Mekatronik sistemlerin pnömatik cihazları

Hareketli makineler, robotlar ve çeşitli mekatronik sistemler, aktüatörler sayesinde parçalarının hareket ettirilmesi veya konumlarının değiştirilmesi kabiliyetine sahiptir. Sistemin şu veya bu kısmının hareket yönüne serbestlik derecesi denir ve aktüatörün sahip olduğu serbestlik derecesi arttıkça makine, robot veya aktüatörün hareketliliği de artar.

Tahrik tipine bağlı olarak, makine parçalarının birbirleriyle etkileşiminin az ya da çok niteliksel bir uygulaması ve çalışmasının verimliliği ve esnekliği elde edilir. Aktüatör tipini seçmek, robot mühendisleri ve teknoloji uzmanları tarafından sistem tasarımı aşamasında karar verilen zor bir iştir.

Kullanılan popüler sürücü türlerinden biri mekatronik sistemlerde — pnömatik aktüatör… Burada çalışma ortamı olarak gaz, genellikle enerjisi mekanizmayı çalıştıran basınçlı hava kullanılır. Bu nedenle pnömatik aktüatörler ucuz, güvenilir, kurulumu ve çalıştırılması kolay ve yangına karşı güvenlidir.Çalışma sıvısının (hava) satın alınması ve bertaraf edilmesi için herhangi bir maliyet yoktur.

Bununla birlikte, bazı dezavantajlar da vardır, örneğin, boruların zayıf sızdırmazlığından kaynaklanan sızıntı nedeniyle çalışma basıncında olası bir düşüş, bu da güç ve hız kayıplarına ve ayrıca konumlandırmada zorluklara yol açar. Bununla birlikte pnömatik motorlar, pnömatik silindirler ve pnömatik pnömatik motorlar günümüzde robotlarda ve mobil makinelerde yaygın olarak kullanılmaktadır.

Tipik bir cihaza bakalım pnömatik tahrik… Pnömatik tahrik, zorunlu olarak bir kompresör ve bir hava motoru içerir. Bu kombinasyonda sistem, sürücünün mekanik özelliklerini yük gereksinimlerine göre dönüştürebilir.

Çevirme hareketinin pnömatik aktüatörleri, çalışma gövdesinin hareketi iki uç konum arasında gerçekleştirildiğinde iki konumlu ve hareket farklı konumlarda gerçekleştirildiğinde çok konumludur.

Pnömatik aktüatörler çalışma prensibine göre tek etkili (yay başlangıç ​​konumuna dönüş sağladığında) veya çift etkili (dönüş, çalışma hareketi gibi basınçlı hava ile üretilir) olabilir. Pnömatik lineer aktüatörler esas olarak iki türe ayrılır: pistonlu ve diyaframlı.

Bir pnömatik pistonlu aktüatörde, piston, basınçlı havanın veya bir yayın etkisi altında silindir içinde hareket eder (tek etkili bir aktüatörün geri dönüşü bir yay tarafından sağlanır).Bir pnömatik diyafram aktüatöründe, bir diyaframla iki boşluğa bölünmüş bir haznenin bir tarafında diyaframa baskı yapan basınçlı hava bulunur ve diğer tarafında diyaframa bir çubuk takılır ve diyaframdan uzunlamasına bir kuvvet alır. Böylece, pnömatik aktüatör, döngüsel kontrol sistemlerinde, örneğin yatay gövde hareketine sahip manipülatörlerde başarıyla kullanılır.

Pnömatik aktüatör fonksiyonel olarak dört birime ayrılabilir: hava hazırlama ünitesi, basınçlı hava dağıtım ünitesi, aktüatör motoru ve aktüatörlere basınçlı hava iletim sistemi.

Klima ünitesinde hava kurutularak tozdan arındırılır. Programa göre, dağıtım bloğu tahrik motorlarının boşluğuna basınçlı hava beslemesini açar veya kapatır (valfler yardımıyla).

Valfler genellikle elektromıknatıslarla veya ayrıca pnömatik olarak (ortam patlayıcı ise) çalıştırılır. Yürütücü motor bloğu aslında pistonları düz bir çizgide dönen veya hareket eden silindirlerdir - belirli yer değiştirmeler, kuvvetler ve hızlarda farklılık gösteren pnömatik silindirler.

Her motorun kendi çalışma döngüsü vardır ve döngü sırası kesinlikle teknolojik süreç tarafından belirlenir ve ilgili program tarafından kontrol edilir. robot kontrol sistemleri… Basınçlı havayı farklı cihazlara ileten sistem, eldeki göreve göre farklı bölümlere sahip pnömatik tahrikler kullanır.

Prensip olarak, bir pnömatik tahrikte enerjinin iletimi ve dönüştürülmesi şöyle görünür.Ana taşıyıcı, havayı sıkıştıran kompresörü çalıştırır. Basınçlı hava daha sonra kontrol ekipmanı aracılığıyla, enerjisinin mekanik enerjiye (pistonun, çubuğun hareketi) dönüştürüldüğü pnömatik motora beslenir. Bundan sonra çalışma gazı ortama atılır yani kompresöre geri dönmez.

Pnömatik tahriklerin avantajları abartılamaz. Sıvılarla karşılaştırıldığında, hava daha sıkıştırılabilir, daha az yoğun ve viskoz, daha sıvıdır. Hava viskozitesi basınç ve sıcaklıkla artar.

Ancak hava her zaman az miktarda su buharı içerdiğinden ve yağlama özelliği bulunmadığından, odaların çalışma yüzeylerinde yoğuşmanın zararlı bir etkisi olma riski vardır. Bu nedenle pnömatik tahriklerin şartlandırılması gerekir, yani çalışma ortamı olarak kullanıldığı tahrikin hizmet ömrünü uzatmak için bu tür özellikler önceden verilir.