Modern alkalmazások. Rendszerbe illesztés. Modern alkalmazások. Aktuátorok. Aktuátor (Munkahenger) Master KRC. Szelepek (Út-váltó, folytóvisszacsapó

Átírás

1 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,...)

2 Mi a nyomás? Definíció Alaprendszer Nyomás=erő / felület E R Ő FELÜLET ELŐÁLLÍTÁS Matematikailag: p = F / A [N/m 2 ] = [N] / [m 2 ] SI-mértékegység: Pascal [Pa] (más mértékegységek: bar, psi, mmhg,...) FOGYASZTÁS 1 Pa = 1N/m² Végrehajtó elemek Végrehajtó elemek feladata Végrehajtó elemek feladata Mozgásfajták Végrehajtó elemek felépítése Végrehajtó elemek fékezése Tolás Emelés Megfogás Préselés Szabályozás (pozícionálás) Forgatás és fordítás Fékezés Kilökés Szorítás Fúrás stb. Szorítás p F Mozgatás p F

3 Mozgásfajták Mozgásfajták Egyenesvonalú mozgás Lineáris hengerek (munkahengerek) Lengő mozgás Forgatóművek (forgatók) Mozgásfajták Forgó mozgás Levegőmotorok Lineáris hajtások felosztása Működés szerint Egyszeres működésű Kettősműködésű Kialakítás szerint Kétoldalon kivezetett dugattyúrúdas Elfordulás ellen biztosított dugattyúrúdas Hagyományos dugattyúrúdas Dugattyúrúd nélküli Kettősdugattyús Fékezőegységgel szerelt Ováldugattyús Többállású Tandem stb.

4 Lineáris hajtások felépítése Lineáris hajtások felépítése Egyszeres működésű lineáris henger alaphelyzetben behúzott dugattyúval. Kettősműködésű lineáris henger. Lineáris hajtások felépítése Lineáris hajtások felépítése Kettősműködésű lineáris henger. Összehúzócsavaros kivitel. Kettősdugattyús munkahenger (CXS sorozat).

5 Lineáris hajtások felépítése Lineáris hajtások felépítése Ováldugattyús munkahenger (MU sorozat). Ováldugattyús munkahenger (MU sorozat). Lineáris hajtások felépítése Lineáris hajtások felépítése Kompakthenger (CQ2 / CQS sorozat). Dugattyúrúd nélküli munkahenger, mágnesdugattyús kivitel (CY3 sorozat).

6 Lineáris hajtások felépítése Lineáris hajtások felépítése Dugattyúrúd nélküli munkahenger (MY sorozat). Munkahenger pneumatikusan vezérelhető rögzítőegységgel. Lineáris hajtások felépítése 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.

7 Lineáris hajtások felépítése Lineáris hajtások felépítése Tandemhenger. Lineáris hajtások felépítése Lineáris hajtások felépítése Hagyományos munkahenger Többállású henger.

8 Lineáris hajtások beszerelése Forgatóművek felosztása Felfogató elemek Közvetlen szerelés Közvetlen szerelés menetes fedéllel Működés szerint Fogaskerekes fogasléces Forgatólapátos Talpas felfogatás Kiegyenlítő elem Hátsó karima Első karima Hátsó villa csapágybakkal Középső lengő felerősítés kétoldalon csapágybakkal Felépítés fogaskerekes fogasléces forgatómű Felépítés fogaskerekes fogasléces forgatómű

9 Felépítés forgatólapátos forgatómű Felépítés lineáris egységgel kombinált Megfogók felosztása Fogók ollós megfogó Megfogóujjak száma szerint Kétpofás Három vagy többpofás Kivitel szerint Ollós Szögemelős Párhuzamos 180 fokig nyíló

10 Fogók könyökemelős megfogó Fogók párhuzamos megfogó Fogók párhuzamos megfogó Fogók többpofás megfogó prizmás mozgatással

11 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 mv² E = 2 Sebesség és energia redukció Élettartam növelés Lassú és kontrollált beérkezés a véghelyzetbe Csekély mechanikus igénybevétel Henger elasztikus csillapító tárcsával

12 Végrehajtó elemek fékezése Végrehajtó elemek fékezése Hidraulikus lökéscsillapítók Pneumatikus véghelyzetcsillapítás. alapkivitel védőkupakkal Hidraulikus lökéscsillapító felépítése Egyéb különleges eszközök

13 Nyomásfokozó Légáramfokozók Coanda elv 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. Nyomásfokozó Helyi nyomásfokozás 0.3MPa 0.6MPa Könnyű Nehéz 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 ). 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.

14 Alapismeretek, elmélet Elem kiválasztás Vákuum teljesítmény Tápnyomás 0.35 MPa Szívóteljesítmény 45 l/min Levegőfogyasztás 85 l/min Elem kiválasztás Biztonsági tényező Elem kiválasztás Növekvő terhelés A következő biztonsági tényezők használatosak: Nagyobb emelési erő x 4 Vízszintes emelés x 8 Függőleges emelés Ha munkadarabot gyorsan szeretnénk mozgatni, akkor dinamikus erővel kell számolnunk! Ebben az esetben ki kell számítani a kettős biztonsági tényezőt vákuum szint növelése Növelni 600mbar tól 900mbar Emelő erő növelhető 20-30% Energiaszükséglet % Korong átmérő növelése. Korong átmérő arányosan nő a tartóerővel.

15 Elem kiválasztás 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 Elem kiválasztás Korong anyagok NBR gumi szabványos, C Szilikon gumi nyers és érzékeny felülethez C (nem kopásálló, lenyomatmentes) Urethán gumi 0-60 C hasonló az NBR-hez de időjárásállóbb Viton (FKM) gumi magas hőállóság C és olajállóság vezetőképes NBR vezetőképes Szilikon Félvezetőgyártás, ESD területre Félvezetőgyártás, ESD területre Levegő pisztoly fúvóka légáram fokozása A Coanda effektustól eltérően itt az ejektorok elvét használjuk ki a levegő mennyiség fokozására. SMC vákuum elemek Ciklon korong; XT széria

16 Pneumatikus pozícionálók Szükségesség - alkalmazás Működés Air-hydro rendszerek

17 Bevezetés Miért vannak szimbólumok? Segédeszköz kapcsolási rajzok készítéséhez Dokumentációhoz Komplex rendszerek áttekinthetőségéhez Szimbólumok Alapismeretek - szabványok Szimbólumok: ISO Kapcsolási rajzok készítése: ISO Csatlakozók jelölése: Mindkét fenti szabvány + CETOP RP 68P 4. fejezet Hajtástechnika Hengerek, forgatók és fogók

18 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

19 Speciális hengerek szimbólumai 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): 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!). Kettős működésű henger beállítható lökethatárolóval: Régi ábrázolási mód: Új ábrázolási mód: Kettős működésű henger a dugattyú blokkolására szolgáló, pneumatikusan oldható szerkezettel: I ½I I ½I Standard forgatók és motorok Pneumatikus forgató, egyszeres működésű: Fogók - szimbólumok felépítése Lineáris hajtású fogóknál henger szimbólumot használunk, forgatóműves fogóknál forgató szimbólumot. Pneumatikus forgató, kettős működésű határoló kapcsolókkal: Szabványos ábrázolási forma: G Alternatív ábrázolási forma: B1 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. G B2 Lineáris hajtással: 2I Forgatóműves hajtással: Pneumatikus motor két forgási iránnyal: I I I

20 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 és beállítható véghelyzetcsillapítással*: *Ezek a szimbólumok nem szerepelnek az ISO szabványban. Elektromos működtetőelemek osztályozása meghajtás - szíj - golyós orsó Elektromos hajtások Vezérlő Motor Függőleges rögzítésű - belső - külső - léptető - AC szervo - motor nélkül - igen, fékkel - nem

21 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

22 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. Szenzorok Jel: Minden olyan fizikai vagy kémiai mennyiség értéke, vagy értékváltozása amely alkalmas információ szerzésre, továbbításra és tárolásra. Az irányítási rendszer felépítése Irányítás részműveletei - Irányító berendezés (azon szerkezeti egységek összessége amelyek révén az irányítás megvalósul) - Irányított berendezés (irányítás tárgya) Szerkezeti részek: - elem (az irányítási rendszer tovább nem bontható egysége) - szerv (irányítási részfeladatot önállóan ellátó szerkezeti egység) - érzékelés (információszerzés a folyamatról (szenzorok)) - ítéletalkotás (döntés az érzékelt információ alapján (logikai kapuk, PLC)) - rendelkezés (utasításadás a beavatkozásra (logikai kapuk, PLC)) - beavatkozás (a folyamat befolyásolása a rendelkezés alapján (aktuátorok, szelepek)) - jelvivő vezeték (jeleket továbbít a szervek között)

23 Irányítás jelei Felvehető érték szerint: Időbeni lefolyás szerint: - folytonos (a működési tartományban bármilyen értéket felvehet) - diszkrét (csak meghatározott értéket vehet fel) - folyamatos (időben folyamatosan változó) - szaggatott ( időközönként megszakad) Információ megjelenése szerint: - analóg (közvetlenül képviseli az értékváltozást) - digitális (kódolt formában jelenik meg) Érték meghatározottsága szerint: - determinisztikus (függvénnyel megadható) - sztochasztikus (szabálytalan) Irányítás felosztása - Vezérlés - Szabályozás - Kézi (ember szükséges) - Önműködő (irányítás ember beavatkozása nélkül) Irányító berendezés Szelep Tartály Szelep Irányító berendezés Tartály Érzékelés -Szenzorok Véghelyzetérzékelők Szenzor fogalma: Eszköz, amely érzékeli és jelzi egy mennyiség, egy állapot megváltozását. Emlékeztető: mágneses gyűrű Feladatai: Tárgy helyzete, jelenléte, vagy hiánya Tárgy azonosítása Energia megléte Esemény bekövetkezése Hiba behatárolása Balesetvédelem Vagyonvédelem Ciklusidő csökkentése Kettősműködésű lineáris henger. Összehúzócsavaros kivitel.

24 Véghelyzetérzékelők Emlékeztető: mágneses gyűrű Véghelyzetérzékelők Véghelyzetérzékelőkkel a végrehajtóelem aktuális pozícióját lehet elektromos jelekké alakítani. érzékelő Kapcsolási pozíció (BE) hiszterézis Kapcsolási pozíció (KI) Pneumatikus megfogó. Ollós kivitel. Útszelepek működtetése mint jel-érzékelés Személyes működtetés Érzékelés - Szenzorok Szenzorok csoportosítása: Mechanikus működtetés (érintéses :1-10N) Végálláskapcsolók:

25 Végálláskapcsolók Hátrányai: Ívképződés Korrózió Pergés Összeakadás Kis kapcsolási frekvencia Alkalmazási terület: erős mágneses mezőt gerjesztő berendezések Véghelyzetérzékelők REED kapcsolók: egyszerű, olcsó felépítés mozgó alkatrészt tartalmaz, véges élettartam valamivel magasabb hiszterézis lassabb reakcióidő többféle feszültségre alkalmas Elektromos bekötés Véghelyzetérzékelők Elektronikus kapcsolók: Trimmer jeladó Három állású jeladó egyszerű, olcsó felépítés mozgó alkatrészt nem tartalmaz, hosszú élettartam kicsi hiszterézis gyors reakcióidő többféle feszültségre alkalmas Elektromos bekötés, 3-eres PNP

26 Példák érzékelők felfogatására: Induktív érzékelők Horonyba szerelt Sínre szerelt Bilincses szerelés Összehúzó csavarra szerelt Kapacitív érzékelők Ultrahangos érzékelők

27 Optikai érzékelő Torlónyomás 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

28 Nyomáskapcsolók Áramlásmérés MEMS elv Micro Electro Mechanical System Rh fűtő ellenállás Ru és Rd az detektáló ellenállások ha érékük megegyezik nincs áramlás, áramlással. ha értékük eltér az eltérés arányos az Ra kompenzáló elem az áramló közeg belépő hőmérsékletét érzékeli 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] 1 liter 20 C és 1000 mbar valamint a relatív páratartalom 65% - ANR. Áramlás mérés thermistor elv Thermistor thermal + resistor Áramlás mérés Kármán Tódor örvényleválási elv Az örvények által mozgatott vortex detektor frekvenciájával arányos az áramlás a frekvenciát piezo elektromos kristállyal érzékeli

29 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.