Modern alkalmazások
Aktuátorok
Rendszerbe illesztés
Modern alkalmazások
Aktuátor (Munkahenger)
Master KRC
Servo Szelepegység
Fő munkahenger Vezérlő egység
Kiegyenlítő henger
Kommunikációs kábelek Master / Slave Levegő vezeték
Levegöelökészítö egység (Szűrő, Szabályozó, Olajzó)
Levegö Tápellátás (Kompreszor, tank)
Szelepek (Út-váltó, folytóvisszacsapó szelep, ...)
Mi a nyomás? Definíció
Alaprendszer E R Ő
Nyomás=erő / felület
ELŐÁLLÍTÁS
FELÜLET
Matematikailag:
p = F / A [N/m2] = [N] / [m2]
SI-mértékegység: Pascal [Pa] (más mértékegységek: bar, psi, mmHg, ...)
FOGYASZTÁS
1 Pa = 1N/m²
Végrehajtó elemek
Végrehajtó elemek feladata Tolás Emelés
• Végrehajtó elemek feladata • Mozgásfajták • Végrehajtó elemek felépítése • Végrehajtó elemek fékezése
Megfogás Préselés Szabályozás (pozícionálás) Forgatás és fordítás Fékezés Kilökés Szorítás Fúrás stb.
•
Szorítás
p
F
•
Mozgatás
p
F
Mozgásfajták
Mozgásfajták
Egyenesvonalú mozgás Lineáris ineáris hengerek (munkahengerek)
Lengő mozgás Forgatóművek (forgatók)
Mozgásfajták
Lineáris hajtások felosztása Működés szerint
Forgó mozgás Levegőmotorok
Egyszeres működésű Kettősműködésű
Kialakítás szerint Kétoldalon kivezetett dugattyúrúdas Elfordulás ellen biztosított dugattyúrúdas Hagyományos dugattyúrúdas Dugattyúrúd nélküli Kettősdugattyús Fékezőegységgel szerelt Ováldugattyús Többállású Tandem stb.
Lineáris hajtások felépítése
Egyszeres működésű lineáris henger alaphelyzetben behúzott dugattyúval.
Lineáris hajtások felépítése
Kettősműködésű lineáris henger. Összehúzócsavaros kivitel.
Lineáris hajtások felépítése
Kettősműködésű lineáris henger.
Lineáris hajtások felépítése
Kettősdugattyús munkahenger (CXS sorozat).
Lineáris hajtások felépítése
Ováldugattyús munkahenger (MU sorozat).
Lineáris hajtások felépítése
Kompakthenger (CQ2 / CQS sorozat).
Lineáris hajtások felépítése
Ováldugattyús munkahenger (MU sorozat).
Lineáris hajtások felépítése
Dugattyúrúd nélküli munkahenger, mágnesdugattyús kivitel (CY3 sorozat).
Lineáris hajtások felépítése
Dugattyúrúd nélküli munkahenger (MY sorozat).
Lineáris hajtások felépítése
Lineáris hajtások felépítése
Munkahenger pneumatikusan vezérelhető rögzítőegységgel rögzítőegységgel..
Lineáris hajtások felépítése
Jellemzök: - kettös hengererö a kitolási irányban - beépített elfordulás elleni biztosítással Kifelé mozgás: két dugattyúfelület dolgozik
Befelé mozgás: csak egy dugattyúfelület dolgozik
Elönyei: - azonos hengererönél kisebb nyomás szükség - nem szükséges külsö megvezetést alkalmazni
Kettős erejű henger
Munkahenger kétoldalon kivezetett dugattyúrúddal.
Lineáris hajtások felépítése
Lineáris hajtások felépítése
Tandemhenger.
Lineáris hajtások felépítése
Lineáris hajtások felépítése Hagyományos munkahenger
Többállású henger.
Lineáris hajtások beszerelése
Forgatóművek felosztása
Felfogató elemek
Működés szerint Fogaskerekes – fogasléces Forgatólapátos Közvetlen szerelés menetes fedéllel
Közvetlen szerelés Talpas felfogatás
Kiegyenlítő elem
Hátsó karima
Hátsó villa csapágybakkal
Első karima
Középső lengő felerősítés kétoldalon csapágybakkal
Felépítés – fogaskerekes fogasléces forgatómű
Felépítés – fogaskerekes fogasléces forgatómű
Felépítés – forgatólapátos forgatómű
Megfogók felosztása Megfogóujjak száma szerint Kétpofás Három vagy többpofás
Kivitel szerint Ollós Szögemelős Párhuzamos 180 fokig nyíló
Felépítés – lineáris egységgel kombinált
Fogók – ollós megfogó
Fogók – könyökemelős megfogó
Fogók – párhuzamos megfogó
Fogók – párhuzamos megfogó
Fogók – többpofás megfogó prizmás mozgatással
Fogók – 180 fokig nyíló megfogó
Légmotor felépítése
Dugattyús motor
Lamellás motor
Végrehajtó elemek fékezése A hajtóművek mozgási eneriáját a véghelyzetekben le kell építeni.
Végrehajtó elemek fékezése Csillapító tárcsa
mv ² E= 2 • Sebesség és energia redukció • Élettartam növelés • Lassú és kontrollált beérkezés a véghelyzetbe • Csekély mechanikus igénybevétel
Henger elasztikus csillapító tárcsával
Végrehajtó elemek fékezése
Végrehajtó elemek fékezése Hidraulikus lökéscsillapítók
Pneumatikus véghelyzetcsillapítás.
alapkivitel
Hidraulikus lökéscsillapító felépítése
Egyéb különleges eszközök
védőkupakkal
Légáramfokozók – Coanda elv
Nyomásfokozó Nyomásfokozás ott, ahol a csökkentett rendszernyomás nem elég. Magasabb nyomás a speciális gépeknek, mint a hálózati nyomás. Optimális megoldás ha a henger erö valamilyen okból nem elegendö és nincs lehetöség nagyobb átméröjü hengert alkalmazni a helyszüke miatt. A mozgó részeket kis méreten kell tartani. Csökkentett henger méret, így kisebb mozgatandó tömeg. Nyomásfokozás robbanásveszélyes környezetben. Helyi nyomásfokozás Nyomásfokozó Nehéz 0.3MPa 0.6MPa
Lényege, hogy kihasználjuk az áramló (folyékony vagy légnemű) közeg jelen esetben a levegő, azon tulajdonságát, miszerint az követi egy test felszínét egy bizonyos határpontig, ahol elválik a felszíntől és így a testre „ráhajló” közeg görbült áramvonalai miatt, megnövekedik a nyomáskülönbség a testtől távolabb lévő pontokhoz képest, ezért létrejön egy nyomáskülönbségen alapuló szívóerő (Henrie Coanda 1886-1972).
Könnyű Kompresszor Könnyű 0.3MPa
Ipari alkalmazás – elérhető eredmények
Ejektor – Venturi cső; Bernoulli törvény Az ejektorok esetében a belépő laminárisan áramló levegő molekulákat egy venturi csövön keresztül áramoltatjuk, amelyek felgyorsulnak, ugyanakkor a kúpos csőfalnak ütközve és a nagyobb sebesség miatt arra kényszerülnek, hogy egymással is összeütközve turbulens áramlást hozzanak létre. Ez az áramló közeg kilép a fúvókából és az útjába kerülő levegőmolekulákkal összeütközik, így azokat ugyanabba az irányba tereli előre. Ezen a ponton nyomásesés következik be, mivel a fúvóka előtti teret elfoglaló molekulákat a levegőáramlás kinetikus energiája áthelyezte, így szívó hatás, vákuum jön létre. Egy-, két-, és háromfokozatú ejektorokat különböztetünk meg, amelyek az elszívott levegő mennyiségében térnek el egymástól.
Alapismeretek, elmélet
Elem kiválasztás Vákuum teljesítmény Tápnyomás 0.35 MPa
Elem kiválasztás
Szívóteljesítmény 45 l/min Levegőfogyasztás 85 l/min
Elem kiválasztás
Biztonsági tényező
Növekvő terhelés
A következő biztonsági tényezők használatosak: Nagyobb emelési erő
x4
x8
vákuum szint növelése
Vízszintes emelés
Függőleges emelés
Növelni – 600mbar tól –900mbar
Ha munkadarabot gyorsan szeretnénk mozgatni, akkor dinamikus erővel kell számolnunk! Ebben az esetben ki kell számítani a kettős biztonsági tényezőt
Emelő erő növelhető 20-30% Energiaszükséglet + 1000%
Korong átmérő növelése. Korong átmérő arányosan nő a tartóerővel.
Elem kiválasztás
Elem kiválasztás Korong anyagok
Több korong alkalmazása Nagy és nehéz munkadarabok emelésére több korong alkalmazása szükséges (biztonsági szabályban előírt). Szerelési helyzete nagyon fontos ebben az esetben: Példa 2 vákuumkörre:
1-es kör
2-es kör
NBR gumi Szilikon gumi -30 - 200°C
szabványos, 0- 120°C nyers és érzékeny felülethez (nem kopásálló, lenyomatmentes)
Urethán gumi
Levegő pisztoly fúvóka – légáram fokozása
0- 60°C hasonló az NBR-hez de időjárásállóbb
Viton (FKM) gumi
magas hőállóság 0- 250°C és olajállóság
vezetőképes NBR
Félvezetőgyártás, ESD területre
vezetőképes Szilikon
Félvezetőgyártás, ESD területre
SMC vákuum elemek Ciklon korong; XT széria
A Coanda effektustól eltérően itt az ejektorok elvét használjuk ki a levegő mennyiség fokozására.
Pneumatikus pozícionálók
Szükségesség - alkalmazás
Működés
Air-hydro rendszerek
Bevezetés Miért vannak szimbólumok?
• Segédeszköz kapcsolási rajzok készítéséhez • Dokumentációhoz • Komplex rendszerek áttekinthetőségéhez
Szimbólumok
Alapismeretek szabványok
4. fejezet Hajtástechnika
• Szimbólumok: ISO1219-1 • Kapcsolási rajzok készítése: ISO1219-2 • Csatlakozók jelölése: Mindkét fenti szabvány + CETOP RP 68P
Hengerek, forgatók és fogók
Hengerek - szimbólumok felépítése
Hengerek – alapszimbólumok
• Alapja egy I szélességű téglalap. Hossza legalább I vagy annak többszöröse kell legyen (utóbbi javasolt). • A dugattyút és a dugattyúrudat két téglalap szimbolizálja.
Állítható véghelyzetcsillapítással:
• A henger levegőcsatlakozóit két vonal jelöli. • A dugattyúrúd az új szabvány szerint zártan ábrázolható.
Régi ábrázolási mód:
Nem állítható véghelyzetcsillapítással:
Mágnes és elektromos érzékelők (jeladók) a henger helyzetének lekérdezéséhez: B1
Új ábrázolási mód:
min. I
Régi ábrázolási forma:
B1
Új ábrázolási forma:
1/
1/
5
5
I
I
min. I
B2
¼I
Fenti elemekből egy lehetséges kombináció egy kettős működésű hengeren (beállítható véghelyzetcsillapítással és mágnessel):
¼I
Hengerek – alapszimbólumok
Hengerek – alapszimbólumok Átmenő dugattyúrúd:
Egyszeres működésű, alaphelyzetben behúzott dugattyúrúddal: Többállású henger (4 pozícióval): Egyszeres működésű, alaphelyzetben kitolt dugattyúrúddal : Tandem henger:
Henger elfordulás ellen biztosított (elfordulásmentes) dugattyúrúddal: vagy B 1
Fenti elemekből egy lehetséges kombináció egy egyszeres működésű hengeren (mágnessel a véghelyzetek lekérdezéséhez, elfordulásmentes dugattyúrúddal és a behúzott helyzetben beállítható véghelyzetcsillapítással):
B 2
Dugattyúrúd nélküli henger mágnessel beállítható véghelyzetcsillapítással:
Dugattyúrúd átvitellel:
nélküli
henger,
mágneses
és
erő-
B2
Speciális hengerek szimbólumai
Forgatók - szimbólumok felépítése • A szimbólum alapja egy zárt, I átmérőjű félkör. • Az ívelt oldalon a két vonal a hajtómű mechanikus kapcsolatát jelöli (pl. tengely vagy forgó tálca). • A másik két vonal a forgató levegőcsatlakozóit szimbolizálják. • A mechanikus kapcsolatot az új ábrázolási mód szerint zártan, a levegőcsatlakozókat áramlási irányt jelölő nyilak nélkül rajzoljuk. A forgásirányt nyíllal jelöljük (mindkét szimbólum érvényes!).
Tömlő (membrán) henger:
Nyomásátalakító közegváltással (pneumatikus nyomást alakít át azonos értékű hidraulikus nyomássá vagy fordítva. Itt: egyszeres működésű): Hidropneumatikus nyomásfokozó (pneumatikus nyomást magasabb értékű hidraulikus nyomássá alakít át): Kettős működésű henger beállítható lökethatárolóval:
Új ábrázolási mód:
I
I
Régi ábrázolási mód:
Kettős működésű henger a dugattyú blokkolására szolgáló, pneumatikusan oldható szerkezettel:
½I
Standard forgatók és motorok
Fogók - szimbólumok felépítése • Lineáris hajtású fogóknál henger szimbólumot használunk, forgatóműves fogóknál forgató szimbólumot.
Pneumatikus forgató, egyszeres működésű:
Pneumatikus forgató, határoló kapcsolókkal:
kettős
működésű
Szabványos ábrázolási forma:
Alternatív ábrázolási forma:
• A fogópofákat (ebben az esetben párhuzamos pofák) derékszögű vonalkombináció szimbolizálja. • A tápcsatlakozók vonalait vékony segédvonalak egészítik ki, melyek azt mutatják, hogy melyik csatlakozóág zárja, melyik nyitja a pofákat. Forgatóműves hajtással:
Lineáris hajtással:
B2
B1
G
G
½I
I
2I
I
I
Pneumatikus motor két forgási iránnyal:
További megfogó szimbólumok
Kombinált és különleges hengerek Kettős működésű henger védőharmonikával*:
Szögmegfogó, kettős működésű:
Kettős működésű henger mágnessel és beállítható véghelyzetcsillapítással, ill. rögzítőegységgel*:
Párhuzamos megfogó, egyszeres működésű, alaphelyzetben zárt:
Kettősdugattyús henger*:
Forgató-szorító henger mágnessel beállítható véghelyzetcsillapítással*:
és
*Ezek a szimbólumok nem szerepelnek az ISO1219-1 szabványban.
Elektromos működtetőelemek osztályozása
meghajtás
- szíj - golyós orsó
Vezérlő
- belső - külső - léptető
Motor
- AC szervo - motor nélkül
Elektromos hajtások Függőleges rögzítésű
- igen, fékkel - nem
Motor
Előnyök
Hátrányok
Léptetőmotor - nagy teljesítmény kis sebességnél vagy
Szíjhajtás - kisebb pontosság - függőleges rögzítés lehetetlen
- csendes működés - nagy sebesség - alacsony ár - hosszú löketek
pozíció/erő tartásánál - könnyű és pontos pozicionálás - alacsony ár
Szervomotor
Sebesség
Golyós orsós hajtás - nagy pontosság - nagyobb megengedett terhelések - vízszintes és függőleges rögzítésű
Szervomotor
- kis sebesség - magas ár
- állandó nyomaték a teljes sebességtartományban - nagyobb sebességek lehetségesek - csendes működés
LEY - konstrukció Léptetőmotor enkóderrel
LEC - vezérlő Szíjtárcsa
Aljzat
Öntvény
Léptetőmotor
Terhelés
Csúszó
Golyós orsó
Szíj
Alapfogalmak Irányítás: Olyan műveletsor, amely valamilyen műszaki (technológiai) folyamatot elindít, annak meghatározott állapotát fenntartja vagy megváltoztatja, végül a folyamatot leállítja.
Irányítástechnika: Az irányítás törvényszerűségeivel, gyakorlati megvalósításával foglalkozó műszaki tudományág.
Jel:
Szenzorok
Az irányítási rendszer felépítése - Irányító berendezés
Minden olyan fizikai vagy kémiai mennyiség értéke, vagy értékváltozása amely alkalmas információ szerzésre, továbbításra és tárolásra.
Irányítás részműveletei
(azon szerkezeti egységek összessége amelyek révén az irányítás megvalósul)
- érzékelés
(információszerzés a folyamatról (szenzorok))
(irányítás tárgya)
- ítéletalkotás
(döntés az érzékelt információ alapján (logikai kapuk, PLC))
Szerkezeti részek:
- rendelkezés
(utasításadás a beavatkozásra (logikai kapuk, PLC))
- elem (az irányítási rendszer tovább nem bontható egysége)
- beavatkozás
(a folyamat befolyásolása a rendelkezés alapján
- Irányított berendezés
- szerv (irányítási részfeladatot önállóan ellátó szerkezeti egység) - jelvivő vezeték (jeleket továbbít a szervek között)
(aktuátorok, szelepek))
Irányítás jelei Felvehető érték szerint:
Irányítás felosztása
- folytonos (a működési tartományban bármilyen értéket felvehet) - diszkrét (csak meghatározott értéket vehet fel)
Időbeni lefolyás szerint:
- folyamatos (időben folyamatosan változó)
- Vezérlés
- Szabályozás
- Kézi (ember szükséges) - Önműködő (irányítás ember beavatkozása nélkül)
- szaggatott ( időközönként megszakad) Információ megjelenése szerint: - analóg (közvetlenül képviseli az értékváltozást) - digitális (kódolt formában jelenik meg) Érték meghatározottsága szerint: - determinisztikus (függvénnyel megadható) - sztochasztikus (szabálytalan) Szelep Irányító berendezés
Szelep
Tartály
Tartály Irányító berendezés
Érzékelés -Szenzorok Szenzor fogalma:
Véghelyzetérzékelők Emlékeztető:: Emlékeztető mágneses gyűrű
Eszköz, amely érzékeli és jelzi egy mennyiség, egy állapot megváltozását.
Feladatai: Tárgy helyzete, jelenléte, vagy hiánya Tárgy azonosítása Energia megléte Esemény bekövetkezése Hiba behatárolása Balesetvédelem Vagyonvédelem Ciklusidő csökkentése
Kettősműködésű lineáris henger henger.. Összehúzócsavaros kivitel. kivitel.
Véghelyzetérzékelők
Véghelyzetérzékelők Emlékeztető:: Emlékeztető mágneses gyűrű
Véghelyzetérzékelőkkel a végrehajtóelem aktuális pozícióját lehet elektromos jelekké alakítani. alakítani. érzékelő
Kapcsolási pozíció (BE) hiszterézis
Kapcsolási pozíció (KI)
Pneumatikus megfogó megfogó.. Ollós kivitel. kivitel.
Útszelepek működtetése mint jel-érzékelés Személyes működtetés
Érzékelés - Szenzorok Szenzorok csoportosítása:
Mechanikus működtetés (érintéses :1-10N)
Végálláskapcsolók:
Végálláskapcsolók
Véghelyzetérzékelők
Hátrányai: Ívképződés
REED kapcsolók kapcsolók::
Korrózió Pergés Összeakadás Kis kapcsolási frekvencia
Alkalmazási terület: erős mágneses mezőt gerjesztő berendezések
• egyszerű, olcsó felépítés • mozgó alkatrészt tartalmaz, véges élettartam • valamivel magasabb hiszterézis • lassabb reakcióidő • többféle feszültségre alkalmas Elektromos bekötés
Véghelyzetérzékelők Elektronikus kapcsolók: kapcsolók: • egyszerű, olcsó felépítés • mozgó alkatrészt nem tartalmaz, hosszú élettartam • kicsi hiszterézis • gyors reakcióidő • többféle feszültségre alkalmas
Elektromos bekötés, 3-eres PNP
Trimmer jeladó Három állású jeladó
Példák érzékelők felfogatására: felfogatására:
Horonyba szerelt
Bilincses szerelés
Kapacitív érzékelők
Induktív érzékelők
Sínre szerelt
Összehúzó csavarra szerelt
Ultrahangos érzékelők
Torlónyomás érzékelő
Optikai érzékelő Fénykibocsátás utáni visszaverődések alapján változtatja a fényérzéken anyag a áramát. Fény=elektromágneses hullám)
Nyomáskapcsolók
Nyomáskapcsolók
Az ellenállások egy szilikon menbránon helyezkednek el. Deformáció hatására megváltoztatják értéküket, amely értékváltozás arányos a deformációval. A deformáció mértéke pedig arányos a nyomás értékkel. Hiszterézis üzemmód – a nyomás és a villamos jel viszonya
Nyomáskapcsolók
Áramlásmérés – MEMS elv Micro Electro Mechanical System Rh – fűtő ellenállás Ru és Rd az detektáló ellenállások – ha érékük megegyezik ha értékük eltér
nincs áramlás,
az eltérés arányos az
áramlással. Ra – kompenzáló elem
Comparator üzemmód – a nyomás és a villamos jel viszonya
DIN1343 1[Nl]
1 liter 0°C és 1013 mbar valamint a relatív páratartalom 0%
ISO 8778:1990 1[Nl]
Áramlás mérés – thermistor elv Thermistor
„thermal”+”resistor”
az áramló közeg belépő hőmérsékletét érzékeli
1 liter 20°C és 1000 mbar valamint a relatív páratartalom 65% - ANR.
Áramlás mérés – Kármán Tódor örvényleválási elv Az örvények által mozgatott vortex detektor frekvenciájával arányos az áramlás a frekvenciát piezo elektromos kristállyal érzékeli
Áramlásmérés – Faraday törvénye
ALDS szivárgás érzékelés Automatikus szivárgás ellenőrző rendszer
A folyadéknak minimum 5µS/cm konduktivitásúnak kell lennie. A tekercsek által generált mágneses mező között átáramlik a folyadék. Ezáltal feszültség indukálódik. Az indukált feszültség egyenesen arányos az áramlás sebességével.
