Mantener el proceso de ensamblaje simple siempre es una forma inteligente de hacer cualquier producto. Una de las formas más fáciles de lograr un movimiento lineal o giratorio durante el ensamblaje es usar actuadores neumáticos.
Carey Webster, Gerente de Soluciones de Ingeniería de PHD Inc., señaló: “En comparación con los actuadores eléctricos e hidráulicos, la instalación simple y el menor costo son las dos ventajas principales de los actuadores neumáticos”.Líneas conectadas a accesorios.”
PHD ha estado vendiendo actuadores neumáticos durante 62 años, y su base de clientes más grande son los fabricantes de automóviles. Otros clientes provienen de las industrias de línea blanca, médica, semiconductores, embalaje y alimentos y bebidas.
Según Webster, aproximadamente el 25 % de los actuadores neumáticos producidos por PHD están hechos a medida. Hace cuatro años, la empresa creó un actuador personalizado que se puede utilizar como cabezal de captación neumático de paso fijo para los fabricantes de máquinas de montaje médico.
“La función de este cabezal es seleccionar y colocar de forma rápida y precisa varias piezas, y luego colocarlas en un contenedor para su transporte”, explicó Webster. “El cabezal de recogida está montado en la base de la máquina de fabricación de piezas.Puede cambiar el espaciado de las piezas de 10 mm a 30 mm, según el tamaño de la pieza”.
Mover objetos de un punto a otro con gran fuerza es una de las especialidades de los actuadores neumáticos, por lo que siguen siendo la primera opción para el movimiento de máquinas en las líneas de montaje casi un siglo después de su aparición. Los actuadores neumáticos también son conocidos por su durabilidad, costo -eficacia y tolerancia a la sobrecarga. Ahora, la última tecnología de detección permite a los ingenieros optimizar el rendimiento del actuador e integrarlo en cualquier plataforma de Internet industrial de las cosas (IIoT).
En la primera mitad del siglo XX, los actuadores neumáticos utilizados en la fabricación se basaban en cilindros de acción simple que generaban una fuerza lineal. A medida que aumenta la presión en un lado, el cilindro se mueve a lo largo del eje del pistón, generando una fuerza lineal. la resiliencia se proporciona al otro lado del pistón, el pistón vuelve a su posición original.
Kurt Stoll, cofundador de Festo AG & Co., desarrolló la primera serie de cilindros en Europa, el tipo AH de efecto simple, en cooperación con ingenieros empleados en 1955. Según el gerente de producto Michael Guelker, estos cilindros se introdujeron en el mercado al año siguiente. Actuadores neumáticos de Festo Corp. y Fabco-Air.
Poco tiempo después, se lanzaron cilindros irreparables de diámetro pequeño y actuadores neumáticos pancake, así como aquellos que generan fuerza de rotación. Antes de fundar Bimba Manufacturing en 1957, Charlie Bimba creó el primer cilindro irreparable en su garaje en Moni, Illinois. Este cilindro, ahora El llamado cilindro irreparable Original Line, se ha convertido y sigue siendo el producto estrella de Bimba.
“En ese momento, el único actuador neumático en el mercado era un poco engorroso y relativamente caro”, dijo Sarah Manuel, gerente de productos de actuadores neumáticos de Bimba. “Irreparable tiene un cuerpo redondo universal, que es más barato, tiene la misma vida útil y no no requieren mantenimiento.Inicialmente, la vida útil de estos actuadores era de 1400 millas.Cuando los modificamos en 2012, su vida útil más que se duplicó a 3,000 millas”.
PHD presentó el actuador de cilindro de diámetro pequeño Tom Thumb en 1957. Hoy, como en ese momento, el actuador usa cilindros estándar NFPA, que están disponibles e intercambiables de múltiples proveedores de equipos. También contiene una estructura de barra de acoplamiento que permite la flexión. Los productos de cilindros de diámetro pequeño tienen un alto rendimiento en la mayoría de las aplicaciones y pueden estar equipados con vástagos dobles, sellos de alta temperatura y sensores de final de carrera.
El actuador Pancake fue diseñado por Alfred W. Schmidt (el fundador de Fabco-Air) a fines de la década de 1950 para satisfacer la demanda de cilindros compactos, delgados y de carrera corta adecuados para espacios reducidos. Estos cilindros tienen una estructura de vástago de pistón que funciona en manera de simple o doble efecto.
Este último utiliza aire comprimido para accionar la carrera de extensión y la carrera de retracción para mover la varilla de un lado a otro. Esta disposición hace que el cilindro de doble efecto sea muy adecuado para empujar y tirar de las cargas. Las aplicaciones comunes incluyen ensamblaje, doblado, sujeción, alimentación, formación , levantar, posicionar, prensar, procesar, estampar, sacudir y clasificar.
El actuador redondo de la serie M de Emerson adopta una varilla de pistón de acero inoxidable, y las roscas giratorias en ambos extremos de la varilla de pistón aseguran que la conexión de la varilla de pistón sea duradera. El actuador es rentable de operar, ofrece una variedad de opciones de montaje y usos. Compuestos a base de aceite para prelubricación para lograr una amplia gama de rendimiento sin mantenimiento.
El tamaño de los poros varía de 0,3125 pulgadas a 3 pulgadas. La presión de aire nominal máxima del actuador es de 250 psi. Según Josh Adkins, experto en productos de Emerson Machine Automation Actuators, las aplicaciones comunes incluyen sujetar y transferir materiales de una línea de ensamblaje a otra.
Los actuadores rotativos están disponibles en versiones de cremallera y piñón simples o dobles, paletas y ranuras en espiral. Estos actuadores realizan de manera confiable varias funciones, como alimentar y orientar piezas, operar conductos o enrutar paletas en cintas transportadoras.
La rotación de cremallera y piñón convierte el movimiento lineal del cilindro en movimiento giratorio y se recomienda para aplicaciones de precisión y trabajo pesado. La cremallera es un conjunto de dientes de engranajes rectos conectados al pistón del cilindro. Cuando el pistón se mueve, la cremallera se empuja linealmente. , y la cremallera engrana con los dientes del engranaje circular del piñón, obligándolo a girar.
El actuador de la hoja utiliza un motor neumático simple para impulsar la hoja conectada al eje de transmisión giratorio. Cuando se aplica una presión significativa a la cámara, se expande y mueve la hoja a través de un arco de hasta 280 grados hasta que encuentra una barrera fija. Rotación inversa invirtiendo la presión del aire en la entrada y la salida.
El cuerpo giratorio estriado en espiral (o deslizante) está compuesto por una carcasa cilíndrica, un eje y un manguito de pistón. Al igual que la transmisión de piñón y cremallera, la transmisión en espiral se basa en el concepto de operación de engranaje estriado para convertir el movimiento lineal del pistón en rotación del eje.
Otros tipos de actuadores incluyen guiado, escape, multiposición, sin vástago, combinado y profesional. La característica del actuador neumático guiado es que el vástago guía está montado en la placa del yugo, paralelo al vástago del pistón.
Estas varillas guía reducen la flexión de la varilla, la flexión del pistón y el desgaste desigual del sello. También brindan estabilidad y evitan la rotación, mientras soportan cargas laterales elevadas. Los modelos pueden ser de tamaño estándar o compactos, pero en términos generales, son actuadores de servicio pesado que brindan repetibilidad.
Franco Stephan, director de marketing de Emerson Machine Automation, dijo: "Los fabricantes quieren actuadores guiados para diversas aplicaciones que requieren robustez y precisión".Un ejemplo común es guiar el pistón del actuador para que se mueva con precisión hacia adelante y hacia atrás en una mesa deslizante. Los actuadores guiados también reducen la necesidad de guías externas en la maquinaria”.
El año pasado, Festo presentó la serie DGST de guías neumáticas en miniatura con cilindros de doble guía. Estos rieles deslizantes son uno de los rieles deslizantes más compactos del mercado y están diseñados para manipulación de precisión, ajuste a presión, recogida y colocación, y electrónica y luz. aplicaciones de ensamblaje. Hay siete modelos para elegir, con cargas útiles de hasta 15 libras y longitudes de carrera de hasta 8 pulgadas. La transmisión de doble pistón libre de mantenimiento y la guía de rodamiento de bolas de recirculación de alta capacidad pueden una presión de 6 bar. El mismo estándar es el tampón y los sensores de proximidad, no excederán la huella de la corredera.
Los actuadores de escape neumático son ideales para separar y liberar piezas individuales de tolvas, transportadores, tazones de alimentación vibratorios, rieles y cargadores. Webster dijo que el escape tiene configuraciones de palanca única y palanca doble, y están diseñados para soportar cargas laterales altas, que son común en tales aplicaciones. Algunos modelos están equipados con interruptores para facilitar la conexión con varios dispositivos de control electrónico.
Guelker señaló que hay dos tipos de actuadores neumáticos multiposición disponibles, y ambos son de servicio pesado. El primer tipo consta de dos cilindros independientes pero conectados con vástagos de pistón que se extienden en direcciones opuestas y se detienen en hasta cuatro posiciones.
El otro tipo se caracteriza por tener de 2 a 5 cilindros multietapas conectados en serie y con diferentes longitudes de carrera. Solo se ve un vástago del pistón y se mueve en una dirección a diferentes posiciones.
Los actuadores lineales sin vástago son actuadores neumáticos en los que la potencia se transmite al pistón a través de una conexión transversal. Esta conexión se conecta mecánicamente a través de una ranura en el cilindro de perfil o se conecta magnéticamente a través de un cilindro de perfil cerrado. Algunos modelos pueden incluso usar cremallera y piñón. sistemas o engranajes para transmitir potencia.
Una ventaja de estos actuadores es que requieren mucho menos espacio de instalación que los cilindros de vástago de pistón similares. Otro beneficio es que el actuador puede guiar y soportar la carga a lo largo de la carrera del cilindro, lo que lo convierte en una opción inteligente para aplicaciones de carrera más larga.
El actuador combinado proporciona recorrido lineal y rotación limitada, e incluye accesorios y accesorios. El cilindro de sujeción sujeta directamente la pieza de trabajo a través del elemento de sujeción neumático o automática y repetidamente a través del mecanismo de movimiento.
En estado inactivo, el elemento de sujeción se eleva y gira fuera del área de trabajo. Una vez que se coloca la nueva pieza de trabajo, se presuriza y se vuelve a unir. Mediante la cinemática, se puede lograr una fuerza de retención muy alta con un bajo consumo de energía.
Las abrazaderas neumáticas sujetan, colocan y mueven piezas en movimiento paralelo o angular. Los ingenieros a menudo las combinan con otros componentes neumáticos o electrónicos para construir un sistema de recogida y colocación. Durante mucho tiempo, las empresas de semiconductores han utilizado pequeñas plantillas neumáticas para manejar transistores de precisión y microchips, mientras que los fabricantes de automóviles han utilizado potentes plantillas grandes para mover motores de automóviles completos.
Los nueve dispositivos de la serie Pneu-Connect de PHD están conectados directamente a los puertos de herramientas del robot colaborativo de Universal Robots. Todos los modelos tienen una válvula de control direccional neumática incorporada para abrir y cerrar el dispositivo. El software URCap proporciona una configuración de dispositivo intuitiva y sencilla.
La empresa también ofrece el kit Pneu-ConnectX2, que puede conectar dos abrazaderas neumáticas para aumentar la flexibilidad de la aplicación. Estos kits incluyen dos pinzas GRH (con sensores analógicos que proporcionan información sobre la posición de la mordaza), dos pinzas GRT o una pinza GRT y una pinza GRH. Cada kit incluye la funcionalidad Freedrive, que se puede conectar a un robot colaborativo para facilitar el posicionamiento y la programación.
Cuando los cilindros estándar no pueden realizar una o más tareas para una aplicación específica, los usuarios finales deben considerar el uso de cilindros especiales, como el tope de carga y el senoidal. El cilindro de tope de carga generalmente está equipado con un amortiguador industrial hidráulico, que se usa para detener la transmisión carga suavemente y sin rebote. Estos cilindros son aptos para instalación vertical y horizontal.
En comparación con los cilindros neumáticos tradicionales, los cilindros sinusoidales pueden controlar mejor la velocidad, la aceleración y la desaceleración de los cilindros para transportar objetos de precisión. Este control se debe a las dos ranuras en cada lanza de amortiguación, lo que da como resultado una aceleración o desaceleración inicial más gradual y una Transición suave al funcionamiento a máxima velocidad.
Los fabricantes utilizan cada vez más interruptores de posición y sensores para monitorear con mayor precisión el rendimiento del actuador. Al instalar un interruptor de posición, el sistema de control puede configurarse para activar una advertencia cuando el cilindro no alcanza la posición extendida o retraída programada como se esperaba.
Se pueden usar interruptores adicionales para determinar cuándo el actuador alcanza la posición intermedia y el tiempo de ejecución nominal de cada movimiento. Esta información puede informar al operador de una falla inminente antes de que ocurra una falla completa.
El sensor de posición confirma que la posición del primer paso de acción se ha completado y luego ingresa al segundo paso. Esto garantiza una funcionalidad continua, incluso si el rendimiento y la velocidad del equipo cambian con el tiempo.
“Proporcionamos funciones de sensor en actuadores para ayudar a las empresas a implementar IIoT en sus fábricas”, dijo Adkins. “Los usuarios finales ahora tienen acceso a datos críticos para monitorear mejor el actuador y optimizar su rendimiento.Estos datos van desde la velocidad y la aceleración hasta la precisión de la posición, el tiempo de ciclo y la distancia total recorrida.Esto último ayuda a la empresa a determinar mejor la vida útil restante del sello del actuador”.
Los sensores de proximidad magnéticos ST4 y ST6 de Emerson se pueden integrar fácilmente en varios actuadores neumáticos. El diseño compacto del sensor permite su uso en espacios reducidos e instalaciones integradas. La carcasa resistente es estándar, con LED para indicar el estado de salida.
La plataforma de tecnología IntelliSense de Bimba combina sensores, cilindros y software para proporcionar datos de rendimiento en tiempo real para su equipo neumático estándar. Estos datos permiten un control detallado de los componentes individuales y brindan a los usuarios la información que necesitan para pasar de reparaciones de emergencia a actualizaciones proactivas.
Jeremy King, gerente de producto de la tecnología de detección de Bimba, dijo que la inteligencia de la plataforma radica en el módulo de interfaz de sensor remoto (SIM), que se puede conectar fácilmente al cilindro a través de accesorios neumáticos. SIM utiliza pares de sensores para enviar datos (incluido el cilindro condiciones, tiempo de viaje, fin de viaje, presión y temperatura) al PLC para control y alerta temprana. Al mismo tiempo, la SIM envía información en tiempo real a la PC o puerta de enlace de datos IntelliSense. Este último permite a los administradores acceder a los datos de forma remota. para analizar.
Guelker dijo que la plataforma VTEM de Festo puede ayudar a los usuarios finales a implementar sistemas basados en IIoT. La plataforma modular y reconfigurable está diseñada para empresas que producen lotes pequeños y productos de ciclo de vida corto. También proporciona una alta utilización de la máquina, eficiencia energética y flexibilidad.
Las válvulas digitales en la plataforma cambian funciones basadas en varias combinaciones de aplicaciones de movimiento descargables. Otros componentes incluyen procesadores integrados, comunicaciones Ethernet, entradas eléctricas para un control rápido de aplicaciones analógicas y digitales específicas y sensores integrados de presión y temperatura para análisis de datos.
Jim es editor sénior en ASSEMBLY y tiene más de 30 años de experiencia en edición. Antes de unirse a ASSEMBLY, Camillo fue editor de PM Engineer, Association for Facilities Engineering Journal y Milling Journal. Jim tiene una licenciatura en inglés de la Universidad DePaul.
El contenido patrocinado es una parte especial pagada en la que las empresas de la industria brindan contenido objetivo no comercial de alta calidad sobre temas que son de interés para las audiencias de ASSEMBLY. Todo el contenido patrocinado es proporcionado por empresas de publicidad. ¿Está interesado en participar en nuestra sección de contenido patrocinado? póngase en contacto con su representante local.
En este seminario web, aprenderá sobre la tecnología de robótica colaborativa, que permite la asignación automática de manera eficiente, segura y repetible.
Sobre la base de la exitosa serie Automatización 101, esta conferencia explorará el "cómo" y la "razón" de la fabricación desde la perspectiva de los tomadores de decisiones actuales que evalúan la robótica y la fabricación en su negocio.
Hora de publicación: 24-dic-2021