Pnevmatske naprave mehatronskih sistemov
Mobilni stroji, roboti in različni mehatronski sistemi imajo možnost premikanja ali spreminjanja položaja svojih delov zahvaljujoč aktuatorjem. Smer gibanja tega ali onega dela sistema se imenuje stopnja svobode in več stopenj svobode ima aktuator, večja je mobilnost stroja, robota ali aktuatorja.
Odvisno od vrste pogona je dosežena bolj ali manj kakovostna izvedba medsebojnega medsebojnega delovanja strojnih delov ter učinkovitost in fleksibilnost njegovega delovanja. Izbira tipa aktuatorja je težka naloga, o kateri se že v fazi projektiranja sistema odločajo robotski inženirji in tehnologi.
Ena izmed priljubljenih vrst uporabljenih pogonov v mehatronskih sistemih — pnevmatski aktuator… Tu se kot delovni medij uporablja plin, običajno stisnjen zrak, katerega energija poganja mehanizem. Zato so pnevmatski aktuatorji poceni, zanesljivi, enostavni za nastavitev in upravljanje ter požarno varni.Nakup in odlaganje delovne tekočine (zrak) ni strošek.
Vendar pa obstajajo nekatere slabosti, na primer možno zmanjšanje delovnega tlaka zaradi puščanja zaradi slabe tesnosti cevi, kar vodi do izgub moči in hitrosti ter zapletov pri pozicioniranju. Kljub temu se pnevmatski motorji, pnevmatski cilindri in pnevmatski pnevmatski motorji danes pogosto uporabljajo v robotih in mobilnih strojih.
Poglejmo tipično napravo pnevmatski pogon…Pnevmatski pogon kot tak nujno vključuje kompresor in zračni motor. V tej kombinaciji lahko sistem pretvori mehanske značilnosti pogona glede na zahteve glede obremenitve.
Pnevmatski pogoni translacijskega gibanja so dvopoložajni, ko se gibanje delovnega telesa izvaja med dvema končnima položajema, pa tudi večpoložajni, ko se gibanje izvaja v različnih položajih.
Po principu delovanja so lahko pnevmatski aktuatorji enosmerni (ko vzmet zagotavlja povratek v začetni položaj) ali dvosmerni (povratek, tako kot delovno gibanje, povzroči stisnjen zrak). Pnevmatski linearni pogoni so v glavnem razdeljeni na dve vrsti: batni in membranski.
Pri pnevmatskem batnem aktuatorju se bat premika v cilindru pod vplivom stisnjenega zraka ali vzmeti (povratni hod pri enosmernem aktuatorju zagotavlja vzmet).V pnevmatskem membranskem aktuatorju ima komora, ki je z membrano razdeljena na dve votlini, na eni strani stisnjen zrak, ki pritiska na membrano, na drugi strani pa je na membrano pritrjena palica, ki sprejema vzdolžno silo od membrane. Tako se pnevmatski aktuator uspešno uporablja v cikličnih krmilnih sistemih, na primer v manipulatorjih z vodoravnim gibanjem stebla.
Funkcionalno lahko pnevmatski aktuator razdelimo na štiri enote: enoto za pripravo zraka, enoto za distribucijo stisnjenega zraka, motor aktuatorja in sistem za prenos stisnjenega zraka do aktuatorjev.
V klimatski napravi se zrak posuši in očisti prahu. Po programu razdelilni blok odpre ali zapre (s pomočjo ventilov) dovod stisnjenega zraka v votlino pogonskih motorjev.
Ventili se običajno upravljajo z elektromagneti ali tudi pnevmatsko (če je okolje eksplozivno). Izvršilni blok motorja so pravzaprav valji z bati, ki se vrtijo ali premikajo v ravni črti - pnevmatski cilindri, ki se razlikujejo po danih premikih, silah in hitrostih.
Vsak motor ima svoj delovni cikel, zaporedje ciklov pa je strogo določeno s tehnološkim procesom in nadzorovano z ustreznim programom. robotski nadzorni sistemi… Sistem za prenos stisnjenega zraka do različnih naprav uporablja pnevmatske pogone z različnimi odseki, glede na nalogo, ki jo opravljamo.
Načeloma prenos in pretvorba energije v pnevmatskem pogonu izgleda takole.Glavni motor poganja kompresor, ki stisne zrak. Stisnjen zrak se nato preko regulacijske opreme dovaja do pnevmatskega motorja, kjer se njegova energija pretvori v mehansko energijo (gibanje bata, droga). Po tem se delovni plin odvaja v okolje, to pomeni, da se ne vrne v kompresor.
Prednosti pnevmatskih pogonov je težko preceniti. V primerjavi s tekočinami je zrak bolj stisljiv, manj gost in viskozen, bolj tekoč. Viskoznost zraka narašča s tlakom in temperaturo.
Ker pa zrak vedno vsebuje majhno količino vodne pare in nima mazalnih lastnosti, obstaja nevarnost škodljivega učinka kondenzacije na delovne površine komor. Pnevmatski pogoni torej potrebujejo kondicioniranje, to pomeni, da jim vnaprej dajo takšne lastnosti, da podaljšajo življenjsko dobo pogona, v katerem se uporablja kot delovno okolje.