Hồ sơ cho xi lanh khí nén

Giữ cho quy trình lắp ráp đơn giản luôn là một cách thông minh để tạo ra bất kỳ sản phẩm nào. Một trong những cách dễ dàng nhất để đạt được chuyển động tuyến tính hoặc quay trong quá trình lắp ráp là sử dụng bộ truyền động khí nén.
Carey Webster, Giám đốc Giải pháp Kỹ thuật của PHD Inc., đã chỉ ra: “So với bộ truyền động điện và thủy lực, việc lắp đặt đơn giản và chi phí thấp hơn là hai ưu điểm chính của bộ truyền động khí nén.”Các đường kết nối với phụ kiện.”
PHD đã bán thiết bị truyền động khí nén được 62 năm và cơ sở khách hàng lớn nhất của PHD là các nhà sản xuất ô tô. Các khách hàng khác đến từ các ngành hàng trắng, y tế, chất bán dẫn, bao bì và thực phẩm và đồ uống.
Theo Webster, khoảng 25% bộ truyền động khí nén do PHD sản xuất là hàng đặt làm riêng. Bốn năm trước, công ty đã tạo ra một bộ truyền động tùy chỉnh có thể được sử dụng làm đầu gắp khí nén có bước cố định cho các nhà sản xuất máy lắp ráp y tế.
Webster giải thích: “Chức năng của đầu này là chọn và đặt nhiều bộ phận một cách nhanh chóng và chính xác, sau đó cho chúng vào thùng chứa để vận chuyển.” Đầu gắp được gắn trên đế của máy chế tạo các bộ phận.Nó có thể thay đổi khoảng cách của các bộ phận từ 10 mm đến 30 mm, tùy thuộc vào kích thước của bộ phận.”
Di chuyển vật thể từ điểm này sang điểm khác với lực mạnh là một trong những điểm đặc biệt của thiết bị truyền động khí nén, đó là lý do tại sao chúng vẫn là lựa chọn hàng đầu cho chuyển động của máy trên dây chuyền lắp ráp gần một thế kỷ sau khi ra đời. Thiết bị truyền động khí nén còn nổi tiếng về độ bền, giá thành -hiệu quả và khả năng chịu quá tải. Giờ đây, công nghệ cảm biến mới nhất cho phép các kỹ sư tối ưu hóa hiệu suất của bộ truyền động và tích hợp nó vào bất kỳ nền tảng Internet vạn vật (IIoT) công nghiệp nào.
Trong nửa đầu thế kỷ 20, các bộ truyền động khí nén được sử dụng trong sản xuất dựa trên các xi lanh tác động đơn tạo ra lực tuyến tính. Khi áp suất ở một bên tăng lên, xi lanh di chuyển dọc theo trục của pít-tông, tạo ra một lực tuyến tính. lực đàn hồi được cung cấp cho phía bên kia của piston, piston trở lại vị trí ban đầu.
Kurt Stoll, đồng sáng lập của Festo AG & Co., đã phát triển loạt xi lanh đầu tiên ở châu Âu, loại AH tác động đơn, với sự hợp tác của các kỹ sư nhân viên vào năm 1955. Theo giám đốc sản phẩm Michael Guelker, những xi lanh này đã được giới thiệu cho thị trường vào năm sau. Bộ truyền động khí nén từ Festo Corp. và Fabco-Air.
Ngay sau đó, các xi lanh có đường kính nhỏ không thể sửa chữa được và bộ dẫn động khí nén hình bánh kếp đã được tung ra thị trường, cũng như những thiết bị tạo ra lực quay. Trước khi thành lập Bimba Manufacturing vào năm 1957, Charlie Bimba đã tạo ra xi lanh không thể sửa chữa đầu tiên trong nhà để xe của mình ở Moni, Illinois. Xi lanh này, bây giờ được gọi là xi lanh không thể sửa chữa của Dòng gốc, đã trở thành và vẫn là sản phẩm chủ lực của Bimba.
Sarah Manuel, giám đốc sản phẩm thiết bị truyền động khí nén của Bimba cho biết: “Vào thời điểm đó, thiết bị truyền động khí nén duy nhất trên thị trường hơi cồng kềnh và tương đối đắt tiền. không yêu cầu bảo trì.Ban đầu, tuổi thọ hao mòn của các bộ truyền động này là 1.400 dặm.Khi chúng tôi sửa đổi chúng vào năm 2012, tuổi thọ hao mòn của chúng Tăng hơn gấp đôi lên 3.000 dặm.”
PHD đã giới thiệu thiết bị truyền động xi lanh lỗ nhỏ Tom Thumb vào năm 1957. Ngày nay, vào thời điểm đó, thiết bị truyền động sử dụng xi lanh tiêu chuẩn NFPA, có sẵn và có thể hoán đổi cho nhau từ nhiều nhà cung cấp thiết bị. Nó cũng chứa cấu trúc thanh giằng cho phép uốn cong. Dòng điện của PHD các sản phẩm xi lanh đường kính nhỏ có hiệu suất cao trong hầu hết các ứng dụng và có thể được trang bị thanh kép, vòng đệm nhiệt độ cao và cảm biến cuối hành trình.
Thiết bị truyền động Pancake được thiết kế bởi Alfred W. Schmidt (người sáng lập Fabco-Air) vào cuối những năm 1950 để đáp ứng nhu cầu về xi lanh hành trình ngắn, mỏng và nhỏ gọn phù hợp với không gian chật hẹp. Những xi lanh này có cấu trúc thanh piston hoạt động trong cách tác động đơn hoặc tác động kép.
Loại thứ hai sử dụng khí nén để cung cấp năng lượng cho hành trình kéo dài và hành trình rút lại để di chuyển thanh qua lại. Sự sắp xếp này làm cho xi lanh tác động kép rất phù hợp với tải đẩy và kéo. Các ứng dụng phổ biến bao gồm lắp ráp, uốn, kẹp, cấp liệu, tạo hình , nâng, định vị, ép, xử lý, dập, lắc và phân loại.
Thiết bị truyền động tròn sê-ri M của Emerson sử dụng thanh pít-tông bằng thép không gỉ và các ren lăn ở cả hai đầu của thanh pít-tông đảm bảo rằng kết nối thanh pít-tông bền. các hợp chất gốc dầu để bôi trơn trước nhằm đạt được nhiều loại hiệu suất mà không cần bảo dưỡng.
Kích thước lỗ dao động từ 0,3125 inch đến 3 inch. Áp suất không khí định mức tối đa của bộ truyền động là 250 psi. Theo Josh Adkins, chuyên gia sản phẩm của Bộ truyền động tự động hóa máy Emerson, các ứng dụng phổ biến bao gồm kẹp và chuyển vật liệu từ dây chuyền lắp ráp này sang dây chuyền lắp ráp khác.
Bộ truyền động quay có sẵn ở dạng giá đỡ đơn hoặc đôi và các phiên bản bánh răng, cánh quạt và trục xoắn ốc. Các bộ truyền động này thực hiện các chức năng khác nhau một cách đáng tin cậy như nạp và định hướng các bộ phận, vận hành máng trượt hoặc định tuyến pallet trên băng tải.
Vòng quay của thanh răng và bánh răng chuyển đổi chuyển động tuyến tính của xi lanh thành chuyển động quay và được khuyên dùng cho các ứng dụng nặng và chính xác. Thanh răng là một bộ răng bánh răng thúc đẩy được kết nối với pít-tông xi-lanh. Khi pít-tông di chuyển, thanh răng được đẩy tuyến tính , và thanh răng ăn khớp với các răng bánh răng tròn của bánh răng cưa, buộc nó quay.
Bộ truyền động lưỡi sử dụng một động cơ không khí đơn giản để điều khiển lưỡi được nối với trục truyền động quay. Khi áp suất đáng kể được áp dụng cho buồng, nó sẽ mở rộng và di chuyển lưỡi qua một vòng cung lên đến 280 độ cho đến khi gặp một rào cản cố định. Xoay ngược bằng cách đảo ngược áp suất không khí ở đầu vào và đầu ra.
Cơ thể quay vòng spline xoắn ốc (hoặc trượt) bao gồm vỏ hình trụ, trục và ống bọc pít-tông. Giống như bộ truyền thanh răng và bánh răng, bộ truyền xoắn ốc dựa trên khái niệm hoạt động của bánh răng spline để chuyển chuyển động tịnh tiến của pít-tông thành chuyển động quay của trục.
Các loại thiết bị truyền động khác bao gồm có dẫn hướng, bộ thoát, đa vị trí, không cần trục, kết hợp và chuyên nghiệp. Đặc điểm của thiết bị truyền động khí nén có dẫn hướng là thanh dẫn hướng được gắn trên tấm ách, song song với thanh pít-tông.
Các thanh dẫn hướng này làm giảm sự uốn cong của thanh, uốn pít-tông và mài mòn phớt không đều. Chúng cũng mang lại sự ổn định và ngăn ngừa xoay, đồng thời chịu được tải trọng bên cao. Các mô hình có thể có kích thước tiêu chuẩn hoặc nhỏ gọn, nhưng nói chung, chúng là những bộ truyền động hạng nặng mang lại khả năng lặp lại.
Franco Stephan, Giám đốc Tiếp thị của Emerson Machine Automation, cho biết: “Các nhà sản xuất muốn có bộ truyền động có hướng dẫn cho các ứng dụng khác nhau đòi hỏi độ bền và độ chính xác cao.”Một ví dụ phổ biến là hướng dẫn pít-tông của bộ truyền động di chuyển qua lại chính xác trên bàn trượt. Bộ truyền động có hướng dẫn cũng làm giảm nhu cầu về các thanh dẫn bên ngoài trong máy móc.”
Năm ngoái, Festo đã giới thiệu loạt DGST của thanh trượt khí nén thu nhỏ với xi lanh dẫn hướng kép. Những thanh ray trượt này là một trong những thanh ray trượt nhỏ gọn nhất trên thị trường và được thiết kế để xử lý chính xác, lắp ấn, gắp và đặt, thiết bị điện tử và ánh sáng các ứng dụng lắp ráp. Có bảy mẫu để lựa chọn, với tải trọng lên tới 15 pound và chiều dài hành trình lên tới 8 inch. Ổ đĩa pít-tông kép không cần bảo dưỡng và dẫn hướng ổ bi tuần hoàn công suất cao có thể cung cấp lực từ 34 đến 589 Newton tại áp suất 6 bar. Cùng một tiêu chuẩn là bộ đệm và cảm biến tiệm cận, chúng sẽ không vượt quá dấu chân của slide.
Bộ truyền động bộ thoát khí nén lý tưởng để tách và nhả các bộ phận riêng lẻ khỏi phễu, băng tải, bát cấp liệu rung, đường ray và tạp chí. Webster cho biết bộ thoát có cấu hình cần đơn và cần kép, đồng thời chúng được thiết kế để chịu được tải trọng bên cao, đó là phổ biến trong các ứng dụng như vậy. Một số kiểu máy được trang bị công tắc để kết nối dễ dàng với các thiết bị điều khiển điện tử khác nhau.
Guelker chỉ ra rằng có sẵn hai loại bộ truyền động đa vị trí bằng khí nén và cả hai đều có tải trọng lớn. Loại thứ nhất bao gồm hai xi lanh độc lập nhưng được kết nối với các thanh pít-tông kéo dài theo hướng ngược nhau và dừng ở tối đa bốn vị trí.
Loại còn lại được đặc trưng bởi 2 đến 5 xi lanh nhiều tầng được mắc nối tiếp và có độ dài hành trình khác nhau. Chỉ có thể nhìn thấy một thanh pít-tông và nó di chuyển theo một hướng đến các vị trí khác nhau.
Thiết bị truyền động tuyến tính không cần trục là thiết bị truyền động khí nén trong đó năng lượng được truyền tới pít-tông thông qua kết nối ngang. Kết nối này được kết nối cơ học thông qua một rãnh trong thùng hồ sơ hoặc được kết nối bằng từ tính thông qua thùng hồ sơ kín. Một số kiểu máy thậm chí có thể sử dụng giá đỡ và bánh răng hệ thống hoặc bánh răng để truyền tải điện.
Một ưu điểm của các bộ truyền động này là chúng yêu cầu không gian lắp đặt ít hơn nhiều so với các xi lanh thanh piston tương tự. Một lợi ích khác là bộ truyền động có thể dẫn hướng và hỗ trợ tải trong suốt chiều dài hành trình của xi lanh, khiến nó trở thành lựa chọn thông minh cho các ứng dụng hành trình dài hơn.
Bộ truyền động kết hợp cung cấp hành trình tuyến tính và vòng quay hạn chế, đồng thời bao gồm các đồ gá và đồ gá. Xi lanh kẹp trực tiếp kẹp phôi thông qua bộ phận kẹp khí nén hoặc tự động và liên tục thông qua cơ cấu chuyển động.
Ở trạng thái không hoạt động, bộ phận kẹp nâng lên và xoay ra khỏi khu vực làm việc. Khi phôi gia công mới được định vị, nó được tạo áp suất và nối lại. Sử dụng động học, có thể đạt được lực duy trì rất cao với mức tiêu thụ năng lượng thấp.
Kẹp khí nén kẹp, định vị và di chuyển các bộ phận theo chuyển động song song hoặc góc cạnh. Các kỹ sư thường kết hợp chúng với một số linh kiện khí nén hoặc điện tử khác để xây dựng một hệ thống gắp và đặt. Từ lâu, các công ty bán dẫn đã sử dụng đồ gá khí nén nhỏ để xử lý các bóng bán dẫn chính xác và vi mạch, trong khi các nhà sản xuất ô tô đã sử dụng các đồ gá lớn mạnh mẽ để di chuyển toàn bộ động cơ ô tô.
Chín thiết bị cố định thuộc dòng Pneu-Connect của PHD được kết nối trực tiếp với các cổng công cụ của robot cộng tác Universal Robots. Tất cả các mẫu đều có van điều khiển hướng khí nén tích hợp để mở và đóng thiết bị cố định. Phần mềm URCap cung cấp thiết lập thiết bị cố định trực quan và đơn giản.
Công ty cũng cung cấp bộ Pneu-ConnectX2, có thể kết nối hai kẹp khí nén để tăng tính linh hoạt của ứng dụng. Các bộ này bao gồm hai kẹp GRH (có cảm biến tương tự cung cấp phản hồi vị trí kẹp), hai kẹp GRT hoặc một kẹp GRT và một kẹp GRH. Mỗi bộ bao gồm chức năng Freedrive, có thể được kết nối với rô-bốt cộng tác để dễ dàng định vị và lập trình.
Khi các xi lanh tiêu chuẩn không thể thực hiện một hoặc nhiều nhiệm vụ cho một ứng dụng cụ thể, người dùng cuối nên cân nhắc sử dụng các xi lanh đặc biệt, chẳng hạn như dừng tải và hình sin. Xi lanh dừng tải thường được trang bị bộ giảm xóc công nghiệp thủy lực, được sử dụng để dừng truyền tải nhẹ nhàng và không bị bật lại. Các xi lanh này phù hợp để lắp đặt theo chiều dọc và chiều ngang.
So với xi lanh khí nén truyền thống, xi lanh hình sin có thể kiểm soát tốt hơn tốc độ, khả năng tăng tốc và giảm tốc của xi lanh để vận chuyển các vật thể chính xác. Điều khiển này là do hai rãnh trên mỗi thanh đệm, dẫn đến khả năng tăng hoặc giảm tốc ban đầu dần dần và chuyển đổi trơn tru sang hoạt động tốc độ tối đa.
Các nhà sản xuất đang ngày càng sử dụng các công tắc vị trí và cảm biến để giám sát chính xác hơn hiệu suất của bộ truyền động. Bằng cách lắp đặt một công tắc vị trí, hệ thống điều khiển có thể được cấu hình để kích hoạt cảnh báo khi xi lanh không đạt đến vị trí kéo dài hoặc rút lại đã lập trình như mong đợi.
Các công tắc bổ sung có thể được sử dụng để xác định thời điểm bộ truyền động đạt đến vị trí trung gian và thời gian thực hiện danh nghĩa của mỗi chuyển động. Thông tin này có thể thông báo cho người vận hành về sự cố sắp xảy ra trước khi xảy ra sự cố hoàn toàn.
Cảm biến vị trí xác nhận rằng vị trí của bước hành động đầu tiên đã được hoàn thành, sau đó chuyển sang bước thứ hai. Điều này đảm bảo chức năng liên tục, ngay cả khi hiệu suất và tốc độ của thiết bị thay đổi theo thời gian.
Adkins cho biết: “Chúng tôi cung cấp các chức năng cảm biến trên bộ truyền động để giúp các công ty triển khai IIoT trong nhà máy của họ. Người dùng cuối hiện có quyền truy cập vào dữ liệu quan trọng để giám sát bộ truyền động tốt hơn và tối ưu hóa hiệu suất của nó.Những dữ liệu này bao gồm từ tốc độ và gia tốc đến độ chính xác của vị trí, thời gian chu kỳ và tổng quãng đường đã đi.Cái sau giúp công ty xác định rõ hơn Tuổi thọ còn lại của bộ truyền động.”
Cảm biến tiệm cận từ tính ST4 và ST6 của Emerson có thể dễ dàng tích hợp vào các bộ truyền động khí nén khác nhau. Thiết kế nhỏ gọn của cảm biến cho phép sử dụng cảm biến trong không gian chật hẹp và lắp đặt nhúng. Vỏ chắc chắn là tiêu chuẩn, có đèn LED để biểu thị trạng thái đầu ra.
Nền tảng công nghệ IntelliSense của Bimba kết hợp các cảm biến, xi lanh và phần mềm để cung cấp dữ liệu hiệu suất theo thời gian thực cho thiết bị khí nén tiêu chuẩn của nó. Dữ liệu này cho phép giám sát chặt chẽ các bộ phận riêng lẻ và cung cấp cho người dùng thông tin chi tiết mà họ cần để chuyển từ sửa chữa khẩn cấp sang nâng cấp chủ động.
Jeremy King, giám đốc sản phẩm của công nghệ cảm biến Bimba, cho biết điểm thông minh của nền tảng nằm ở mô-đun giao diện cảm biến từ xa (SIM), có thể dễ dàng kết nối với xi-lanh thông qua các phụ kiện khí nén.SIM sử dụng các cặp cảm biến để gửi dữ liệu (bao gồm cả xi-lanh điều kiện, thời gian di chuyển, kết thúc hành trình, áp suất và nhiệt độ) đến PLC để cảnh báo và kiểm soát sớm. Đồng thời, SIM gửi thông tin thời gian thực đến PC hoặc cổng dữ liệu IntelliSense. Cổng dữ liệu sau này cho phép người quản lý truy cập dữ liệu từ xa để phân tích.
Guelker nói rằng nền tảng VTEM của Festo có thể giúp người dùng cuối triển khai các hệ thống dựa trên IIoT. Nền tảng mô-đun và có thể cấu hình lại được thiết kế cho các công ty sản xuất các lô nhỏ và các sản phẩm có vòng đời ngắn. Nền tảng này cũng mang lại khả năng sử dụng máy cao, hiệu quả năng lượng và tính linh hoạt.
Các van kỹ thuật số trong nền tảng thay đổi chức năng dựa trên sự kết hợp khác nhau của các ứng dụng chuyển động có thể tải xuống. Các thành phần khác bao gồm bộ xử lý tích hợp, giao tiếp Ethernet, đầu vào điện để điều khiển nhanh các ứng dụng tương tự và kỹ thuật số cụ thể cũng như cảm biến áp suất và nhiệt độ tích hợp để phân tích dữ liệu.
Jim là biên tập viên cấp cao tại ASSEMBLY và có hơn 30 năm kinh nghiệm biên tập. Trước khi gia nhập ASSEMBLY, Camillo là biên tập viên của PM Engineer, Hiệp hội Tạp chí Kỹ thuật Cơ sở và Tạp chí Phay. Jim có bằng tiếng Anh tại Đại học DePaul.
Nội dung được tài trợ là một phần trả phí đặc biệt trong đó các công ty trong ngành cung cấp nội dung phi thương mại khách quan, chất lượng cao xoay quanh các chủ đề được khán giả ASSEMBLY quan tâm. Tất cả nội dung được tài trợ đều do các công ty quảng cáo cung cấp. Bạn muốn tham gia vào phần nội dung được tài trợ của chúng tôi? Vui lòng liên hệ với đại diện địa phương của bạn.
Trong hội thảo trực tuyến này, bạn sẽ tìm hiểu về công nghệ rô-bốt cộng tác, cho phép phân bổ tự động theo cách hiệu quả, an toàn và có thể lặp lại.
Trên cơ sở loạt bài Tự động hóa 101 thành công, bài giảng này sẽ khám phá “cách thức” và “lý do” sản xuất từ ​​quan điểm của những người ra quyết định ngày nay khi đánh giá robot và sản xuất trong doanh nghiệp của họ.