Att hålla monteringsprocessen enkel är alltid ett smart sätt att göra vilken produkt som helst. Ett av de enklaste sätten att uppnå linjär eller roterande rörelse under montering är att använda pneumatiska ställdon.
Carey Webster, Engineering Solutions Manager för PHD Inc., påpekade: "Jämfört med elektriska och hydrauliska ställdon är enkel installation och lägre kostnad de två främsta fördelarna med pneumatiska ställdon."Linjer kopplade till tillbehör.”
PHD har sålt pneumatiska ställdon i 62 år och dess största kundbas är biltillverkare. Andra kunder kommer från vitvaru-, medicin-, halvledar-, förpacknings- och livsmedels- och dryckesindustrin.
Enligt Webster är cirka 25 % av de pneumatiska ställdonen som produceras av PHD specialtillverkade. För fyra år sedan skapade företaget ett anpassat ställdon som kan användas som ett pneumatiskt pick-uphuvud med fast stigning för tillverkare av medicinska monteringsmaskiner.
"Det här huvudets funktion är att snabbt och noggrant välja och placera flera delar, och sedan lägga dem i en behållare för transport," förklarade Webster. "Pick-up-huvudet är monterat på basen av maskinen för tillverkning av delar.Det kan ändra avståndet mellan delarna från 10 mm till 30 mm, beroende på delens storlek.”
Att flytta föremål från punkt till punkt med stark kraft är en av specialiteterna hos pneumatiska ställdon, varför de fortfarande är förstahandsvalet för maskinrörelse på löpande band nästan ett sekel efter deras tillkomst. Pneumatiska ställdon är också kända för sin hållbarhet, kostnad - Effektivitet och överbelastningstolerans. Nu gör den senaste avkänningstekniken det möjligt för ingenjörer att optimera ställdonets prestanda och integrera den i alla Industrial Internet of Things (IIoT)-plattformar.
Under första hälften av 1900-talet var pneumatiska ställdon som användes vid tillverkning baserade på enkelverkande cylindrar som genererade linjär kraft. När trycket på ena sidan ökar rör sig cylindern längs kolvens axel, vilket genererar en linjär kraft. fjädrandet tillhandahålls på andra sidan av kolven, kolven återgår till sitt ursprungliga läge.
Kurt Stoll, medgrundare av Festo AG & Co., utvecklade den första serien av cylindrar i Europa, den enkelverkande AH-typen, i samarbete med anställda ingenjörer 1955. Enligt produktchef Michael Guelker introducerades dessa cylindrar till marknaden följande år.Pneumatiska ställdon från Festo Corp. och Fabco-Air.
Kort därefter lanserades irreparerbara små cylindrar och pannkaka pneumatiska ställdon, såväl som de som genererar rotationskraft. Innan Charlie Bimba grundade Bimba Manufacturing 1957 skapade Charlie Bimba den första irreparable cylindern i sitt garage i Moni, Illinois. Denna cylinder, nu kallad Original Line irreparable cylinder, har blivit och förblir flaggskeppsprodukten för Bimba.
"På den tiden var det enda pneumatiska ställdonet på marknaden lite krångligt och relativt dyrt", säger Sarah Manuel, produktchef för Bimbas pneumatiska ställdon. "Irrepairable har en universell rund kropp, som är billigare, har samma livslängd och gör inte kräver underhåll.Inledningsvis var livslängden för dessa ställdon 1 400 miles.När vi modifierade dem 2012 mer än fördubblades deras livslängd till 3 000 miles."
PHD introducerade Tom Thumb cylindermanöverdon med liten borrning 1957. I dag, som på den tiden, använder manöverdonet NFPA standardcylindrar, som är tillgängliga och utbytbara från flera utrustningsleverantörer. Det innehåller också en dragstångsstruktur som tillåter böjning.PHD:s ström cylinderprodukter med liten borrning har hög prestanda i de flesta applikationer och kan vara utrustade med dubbla stavar, högtemperaturtätningar och slut-av-slagssensorer.
Pancake-ställdonet designades av Alfred W. Schmidt (grundaren av Fabco-Air) i slutet av 1950-talet för att möta efterfrågan på kortslagiga, tunna och kompakta cylindrar som lämpar sig för trånga utrymmen. Dessa cylindrar har en kolvstångsstruktur som fungerar i ett enkelverkande eller dubbelverkande sätt.
Den senare använder tryckluft för att driva förlängningsslaget och indragningsslaget för att flytta stången fram och tillbaka. Detta arrangemang gör den dubbelverkande cylindern mycket lämplig för tryck- och draglaster. Vanliga applikationer inkluderar montering, böjning, fastspänning, matning, formning , lyft, positionering, pressning, bearbetning, stämpling, skakning och sortering.
Emersons runda ställdon i M-serien använder en kolvstång i rostfritt stål, och de rullande gängorna i båda ändarna av kolvstången säkerställer att kolvstångsanslutningen är hållbar. Ställdonet är kostnadseffektivt att använda, erbjuder en mängd olika monteringsalternativ och användningsområden. oljebaserade föreningar för försmörjning för att uppnå ett brett utbud av underhållsfria prestanda.
Porstorleken sträcker sig från 0,3125 tum till 3 tum. Det maximala nominella lufttrycket för ställdonet är 250 psi. Enligt Josh Adkins, produktexpert för Emerson Machine Automation Actuators, inkluderar vanliga applikationer fastspänning och överföring av material från en monteringslinje till en annan.
Roterande ställdon finns tillgängliga i versioner med enkel eller dubbel kuggstång, skovel och spiralspline. Dessa ställdon utför på ett tillförlitligt sätt olika funktioner såsom matning och orientering av delar, manövrering av rännor eller styrning av pallar på transportband.
Rotation av kuggstång och kugghjul omvandlar cylinderns linjära rörelse till roterande rörelse och rekommenderas för precision och tunga applikationer. Kuggstången är en uppsättning cylindriska kuggar kopplade till cylinderkolven. När kolven rör sig trycks kuggstången linjärt , och kuggstången griper in i drevets cirkulära kugghjul, vilket tvingar det att rotera.
Bladaktuatorn använder en enkel luftmotor för att driva bladet som är anslutet till den roterande drivaxeln. När betydande tryck appliceras på kammaren, expanderar det och flyttar bladet genom en båge upp till 280 grader tills det möter en fast barriär. Omvänd rotation genom att vända lufttrycket vid inlopp och utlopp.
Den spiralformade (eller glidande) splines roterande kroppen består av ett cylindriskt skal, en axel och en kolvhylsa. Liksom kuggstångsväxellådan förlitar sig spiraltransmissionen på driftkonceptet med kugghjul för att omvandla linjär kolvrörelse till axelrotation.
Andra typer av ställdon inkluderar styrda, escapement-, multipositions-, stavlösa, kombinerade och professionella. Det styrda pneumatiska ställdonet har ett kännetecken på att styrstången är monterad på okplattan, parallellt med kolvstången.
Dessa styrstänger minskar stångböjning, kolvböjning och ojämnt tätningsslitage. De ger också stabilitet och förhindrar rotation, samtidigt som de tål höga sidobelastningar. Modellerna kan vara standardstorlekar eller kompakta, men generellt sett är de kraftiga ställdon som ger repeterbarhet.
Franco Stephan, marknadschef för Emerson Machine Automation, sa: "Tillverkare vill ha styrda ställdon för olika applikationer som kräver robusthet och precision."Ett vanligt exempel är att styra ställdonets kolv så att den rör sig exakt fram och tillbaka på ett glidbord. Styrda ställdon minskar också behovet av externa styrningar i maskineriet.”
Förra året introducerade Festo DGST-serien av pneumatiska miniatyrslider med dubbla styrcylindrar. Dessa glidskenor är en av de mest kompakta glidskenorna på marknaden och är designade för precisionshantering, presspassning, plockning och plats samt elektronik och lätt monteringsapplikationer. Det finns sju modeller att välja mellan, med nyttolaster upp till 15 pund och slaglängder upp till 8 tum. Den underhållsfria dubbelkolvdrivningen och högkapacitets recirkulerande kullagerstyrningen kan ge 34 till 589 Newtons kraft vid ett tryck på 6 bar. Samma standard är buffert- och närhetssensorer, de kommer inte att överskrida rutschkanans fotavtryck.
Pneumatiska escapement-ställdon är idealiska för att separera och frigöra enskilda delar från trattar, transportörer, vibrerande matarskålar, skenor och magasin. Webster sa att escapementet har enspaks- och dubbelspakskonfigurationer, och de är utformade för att motstå höga sidobelastningar, som är vanliga i sådana applikationer.Vissa modeller är utrustade med strömbrytare för enkel anslutning till olika elektroniska styrenheter.
Guelker påpekade att det finns två typer av pneumatiska flerpositionsställdon tillgängliga, och båda är kraftiga. Den första typen består av två oberoende men sammankopplade cylindrar med kolvstänger som sträcker sig i motsatta riktningar och stannar vid upp till fyra positioner.
Den andra typen kännetecknas av 2 till 5 flerstegscylindrar kopplade i serie och med olika slaglängder. Endast en kolvstång är synlig och den rör sig i en riktning till olika positioner.
Stånglösa linjära ställdon är pneumatiska ställdon i vilka kraft överförs till kolven genom en tvärgående anslutning. Denna anslutning är antingen mekaniskt ansluten genom ett spår i profilcylindern eller magnetiskt ansluten genom en sluten profilcylinder. Vissa modeller kan till och med använda kuggstång och kugghjul system eller växlar för att överföra kraft.
En fördel med dessa ställdon är att de kräver mycket mindre installationsutrymme än liknande kolvstångscylindrar. En annan fördel är att ställdonet kan styra och stödja lasten genom cylinderns slaglängd, vilket gör det till ett smart val för applikationer med längre slag.
Det kombinerade ställdonet ger linjär rörelse och begränsad rotation, och inkluderar fixturer och fixturer. Spänncylindern klämmer fast arbetsstycket direkt genom det pneumatiska klämelementet eller automatiskt och upprepade gånger genom rörelsemekanismen.
I det inaktiva tillståndet reser sig klämelementet och svänger ut ur arbetsområdet. När det nya arbetsstycket är placerat trycksätts det och sammanfogas igen. Med hjälp av kinematik kan en mycket hög retentionskraft uppnås med låg energiförbrukning.
Pneumatiska klämmor klämmer fast, placerar och flyttar delar i parallell eller vinkelrörelse. Ingenjörer kombinerar dem ofta med några andra pneumatiska eller elektroniska komponenter för att bygga ett pick and place-system. Under lång tid har halvledarföretag använt små pneumatiska jiggar för att hantera precisionstransistorer och mikrochips, medan biltillverkarna har använt kraftfulla stora jiggar för att flytta hela bilmotorer.
De nio fixturerna i PHD:s Pneu-Connect-serie är direkt anslutna till verktygsportarna på samarbetsroboten Universal Robots. Alla modeller har en inbyggd pneumatisk riktningsventil för att öppna och stänga fixturen.URCap-mjukvaran ger intuitiv och enkel fixturinstallation.
Företaget erbjuder också Pneu-ConnectX2-satsen, som kan ansluta två pneumatiska klämmor för att öka tillämpningsflexibiliteten. Dessa satser inkluderar två GRH-gripdon (med analoga sensorer som ger återkoppling av käftposition), två GRT-gripdon eller en GRT-gripare och en GRH-gripare. Varje kit innehåller Freedrive-funktionalitet, som kan kopplas till en samarbetsrobot för enkel positionering och programmering.
När standardcylindrar inte kan utföra en eller flera uppgifter för en specifik tillämpning bör slutanvändare överväga att använda speciella cylindrar, såsom laststopp och sinus. Laststoppcylindern är vanligtvis utrustad med en hydraulisk industriell stötdämpare, som används för att stoppa den överförda lasta mjukt och utan studs. Dessa cylindrar är lämpliga för vertikal och horisontell installation.
Jämfört med traditionella pneumatiska cylindrar kan sinusformade cylindrar bättre styra cylindrarnas hastighet, acceleration och retardation för att transportera precisionsobjekt. Denna kontroll beror på de två spåren på varje buffertspjut, vilket resulterar i en mer gradvis initial acceleration eller retardation, och en smidig övergång till full hastighet.
Tillverkare använder i allt högre grad lägesomkopplare och sensorer för att mer exakt övervaka ställdonets prestanda. Genom att installera en lägesbrytare kan styrsystemet konfigureras att utlösa en varning när cylindern inte når det programmerade utskjutna eller indragna läget som förväntat.
Ytterligare omkopplare kan användas för att avgöra när ställdonet når mellanläget och den nominella utförandetiden för varje rörelse. Denna information kan informera operatören om ett förestående fel innan ett fullständigt fel inträffar.
Positionssensorn bekräftar att positionen för det första åtgärdssteget har slutförts och går sedan in i det andra steget. Detta säkerställer kontinuerlig funktionalitet, även om utrustningens prestanda och hastighet ändras över tiden.
"Vi tillhandahåller sensorfunktioner på ställdon för att hjälpa företag att implementera IIoT i sina fabriker," sa Adkins. Slutanvändare har nu tillgång till kritisk data för att bättre övervaka ställdonet och optimera dess prestanda.Dessa data sträcker sig från hastighet och acceleration till positionsnoggrannhet, cykeltid och total tillryggalagd sträcka.Det senare hjälper företaget att bättre bestämma ställdonets återstående tätningslivslängd.”
Emersons magnetiska närhetssensorer ST4 och ST6 kan enkelt integreras i olika pneumatiska ställdon. Sensorns kompakta design gör att den kan användas i trånga utrymmen och inbyggda installationer. Det robusta höljet är standard, med lysdioder för att indikera utgångsstatus.
Bimbas IntelliSense-teknologiplattform kombinerar sensorer, cylindrar och mjukvara för att tillhandahålla realtidsprestandadata för dess standardpneumatiska utrustning. Dessa data möjliggör noggrann övervakning av enskilda komponenter och ger användarna den insikt de behöver för att gå från akuta reparationer till proaktiva uppgraderingar.
Jeremy King, produktchef för Bimba-avkänningsteknologi, sa att plattformens intelligens ligger i fjärrsensorns gränssnittsmodul (SIM), som enkelt kan anslutas till cylindern genom pneumatiska tillbehör. SIM använder sensorpar för att skicka data (inklusive cylindern förhållanden, restid, färdslut, tryck och temperatur) till PLC:n för tidig varning och kontroll.Samtidigt skickar SIM-kortet realtidsinformation till PC:n eller IntelliSense-datagatewayen. Den senare gör det möjligt för chefer att fjärråtkomst till data för analys.
Guelker sa att Festos VTEM-plattform kan hjälpa slutanvändare att implementera IIoT-baserade system. Den modulära och omkonfigurerbara plattformen är designad för företag som producerar små serier och produkter med kort livscykel. Den ger också hög maskinutnyttjande, energieffektivitet och flexibilitet.
De digitala ventilerna i plattformen ändrar funktioner baserat på olika kombinationer av nedladdningsbara rörelseapplikationer. Andra komponenter inkluderar integrerade processorer, Ethernet-kommunikation, elektriska ingångar för snabb styrning av specifika analoga och digitala applikationer och integrerade tryck- och temperatursensorer för dataanalys.
Jim är senior redaktör på ASSEMBLY och har mer än 30 års erfarenhet av redigering. Innan han började på ASSEMBLY var Camillo redaktör för PM Engineer, Association for Facilities Engineering Journal och Milling Journal. Jim har en examen i engelska från DePaul University.
Sponsrat innehåll är en särskild betald del där branschföretag tillhandahåller högkvalitativt, objektivt icke-kommersiellt innehåll kring ämnen som är av intresse för ASSEMBLY-publiken. Allt sponsrat innehåll tillhandahålls av reklamföretag. Är du intresserad av att delta i vår sponsrade innehållssektion? kontakta din lokala representant.
I detta webbseminarium får du lära dig om kollaborativ robotteknik, som möjliggör automatisk tilldelning på ett effektivt, säkert och repeterbart sätt.
På basis av den framgångsrika Automation 101-serien kommer denna föreläsning att utforska "hur" och "orsak" till tillverkning ur perspektivet av dagens beslutsfattare som utvärderar robotik och tillverkning i sin verksamhet.
Posttid: 2021-12-24