Dispositivi pneumatici di sistemi meccatronici

Macchine mobili, robot e vari sistemi meccatronici hanno la capacità di spostare o modificare la posizione delle loro parti grazie agli attuatori. La direzione del movimento di questa o quella parte del sistema è chiamata grado di libertà, e più gradi di libertà ha l'attuatore, maggiore è la mobilità della macchina, del robot o dell'attuatore.

A seconda del tipo di azionamento, si ottiene un'implementazione più o meno qualitativa dell'interazione tra le parti della macchina, nonché l'efficienza e la flessibilità del suo funzionamento. La scelta del tipo di attuatore è un compito difficile che viene deciso in fase di progettazione del sistema da ingegneri e tecnologi robotici.

Uno dei tipi popolari di unità utilizzate nei sistemi meccatronici — attuatore pneumatico… Qui il gas viene utilizzato come mezzo di lavoro, solitamente aria compressa, la cui energia aziona il meccanismo. Ecco perché gli attuatori pneumatici sono economici, affidabili, facili da configurare e utilizzare e resistenti al fuoco.Non vi è alcun costo per l'acquisto e lo smaltimento del fluido di lavoro (aria).

Tuttavia, esistono alcuni svantaggi, ad esempio una possibile riduzione della pressione di esercizio a causa di trafilamenti dovuti alla scarsa tenuta dei tubi, che comporta perdite di potenza e velocità, nonché complicazioni nel posizionamento. Tuttavia, i motori pneumatici, i cilindri pneumatici e i motori pneumatici pneumatici sono oggi ampiamente utilizzati nei robot e nelle macchine mobili.

Diamo un'occhiata a un dispositivo tipico azionamento pneumatico… L'azionamento pneumatico in quanto tale include necessariamente un compressore e un motore ad aria. In questa combinazione, il sistema può convertire le caratteristiche meccaniche dell'azionamento in base alle esigenze di carico.

Gli attuatori pneumatici del movimento traslatorio sono a due posizioni, quando il movimento del corpo di lavoro viene eseguito tra due posizioni finali, nonché multiposizione, quando il movimento viene eseguito in posizioni diverse.

Secondo il principio di funzionamento, gli attuatori pneumatici possono essere a semplice effetto (quando la molla fornisce il ritorno alla posizione di partenza) oa doppio effetto (il ritorno, come il movimento di lavoro, è prodotto dall'aria compressa). Gli attuatori lineari pneumatici si dividono principalmente in due tipologie: a pistone e a membrana.

In un attuatore a pistone pneumatico, il pistone si muove nel cilindro sotto l'azione dell'aria compressa o di una molla (la corsa di ritorno per un attuatore a semplice effetto è fornita da una molla).In un attuatore a diaframma pneumatico, una camera divisa da un diaframma in due cavità ha da un lato aria compressa che preme il diaframma e, dall'altro, un'asta è attaccata al diaframma e riceve una forza longitudinale dal diaframma. Pertanto, l'attuatore pneumatico viene utilizzato con successo nei sistemi di controllo ciclico, ad esempio nei manipolatori con movimento dello stelo orizzontale.

Funzionalmente, l'attuatore pneumatico può essere suddiviso in quattro unità: l'unità di preparazione dell'aria, l'unità di distribuzione dell'aria compressa, il motore dell'attuatore e il sistema di trasmissione dell'aria compressa agli attuatori.

Nell'unità di climatizzazione, l'aria viene asciugata e pulita dalla polvere. Secondo il programma, il blocco di distribuzione apre o chiude (con l'ausilio di valvole) l'alimentazione di aria compressa alla cavità dei motori di azionamento.

Le valvole sono generalmente azionate da elettromagneti o anche pneumaticamente (se l'ambiente è esplosivo). Il blocco motore esecutivo è in realtà cilindri con pistoni che ruotano o si muovono in linea retta: cilindri pneumatici che differiscono per determinati spostamenti, forze e velocità.

Ogni motore ha il proprio ciclo di lavoro e la sequenza dei cicli è rigorosamente determinata dal processo tecnologico e controllata dal programma corrispondente sistemi di controllo robot… Il sistema per la trasmissione dell'aria compressa a diversi dispositivi utilizza azionamenti pneumatici con sezioni diverse, a seconda del compito da svolgere.

In linea di principio, la trasmissione e la conversione dell'energia in un azionamento pneumatico si presenta così.Il motore primo aziona il compressore, che comprime l'aria. L'aria compressa viene quindi alimentata attraverso l'apparecchiatura di controllo al motore pneumatico, dove la sua energia viene convertita in energia meccanica (movimento del pistone, stelo). Successivamente, il gas di lavoro viene scaricato nell'ambiente, ovvero non ritorna al compressore.

I vantaggi degli azionamenti pneumatici difficilmente possono essere sopravvalutati. Rispetto ai liquidi, l'aria è più comprimibile, meno densa e viscosa, più liquida. La viscosità dell'aria aumenta con la pressione e la temperatura.

Ma poiché l'aria contiene sempre una piccola quantità di vapore acqueo e non ha proprietà lubrificanti, esiste il rischio di un effetto dannoso della condensa sulle superfici di lavoro delle camere. Pertanto, gli azionamenti pneumatici necessitano di condizionamento, ovvero vengono fornite in anticipo tali proprietà per prolungare la durata dell'azionamento in cui viene utilizzato come ambiente di lavoro.