Dispozitive pneumatice ale sistemelor mecatronice

Mașinile mobile, roboții și diferitele sisteme mecatronice au capacitatea de a muta sau schimba poziția pieselor lor datorită actuatoarelor. Direcția de mișcare a uneia sau aceleia dintre părți a sistemului se numește grad de libertate și cu cât dispozitivul de acționare are mai multe grade de libertate, cu atât este mai mare mobilitatea mașinii, a robotului sau a actuatorului.

În funcție de tipul de acționare, se realizează o implementare mai mult sau mai puțin calitativă a interacțiunii pieselor mașinii între ele, precum și eficiența și flexibilitatea funcționării acesteia. Alegerea tipului de actuator este o sarcină dificilă care este decisă în faza de proiectare a sistemului de către inginerii și tehnologii robotici.

Unul dintre tipurile populare de unități utilizate în sistemele mecatronice — actuator pneumatic… Aici gazul este folosit ca mediu de lucru, de obicei aer comprimat, a cărui energie conduce mecanismul. De aceea, actuatoarele pneumatice sunt ieftine, fiabile, ușor de configurat și de operat și sigure la incendiu.Nu există niciun cost pentru achiziționarea și eliminarea fluidului de lucru (aer).

Cu toate acestea, există unele dezavantaje, de exemplu, o posibilă reducere a presiunii de lucru din cauza scurgerilor din cauza etanșeității slabe a conductelor, ceea ce duce la pierderi de putere și viteză, precum și la complicații în poziționare. Cu toate acestea, motoarele pneumatice, cilindrii pneumatici și motoarele pneumatice pneumatice sunt utilizate pe scară largă astăzi în roboți și mașini mobile.

Să ne uităm la un dispozitiv tipic acţionare pneumatică… Acționarea pneumatică ca atare include în mod necesar un compresor și un motor de aer. În această combinație, sistemul poate converti caracteristicile mecanice ale unității în funcție de cerințele de sarcină.

Actuatoarele pneumatice ale mișcării de translație sunt cu două poziții, atunci când mișcarea corpului de lucru este efectuată între două poziții finale, precum și cu mai multe poziții, atunci când mișcarea este efectuată în poziții diferite.

Conform principiului de funcționare, servomotoarele pneumatice pot fi cu acțiune simplă (când arcul asigură revenirea la poziția de pornire) sau cu acțiune dublă (returul, ca și mișcarea de lucru, este produs de aer comprimat). Actuatoarele liniare pneumatice sunt împărțite în principal în două tipuri: piston și diafragmă.

Într-un actuator cu piston pneumatic, pistonul se deplasează în cilindru sub acțiunea aerului comprimat sau a unui arc (cursa de retur pentru un actuator cu acțiune simplă este asigurată de un arc).Într-un actuator pneumatic cu diafragmă, o cameră împărțită de o diafragmă în două cavități are pe de o parte aer comprimat care presează diafragma, iar pe de altă parte, o tijă este atașată de diafragmă și primește o forță longitudinală de la diafragmă. Astfel, actuatorul pneumatic este utilizat cu succes în sistemele de control ciclic, de exemplu în manipulatoarele cu mișcare orizontală a tijei.

Din punct de vedere funcțional, actuatorul pneumatic poate fi împărțit în patru unități: unitatea de preparare a aerului, unitatea de distribuție a aerului comprimat, motorul actuatorului și sistemul de transmitere a aerului comprimat către actuatoare.

În unitatea de aer condiționat, aerul este uscat și curățat de praf. Conform programului, blocul de distribuție deschide sau închide (cu ajutorul supapelor) alimentarea cu aer comprimat în cavitatea motoarelor de antrenare.

Supapele sunt de obicei actionate cu electromagneti sau si pneumatic (daca mediul este exploziv). Blocul motor executiv este de fapt cilindri cu pistoane care se rotesc sau se mișcă în linie dreaptă - cilindri pneumatici care diferă în funcție de deplasări, forțe și viteze date.

Fiecare motor are propriul ciclu de lucru, iar succesiunea ciclurilor este strict determinată de procesul tehnologic și controlată de programul corespunzător sisteme de control al robotului… Sistemul de transmitere a aerului comprimat către diferite dispozitive folosește antrenări pneumatice cu secțiuni diferite, în funcție de sarcina în cauză.

În principiu, transmiterea și conversia energiei într-o acţionare pneumatică arată astfel.Motorul principal conduce compresorul, care comprimă aerul. Aerul comprimat este apoi alimentat prin echipamentul de control către motorul pneumatic, unde energia acestuia este transformată în energie mecanică (mișcarea pistonului, tijei). După aceea, gazul de lucru este evacuat în mediu, adică nu se întoarce în compresor.

Avantajele acţionărilor pneumatice nu pot fi supraevaluate. În comparație cu lichidele, aerul este mai compresibil, mai puțin dens și vâscos, mai lichid. Vâscozitatea aerului crește odată cu presiunea și temperatura.

Dar, deoarece aerul conține întotdeauna o cantitate mică de vapori de apă și nu are proprietăți de lubrifiere, există riscul unui efect dăunător al condensului pe suprafețele de lucru ale camerelor. Prin urmare, acționările pneumatice au nevoie de condiționare, adică li se oferă astfel de proprietăți în avans pentru a prelungi durata de viață a unității în care este utilizat ca mediu de lucru.