is 250 psi. Volgens Josh Adkins, productexpert voor Emerson Machine Automation Actuators, omvatten veelvoorkomende toepassingen het klemmen en overbrengen van materialen van de ene assemblagelijn naar de andere.
Roterende actuatoren zijn verkrijgbaar in enkele of dubbele rack-and-pinion-, schoepen- en spline-versies. Deze actuatoren voeren op betrouwbare wijze verschillende functies uit, zoals het aanvoeren en oriënteren van onderdelen, het bedienen van stortkokers of het routeren van pallets op transportbanden.
Tandheugelrotatie zet de lineaire beweging van de cilinder om in een roterende beweging en wordt aanbevolen voor precisie- en zware toepassingen. De tandheugel is een set tandwieltanden die zijn verbonden met de cilinderzuiger. , en de tandheugel grijpt in de cirkelvormige tandwieltanden van het rondsel, waardoor het gedwongen wordt te draaien.
De bladactuator gebruikt een eenvoudige luchtmotor om het blad aan te drijven dat is aangesloten op de roterende aandrijfas. Wanneer er aanzienlijke druk op de kamer wordt uitgeoefend, zet deze uit en beweegt het blad door een boog tot 280 graden totdat het een vaste barrière tegenkomt. Omgekeerde rotatie door de luchtdruk bij de inlaat en uitlaat om te keren.
Het spiraalvormige (of glijdende) draaiende lichaam met spiebanen is samengesteld uit een cilindrische schaal, een as en een zuigerhuls. Net als de tandheugel- en rondseltransmissie, vertrouwt de spiraaltransmissie op het concept van de spline-versnelling om lineaire zuigerbeweging om te zetten in asrotatie.
Andere typen actuatoren zijn geleide, echappement, meerstanden, stangloos, gecombineerd en professioneel. Het kenmerk van de geleide pneumatische actuator is dat de geleidestang parallel aan de zuigerstang op de jukplaat is gemonteerd.
Deze geleidestangen verminderen het doorbuigen van de stangen, het doorbuigen van de zuiger en ongelijkmatige slijtage van de afdichtingen. Ze zorgen ook voor stabiliteit en voorkomen rotatie, terwijl ze bestand zijn tegen hoge zijdelingse belastingen. Modellen kunnen standaardafmetingen of compact zijn, maar over het algemeen zijn het heavy-duty actuatoren die herhaalbaarheid bieden.
Franco Stephan, marketingdirecteur van Emerson Machine Automation, zei: "Fabrikanten willen geleide actuatoren voor verschillende toepassingen die robuustheid en precisie vereisen."Een veelvoorkomend voorbeeld is het geleiden van de actuatorzuiger om nauwkeurig heen en weer te bewegen op een schuiftafel. Geleide actuatoren verminderen ook de behoefte aan externe geleidingen in de machine.”
Vorig jaar introduceerde Festo de DGST-serie miniatuur pneumatische sledes met dubbele geleidingscilinders. Deze slederails behoren tot de meest compacte slederails op de markt en zijn ontworpen voor precisiehandling, perspassing, pick-and-place, en elektronica en licht montagetoepassingen. Er zijn zeven modellen om uit te kiezen, met laadvermogens tot 15 pond en slaglengtes tot 8 inch. De onderhoudsvrije dubbele zuigeraandrijving en de recirculerende kogellagergeleiding met hoge capaciteit kunnen 34 tot 589 Newton aan vermogen leveren bij een druk van 6 bar.Dezelfde standaard zijn de buffer- en nabijheidssensoren, deze zullen de voetafdruk van de glijbaan niet overschrijden.
Pneumatische echappementactuators zijn ideaal voor het scheiden en vrijgeven van afzonderlijke onderdelen van trechters, transportbanden, trillende voerbakken, rails en magazijnen. gebruikelijk in dergelijke toepassingen.Sommige modellen zijn uitgerust met schakelaars voor eenvoudige aansluiting op verschillende elektronische besturingsapparaten.
Guelker wees erop dat er twee soorten pneumatische actuatoren met meerdere standen beschikbaar zijn, en beide zijn zwaar uitgevoerd. Het eerste type bestaat uit twee onafhankelijke maar verbonden cilinders met zuigerstangen die zich in tegengestelde richtingen uitstrekken en in maximaal vier posities stoppen.
Het andere type wordt gekenmerkt door 2 tot 5 in serie geschakelde meertrapscilinders met verschillende slaglengtes. Slechts één zuigerstang is zichtbaar en beweegt in één richting naar verschillende posities.
Stangloze lineaire actuatoren zijn pneumatische actuatoren waarbij kracht wordt overgebracht op de zuiger via een dwarsverbinding. Deze verbinding is ofwel mechanisch verbonden via een groef in de profielcilinder, of magnetisch verbonden via een gesloten profielcilinder. Sommige modellen kunnen zelfs tandheugel gebruiken systemen of versnellingen om kracht over te brengen.
Een voordeel van deze actuatoren is dat ze veel minder installatieruimte nodig hebben dan vergelijkbare zuigerstangcilinders. Een ander voordeel is dat de actuator de belasting over de hele slaglengte van de cilinder kan geleiden en ondersteunen, waardoor het een slimme keuze is voor toepassingen met een langere slag.
De gecombineerde actuator zorgt voor een lineaire slag en beperkte rotatie, en omvat opspaninrichtingen en opspaninrichtingen. De klemcilinder klemt het werkstuk direct vast via het pneumatische klemelement of automatisch en herhaaldelijk via het bewegingsmechanisme.
In de inactieve toestand komt het klemelement omhoog en zwaait het uit het werkgebied. Zodra het nieuwe werkstuk is gepositioneerd, wordt het onder druk gezet en weer samengevoegd. Door middel van kinematica kan een zeer hoge houdkracht worden bereikt met een laag energieverbruik.
Pneumatische klemmen klemmen, positioneren en verplaatsen onderdelen in parallelle of hoekbeweging. Ingenieurs combineren ze vaak met andere pneumatische of elektronische componenten om een pick-and-place-systeem te bouwen. Halfgeleiderbedrijven hebben lange tijd kleine pneumatische mallen gebruikt om precisietransistors en microchips, terwijl autofabrikanten krachtige grote mallen hebben gebruikt om hele automotoren te verplaatsen.
De negen armaturen van de Pneu-Connect-serie van PHD zijn rechtstreeks aangesloten op de gereedschapspoorten van de Universal Robots collaboratieve robot. Alle modellen hebben een ingebouwde pneumatische directionele regelklep voor het openen en sluiten van de armaturen. De URCap-software biedt een intuïtieve en eenvoudige opstelling van de armaturen.
Het bedrijf biedt ook de Pneu-ConnectX2-kit aan, die twee pneumatische klemmen kan verbinden om de toepassingsflexibiliteit te vergroten. Deze kits bevatten twee GRH-grijpers (met analoge sensoren die feedback geven over de kaakpositie), twee GRT-grijpers of één GRT-grijper en één GRH-grijper. Elke kit bevat Freedrive-functionaliteit, die kan worden aangesloten op een collaboratieve robot voor eenvoudige positionering en programmering.
Wanneer standaardcilinders een of meer taken voor een specifieke toepassing niet kunnen uitvoeren, moeten eindgebruikers overwegen om speciale cilinders te gebruiken, zoals laststop en sinus. De laststopcilinder is meestal uitgerust met een hydraulische industriële schokdemper, die wordt gebruikt om de overgedragen laad zacht en zonder terugslag. Deze cilinders zijn geschikt voor verticale en horizontale installatie.
Vergeleken met traditionele pneumatische cilinders kunnen sinusvormige cilinders de snelheid, versnelling en vertraging van de cilinders beter regelen om precisievoorwerpen te transporteren. soepele overgang naar werking op volle snelheid.
Fabrikanten gebruiken steeds vaker positieschakelaars en sensoren om de prestaties van de actuator nauwkeuriger te bewaken. Door een positieschakelaar te installeren, kan het besturingssysteem worden geconfigureerd om een waarschuwing te activeren wanneer de cilinder de geprogrammeerde uitgeschoven of ingetrokken positie niet bereikt zoals verwacht.
Extra schakelaars kunnen worden gebruikt om te bepalen wanneer de actuator de tussenpositie bereikt en de nominale uitvoeringstijd van elke beweging. Deze informatie kan de operator op de hoogte stellen van een dreigende storing voordat er een volledige storing optreedt.
De positiesensor bevestigt dat de positie van de eerste actiestap is voltooid en gaat vervolgens naar de tweede stap. Dit zorgt voor continue functionaliteit, zelfs als de prestaties en snelheid van de apparatuur in de loop van de tijd veranderen.
"We bieden sensorfuncties op actuatoren om bedrijven te helpen bij het implementeren van IIoT in hun fabrieken", aldus Adkins. "Eindgebruikers hebben nu toegang tot kritieke gegevens om de actuator beter te kunnen monitoren en de prestaties te optimaliseren.Deze gegevens variëren van snelheid en acceleratie tot positienauwkeurigheid, cyclustijd en totale afgelegde afstand.Dit laatste helpt het bedrijf om de resterende levensduur van de afdichting van de actuator beter te bepalen.”
Emerson's ST4 en ST6 magnetische naderingssensoren kunnen eenvoudig worden geïntegreerd in verschillende pneumatische actuatoren. Door het compacte ontwerp van de sensor kan deze worden gebruikt in krappe ruimtes en ingebedde installaties. De robuuste behuizing is standaard, met LED's om de uitgangsstatus aan te geven.
Bimba's IntelliSense-technologieplatform combineert sensoren, cilinders en software om real-time prestatiegegevens te leveren voor zijn standaard pneumatische apparatuur. Deze gegevens maken nauwkeurige monitoring van individuele componenten mogelijk en bieden gebruikers het inzicht dat ze nodig hebben om over te stappen van noodreparaties naar proactieve upgrades.
Jeremy King, productmanager van Bimba-detectietechnologie, zei dat de intelligentie van het platform ligt in de externe sensorinterfacemodule (SIM), die eenvoudig kan worden aangesloten op de cilinder via pneumatische accessoires. SIM gebruikt sensorparen om gegevens te verzenden (inclusief cilinder condities, reistijd, einde van de reis, druk en temperatuur) naar de PLC voor vroegtijdige waarschuwing en controle. Tegelijkertijd stuurt de SIM real-time informatie naar de pc of IntelliSense-datagateway. Met deze laatste kunnen managers op afstand toegang krijgen tot gegevens voor analyse.
Guelker zei dat het VTEM-platform van Festo eindgebruikers kan helpen bij het implementeren van op IIoT gebaseerde systemen. Het modulaire en herconfigureerbare platform is ontworpen voor bedrijven die kleine series en producten met een korte levenscyclus produceren. Het biedt ook een hoog machinegebruik, energie-efficiëntie en flexibiliteit.
De digitale kleppen in het platform veranderen van functie op basis van verschillende combinaties van downloadbare bewegingstoepassingen. Andere componenten zijn geïntegreerde processors, Ethernet-communicatie, elektrische ingangen voor snelle besturing van specifieke analoge en digitale toepassingen, en geïntegreerde druk- en temperatuursensoren voor gegevensanalyse.
Jim is hoofdredacteur bij ASSEMBLY en heeft meer dan 30 jaar ervaring met redactie. Voordat hij bij ASSEMBLY kwam, was Camillo redacteur van PM Engineer, Association for Facilities Engineering Journal en Milling Journal. Jim heeft een diploma Engels van DePaul University.
Gesponsorde inhoud is een speciaal betaald onderdeel waarin branchebedrijven hoogwaardige, objectieve, niet-commerciële inhoud leveren rond onderwerpen die van belang zijn voor het ASSEMBLY-publiek. Alle gesponsorde inhoud wordt geleverd door advertentiebedrijven. Geïnteresseerd in deelname aan onze sectie met gesponsorde inhoud? contact op met uw plaatselijke vertegenwoordiger.
In dit webinar leert u over collaboratieve robotica-technologie, die automatische toewijzing mogelijk maakt op een efficiënte, veilige en herhaalbare manier.
Deze lezing is gebaseerd op de succesvolle Automation 101-serie en onderzoekt het 'hoe' en de 'reden' van productie vanuit het perspectief van de hedendaagse besluitvormers die robotica en productie in hun bedrijf evalueren.
Posttijd: 24 december 2021