Dispositivos neumáticos de sistemas mecatrónicos.
Máquinas móviles, robots y diversos sistemas mecatrónicos tienen la capacidad de mover o cambiar la posición de sus piezas gracias a actuadores. La dirección de movimiento de esta o aquella parte del sistema se denomina grado de libertad, y cuantos más grados de libertad tenga el actuador, mayor será la movilidad de la máquina, robot o actuador.
Según el tipo de accionamiento, se logra una implementación más o menos cualitativa de la interacción de las partes de la máquina entre sí, así como la eficiencia y flexibilidad de su funcionamiento. Elegir el tipo de actuador es una tarea difícil que los ingenieros y tecnólogos en robótica deciden en la etapa de diseño del sistema.
Uno de los tipos populares de unidades utilizadas en sistemas mecatrónicos — Actuador neumático… Aquí se utiliza gas como medio de trabajo, generalmente aire comprimido, cuya energía impulsa el mecanismo. Es por eso que los actuadores neumáticos son baratos, confiables, fáciles de configurar y operar, y seguros contra incendios.No hay costo para comprar y desechar el fluido de trabajo (aire).
Sin embargo, existen algunas desventajas, por ejemplo, una posible reducción de la presión de trabajo por fugas debido a la mala estanqueidad de las tuberías, lo que conduce a pérdidas de potencia y velocidad, así como a complicaciones en el posicionamiento. Sin embargo, los motores neumáticos, los cilindros neumáticos y los motores neumáticos neumáticos se utilizan ampliamente hoy en día en robots y máquinas móviles.
Veamos un dispositivo típico. accionamiento neumático… El accionamiento neumático como tal incluye necesariamente un compresor y un motor neumático. En esta combinación, el sistema puede convertir las características mecánicas del variador de acuerdo con los requisitos de carga.
Los actuadores neumáticos de movimiento de traslación son de dos posiciones, cuando el movimiento del cuerpo de trabajo se realiza entre dos posiciones finales, así como multiposición, cuando el movimiento se realiza en diferentes posiciones.
Según el principio de funcionamiento, los actuadores neumáticos pueden ser de simple efecto (cuando el resorte proporciona el retorno a la posición inicial) o de doble efecto (el retorno, al igual que el movimiento de trabajo, se produce por aire comprimido). Los actuadores lineales neumáticos se dividen principalmente en dos tipos: pistón y diafragma.
En un actuador de pistón neumático, el pistón se mueve en el cilindro bajo la acción del aire comprimido o un resorte (la carrera de retorno para un actuador de simple efecto la proporciona un resorte).En un actuador de diafragma neumático, una cámara dividida por un diafragma en dos cavidades tiene, por un lado, aire comprimido que presiona el diafragma y, por el otro lado, una varilla está unida al diafragma y recibe una fuerza longitudinal del diafragma. Así, el actuador neumático se utiliza con éxito en sistemas de control cíclico, por ejemplo, en manipuladores con movimiento de vástago horizontal.
Funcionalmente, el actuador neumático se puede dividir en cuatro unidades: la unidad de preparación de aire, la unidad de distribución de aire comprimido, el motor del actuador y el sistema de transmisión de aire comprimido a los actuadores.
En la unidad de aire acondicionado, el aire se seca y se limpia de polvo. Según el programa, el bloque de distribución abre o cierra (con la ayuda de válvulas) el suministro de aire comprimido a la cavidad de los motores de accionamiento.
Las válvulas suelen ser accionadas por electroimanes o también neumáticamente (si el ambiente es explosivo). El bloque del motor ejecutivo es en realidad cilindros con pistones que giran o se mueven en línea recta: cilindros neumáticos que difieren en desplazamientos, fuerzas y velocidades determinados.
Cada motor tiene su propio ciclo de trabajo, y la secuencia de ciclos está estrictamente determinada por el proceso tecnológico y controlada por el programa correspondiente. sistemas de control de robots… El sistema de transmisión de aire comprimido a diferentes dispositivos utiliza accionamientos neumáticos con diferentes secciones, según la tarea a realizar.
En principio, la transmisión y conversión de energía en un accionamiento neumático se ve así.El motor principal impulsa el compresor, que comprime el aire. Luego, el aire comprimido se alimenta a través del equipo de control al motor neumático, donde su energía se convierte en energía mecánica (movimiento del pistón, varilla). Después de eso, el gas de trabajo se descarga al medio ambiente, es decir, no regresa al compresor.
Las ventajas de los accionamientos neumáticos difícilmente pueden exagerarse. En comparación con los líquidos, el aire es más comprimible, menos denso y viscoso, más líquido. La viscosidad del aire aumenta con la presión y la temperatura.
Pero dado que el aire siempre contiene una pequeña cantidad de vapor de agua y no tiene propiedades lubricantes, existe el riesgo de un efecto nocivo de condensación en las superficies de trabajo de las cámaras. Por lo tanto, los accionamientos neumáticos necesitan acondicionamiento, es decir, se les otorgan tales propiedades de antemano para prolongar la vida útil del accionamiento en el que se utiliza como entorno de trabajo.