Mechatronikai rendszerek pneumatikus eszközei
A mozgatható gépek, robotok és különféle mechatronikai rendszerek az aktuátoroknak köszönhetően képesek mozgatni vagy megváltoztatni alkatrészeik helyzetét. A rendszer egyik vagy másik részének mozgási irányát szabadsági foknak nevezzük, és minél több szabadságfokkal rendelkezik az aktuátor, annál nagyobb a gép, a robot vagy az aktuátor mobilitása.
A hajtás típusától függően a gépalkatrészek egymás közötti kölcsönhatásának többé-kevésbé minőségi megvalósítása, valamint működésének hatékonysága és rugalmassága érhető el. Az aktuátor típusának kiválasztása nehéz feladat, amelyet a rendszer tervezési szakaszában a robotmérnökök és technológusok döntenek el.
Az egyik legnépszerűbb meghajtótípus mechatronikai rendszerekben — pneumatikus működtető… Itt gázt használnak munkaközegként, általában sűrített levegőt, amelynek energiája hajtja a mechanizmust. Ezért a pneumatikus hajtóművek olcsók, megbízhatóak, könnyen beállíthatók és működtethetők, valamint tűzbiztosak.A munkafolyadék (levegő) vásárlása és ártalmatlanítása nem jár költséggel.
Van azonban néhány hátránya, például az üzemi nyomás esetleges csökkenése a csövek rossz tömítettsége miatti szivárgás miatt, ami teljesítmény- és sebességveszteségekhez, valamint a pozicionálási nehézségekhez vezet. Mindazonáltal a pneumatikus motorokat, pneumatikus hengereket és pneumatikus pneumatikus motorokat ma már széles körben használják robotokban és mobil gépekben.
Nézzünk egy tipikus készüléket pneumatikus hajtás… A pneumatikus hajtás szükségszerűen tartalmaz kompresszort és levegőmotort. Ebben a kombinációban a rendszer a hajtás mechanikai jellemzőit a terhelési követelményeknek megfelelően tudja átalakítani.
A transzlációs mozgás pneumatikus működtetői kétállásúak, amikor a munkatest mozgása két véghelyzet között történik, valamint többállásúak, amikor a mozgás különböző pozíciókban történik.
A működési elv szerint a pneumatikus hajtóművek lehetnek egyszeres működésűek (amikor a rugó biztosítja a visszatérést a kiindulási helyzetbe) vagy kettős működésűek (a visszatérést, mint a munkamozgást, sűrített levegő hozza létre). A pneumatikus lineáris hajtóműveket alapvetően két típusra osztják: dugattyúra és membránra.
A pneumatikus dugattyús működtetőben a dugattyú a hengerben sűrített levegő vagy rugó hatására mozog (egyszeres működésű hajtóműnél a visszatérő löketet egy rugó biztosítja).A pneumatikus membránműködtetőben a membrán által két üregre osztott kamra egyik oldalán sűrített levegő nyomja a membránt, a másik oldalon pedig egy rúd van a membránhoz rögzítve, amely hosszirányú erőt kap a membrántól. Így a pneumatikus aktuátort sikeresen alkalmazzák ciklikus vezérlőrendszerekben, például vízszintes szármozgással rendelkező manipulátorokban.
Funkcionálisan a pneumatikus működtető négy egységre osztható: a levegő előkészítő egységre, a sűrített levegő elosztó egységre, a működtető motorra és a sűrített levegő átviteli rendszerre a működtetőkhöz.
A klímaberendezésben a levegő megszárad és megtisztul a portól. A program szerint az elosztó blokk nyitja vagy zárja (szelepek segítségével) a sűrített levegő betáplálását a hajtómotorok üregébe.
A szelepeket általában elektromágnesekkel vagy pneumatikusan is működtetik (ha a környezet robbanásveszélyes). A végrehajtó motorblokk tulajdonképpen hengerek, amelyek dugattyúi egyenes vonalban forognak vagy mozognak – pneumatikus hengerek, amelyek adott lökettérfogatban, erőben és sebességben különböznek egymástól.
Minden motornak saját munkaciklusa van, és a ciklusok sorrendjét szigorúan a technológiai folyamat határozza meg, és a megfelelő program vezérli. robotvezérlő rendszerek… A sűrített levegő különböző készülékekhez történő továbbítására szolgáló rendszer a feladatnak megfelelően különböző szakaszokkal rendelkező pneumatikus hajtásokat használ.
Elvileg a pneumatikus hajtásban az energia átvitele és átalakítása így néz ki.Az indítómotor hajtja a kompresszort, amely összenyomja a levegőt. A sűrített levegő ezután a vezérlőberendezésen keresztül a pneumatikus motorba kerül, ahol energiája mechanikai energiává alakul (dugattyú, rúd mozgása). Ezt követően a munkagáz a környezetbe kerül, vagyis nem kerül vissza a kompresszorba.
A pneumatikus hajtások előnyeit aligha lehet túlbecsülni. A folyadékokhoz képest a levegő jobban összenyomható, kevésbé sűrű és viszkózus, folyékonyabb. A levegő viszkozitása a nyomással és a hőmérséklettel nő.
De mivel a levegő mindig kis mennyiségű vízgőzt tartalmaz, és nincs kenő tulajdonsága, fennáll a veszélye annak, hogy a kondenzáció káros hatással van a kamrák munkafelületeire. Ezért a pneumatikus hajtások kondicionálásra szorulnak, vagyis előzetesen ilyen tulajdonságokat kapnak, hogy meghosszabbítsák annak a hajtásnak az élettartamát, amelyben munkakörnyezetként használják.