Garder le processus d'assemblage simple est toujours une façon intelligente de fabriquer n'importe quel produit. L'un des moyens les plus simples d'obtenir un mouvement linéaire ou rotatif pendant l'assemblage consiste à utiliser des actionneurs pneumatiques.
Carey Webster, responsable des solutions d'ingénierie de PHD Inc., a souligné : "Par rapport aux actionneurs électriques et hydrauliques, une installation simple et un coût réduit sont les deux principaux avantages des actionneurs pneumatiques."Lignes connectées aux accessoires.
PHD vend des actionneurs pneumatiques depuis 62 ans et sa clientèle la plus importante est constituée de constructeurs automobiles. D'autres clients proviennent des industries de l'électroménager, du médical, des semi-conducteurs, de l'emballage et de l'alimentation et des boissons.
Selon Webster, environ 25 % des actionneurs pneumatiques produits par PHD sont fabriqués sur mesure. Il y a quatre ans, la société a créé un actionneur sur mesure qui peut être utilisé comme tête de lecture pneumatique à pas fixe pour les fabricants de machines d'assemblage médical.
"La fonction de cette tête est de sélectionner et de placer rapidement et avec précision plusieurs pièces, puis de les mettre dans un conteneur pour le transport", a expliqué Webster. "La tête de ramassage est montée sur la base de la machine de fabrication de pièces.Il peut changer l'espacement des pièces de 10 mm à 30 mm, selon la taille de la pièce.
Déplacer des objets d'un point à un autre avec une grande force est l'une des spécialités des actionneurs pneumatiques, c'est pourquoi ils sont toujours le premier choix pour le mouvement des machines sur les chaînes de montage près d'un siècle après leur avènement. Les actionneurs pneumatiques sont également connus pour leur durabilité, leur coût -efficacité et tolérance aux surcharges. Désormais, la dernière technologie de détection permet aux ingénieurs d'optimiser les performances de l'actionneur et de l'intégrer dans n'importe quelle plate-forme de l'Internet industriel des objets (IIoT).
Dans la première moitié du 20e siècle, les actionneurs pneumatiques utilisés dans la fabrication étaient basés sur des vérins à simple effet qui généraient une force linéaire. Lorsque la pression d'un côté augmente, le vérin se déplace le long de l'axe du piston, générant une force linéaire. Lorsque l'élasticité est fournie de l'autre côté du piston, le piston revient dans sa position d'origine.
Kurt Stoll, co-fondateur de Festo AG & Co., a développé la première série de vérins en Europe, le type AH à simple effet, en coopération avec des ingénieurs salariés en 1955. Selon le chef de produit Michael Guelker, ces vérins ont été introduits dans le commercialiser l'année suivante. Actionneurs pneumatiques de Festo Corp. et Fabco-Air.
Peu de temps après, des cylindres de petit alésage irréparables et des actionneurs pneumatiques à crêpes ont été lancés, ainsi que ceux qui génèrent une force de rotation.Avant de fonder Bimba Manufacturing en 1957, Charlie Bimba a créé le premier cylindre irréparable dans son garage à Moni, Illinois.Ce cylindre, maintenant appelé le cylindre irréparable Original Line, est devenu et reste le produit phare de Bimba.
"A l'époque, le seul actionneur pneumatique sur le marché était un peu encombrant et relativement cher", a déclaré Sarah Manuel, chef de produit de l'actionneur pneumatique de Bimba. "Irrepairable a un corps rond universel, qui est moins cher, a la même durée de vie et ne ne nécessite pas d'entretien.Initialement, la durée de vie de ces actionneurs était de 1 400 milles.Lorsque nous les avons modifiés en 2012, leur durée de vie a plus que doublé pour atteindre 3 000 milles.
PHD a introduit l'actionneur de cylindre à petit alésage Tom Thumb en 1957. Aujourd'hui, comme à l'époque, l'actionneur utilise des cylindres standard NFPA, qui sont disponibles et interchangeables auprès de plusieurs fournisseurs d'équipement. Il contient également une structure de tirant qui permet la flexion. Le courant de PHD Les vérins à petit alésage offrent des performances élevées dans la plupart des applications et peuvent être équipés de tiges doubles, de joints haute température et de capteurs de fin de course.
L'actionneur Pancake a été conçu par Alfred W. Schmidt (le fondateur de Fabco-Air) à la fin des années 1950 pour répondre à la demande de vérins à course courte, fins et compacts adaptés aux espaces restreints. Ces vérins ont une structure de tige de piston qui fonctionne dans de manière simple ou double effet.
Ce dernier utilise de l'air comprimé pour alimenter la course d'extension et la course de rétraction pour déplacer la tige d'avant en arrière. Cette disposition rend le vérin à double effet très adapté aux charges de poussée et de traction. Les applications courantes incluent l'assemblage, le pliage, le serrage, l'alimentation, le formage , levage, positionnement, pressage, traitement, estampage, secouage et tri.
L'actionneur rond de la série M d'Emerson adopte une tige de piston en acier inoxydable, et les filetages roulants aux deux extrémités de la tige de piston garantissent que la connexion de la tige de piston est durable. L'actionneur est économique à utiliser, offre une variété d'options de montage et utilise composés à base d'huile pour la pré-lubrification afin d'obtenir une large gamme de performances sans entretien.
La taille des pores varie de 0,3125 pouce à 3 pouces. La pression d'air nominale maximale de l'actionneur est de 250 psi. Selon Josh Adkins, expert produit pour les actionneurs Emerson Machine Automation, les applications courantes incluent le serrage et le transfert de matériaux d'une chaîne de montage à une autre.
Les actionneurs rotatifs sont disponibles en versions simple ou double crémaillère et pignon, palettes et cannelures hélicoïdales. Ces actionneurs remplissent de manière fiable diverses fonctions telles que l'alimentation et l'orientation des pièces, la commande de goulottes ou l'acheminement des palettes sur des bandes transporteuses.
La rotation de la crémaillère et du pignon convertit le mouvement linéaire du cylindre en mouvement rotatif et est recommandée pour les applications de précision et à usage intensif. La crémaillère est un ensemble de dents d'engrenage droit reliées au piston du cylindre. Lorsque le piston se déplace, la crémaillère est poussée linéairement , et la crémaillère s'engrène avec les dents de l'engrenage circulaire du pignon, le forçant à tourner.
L'actionneur de lame utilise un simple moteur pneumatique pour entraîner la lame connectée à l'arbre d'entraînement rotatif. Lorsqu'une pression importante est appliquée à la chambre, elle se dilate et déplace la lame à travers un arc jusqu'à 280 degrés jusqu'à ce qu'elle rencontre une barrière fixe. Rotation inverse en inversant la pression d'air à l'entrée et à la sortie.
Le corps tournant à cannelures en spirale (ou coulissantes) est composé d'une coque cylindrique, d'un arbre et d'un manchon de piston. Comme la transmission à pignon et crémaillère, la transmission en spirale repose sur le concept de fonctionnement à engrenage cannelé pour convertir le mouvement linéaire du piston en rotation de l'arbre.
D'autres types d'actionneurs sont guidés, à échappement, multipositions, sans tige, combinés et professionnels. La caractéristique de l'actionneur pneumatique guidé est que la tige de guidage est montée sur la plaque de culasse, parallèlement à la tige de piston.
Ces tiges de guidage réduisent la flexion de la tige, la flexion du piston et l'usure inégale du joint. Elles assurent également la stabilité et empêchent la rotation, tout en résistant aux charges latérales élevées. Les modèles peuvent être de taille standard ou compacts, mais en général, ce sont des actionneurs robustes qui offrent une répétabilité.
Franco Stephan, directeur marketing d'Emerson Machine Automation, a déclaré : « Les fabricants veulent des actionneurs guidés pour diverses applications qui nécessitent robustesse et précision.Un exemple courant consiste à guider le piston de l'actionneur pour qu'il se déplace avec précision d'avant en arrière sur une table coulissante. Les actionneurs guidés réduisent également le besoin de guides externes dans les machines.
L'année dernière, Festo a présenté la série DGST de glissières pneumatiques miniatures avec des vérins à double guidage. Ces glissières sont l'une des glissières les plus compactes du marché et sont conçues pour la manipulation de précision, l'emmanchement, le pick and place, l'électronique et la lumière. applications d'assemblage. Vous avez le choix entre sept modèles, avec des charges utiles allant jusqu'à 15 livres et des longueurs de course allant jusqu'à 8 pouces. une pression de 6 bar. La même norme est le tampon et les capteurs de proximité, ils ne dépasseront pas l'encombrement de la glissière.
Les actionneurs d'échappement pneumatiques sont idéaux pour séparer et libérer des pièces individuelles des trémies, des convoyeurs, des bols d'alimentation vibrants, des rails et des magasins. communs dans de telles applications.Certains modèles sont équipés d'interrupteurs pour une connexion facile avec divers dispositifs de commande électroniques.
Guelker a souligné qu'il existe deux types d'actionneurs pneumatiques multipositions disponibles, et les deux sont à usage intensif. Le premier type se compose de deux cylindres indépendants mais connectés avec des tiges de piston s'étendant dans des directions opposées et s'arrêtant jusqu'à quatre positions.
L'autre type est caractérisé par 2 à 5 vérins à plusieurs étages connectés en série et avec des longueurs de course différentes. Une seule tige de piston est visible et elle se déplace dans une direction vers différentes positions.
Les actionneurs linéaires sans tige sont des actionneurs pneumatiques dans lesquels la puissance est transmise au piston via une connexion transversale. Cette connexion est soit connectée mécaniquement via une rainure dans le barillet profilé, soit connectée magnétiquement via un barillet profilé fermé. Certains modèles peuvent même utiliser une crémaillère et un pignon systèmes ou engrenages pour transmettre la puissance.
L'un des avantages de ces actionneurs est qu'ils nécessitent beaucoup moins d'espace d'installation que des vérins à tige de piston similaires. Un autre avantage est que l'actionneur peut guider et supporter la charge sur toute la longueur de course du vérin, ce qui en fait un choix judicieux pour les applications à course plus longue.
L'actionneur combiné fournit une course linéaire et une rotation limitée, et comprend des fixations et des fixations. Le cylindre de serrage serre directement la pièce à travers l'élément de serrage pneumatique ou automatiquement et à plusieurs reprises via le mécanisme de mouvement.
À l'état inactif, l'élément de serrage monte et pivote hors de la zone de travail. Une fois la nouvelle pièce à usiner positionnée, elle est pressurisée et rejointe. Grâce à la cinématique, une force de maintien très élevée peut être obtenue avec une faible consommation d'énergie.
Les pinces pneumatiques serrent, positionnent et déplacent les pièces en mouvement parallèle ou angulaire. Les ingénieurs les combinent souvent avec d'autres composants pneumatiques ou électroniques pour construire un système de prise et de placement. Pendant longtemps, les sociétés de semi-conducteurs ont utilisé de petits gabarits pneumatiques pour manipuler des transistors de précision et micropuces, tandis que les constructeurs automobiles ont utilisé de puissants gabarits pour déplacer des moteurs de voiture entiers.
Les neuf appareils de la série Pneu-Connect de PHD sont directement connectés aux ports d'outils du robot collaboratif Universal Robots.Tous les modèles ont une vanne de commande directionnelle pneumatique intégrée pour l'ouverture et la fermeture de l'appareil.Le logiciel URCap permet une configuration intuitive et simple de l'appareil.
La société propose également le kit Pneu-ConnectX2, qui peut connecter deux pinces pneumatiques pour augmenter la flexibilité de l'application. Ces kits comprennent deux pinces GRH (avec des capteurs analogiques qui fournissent un retour de position de la mâchoire), deux pinces GRT ou une pince GRT et une pince GRH. Chaque kit comprend la fonctionnalité Freedrive, qui peut être connectée à un robot collaboratif pour un positionnement et une programmation faciles.
Lorsque les vérins standard ne peuvent pas effectuer une ou plusieurs tâches pour une application spécifique, les utilisateurs finaux doivent envisager d'utiliser des vérins spéciaux, tels que l'arrêt de charge et le sinus. Le vérin d'arrêt de charge est généralement équipé d'un amortisseur industriel hydraulique, qui est utilisé pour arrêter la transmission. charger doucement et sans rebond. Ces vérins conviennent pour une installation verticale et horizontale.
Par rapport aux vérins pneumatiques traditionnels, les vérins sinusoïdaux peuvent mieux contrôler la vitesse, l'accélération et la décélération des vérins pour transporter des objets de précision. Ce contrôle est dû aux deux rainures sur chaque lance tampon, ce qui entraîne une accélération ou une décélération initiale plus progressive, et un transition en douceur vers un fonctionnement à pleine vitesse.
Les fabricants utilisent de plus en plus des interrupteurs de position et des capteurs pour surveiller plus précisément les performances de l'actionneur. En installant un interrupteur de position, le système de contrôle peut être configuré pour déclencher un avertissement lorsque le vérin n'atteint pas la position étendue ou rétractée programmée comme prévu.
Des interrupteurs supplémentaires peuvent être utilisés pour déterminer quand l'actionneur atteint la position intermédiaire et le temps d'exécution nominal de chaque mouvement. Cette information peut informer l'opérateur d'une panne imminente avant qu'une panne complète ne se produise.
Le capteur de position confirme que la position de la première étape d'action est terminée, puis entre dans la deuxième étape. Cela garantit une fonctionnalité continue, même si les performances et la vitesse de l'équipement changent avec le temps.
"Nous fournissons des fonctions de capteur sur les actionneurs pour aider les entreprises à mettre en œuvre l'IIoT dans leurs usines", a déclaré Adkins. "Les utilisateurs finaux ont désormais accès à des données critiques pour mieux surveiller l'actionneur et optimiser ses performances.Ces données vont de la vitesse et de l'accélération à la précision de la position, au temps de cycle et à la distance totale parcourue.Ce dernier aide l'entreprise à mieux déterminer la durée de vie restante du joint de l'actionneur. »
Les capteurs de proximité magnétiques ST4 et ST6 d'Emerson peuvent être facilement intégrés dans divers actionneurs pneumatiques. La conception compacte du capteur lui permet d'être utilisé dans des espaces restreints et des installations embarquées. Le boîtier robuste est standard, avec des LED pour indiquer l'état de la sortie.
La plate-forme technologique IntelliSense de Bimba combine des capteurs, des vérins et des logiciels pour fournir des données de performances en temps réel pour son équipement pneumatique standard. Ces données permettent une surveillance étroite des composants individuels et fournissent aux utilisateurs les informations dont ils ont besoin pour passer des réparations d'urgence aux mises à niveau proactives.
Jeremy King, chef de produit de la technologie de détection Bimba, a déclaré que l'intelligence de la plate-forme réside dans le module d'interface de capteur à distance (SIM), qui peut être facilement connecté au cylindre via des accessoires pneumatiques.SIM utilise des paires de capteurs pour envoyer des données (y compris le cylindre conditions, temps de parcours, fin de parcours, pression et température) à l'automate pour l'alerte précoce et le contrôle. En même temps, la carte SIM envoie des informations en temps réel au PC ou à la passerelle de données IntelliSense. Cette dernière permet aux gestionnaires d'accéder à distance aux données pour analyse.
Guelker a déclaré que la plate-forme VTEM de Festo peut aider les utilisateurs finaux à mettre en œuvre des systèmes basés sur l'IIoT. La plate-forme modulaire et reconfigurable est conçue pour les entreprises qui produisent de petits lots et des produits à cycle de vie court. Elle offre également une utilisation élevée des machines, une efficacité énergétique et une flexibilité.
Les vannes numériques de la plate-forme changent de fonctions en fonction de diverses combinaisons d'applications de mouvement téléchargeables. Les autres composants comprennent des processeurs intégrés, des communications Ethernet, des entrées électriques pour un contrôle rapide d'applications analogiques et numériques spécifiques et des capteurs de pression et de température intégrés pour l'analyse des données.
Jim est rédacteur en chef chez ASSEMBLY et a plus de 30 ans d'expérience dans l'édition. Avant de rejoindre ASSEMBLY, Camillo était rédacteur en chef de PM Engineer, Association for Facilities Engineering Journal et Milling Journal. Jim est diplômé en anglais de l'Université DePaul.
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Heure de publication : 24 décembre 2021