Az ábrán a mechatronikát alkotó tudományos területek egymás közötti viszonya látható. A szenzorok és aktuátorok a mechanika és elektrotechnika szoros

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "Az ábrán a mechatronikát alkotó tudományos területek egymás közötti viszonya látható. A szenzorok és aktuátorok a mechanika és elektrotechnika szoros"

Emília Boglárka Nagy
8 évvel ezelőtt
Látták:

1 Aktuátorok

2 Az ábrán a mechatronikát alkotó tudományos területek egymás közötti viszonya látható. A szenzorok és aktuátorok a mechanika és elektrotechnika szoros kapcsolatára utalnak.

3 mért nagyság A fizikai nagyság elektromos jellé alakitása SZENZOR KÖRNYEZET AKTUÁTOR A jel átalakitása hövé, elmozdulássá pozicióvá stb. Mért magyság [V], [A], [H], [F], stb. A/D A jel szimbólummá alakitása Vezérlö algoritmus D/A A szimbólum jellé alakitása.

pozicióvá stb. Mért magyság [V], [A], [H], [F], stb.

4 Tartalom 1. Bevezetés 2. Mechanikai aktuátorok 3. Fluidmechanikaiaktuátorok 4. Villamos aktuátorok

5 Az aktuátorok feladata Az aktuátorok a vezérlőrendszerek végrehajtó szervei. Feladatuk, hogy a vezérlő algoritmus kimenő jeleit konkrét akcióvá alakítsák át. Mechanikai elmozdulás, valamely elem bekapcsolása vagy kikapcsolása, pozicionálás, tartása stb... Mozgásinformáció leképzés Az információt, illetve a vezérlőrendszer döntését az aktuátor egy digitális kód alakjában kapja, amit jellé kell átalakítani. A közölt információk alapján kinematikai láncokon keresztül valósul meg két fizikai test (mennyiség) között szükséges relativ mozgás.

Mechanikai elmozdulás, valamely elem bekapcsolása vagy kikapcsolása, pozicionálás, tartása stb.

6 Kinematikának hívjuk a mechanika azt a részét, amely a testek mozgásának geometriai tulajdonságait tanulmányozza figyelmen kívül hagyva a testek tömegét, (tehetetlenségét) és a testre ható erőket. A végrehajtó szerv, és az objektum melyen az operációt végezzük, helyzetétől függően lineáris vagy/és rotációs elmozdulások kombinációjával éri el a kívánt egymáshoz viszonyított helyzetet, vagy hajtja végra a kívánt akciót. A kinematikus láncok számát, egymással való kapcsolatát (technológiai, kinematikai), a mozgások összekapcsolásának módját (soros, párhuzamos) a feladat határozza meg.

A végrehajtó szerv, és az objektum melyen az operációt végezzük, helyzetétől függően lineáris vagy/és rotációs elmozdulások kombinációjával éri el

7 A kinematikai láncok lehetnek tisztán: -mechanikus, elektronikus, hidraulikus, pneumatikus, termikus,... vagy vegyesek, mint: elektromechanikus, elektrohidraulikus, elektropneumatikus, hidropneumatikus, stb.

8 Relatív és elemi mozgások A mechatronikai rendszerekben valamely elempár között szükséges relativ mozgásokat célszerűen elemi mozgásokból hozzuk létre. Az elemi mozgások, illetve azt megvalósító szánok a Descartesi derékszögű koordinátarendszer tengelyeinek megfelelően, legtöbbször merőlegesen épülnek egymásra. Elemi mozgások, szánok A térnek 6 (3 egyenesvonalú haladó, 3 forgó) szabadságfoka van. Az elemi mozgásokat szánok valósítják meg: egyenesvonalú haladó mozgást lineáris szánok, forgómozgást forgó szánok, orsók, tengelyek, körasztalok, transzlációs körmozgású szánok, stb.

Az elemi mozgások, illetve azt megvalósító szánok a Descartesi derékszögű koordinátarendszer tengelyeinek megfelelően, legtöbbször merőlegesen

10 Megjegyzés: Ha lehet mindig forgómozgású szerkezetet építsünk és csak a kinematikai lánc legvégén alakítsuk át a forgó mozgást egyenesvonalú haladó vagy más mozgássá. Ennek előnyei: dinamikailag kedvezőbb szerkezet, forgó mozgásnál magas mozgásparaméterek biztosíthatók, a forgásszimmetrikus alkatrészek előállítása olcsóbb.

11 Az aktuátor fogalma Az "aktuátor" szó magyarázatát a latin aktor = cselekvőt is jelentő szóból inditjuk. Az energia bevezetésétől az energia felhasználásáig terjedő kinematikai láncban elhelyezkedő, mozgást (vagy állapotváltozást) létrehozó és átalakító rendszerek, egységek, elemek összessége. A kimeneten végrehajtó szerv helyezkedik el, amely meghatározott kinematikai elmozdulást, sebességet, gyorsulást, erőt vagy nyomatékot hoz létre

állapotváltozást) létrehozó és átalakító rendszerek, egységek, elemek összessége.

12 Az aktuátor szerkezete

13 Energiaátalakítók, energiafajták Működtető energiaként a továbbiakban olyan energiákat tekintünk, amelyek hállózatról levehetők, a berendezések elhelyezését nem befolyásolják, vagy a berendezés mellé telepíthető az energiaforrás. A legkészefevőbb és legrugalmasabb energiaforrás a villamos energia. A villamos energiát átalakítók teszik alkalmassá másfajta energia kifejtésére

a berendezés mellé telepíthető az energiaforrás.

14 Villamos-mechanikai energiaátalakítók. A villamos forgómotor kapcsain keresztül betáplált villamos teljesítmény a motor tengelyén mechanikai teljesítményként jelenik meg, amely legtöbbször további mechanikus aktuátorok kiinduló láncszeme. Villamos motorok típusai: egyenáramú, szinkron, aszinkron, léptető motor stb.

motor tengelyén mechanikai teljesítményként jelenik meg, amely legtöbbször

16 villamos-mechanikai-fluidmechanikaimechanikai energiaát-alakítók. A motorhoz kapcsolt szivattyú a mechanikai teljesítményt (P m ) fluidmechanikai teljesítménnyé (P fl ) alakítja át, amelyet azután mechanikai munka végzésére használunk fel.

17 Energiaátalakításkor a hasznos levehető teljesítmény csökken az átalakító egység hatásfokától függően: P izl ul gub 1 P ul P P ul P P P gub ul Léteznek olyan átalakítók melyeknek a bemenetükön és a kimenetükön ugyanolyan fajta energia jelenik meg: villamos-villamos mechanikai-mechanikai fluid-fluid

Léteznek olyan átalakítók melyeknek a bemenetükön és a kimenetükön

18 Teljesítményösszefüggések (potenciál)x(áramlásérték) Mechanikai teljesítmény haladó mozgásnál ahol: v F forgó mozgásnál ahol: M P m = v F Nm/s -sebesség m/s -erő N P m = M Nm/s -szögsebesség 1/s -nyomaték Nm

19 Villamos teljesítmény P el = UI VA ahol: U -feszültség V I -áramerősség A

20 Fluidmechanikai teljesítmény P fl = p Q Nm/s ahol: p Q -nyomás N/m 2 = Pa -térfogatáram m 3 /s

21 Termikus teljesítmény P term = ThA Nm/s=W ahol: T h A -hőmérsékletkülönbség C -hőátadási tényező W/m 2 C -hőátadási felület m 2

22 Kémiai teljesítmény P m =H a B = M J/s=W ahol: H a -a tüzelőanyag fűtőértéke J/kg B -az időegység alatti üzemanyag fogyasztás kg/s -a rendszer összhatásfoka (37-44%)

23 Mechanikus aktuátorok A mechanikus aktuátorok típusai A mechanikai aktuátorok a kinematikai és erő viszonyok (nyomatékviszonyok) megváltoztatására szolgálnak. Tipusaik: Forgó-forgó Forgó-haladó Haladó-forgó Haladó-haladó.

24 Forgó-forgó mozgásátalakítók Fogaskerékhajtások, a hengeres fogaskerekes, kúpfogaskerekes és csigahajtások.

26 Szíjhajtások laposszíj, ékszíj, fogazott szíjhajtás, stb.

30 Fordulatszám változtatás: 1. Fokozat nélkül állítható fordulatszámú motor 2. Fokozatos hajtómű, vagy állandó áttétel 3. Hajtott tengely (főorsó) végrehajtó szerv. 4. Tengelykapcsoló

31 Fogaskerékhajtások hézagtalanítása

33 Forgó-haladó mozgásátalakítók

34 A hézagtalan és előfeszített un. golyósorsó-anya párt széles körben alkalmazzák precíziós hajtásokban, hosszabb löketeknél utazó hajtásként

36 Haladó-forgó mozgásátalakítók

37 Haladó-haladó mozgásátalakítók

Hasonló dokumentumok

Pneumatika az ipari alkalmazásokban

Pneumatika az ipari alkalmazásokban Manipulátorok Balanszer technika Pneumatikus pozícionálás Anyagmozgatási és Logisztikai Rendszerek Tanszék Manipulátorok - Mechanikai struktúra vagy manipulátor, amely