Dispozitive de Prehensiune Vacuumatice

Dispozitive de prehensiune vacuumatice

cu actionare pneumatica

1. Sistemele de prehensiune ale roboților industriali

1.1 Roboți industriali

Primul robot cu aplicații industriale a fost realizat abia în anul 1962 de cǎtre firma UnimationTM și implementat în cadrul companiei General Motors. În anii care au urmat, dezvoltarea roboților a continuat într-un ritm susținut, mai ales în SUA și Japonia, astǎzi ei fiind rǎspândiți în întreaga industrie mondialǎ. .

Ca și aspect, roboții industriali se aseamǎnǎ cu brațul uman. Așa cum acesta este legat de trunchi, robotul industrial este atașat unei structuri fixe, numitǎ bazǎ. În figura 1.1 este prezentatǎ structura unui asemenea robot industrial:

Fig. 1.1 “Anatomia” unui robot industrial

Elementul final al unui robot industrial (end-effector) este sistemul de prehensiune, el nefiind de regulǎ inclus în “anatomia” robotului. În continuare, studiile efectuate vizeazǎ analiza stadiului actual în ceea ce privește construcția sistemelor de prehensiune.

1.2. Sisteme de prehensiune

1.2.2 Clasificarea sistemelor de prehensiune

Principalul criteriu de clasificare a sistemelor de prehensiune este cel care ține cont de natura acestora. Conform acestui criteriu, sistemele de prehensiune pot fi naturale și artificiale.

Sistemele de prehensiune naturale sunt întâlnite în lumea viețuitoarelor la pǎsǎri, crustacee, reptile, mamifere etc,câteva exemple fiind prezentate în figura 1.2:

Fig. 1.2 Sisteme naturale de prehensiune

Derivate din cele naturale, sistemele artificiale de prehensiune sunt destinate diferitelor aplicații industriale, medicale sau în alte domenii de activitate. Clasificarea acestor sisteme se poate realiza în funcție de mai multe criterii, dupǎ cum urmezǎ:

a. În funcție de metoda de prehensiune, pot exista sisteme cu contact (la care douǎ sau mai multe forțe sunt aplicate direct obiectului), intruzive (prehensiunea este realizatǎ prin străpungerea suprafeței corpului), astringente (o forțǎ de legǎturǎ este aplicatǎ într-o singurǎ direcție) și contigue(o metodǎ de prehensare fǎrǎ contact, la care este necesarǎ generarea unei forțe de atragere pe o singurǎ direcție)

b. În funcție de tipul mișcǎrii executate de bacurile de prindere: cu mișcare de rotație (prehensoare unghiulare) și cu mișcare liniarǎ (prehensoare paralele).

Prehensor unghiular Prehensor paralel

Fig. 1.3 Clasificarea sistemelor de prehensiune dupǎ tipul mișcǎrii

c. Dupǎ numǎrul zonelor de prindere a obiectului, sistemele de prehensiune pot fi cu douǎ (cel mai des), cu trei sau cu mai multe degete (bacuri).

Fig. 1.4 Clasificarea sistemelor de prehensiune dupǎ numǎrul zonelor de prindere

d. Dupǎ tipul elementului de prehensiune: cu bacuri rigide, cu bacuri adaptive la forma obiectului prehensat, cu tentacule realizate din elastomeri.

Fig. 1.5 Clasificarea sistemelor de prehensiune dupǎ gradul de flexibilitate al bacurilor

e. Dupǎ tipul energiei folosite pentru acționare, sistemele de prehensiune pot fi pneumatice, hidraulice, cu vacuum, servo-electrice, magnetice etc.

Cele mai rǎspândite sisteme de prehensiune sunt acelea care au în componența lor roți dințate și mecanisme cu bare articulate. Câteva exemple de asemenea sisteme prehensoare sunt prezentate în continuare.

În figura 1.6 este arǎtat un sistem prehensor paralel al cǎrui lanț cinematic aferent unui portbac are ca element inițial un melc ce antreneazǎ o roatǎ melcatǎ. În continuare, lanțul cinematic conține un mecanism patrulater cu bare articulate, una dintre laturile sale fiind chiar portbacul. De la același melc este antrenat, în oglindǎ, și celǎlalt portbac al prehensorului.

Fig. 1.6 Prehensor cu angrenaj melcat și bare articulate

2. ACȚIONAREA SISTEMELOR DE PREHENSIUNE

2.1 Generalități

Motoarele de acționare a sistemelor de prehensiune trebuie sǎ rǎspundǎ principalelor sarcini care-i revin unui asemenea sistem, ca de exemplu: asigurarea unei forțe de strângere suficiente, precizie, fiabilitate, flexibilitate și complianțǎ etc. În funcție de natura energiei utilizate pentru acționare, motoarele pot fi electrice, hidraulice, pneumatice sau de tip neconvențional.

Motoarele electrice sunt des utilizate la construcția sistemelor de prehensiune datoritǎ simplitǎții comenzii acestora. Motoarele hidraulice, liniare sau rotative, sunt folosite în aplicațiile care presupun forțe mari de strângere, în timp ce acționarea pneumaticǎ este utilizatǎ pentru aplicațiile la care forțele necesare au valori mai reduse, complianța fiind însă o caracteristică importantă. În figura de mai jos sunt prezentate câteva exemple de sisteme de prehensiune acționate fluidic și electric:

Fig. 2.1 Exemple de acționǎri ale sistemelor de prehensiune

cu motor fluidic; b. cu membranǎ (pneumatic); c. acționare electromecanicǎ; d. acționare electromagneticǎ

2.2. Acționarea pneumaticǎ

2.2.1. Generalitǎți

Acest tip de acționare este cel mai des întâlnit la sistemele de prehensiune, fapt datorat avantajelor pe care le prezintǎ:

 simplitatea schemelor de comandǎ;

 posibilitatea supraîncǎrcǎrii sistemului;

 întreținere ușoarǎ;

 mediu de lucru nepoluant;

 momentele, vitezele și forțele pot fi reglate ușor, cu dispozitive simple;

 transmisiile pneumatice permit porniri și opriri dese, cât și schimbări bruște de sens, fără a se produce avarii;

 complianțǎ etc.

2.2.2. Sisteme de prehensiune acționate pneumatic

Firma Festo AG & Co. din Germania este unul dintre cei mai importanți producǎtori de sisteme pneumatice de prehensiune. În cele ce urmeazǎ sunt prezentate câteva asemenea variante constructive de sisteme.

Fig. 2.2 Sisteme de prehensiune paralele cu douǎ bacuri

Fig. 2.3 Sisteme de prehensiune paralele cu trei bacuri

Un motor pneumatic de tip relativ nou este mușchiul pneumatic. Sunt cunoscute câteva construcții de sisteme de prehensiune bazate pe acest motor, douǎ dintre acestea fiind prezentate în figura 2.4

Fig. 2.4 Sisteme de prehensiune acționate cu mușchi pneumatici

Primul prehensor, dezvoltat de firma Festo și denumit Power Gripper, a pornit de la ideea modului de a apuca cu ciocul al pǎsǎrilor. Ca motor este utilizat un mușchi pneumatic, iar construcția prehensorului este bazatǎ pe lanțurile cinematice Watt. Sistemul are un bun raport forțǎ dezvoltatǎ/greutate proprie, datorat utilizǎrii unui motor ușor (mușchiul pneumatic).

Cel de-al doilea sistem prezentat în figura 2.4 este un prehensor paralel de tip DMSP-…-HGP-SA acționat cu doi mușchi pneumatici. El este destinat funcționǎrii în aplicații de tip pick and place, în medii cu un conținut ridicat de praf.

=== Lucrare 2 ===

PROIECT DE DIPLOMĂ

Coordonator științific,

Conf. univ. dr. ing. Liliana TOPLICEANU

Absolvent,

George-Ștefănică ȚAGA

Bacău

2016

Dispozitive de prehensiune vacuumetrice

Coordonator științific,

Conf. univ. dr. ing. Liliana TOPLICEANU

Absolvent,

George-Ștefănică ȚAGA

Bacău

2016

Cuprins

Introducere

Introducere

Funcționarea dispozitivelor de prehensiune cu vacuum se bazează pe eliminarea aerului dintre suprafața piesei prinsă și suprafața de lucru, rezultând prehensiunea obținută prin acțiunea presiunii aerostatice.

Vidul in ventuze se poate produce prin două moduri:

a.folosirea ventuzelor aderente ,care sunt apăsate pe obiectul manevrat,creează prin elasticitatea lor,vidul. Pentru a se desface acest tip de ventuze se aplică un șoc de aer comprimat.

b.obținerea vidului prin efectul venturi.Acest mod este unul simplu si trebuie sa existe numai aer comprimat,dar are și unele dezavantaje.Prezintă unele dificultăți de ejecție si consumarea unui volum mare de aer.

Cap.I. Acționarea sistemelor de prehensiune

1.1. Generalități

Motoarele de acționare a sistemelor de prehensiune trebuie sǎ rǎspundǎ principalelor funcții care-i se cuvin unui asemenea sistem, luăm ca model asigurarea unei forțe de strângere suficiente, precizie, fiabilitate, flexibilitate și complianțǎ etc.

În funcție de natura energiei utilizate pentru acționare, motoarele pot fi:

-electrice,

– hidraulice,

– pneumatic,

– de tip neconvențional.

Motoarele electrice sunt des folosite la construcția sistemelor de prehensiune deoarece acestea au comenzi accesibile. Motoarele hidraulice, liniare sau rotative, sunt utilizate în aplicațiile care necesită forțe mari de strângere, în timp ce acționarea pneumaticǎ este aplicată pentru funcțiile la care forțele necesare au valori mai mici, complianța fiind însă un parametru important.

Sunt prezentate câteva exemple de sisteme de prehensiune acționate fluidic și electric:

Fig. 1. Exemple de acționǎri ale sistemelor de prehensiune

cu motor fluidic; b. cu membranǎ (pneumatic); c. acționare electromecanicǎ;

d. acționare electromagnetică

1.2. Acționarea pneumaticǎ

1.2.1. Generalitǎți

Acest tip de acționare este cel mai des întâlnit la sistemele de prehensiune, fapt datorat avantajelor pe care le prezintǎ:

 simplitatea schemelor de comandǎ;

 posibilitatea supraîncǎrcǎrii sistemului;

 întreținere ușoarǎ;

 mediu de lucru nepoluant;

 momentele, vitezele și forțele pot fi reglate ușor, cu dispozitive simple;

 transmisiile pneumatice permit porniri și opriri dese, cât și schimbări bruște de sens, fără a se produce avarii;

 complianțǎ etc.

1.2.2. Sisteme de prehensiune acționate pneumatic

Firma Festo AG & Co. din Germania este unul dintre cei mai importanți producǎtori de sisteme pneumatice de prehensiune. În cele ce urmeazǎ sunt prezentate câteva asemenea variante constructive de sisteme.

Fig. 1.2. Sisteme de prehensiune paralele cu douǎ bacuri

Fig. 1.3. Sisteme de prehensiune paralele cu trei bacuri

Un motor pneumatic de tip relativ nou este mușchiul pneumatic. Sunt cunoscute câteva construcții de sisteme de prehensiune bazate pe acest motor, douǎ dintre acestea fiind prezentate în figura 1.4.

Fig. 1.4. Sisteme de prehensiune acționate cu mușchi pneumatici

Primul prehensor, dezvoltat de firma Festo și denumit Power Gripper, a pornit de la ideea modului de a apuca cu ciocul al pǎsǎrilor. Ca motor este utilizat un mușchi pneumatic, iar construcția prehensorului este bazatǎ pe lanțurile cinematice Watt. Sistemul are un bun raport forțǎ dezvoltatǎ/greutate proprie, datorat utilizǎrii unui motor ușor (mușchiul pneumatic).

Cel de-al doilea sistem prezentat în figura 1.4 este un prehensor paralel de tip DMSP-HGP-SA acționat cu doi mușchi pneumatici. El este destinat funcționǎrii în aplicații de tip pick and place, în medii cu un conținut ridicat de praf.

Cap.II. Sisteme de prehensiune ale roboților industriali

2.1. Roboți industriali

Un robot industrial este un robot utilizat pentru fabricare . Roboții industriali sunt automatizați , programabili și capabili de mișcare pe două sau mai multe axe. Aplicațiile tipice ale roboților includ: sudură , vopsire , asamblare , ambalare și etichetare , paletizare , inspecția produselor și testare ; toate realizate cu rezistență mare,viteză și precizie. Primul robot cu funcții industriale a fost efectuat în anul 1962 de cǎtre firma UnimationTM și implementat în cadrul companiei General Motors.

Ca și configurație, roboții industriali se aseamǎnǎ cu brațul uman. Așa cum acesta este prins de trunchi, robotul industrial este anexat unei structuri fixe, numitǎ bazǎ.

În figura 2.1. este descrisă construcția unui asemenea robot industrial:

Fig. 2.1. “Anatomia” unui robot industrial

2.2. Sisteme de prehensiune

2.2.2 Clasificarea sistemelor de prehensiune

Principalul criteriu de clasificare a sistemelor de prehensiune este cel care ține cont de natura acestora. Conform acestui criteriu, sistemele de prehensiune pot fi naturale și artificiale.

Sistemele de prehensiune naturale sunt întâlnite în lumea viețuitoarelor la pǎsǎri, crustacee, reptile, mamifere etc,câteva exemple fiind prezentate în figura 2.2.

Fig. 2.2. Sisteme naturale de prehensiune

Sistemele artificiale de prehensiune sunt destinate diferitelor aplicații industriale, medicale sau în alte domenii de activitate. Clasificarea acestor sisteme se poate realiza în funcție de mai multe criterii, dupǎ cum urmezǎ:

a. În funcție de metoda de prehensiune, pot exista sisteme cu contact (la care douǎ sau mai multe forțe sunt aplicate direct obiectului), intruzive (prehensiunea este realizatǎ prin străpungerea suprafeței corpului), astringente (o forțǎ de legǎturǎ este aplicatǎ într-o singurǎ direcție) și contigue (o metodǎ de prehensare fǎrǎ contact, la care este necesarǎ generarea unei forțe de atragere pe o singurǎ direcție).

b. În funcție de tipul mișcǎrii executate de bacurile de prindere: cu mișcare de rotație (prehensoare unghiulare) și cu mișcare liniarǎ (prehensoare paralele).

Prehensor unghiular Prehensor paralel

Fig. 2.3. Clasificarea sistemelor de prehensiune dupǎ tipul mișcǎrii

c. Dupǎ numǎrul zonelor de prindere a obiectului, sistemele de prehensiune pot fi cu două (cel mai des), cu trei sau cu mai multe degete(bacuri).

Fig. 2.4. Clasificarea sistemelor de prehensiune dupǎ numǎrul zonelor de prindere

d. Dupǎ tipul elementului de prehensiune: cu bacuri rigide, cu bacuri adaptive la forma obiectului prehensat, cu tentacule realizate din elastomeri.

Fig. 2.5. Clasificarea sistemelor de prehensiune dupǎ gradul de flexibilitate al bacurilor

e. Dupǎ tipul energiei folosite pentru acționare, sistemele de prehensiune pot fi pneumatice, hidraulice, cu vacuum.

Sisteme de prehensiune cu cea mai mare gamă sunt acelea care au în structura lor roți dințate și mecanisme cu bare articulate. Câteva exemple de asemenea sisteme prehensoare sunt prezentate în continuare.

În figura 2.6 este prezentat un sistem prehensor paralel al cǎrui lanț cinematic aferent unui portbac are ca element prim un melc ce antreneazǎ o roatǎ melcatǎ. Lanțul cinematic este format dintr-un mecanism patrulater cu bare articulate, una dintre laturile sale fiind chiar portbacul. De la același melc este antrenat, în oglindǎ, și celǎlalt portbac al prehensorului.

Fig. 2.6. Prehensor cu angrenaj melcat și bare articulate

Cap.III. Aplicații ale sistemelor de prindere-fixare cu vacuum

3.1. Mecanism de fixare folosit în industria aerospațială

Fig.3 prezintă platforma matrice de fixare cu vacuum pentru prelucrarea pieselor din metal în industria aerospațială. Piesele de prelucrat au în general o geometrie complexă care solicită soluții de fixare adaptate fiecărei configurații în parte. Manipularea atentă și exactă este foarte importantă.

Fig.3.

Fig 3.1. reprezintă prinderea pieselor înguste și curbate cu consola adaptor Innospan specifică pentru montarea pe toate sistemele de console Schmalz.

Fig3.1.

Fixarea eficientă a cuburilor de aluminiu este reprezentată în fig 3.2. Această aplicație arată un Platou Matrice folosit la un centru de prelucrare CNC. Acesta este poziționat pe masa mașinii cu ajutorul elementelor mecanice de prindere. Folosirea vidului face posibilă fixarea precisă a bazelor subțiri ale pieselor și fără distorsiuni pentru prelucrarea pe cinci axe fara repoziționare.

Fig.3.2.

3.2. Gripper pneumatic

Atunci când este combinat cu alte componente pneumatice, electrice sau hidraulice, elementul de prindere poate fi utilizat ca parte a unui sistem de "pick and place", care va aproba o componentă să fie preluată și plasată în altă parte, ca parte a unui sistem de fabricație. Unii gripperi acționează direct asupra obiectului care trebuie, prins bazat pe forța presiunii aerului furnizat către elementul de prindere, în timp ce altele vor folosi un mecanism, cum ar fi o treaptă de viteză sau comută la pârghie mărimea forței aplicată obiectului. Grippers poate varia, de asemenea, în ceea ce privește mărimea deschiderii, cantitatea de forță care poate fi aplicată, iar forma suprafețelor de prindere sunt numite "fălci de scule sau degete". Acestea sunt folosite pentru a ridica orice, de la obiecte foarte mici (un tranzistor sau cip pentru o placă de circuit, de exemplu) la elemente foarte mari, cum ar fi un bloc motor pentru o mașină. Grippers sunt frecvent adăugați la roboți industriali, în scopul de a permite robotului să interacționeze cu alte obiecte.

Componente pneumatice industriale comune includ:

-supapă pneumatică directă cu solenoid;

-pilot pneumatic acționat ventil electromagnetic;

-ventil pneumatic electromagnetic extern pilotat;

-supapă manuală pneumatică ;

-supapă pneumatică cu servomotor pilot de aer;

-filtru pneumatic;

– regulator de presiune;

– lubricator pneumatic;

– comutator presiune pneumatică de utilizare;

-supapă pneumatică ;

-cilindru pneumatic .

Cap.IV. Tehnica vidului

Tehnica vidului este se utilizează în mod special în domeniile de manevrare a pieselor. Se bazează pe fenomenul de aspirație utilizând două tehnici :

A.   Crează o depresiune prin utilizarea unui generator de vid – venturi ;

B.   Crează o depresiune cu ajutorul unei pompe de vid ;

Generatoarele de vid sunt cel mai des utilizate deoarece sunt ușor de folosit. Acestea se utilizează asociate cu ventuzele.

4.1.Principiul generatorului de vid

     Acesta se compune dintr-o strangulare (convergentă), urmată de o lărgire a pasajului de aer (divergentă). Astfel vidul creat poate atinge 60 – 80% din presiunea atmosferică, plecând de la o presiune de alimentare de 5 bar.

Fig.4.1.

4.2.Ventuze

Ventuzele sunt elemente care se utilizeaz impreună cu generatorul de vid, fiind racordate la orificiul de depresiune (A) a generatorului de vid.

Sunt numeroase forme de ventuze :

        Ventuze alungite ;

        Ventuze extraplate ;

        Ventuze cu burduf ;

        Ventuze cilindric.

Fig.4. 2.

Ventuze pentru vacuum

Ventuzele pentru aspirație sunt folosite pentru prinderea si manipularea pieselor de lucru de catre o instalație sau un robot. Presiunea aerului înconjurător (presiunea atmosferică) comprimă ventuza pe piesa de lucru. Diferența de presiune este atinsă prin conectarea ventuzei la un generator de vacuum.Generatorul evacuează aerul aflat in spațiul dintre ventuză și piesa de lucru.

Se disting următoarele tipuri de ventuze :

Ventuze plate

Acestea sunt optime pentru manipularea pieselor cu suprafețe plane sau ușor curbate. Ventuzele plate pot fi operate rapid deoarece au forma plată și volumul interior redus.Datorită acestor însușiri ele pot prinde piesa de prelucrat într-un timp foarte scurt și pot rezista la forțele care rezultă din mișcarea rapidă a obiectului în timpul manipulării.

Avantajele ventuzelor plate

Au o gamă largă de materiale diferite și forme;

Obținerea unui timp de acțiune foarte scurt este datorat de forma plată și volumul interior redus ;

Stabilitatea ventuzei suportă forțe mari de forfecare și precizie de poziționare in timp ce piesele sunt prinse.

Domenii de aplicare

Manevrarea corecta a pieselor ușor aspre: foi de table, plăci de metal, piese din plastic și din lemn;

Fig.4.3. Ventuze plate

Ventuze tip burduf

Aceste tipuri de ventuze sunt folosite atunci când este necesară ponderarea diferitelor înălțimi de prelucrare. Burduful are sarcina de a face ventuza mai flexibilă și adaptabilă.

Avantajele ventuzelor tip burduf

se adaptează ușor la suprațete inegale;

efect de ridicare în timpul manipulării;

piesele fragile sunt adunate cu prudență.

Domenii tipice de aplicare

Manevrarea pieselor fragile: componente electronice, piese din plastic turnate prin injectie.

Fig.4.4.Ventuze de tip burduf

Determinarea numărului de ventuze

 In funcție de tipul materialului din care este compus produsul :

a)     Pentru  un produs neporos :

În funcție de încărcarea care trebuie deplasată și poziția lui de deplasare, numărul de ventuze necesar este :

–         deplasare orizontală ;

numarul de ventuze =    

–         pentru deplasarea verticală folosim o formulă asemanatoare cu cea menționată mai sus,dar cu condiția să se țină seama de efectul de alunecare, preferat ca valoarea forței ventuzei să se micșoreze într-un raport de 3/5.

b)    Pentru un produs poros :

În cazul acesta s-a preferat ca forța ventuzei să fie luată in calcule micsorată cu 50%.

Numărul de burdufe la o ventuză se determină astfel:

     În funcție de formă (plană sau un profil) sau de unghiul de atac al ventuzei avem :

        Unul sau două burdufuri : pentru piesele plane sau delimitate, astfel încat axa ventuzei să fie perpendiculară pe suprafața piesei.

        Trei burdufuri :  piesele plane sau profilate ,iar axa ventuzei nu este perpendiculară pe suprafața piesei.

Fig.4.5.

Alegerea materialului

În funcție de mediul ambiant si de temperatură, se pot stabili trei tipuri de materiale pentru fabricarea ventuzelor :

        Neopren :

 – burduf negru cu racord incolor ;

 – se regăsesc în toate aplicațiile curente;

– temperatura de utilizare este de max 70° C.

      Pentru silicon :

 – datorită fragilității sale se poate aplica în industria alimentară ;

– burduf verde cu racord incolor ;

–  temperatura de utilizare este de max 200° C.

Poziționarea ventuzelor în raport cu produsul manipulat

          Pentru obținerea unei bune fixare a produsului, trebuie să se țină seama de  rigiditatea sau flexibilitatea acestuia.

        Pe un produs deformabil, ventuzele trebuie să acopere o suprafață maximă a piesei.

        Pe un produs rigid, nedeformabil, ventuzele sunt așezate în centru sau la extremitatile piesei ;

Fig.4.6.

4.3.Racordarea ventuzelor

          În cazul ventuzelor care funcționează simultan, tubul de alimentare a ansamblului de ventuze trebuie să aibă o sectiune S2 egală cu suma sectiunilor S1 a oricărei ventuze.         

          S2 = n S1

Fig.4.7.

Diferite tipuri de scheme de utilizare:

a)     În sistemele automatizate, pentru a pune in funcțiune ciclului masinii s-a preferat să se facă pornirea sau întreruperea circuitului de vid. În acest caz avem două situații:

        Putem întrerupe/alimenta generatorul cu vid. Această soluție nu consumă aer în absența presiunii.

Fig.4.8.

 Al doilea caz este prin întreruperea/alimentarea circuitului de vid

Această soluție este una interesantă deoarece lungimea tubulaturii este redusă la zero. Rezultă faptul că timpii de raspuns sunt foarte scurți, iar consumul de aer este permanent. 

Fig.4.9.

b)    Utilizare cu vacuumstat :

Vacuumstatul este utilizat atunci când mai multe ventuze sunt racordate simultan in circuitul de vid pentru a asigura o bună etanseitate a pieselor care trebuiesc manevrate.

Fig.4.10.

c)     Utilizarea ventuzelor într-un mediu poluat

Cand utilizam ventuzele intr-un mediu foarte poluat (praf) este recomandat echiparea sistemului cu un filtru, asa cum este prezentat în schema de mai jos.

Fig.4.11.

d)    Utilizarea cu depunere rapidă a obiectului manipulat

În diferite cazuri, mașinile funcționează cu o cadentă ridicată,iar timpii între întreruperea alimentării cu presiune a generatorului de vid si eliberarea piesei manevrate trebuie sa fie făcut foarte rapid.

Pentru acest caz utilizăm schema de mai jos.

Fig.4.12.

Cap.V. Pompe de vid

5.1.Pompe- generalități

Pompa reprezintă o masină care transformă energia mecanică obținută de la o sursă de antrenare in energie hidraulică. Energia trimisă lichidului poate fi folosită în scopul dorit: transport hidraulic, alimentare cu apă, acționare hidraulică.

În figura 5 este reprezentată schema unei instalații hidraulice în circuit deschis.Este compusă din următoarele elemente:

-pompa P,acționată de motorul electric EM,

-sorbul S,montat la capătul conductei CA,

-robinetul de reglare R,

-conducta de refulare CR.

Aparate de măsură:

– manovacuumetru MV, folosit la măsurarea depresiunii din conducta de aspirație, este poziționat pe conducta de aspiarție,

-manometru M, indică presiunea de refulare a lichiului la ieșirea din pompă,este amplasat pe conducta de refulare a pompei.

Fig.5 Instalație în circuit deschis

5.2.Utilizare

Pompele de vid funcționează după principiul ejectoarelor multietajate montate în serie. Camerele de vid sunt separate intre ele prin clapete si reglează debitul de aspirație in funcție de depresiunea care se dorește sa fie obtinuță.

 Construcția aceasta aprobă utilizearea la maxim a energiei de aer comprimat, reprezentând un progres considerabil în tehnica de vid. Avantajul acestei construcții este că poate funcționa fără zgomot și fără să se încălzească.

Pentru a proteja circuitul pompei de vid se recomanda folosirea ventuzelor inzestrate cu filtru.

Avantajele utilizării pompelor de vid :

        debitele sunt ridicate : 640 l/min  ANR la 60 kPa ;

        timpi de raspuns scurți datorită concepției sale ;

        constituie o gamă largă de modele pentru un vid de până la -0,99 bar ;

        rentabilitate ridicată -consum minim de aer ;

        automatizare garantată prin numeroase accesorii.

Cap.VI. Sisteme de acționare pneumatice

În general sistemele de acționare pneumatice sunt favorite într-un număr mare de aplicații industriale,deoarece au însușiri incontestabile: robustețea, simplitatea constructivă, productivitatea, fiabilitatea ridicată ,prețul de cost mai scăzut.

Structura unui sistem pneumatic de acționare

În figura 6. este prezentat un sistem de acționare pneumatic. Acest sistem este unul simplu. Are în componența sa următoarele echipamente:

Fig.6. Sistem de acționare pneumatic

• motorul pneumatic MP transformă energia pneumatică de intrare în lucru mecanic util;

• elementele de reglare și control ERC îndeplinesc următoarele funcții:

– dirijează fluidul sub presiune și controlează sensul de mișcare al sarcinii antrenate de către motor și oprirea acesteia (distribuitorul pneumatic DP);

– debitul este reglat la valoarea cerută de motor și prin aceasta viteza de mișcare a sarcinii (droselele de cale D1 și DC2);

– reglează presiunea în sistem, în corespondență cu sarcina antrenată;

• generatorul de energie GE generează energia pneumatică necesară sistemului; în practică pot fi două situații:

– când se dispune de o rețea de aer comprimat.Astfel energia necesară este preluată de la rețea prin simpla cuplare a sistemului la unul din posturile de lucru ale rețelei;

În practică există o mare diversitate de sisteme de acționare pneumatice. Se poate discuta de o structură comună care, pe lângă echipamentele deja prezentate, mai poate conține și următoarele elemente :

• UC -unitatea de comandă; se poate opta pentru un număr limitat de soluții, care au la bază:

– relee electromagnetice ;

-dispozitive electronice ;

– elemente logice pneumatice.

Dispozitivele electronice au o gamă largă de utilizare. În această categorie sunt incluse atât circuitele electronice, cât și cele programabile.Control logic programabil sau PLC – urile, sunt foarte raspândite azi, dar se remarcă o tendință de utilizare tot mai mare a calculatoarelor personale pentru control.

Releele electromagnetice sunt un mijloc tradițional pentru construcția circuitului cablat de control, chiar dacă acestea se limitează la operații de siguranță și la sisteme de acționare relativ simple.

Elementele logice pneumatice sunt folosite în sistemele de mici dimensiuni, atunci când se dorește obținerea unor sisteme pur pneumatice din motive de ambianță (explozii, pericol de incendii, umiditate etc.) sau din motive de preț de cost.

Distribuitoarele pneumatice

Distribuitoarele pneumatice dirijează aerul comprimat pe anumite trasee în funcție de comenzile primite din exterior. În timpul funcționării, elementul mobil ocupă un număr finit de poziții stabile de lucru.Între elementul mobil al distribuitorului și corpul său se generează secțiuni de curgere, care au valoarea zero sau egală cu secțiunea nominală, astfel se stabilesc sau se întrerup anumite circuite. Debitul poate avea la orificiile de ieșire ale unui asemenea echipament numai două valori, valoarea nominală sau zero .

Într-un sistem de acționare, distribuitorul are principalul rol de a realiza inversarea sensului de mișcare al organului de ieșire al motorului și oprirea lui. Distribuitoarele utilizate în acest scop se mai numesc și distribuitoare principale.

 Distribuitoare auxiliare sunt utilizate pentru generarea unor semnale de comandă pneumatice.Din această categorie fac parte:  limitatoarele de cursă, electrovalvele și butoanele pneumatice.

Din punct de vedere constructiv sunt multe tipuri de asemenea echipamente, care sunt diferențiate prin:

a) tipul elementului mobil: sertar (cilindric, conic sau plan), supapă (plană, conică sau sferică);

b) numărul de orificii: două, trei, patru, cinci și, mai rar, mai multe;

c) mișcarea elementului mobil: translație sau rotație;

d) tipul comenzii;

e) numărul de poziții stabile de funcționare: două, trei și, mai rar, mai multe;

f) existența sau inexistența poziției preferențiale.

În figura 6.1 sunt prezentate două subansambluri :

– subansamblul de distribuție format din corpul 1 (partea fixă), sunt prelucrate orificiile de legătură (i), (2), (3), (4) și (5), precum și camere interioare conectate la aceste orificii și elementul de distribuție 2 (partea mobilă). În timpul utilizării elementul de distribuție poate ocupa, în acest exemplu, două poziții: poziția prezentată în figură, sub efectul arcului 6 sertarul se află în contact cu suprafața frontală a capacului 4 și poziția comandată,iar a doua poziție în care sub efectul unei forțe de acționare sertarul se poziționează în contact cu suprafața frontală a capacului 3; pentru poziția din figură a elementului mobil se realizează conexiunile (l)—>(2) și (4)-M5), iar pentru cealaltă poziție conexiunile (l)—>(4) și (2)—>(3);
– subansamblul de comandă, care are rolul de a transforma semnalele de comandă externe într-o forță sub acțiune căreia sertarul se va deplasa într-o nouă poziție stabilă de funcționare; trebuie subliniat faptul că în pozițiile stabile de funcționare forțele ce acționează asupra sertarului sunt în echilibru.

Fig. 6.1Structura unui distribuitor

În figura 6.1 sunt prezentate cele două subansambluri,iar în ceea ce privește acționarea,poate fi făcută în mod direct de către operatorul uman sau mecanic de către un element mobil care aparține sistemului, cu semnale pneumatice sau electrice prin intermediul unui electromagnet.

 Distribuitorul prezentat în figura 6.1 are caracteristicile următoarele:

– elementul mobil este un sertar cilindric cu mișcare de translație;
– are cinci orificii;

– are două poziții stabile de funcționare;

– comanda poate fi:

a. manuală – când există tija 7 și acționează direct operatorul prin:

– apăsare direct ,prin intermediul unei pârghii articulate pe capac sau intermediul unei pedale ,

b. mecanică – când există tija 7 și asupra ei acționează un element mobil al sistemului de acționare (de cele mai multe ori organul mobil al motorului) prin:
– apăsare directă,

– intermediul unei role articulate,

– intermediul unei role dublu articulate; în acest caz comutarea are loc numai dacă deplasarea camei c, camă fixată pe organul mobil al motorului, are loc în sensul figurat; la deplasarea camei în sens invers rola basculează în jurul articulației oi și nu mai poate transmite forța de apăsare tijei 7;

c. electrică – când există tija 7 și asupra ei acționează armătura mobilă a unui electromagnet;
d. pneumatică – când nu există tija 7; în acest caz forța de acționare este o forță de presiune, ce se obține alimentând cu presiune camera C2.