Menjaga proses perakitan tetap sederhana selalu merupakan cara cerdas untuk membuat produk apa pun. Salah satu cara termudah untuk mencapai gerakan linier atau putar selama perakitan adalah dengan menggunakan aktuator pneumatik.
Carey Webster, Manajer Solusi Rekayasa PHD Inc., menunjukkan: "Dibandingkan dengan aktuator listrik dan hidrolik, pemasangan yang sederhana dan biaya yang lebih rendah adalah dua keunggulan utama aktuator pneumatik."Garis terhubung ke aksesori.
PHD telah menjual aktuator pneumatik selama 62 tahun, dan basis pelanggan terbesarnya adalah produsen mobil. Pelanggan lainnya berasal dari industri barang putih, medis, semikonduktor, pengemasan dan makanan dan minuman.
Menurut Webster, sekitar 25% dari aktuator pneumatik yang diproduksi oleh PHD dibuat khusus. Empat tahun lalu, perusahaan menciptakan aktuator khusus yang dapat digunakan sebagai kepala pick-up pneumatik pitch tetap untuk produsen mesin perakitan medis.
“Fungsi head ini adalah untuk memilih dan menempatkan beberapa part dengan cepat dan akurat, lalu memasukkannya ke dalam wadah untuk transportasi,” jelas Webster. “Head pick-up dipasang di dasar mesin pembuat suku cadang.Itu dapat mengubah jarak bagian dari 10 mm menjadi 30 mm, tergantung pada ukuran bagian tersebut.
Memindahkan objek dari titik ke titik dengan kekuatan yang kuat adalah salah satu spesialisasi aktuator pneumatik, itulah sebabnya aktuator pneumatik masih menjadi pilihan pertama untuk pergerakan mesin di jalur perakitan hampir satu abad setelah kemunculannya. Aktuator pneumatik juga dikenal karena daya tahan, biaya -efektivitas dan toleransi beban berlebih. Sekarang, teknologi penginderaan terbaru memungkinkan para insinyur untuk mengoptimalkan kinerja aktuator dan mengintegrasikannya ke dalam platform Industrial Internet of Things (IIoT) apa pun.
Pada paruh pertama abad ke-20, aktuator pneumatik yang digunakan dalam manufaktur didasarkan pada silinder kerja tunggal yang menghasilkan gaya linier. Saat tekanan di satu sisi meningkat, silinder bergerak di sepanjang sumbu piston, menghasilkan gaya linier. Ketika Ketahanan diberikan ke sisi lain piston, piston kembali ke posisi semula.
Kurt Stoll, salah satu pendiri Festo AG & Co., mengembangkan silinder seri pertama di Eropa, tipe AH kerja tunggal, bekerja sama dengan insinyur karyawan pada tahun 1955. Menurut manajer produk Michael Guelker, silinder ini diperkenalkan ke pasar tahun berikutnya. Aktuator pneumatik dari Festo Corp. dan Fabco-Air.
Segera setelah itu, silinder lubang kecil yang tidak dapat diperbaiki dan aktuator pneumatik pancake diluncurkan, serta yang menghasilkan gaya rotasi. Sebelum mendirikan Bimba Manufacturing pada tahun 1957, Charlie Bimba menciptakan silinder pertama yang tidak dapat diperbaiki di garasinya di Moni, Illinois. Silinder ini, sekarang disebut Silinder asli yang tidak dapat diperbaiki, telah menjadi dan tetap menjadi produk andalan Bimba.
“Pada saat itu, satu-satunya aktuator pneumatik di pasaran agak rumit dan relatif mahal,” kata Sarah Manuel, manajer produk aktuator pneumatik Bimba. tidak memerlukan pemeliharaan.Awalnya, masa pakai aktuator ini adalah 1.400 mil.Saat kami memodifikasinya pada tahun 2012, masa pakainya meningkat lebih dari dua kali lipat menjadi 3.000 mil.”
PHD memperkenalkan aktuator silinder lubang kecil Tom Thumb pada tahun 1957. Hari ini, seperti pada saat itu, aktuator menggunakan silinder standar NFPA, yang tersedia dan dapat dipertukarkan dari beberapa pemasok peralatan. produk silinder lubang kecil memiliki kinerja tinggi di sebagian besar aplikasi, dan mungkin dilengkapi dengan batang ganda, segel suhu tinggi, dan sensor akhir langkah.
Aktuator Pancake dirancang oleh Alfred W. Schmidt (pendiri Fabco-Air) pada akhir 1950-an untuk memenuhi permintaan silinder langkah pendek, tipis, dan kompak yang cocok untuk ruang sempit. Silinder ini memiliki struktur batang piston yang bekerja di dengan cara kerja tunggal atau kerja ganda.
Yang terakhir menggunakan udara terkompresi untuk memberi tenaga pada langkah ekstensi dan langkah retraksi untuk menggerakkan batang bolak-balik. Pengaturan ini membuat silinder kerja ganda sangat cocok untuk beban dorong dan tarik. Aplikasi umum meliputi perakitan, pembengkokan, penjepitan, pengumpanan, pembentukan , mengangkat, memposisikan, menekan, memproses, menginjak, mengguncang, dan menyortir.
Aktuator bundar seri M Emerson mengadopsi batang piston baja tahan karat, dan ulir penggulung di kedua ujung batang piston memastikan bahwa sambungan batang piston tahan lama. Aktuator ini hemat biaya untuk dioperasikan, menawarkan berbagai opsi pemasangan, dan menggunakan senyawa berbasis minyak untuk pra-pelumasan untuk mencapai berbagai kinerja bebas perawatan.
Ukuran pori berkisar dari 0,3125 inci hingga 3 inci. Tekanan udara pengenal maksimum aktuator adalah 250 psi. Menurut Josh Adkins, pakar produk Emerson Machine Automation Actuators, aplikasi umum termasuk menjepit dan memindahkan material dari satu jalur perakitan ke jalur perakitan lainnya.
Aktuator putar tersedia dalam versi rak dan pinion tunggal atau ganda, baling-baling dan spline spiral. Aktuator ini dengan andal menjalankan berbagai fungsi seperti memberi makan dan mengarahkan bagian, meluncurkan saluran atau palet perutean pada sabuk konveyor.
Rotasi rak dan pinion mengubah gerakan linier silinder menjadi gerakan berputar dan direkomendasikan untuk aplikasi presisi dan tugas berat. Rak adalah seperangkat gigi roda gigi pacu yang terhubung ke piston silinder. Saat piston bergerak, rak didorong secara linier , dan rak menyatu dengan gigi roda gigi melingkar pinion, memaksanya untuk berputar.
Aktuator sudu menggunakan motor udara sederhana untuk menggerakkan sudu yang terhubung ke poros penggerak yang berputar. Ketika tekanan yang signifikan diterapkan ke ruang, ia mengembang dan menggerakkan sudu melalui busur hingga 280 derajat hingga bertemu dengan penghalang tetap. Rotasi terbalik dengan membalikkan tekanan udara di inlet dan outlet.
Badan putar spline spiral (atau geser) terdiri dari cangkang silinder, poros, dan selongsong piston. Seperti transmisi rak dan pinion, transmisi spiral bergantung pada konsep operasi roda gigi spline untuk mengubah gerakan piston linier menjadi rotasi poros.
Jenis aktuator lainnya termasuk berpemandu, escapement, multi-posisi, tanpa batang, gabungan, dan profesional. Fitur aktuator pneumatik berpemandu adalah bahwa batang pemandu dipasang pada pelat kuk, sejajar dengan batang piston.
Batang pemandu ini mengurangi pembengkokan batang, pembengkokan piston, dan keausan seal yang tidak rata. Mereka juga memberikan stabilitas dan mencegah rotasi, sambil menahan beban samping yang tinggi. Model mungkin berukuran standar atau kompak, tetapi secara umum, mereka adalah aktuator tugas berat yang memberikan pengulangan.
Franco Stephan, Direktur Pemasaran Emerson Machine Automation, berkata: “Produsen menginginkan aktuator terpandu untuk berbagai aplikasi yang memerlukan ketahanan dan presisi.”Contoh umum adalah memandu piston aktuator untuk bergerak bolak-balik secara akurat di atas meja geser. Aktuator yang dipandu juga mengurangi kebutuhan akan pemandu eksternal di mesin.”
Tahun lalu, Festo memperkenalkan seri slide pneumatik mini DGST dengan silinder pemandu ganda. Rel slide ini adalah salah satu rel slide paling ringkas di pasaran dan dirancang untuk penanganan presisi, pemasangan tekan, pengambilan dan penempatan, serta elektronik dan lampu aplikasi perakitan. Ada tujuh model yang dapat dipilih, dengan muatan hingga 15 pon dan panjang langkah hingga 8 inci. Penggerak piston ganda bebas perawatan dan pemandu bantalan bola resirkulasi berkapasitas tinggi dapat memberikan daya 34 hingga 589 Newton pada tekanan 6 bar.Standar yang sama adalah penyangga dan sensor jarak, mereka tidak akan melebihi jejak slide.
Aktuator escapement pneumatik ideal untuk memisahkan dan melepaskan bagian individu dari hopper, konveyor, mangkuk pengumpan bergetar, rel, dan tempat penyimpanan. Webster mengatakan escapement memiliki konfigurasi tuas tunggal dan tuas ganda, dan dirancang untuk menahan beban samping yang tinggi, yaitu umum dalam aplikasi tersebut. Beberapa model dilengkapi dengan sakelar untuk koneksi yang mudah dengan berbagai perangkat kontrol elektronik.
Guelker menunjukkan bahwa ada dua jenis aktuator multi-posisi pneumatik yang tersedia, dan keduanya tugas berat. Jenis pertama terdiri dari dua silinder independen namun terhubung dengan batang piston yang memanjang ke arah yang berlawanan dan berhenti hingga empat posisi.
Jenis lainnya dicirikan oleh 2 hingga 5 silinder multi-tahap yang dihubungkan secara seri dan dengan panjang langkah yang berbeda. Hanya satu batang piston yang terlihat, dan bergerak dalam satu arah ke posisi yang berbeda.
Aktuator linier tanpa batang adalah aktuator pneumatik di mana daya ditransmisikan ke piston melalui koneksi melintang. Sambungan ini terhubung secara mekanis melalui alur di laras profil, atau terhubung secara magnetis melalui laras profil tertutup. Beberapa model bahkan dapat menggunakan rak dan pinion sistem atau roda gigi untuk mentransmisikan daya.
Salah satu keuntungan dari aktuator ini adalah membutuhkan ruang pemasangan yang jauh lebih sedikit daripada silinder batang piston serupa. Manfaat lainnya adalah aktuator dapat memandu dan mendukung beban sepanjang langkah silinder, menjadikannya pilihan cerdas untuk aplikasi langkah yang lebih lama.
Aktuator gabungan menyediakan perjalanan linier dan rotasi terbatas, dan termasuk perlengkapan dan perlengkapan. Silinder penjepit langsung menjepit benda kerja melalui elemen penjepit pneumatik atau secara otomatis dan berulang kali melalui mekanisme gerak.
Dalam keadaan tidak aktif, elemen penjepit naik dan berayun keluar dari area kerja. Setelah benda kerja baru diposisikan, diberi tekanan dan digabungkan kembali. Menggunakan kinematika, gaya retensi yang sangat tinggi dapat dicapai dengan konsumsi energi yang rendah.
Klem pneumatik menjepit, memposisikan, dan memindahkan bagian dalam gerakan paralel atau sudut. Insinyur sering menggabungkannya dengan beberapa komponen pneumatik atau elektronik lainnya untuk membangun sistem pick and place. Untuk waktu yang lama, perusahaan semikonduktor telah menggunakan jig pneumatik kecil untuk menangani transistor presisi dan microchip, sementara pabrikan mobil telah menggunakan jig besar yang kuat untuk menggerakkan seluruh mesin mobil.
Sembilan perlengkapan seri Pneu-Connect PHD terhubung langsung ke port alat robot kolaboratif Robot Universal. Semua model memiliki katup kontrol arah pneumatik bawaan untuk membuka dan menutup perlengkapan. Perangkat lunak URCap menyediakan pengaturan perlengkapan yang intuitif dan sederhana.
Perusahaan juga menawarkan kit Pneu-ConnectX2, yang dapat menghubungkan dua klem pneumatik untuk meningkatkan fleksibilitas aplikasi. Kit ini mencakup dua gripper GRH (dengan sensor analog yang menyediakan umpan balik posisi rahang), dua gripper GRT atau satu gripper GRT dan satu gripper GRH. Setiap kit menyertakan fungsionalitas Freedrive, yang dapat dihubungkan ke robot kolaboratif untuk pemosisian dan pemrograman yang mudah.
Ketika silinder standar tidak dapat melakukan satu atau lebih tugas untuk aplikasi tertentu, pengguna akhir harus mempertimbangkan untuk menggunakan silinder khusus, seperti penghenti beban dan sinus. Silinder penghenti beban biasanya dilengkapi dengan peredam kejut industri hidrolik, yang digunakan untuk menghentikan transmisi memuat dengan lembut dan tanpa pantulan. Silinder ini cocok untuk pemasangan vertikal dan horizontal.
Dibandingkan dengan silinder pneumatik tradisional, silinder sinusoidal dapat mengontrol kecepatan, akselerasi, dan deselerasi silinder dengan lebih baik untuk mengangkut objek presisi. Kontrol ini disebabkan oleh dua alur pada setiap tombak penyangga, menghasilkan akselerasi atau deselerasi awal yang lebih bertahap, dan a transisi mulus ke operasi kecepatan penuh.
Produsen semakin banyak menggunakan sakelar posisi dan sensor untuk memantau kinerja aktuator dengan lebih akurat. Dengan memasang sakelar posisi, sistem kontrol dapat dikonfigurasi untuk memicu peringatan ketika silinder tidak mencapai posisi diperpanjang atau ditarik yang diprogram seperti yang diharapkan.
Sakelar tambahan dapat digunakan untuk menentukan kapan aktuator mencapai posisi tengah dan waktu eksekusi nominal setiap gerakan. Informasi ini dapat memberi tahu operator tentang kegagalan yang akan terjadi sebelum kegagalan total terjadi.
Sensor posisi mengonfirmasi bahwa posisi langkah tindakan pertama telah selesai, lalu memasuki langkah kedua. Hal ini memastikan fungsionalitas berkelanjutan, bahkan jika kinerja peralatan dan kecepatan berubah seiring waktu.
“Kami menyediakan fungsi sensor pada aktuator untuk membantu perusahaan mengimplementasikan IIoT di pabrik mereka,” kata Adkins. “Kini, pengguna akhir memiliki akses ke data penting untuk memantau aktuator dengan lebih baik dan mengoptimalkan kinerjanya.Data ini berkisar dari kecepatan dan akselerasi hingga akurasi posisi, waktu siklus, dan jarak total yang ditempuh.Yang terakhir membantu perusahaan untuk lebih menentukan sisa umur segel aktuator.
Sensor kedekatan magnetik ST4 dan ST6 Emerson dapat dengan mudah diintegrasikan ke dalam berbagai aktuator pneumatik. Desain sensor yang ringkas memungkinkannya digunakan di ruang sempit dan instalasi tertanam. Perumahan yang kokoh adalah standar, dengan LED untuk menunjukkan status output.
Platform teknologi IntelliSense Bimba menggabungkan sensor, silinder, dan perangkat lunak untuk memberikan data kinerja waktu nyata untuk peralatan pneumatik standarnya. Data ini memungkinkan pemantauan ketat terhadap komponen individual dan memberikan wawasan yang dibutuhkan pengguna untuk beralih dari perbaikan darurat ke peningkatan proaktif.
Jeremy King, manajer produk teknologi penginderaan Bimba, mengatakan bahwa kecerdasan platform terletak pada modul antarmuka sensor jarak jauh (SIM), yang dapat dengan mudah dihubungkan ke silinder melalui aksesori pneumatik. SIM menggunakan pasangan sensor untuk mengirim data (termasuk silinder kondisi, waktu perjalanan, akhir perjalanan, tekanan dan suhu) ke PLC untuk peringatan dini dan kontrol. Pada saat yang sama, SIM mengirimkan informasi waktu nyata ke PC atau gateway data IntelliSense. Yang terakhir memungkinkan manajer mengakses data dari jarak jauh untuk analisis.
Guelker mengatakan bahwa platform VTEM Festo dapat membantu pengguna akhir mengimplementasikan sistem berbasis IIoT. Platform modular dan dapat dikonfigurasi ulang ini dirancang untuk perusahaan yang memproduksi batch kecil dan produk siklus hidup pendek. Ini juga memberikan pemanfaatan mesin yang tinggi, efisiensi energi, dan fleksibilitas.
Katup digital dalam platform mengubah fungsi berdasarkan berbagai kombinasi aplikasi gerakan yang dapat diunduh. Komponen lainnya termasuk prosesor terintegrasi, komunikasi Ethernet, input listrik untuk kontrol cepat aplikasi analog dan digital tertentu, dan sensor tekanan dan suhu terintegrasi untuk analisis data.
Jim adalah editor senior di ASSEMBLY dan memiliki pengalaman mengedit lebih dari 30 tahun. Sebelum bergabung dengan ASSEMBLY, Camillo adalah editor PM Engineer, Association for Facilities Engineering Journal, dan Milling Journal. Jim memiliki gelar dalam bahasa Inggris dari DePaul University.
Konten bersponsor adalah bagian berbayar khusus di mana perusahaan industri menyediakan konten non-komersial yang objektif dan berkualitas tinggi seputar topik yang menarik bagi audiens ASSEMBLY. Semua konten bersponsor disediakan oleh perusahaan periklanan. Tertarik untuk berpartisipasi dalam bagian konten bersponsor kami? Silakan hubungi perwakilan lokal Anda.
Dalam webinar ini, Anda akan belajar tentang teknologi robotika kolaboratif, yang memungkinkan alokasi otomatis dengan cara yang efisien, aman, dan dapat diulang.
Atas dasar seri Automation 101 yang sukses, kuliah ini akan mengeksplorasi "bagaimana" dan "alasan" manufaktur dari perspektif pembuat keputusan saat ini yang mengevaluasi robotika dan manufaktur dalam bisnis mereka.
Waktu posting: Des-24-2021