核心组成部分和选择标准

设计一个气动多动器系统,首先要选择正确的组件,每个元素必须大小并指定,以便同时或按顺序处理多个动器的综合需求.

演员:线性、扶轮和格利珀斯

线性圆柱体是最常见的,在单作用,双作用,无鼠标设计中都有. 旋转式的转动器为旋转任务提供有限角或连续旋转. 气压式的握手操作部分的拾取和放置操作. 选择取决于负载,中风,速度,以及环境因素. 工程师必须使用公式[ Force = 压力× Piston Area计算力,计算摩擦和负载变数. 诸如 Festo等厂商提供的目录数据提供了详细的性能曲线.

阀门:方向控制和流量管制

软体阀是工作马,可用于4/2、5/2和5/3配置。比例阀提供精细定位,而流控阀管理速度。对于多动器系统,多载阀降低管道复杂度。阀门(Cv或Kv)必须计入总流量需求。 选择指南参考 SMC的技术资源。

传感器和反馈

装在气瓶上的磁簧开关或固态传感器提供中风末端信号,压力传感器和流电表可以进行高级诊断,对于协调运动,编码系统或带有集成传感器的气态定位气瓶,确保可重复性.

主计长和通信员

可编程逻辑控制器(PLC)是标准,经常通过场布(Profibus, EtherNet/IP)或IO-Link进行通信. 控制器执行顺序阀和同步激活器的逻辑. 选择一个输入/输出足够且处理速度快的控制器对于时间要求紧的复杂任务至关重要.

空气准备股(FRL)

压缩空气必须是清洁、干燥和润滑的。过滤器-调节器-润滑器组件(FRL)会调节空气。对于多激活器系统,系统入口的主要FRL至关重要,可能为分支配有二级单元。 适当的选择可以防止污染,并确保所有设备的空气质量一致。

协调和控制设计

复杂的自动化任务需要激活器协同工作,这需要深思熟虑的控制架构和编程.

同步运动

多个气缸的真正同步是通过机械耦合或电子控制实现的,使用比例阀和位置反馈. 例如,抬起一个带有四个气缸的重平台需要同时扩展以避免绑定. 与运动控制器的闭路控制可以在毫秒内同步多个轴. 通过PLC使用主锁或齿轮算法可以协调速度.

顺序和间锁

连续操作——例如,夹住、然后钻探、然后收回——由梯级图或结构化文本中的继序管理。在满足条件(传感器确认、压力稳定)之前,间隔会防止下一步。国机设计有助于管理多个平行分支的复杂序列。结合计时器和计数器来适应性延迟。

适应性控制和诊断

现代系统可以适应变化:根据部分大小调整速度或补偿降压。这需要使用比例阀和传感器反馈以及增益调度。 机载诊断器可以监测周期时间、压力趋势和阀门激活计数。 预测性维护是可能的,可以减少计划外的停机时间。

气动电路设计基础

管、多管和配件的物理布局直接影响性能。 设计不良的电路会导致压力下降、反应迟缓和能量损失。

管道和管线尺寸

管内直径必须足够大, 足以供应所有动脉器而不会过度降压。 拇指规则: 将空气速度保持在树枝10 m/s以下, 将主管6 m/s以下。 使用铜或铝硬管进行主线; 弹性聚氨酯或尼龙管进行最终连接。 快速连接配件简化维护但添加限制。 计算总长度, 考虑配件和弯曲。

手提架和支架基座

Manidold块将多个阀门整合成一个紧凑的组装,减少管道,并改进反应时间。子基板可以方便地更换阀门弹匣。确保多供应端口大小能够处理总流量。专用排气道有助于音衰减和清洁。

流量和压力计算

每个动因子每个周期消耗一量空气。 将单个消耗率相加以大小压缩机和主供应线。 对于连续运行,使用标准流方程(例如, ]Q = V× n [ ) , 其中Q为流量率, V为流量每周期, n为每分钟循环 。 然后与阀门流系数Cv 比较。 系统压力为 6–7 bar , 但较低压力可能足以节省能量, 节省能源。 Norgren的技术库 提供了详细的计算实例。

应对共同挑战

即使是设计良好的系统也遇到问题,主动工程最能缓解问题。

气压一致性

当多个振动器同时移动时,下游压力可以下降。 解决方案:使用更大的空气接收器,增加直径,或对振动器进行排序以避免峰值需求。每个分支的压力调节器确保局部稳定性。

漏漏检测

漏出浪费能量和降解性能。在主线上进行常规超声波检查或安装流量计以监测消费趋势。对于大型网络,区间监测有助于确定问题区域。使用线状密封剂或O环配件以尽量减少联合泄漏。

构成部分:佩戴和维修

循环式密封会随时间而磨损,根据周期计数安排预防性更换。使用带有润滑密封的高质量气瓶寿命更长。脱氧干燥器和结合滤器通过去除水分和油溶胶延长组件寿命。

安全和能源效率

在恶劣的环境中,气泡系统本质上比电压安全,但仍需要保障。

安全考虑

关闭/停机程序在维护过程中保证0能量。 Explaint阀门应该迅速排出被困空气。 在多作用器系统中,由于受困压力造成的意外运动会造成伤害。 使用快速排气阀和单点能量隔离。 紧急停机电路必须切断阀门的电源, 并将所有气瓶排入安全状态 。

能源效率

压缩空气很昂贵,通过下列方式将消耗降到最低:

  • 尽可能利用当地压力调节来降低压力.
  • 指定带有较小的负载的圆柱。
  • 安装流控阀以减慢运动,减少需求.
  • 利用节能阀(费斯托的MSE6-C2M系统)回收废气能量.

完善的系统可以将空气消耗减少30%或以上.

真实世界应用实例

在包装中,飞行的运输器使用多个气瓶进行箱体安装、产品装载和箱体密封,所有装置都通过PLC进行排序。在机器人采摘和放置处,一个带有三个气动轴的气动装置为轻量级有效载荷提供了成本效益高的动作。对于自动装配、同步抓取器和压压置器,插入具有高度重复性的部件。

对于更深入的潜水应用设计,ISO 1219-1标准覆盖了气动电路的图形符号,帮助工程师清晰地沟通设计.

结论

设计复杂自动化的肺多动器系统需要严格的组件选择、仔细的电路规划和周密的监控编程。 通过解决空气准备、同步和诊断,工程师们构建了能够提供可靠、高效和适应性能的系统。 投资于适当的规模化和现代控制技术可以带来生产力红利,降低所有权的总成本。