2 Пневматичний привід, типова схема і елементи пневматичного приводу

2.1 Загальна характеристика

Як показує статистика, 40—50% всіх роботів, що випускаються, мають пневматичний привід. Промислові роботи з пневматичними приводами володіють вантажопідйомністю в середньому до 20 кг (при потужності 60—800 Вт) для одного ступеня рухливості. Основні переваги пневматичних приводів при використанні в промислових роботах:

• використання стислого повітря в якості робочого тіла;

— можливість використання стислого повітря із заводської пневмомережі з тиском 0,5—0,6 МПа;

— можливість роботи в агресивному і пожеженебезпечному середовищі;

• — можливість використання стислого повітря як середовища для передачі команд керування і побудови схем автоматики на базі пневмоелементів;

• простота компонування елементів пневмоприводу; простота і надійність конструкції;

• відсутність проміжних передавальних ланок між вихідною ланкою приводу і робочим органом робота;

• мала відносна маса конструкції приводу на одиницю потужності, що розвивається;

• високий коефіцієнт корисної дії (до 0,8);

— низька вартість як конструкції приводу, так і робота і малі матеріальні витрати, на обслуговування;

• висока швидкість вихідної ланки приводу: при лінійному переміщенні до 1000 мм/с, при обертанні — до 60 об/хв;

— висока точність позиціонування по точках, визначуваних жорсткими упорами;

— просте циклове керування: позиціонування виробляється за допомогою переналагоджуваних упорів;

— мала чутливість до ударних перевантажень і вібрацій.

До недоліків пневматичного приводу слід віднести:

— нестабільність швидкості вихідної ланки при зміні навантаження унаслідок стислості робочого тіла при малому і середньому тиску;

— обмеженість числа точок позиціонування (частіше усього дві точки) в приводах з цикловим керуванням; збільшення числа точок позиціонування вимагає використання спеціальних конструкцій позиціонуючих пристроїв;

— необхідність демпфування руху вихідної ланки приводу в кінці ходу, оскільки при великих швидкостях руху вихідної ланки при підході до упорів можливі сильні удари робочого органу робота по упорах;

• наявність шуму при роботі приводу.

2.2 Типова схема і елементи пневмоприводу

Типова схема пневмопривода робота з цикловою системою управління зоюубражена на рисунку 5.1 Тут показаний привід одного ступеня рухливості із загальної системи, а нижня частина схеми відноситься до живлення всієї системи приводів робота, а можливо, і групи роботів). Функціонально пневмопривід з цикловим керуванням можна розділити на наступні вузли:

• блок підготовки робочого тіла (повітря);

• блок розподілу стисненого повітря;

• блок виконавчих двигунів;

• система передачі стисненого повітря иіж пристроями приводу.

Вхідний штуцер 1, вентиль 2, вологовідділювач 3 і редукційний пневмоклапан 4 з манометром 5 служать для підготовки стислого повітря з потрібними параметрами чистоти і тиску. Використання вологовідділювача обумовлене негативними факторами, які обумовлює волога в робочому середовищі на роботоздатність пневматичних пристроїв. Конденсуючись на деталях, волога викликає їх корозію, збільшує тертя на спряжених поверхнях деталей, а при від’ємних температурахсрияє зменшенню прохідних перерізів за рахунок утворення льоду на внутрішніх поверхнях каналів.

Маслораспилювач 6 необхідний для змащування рухомих частин виконавчого пневмодвигуна 8 і розподільників 7. Останні служать для відкриття і закриття доступу стислого повітря за заданою програмою в робочі порожнини виконавчих пневмодвигунів. Розподільники можуть керуватися від електромагнітів або ж спеціальної пневмоавтоматики. Для циклових роботів керування пневморозподільниками здійснюєтьсмя по двопозиційному принципу “відчинено-зачинено”. Згідно прийнятим умовним позначенням на схемі розподільника вказують:

• позиції запірно-регулюючого елементу (число квадратів);

• зовнішні лінії зв’язку, підведені до розподільника;

• проходи (канали);

• елементи керування.

Канал з’єднань позначається стрілкою, що показує напрям потоку газу в кожній позиції; місця з’єднань виділяють точками; закритий хід зображають тупиковою лінією з поперечним відрізком. Зовнішні лінії підводяться на схемі до вихідної позиції. Щоб уявити робочий стан розподільника, лід подумки на схемі пересунути відповідний квадрат позначення на місце вихідної позиції, залишаючи лінії зв’язку в попередньому положенні. Цифрове позначення на схемі розподільника: дробове число, де чисельник – зовнішні лінії розподільника, а знаменник – число робочих позицій.

В окремих конструкціях робота передбачається встановлення фільтру на вході.

Виконавчі пневмодвигуни в даному випадку — це циліндри з прямолінійним рухом поршня. Для кожного ступеня рухливості робота пневмодвигуни реалізують відповідні переміщення, швидкості і прискорення. Для захватного пристрою також використовується пневмодвигуни. Подача повітря в робочу порожнину циліндра йде через один розподільник, а вихід повітря з неробочої порожнини — через інший. Швидкість руху пневмодвигуна може регулюватися шляхом зміни витрати повітря на вході і виході за допомогою пневматичного дроселя із змінним прохідним перерізом. Для наочності в спрощеному вигляді поршневий пневмодвигун зображений на рисунку 5.1 справа.

Пневмодвигун дає велику швидкість руху вихідній ланці маніпулятора. При цикловому керуванні він рухається від упора до упора з максимальною швидкістю. Для виключення різкого удару в кінці передбачаються засоби гальмування. Це досягається або за рахунок внутрішніх процесів (стислого повітря), або установкою зовнішніх демпферів різних конструкцій. Крайні положення вихідної ланки маніпулятора при цикловому керуванні можуть встановлюватися шляхом перестановки упорів на позиції, необхідні для виконання заданого технологічного процесу.

У разі необхідності мати декілька точок позиціонування пневматичні двигуни будують по схемі, зображеній на рисунку 5.2.

Для схеми а корпус 1 за рахунок роботи лівого циліндра АВ може переміститися на величину х₁, а шток виходу 2 за рахунок роботи правого циліндра CD - на величину х₂, причому відношення х₁ х₂= ½. Отже, якщо обидва переміщення відсутні, на виході маємо положення /, при переміщенні тільки x₁ одержуємо положення II, при переміщенні тільки х₂ — положення III, а при переміщенні х₁+ х₂ — положення IV. Для отримання більшого числа позицій додають ще один ступінь циліндра.

За схемою б декілька позицій здійснюється шляхом конструювання декількох вихідних отворів (1—7) в атмосферу, причому відкривається один з них. Наприклад, якщо треба зупинитися у позиції 4, то відкривається цей отвір. Поршень зупиниться тоді, коли він перекриє цей отвір.