Lekce 1: Proč používat pneumatiku?

Efektivní pracovní buňka musí být schopna řídit tok objektu skrz ni, od jeho vstupního bodu až po požadované místo určení. To může vyžadovat pohyb více objektů v různých směrech. Existuje mnoho způsobů, jak řídit pohyb objektů v pracovní buňce, včetně pneumatických systémů. Pneumatika využívá stlačený vzduch jako sílu k vytvoření pohybu.

V této lekci se dozvíte o: 

• Různá mechanická řešení pro řízení toku objektů v pracovní buňce
• Rozdíl mezi lineárním a rotačním pohybem 
• Výhody pneumatických systémů v průmyslovém prostředí
• Průmyslové aplikace pneumatiky

Ve videu níže pneumatické komponenty na montážní lince vyrábějí části produktu. 

Řízení toku materiálů v pracovní buňce

V předchozí lekci jste pomocí dopravníků přesouvali objekt pracovní buňkou. Přišli jste na to, jak optimalizovat proces efektivnějším pohybem dopravníků. Toto byla úspěšná metoda pro přesun jednoho objektu na jedno místo. Jak by to ale fungovalo při přesunu více objektů v systému? Co kdyby se tyto objekty musely přesunout na jiná místa? Abyste zajistili, že materiály vstupují vhodnou rychlostí, museli byste být schopni kontrolovat, jak objekty vstupují do dopravníkového systému. Také byste museli být schopni odklonit objekty a poslat je různými směry. To by vyžadovalo, aby s dopravníky fungovaly i další systémy.

Představme si továrnu, kde se pracovní buňka používá k balení a třídění materiálů pro přepravu. Různé objekty se pohybují po dopravnících a je třeba je nasměrovat na různá místa. Materiály musí nejprve vstoupit do systému způsobem, který umožní jejich úspěšné třídění. Pak je bude nutné efektivně odklonit různými cestami. Existuje řada různých mechanických řešení, která by mohla pomoci řídit tok materiálů.

Použití více robotických ramen

Dříve jste použili 6osé robotické rameno k uchopení a umístění předmětů na paletu. Robotické rameno dokáže opakovaně pohybovat s předměty, takže by mohlo být užitečné pro jejich zvedání a umisťování do dopravníkového systému. Robotické rameno by také mohlo zvednout předmět z určité pozice a přesunout ho na jiný dopravník. To však znamená, že byste potřebovali robotické rameno v každém možném vstupním a výstupním bodě pracovní buňky. I když by to mohlo být účinné, je to také velmi drahé a potenciálně nebezpečné. Použití mnoha robotických ramen by vyžadovalo umístění velkého množství zařízení do malého prostoru, což by mohlo vytvořit nebezpečné prostředí.

Existuje také otázka, zda je robotické rameno pro tento úkol tím správným nástrojem. Robotická ramena se dokáží pohybovat různými způsoby, což je činí všestrannými a snadno použitelnými pro úkoly uchopení a umístění. Situace, jako je přesouvání předmětů na dopravníky a z nich nebo vkládání předmětů do obalů, však často opakují jednoduché pohyby a k efektivnímu provedení nevyžadují plně kloubové robotické rameno. Při úvahách o tom, jak řídit tok materiálů v pracovní buňce, je důležité zvážit typ pohybu, který je potřeba v každém vstupním nebo výstupním bodě. 

Lineární vs. rotační pohyb

Opakující se úkoly, jako je přesměrování balíku z jednoho dopravníku na druhý, často zahrnují jednoduché pohyby, jako je pohyb nahoru a dolů, dopředu a dozadu nebo otočení o určitou hodnotu. Znalost typu pohybu, který je potřeba k dokončení úkolu, vám může pomoci s výběrem vhodného řešení. Pojďme se nad těmito dvěma typy pohybu trochu více zamyslet. 

Použití více motorů

Když přemýšlíme o tom, jak pohybovat objektem pouze jedním typem pohybu, motor se jeví jako schůdné řešení. Na vašem CTE Workcell se otáčejí motory, které pomocí rotačního pohybu pohybují dopravníky. Zamysleme se nad tím, zda by přidání dalších motorů mohlo pomoci s úkolem řízení vstupu nebo výstupu předmětů na dopravníky. 

Aby se předmět přesunul z jednoho dopravníku na druhý, mohl by být použit motor k manipulaci s odkláněčem jeho otáčením, čímž by se dráha otevřela nebo zablokovala. Podobně jako se rameno brány otáčí, aby se pohybovalo nahoru a dolů, aby zablokovalo auto, nebo se brána otevírala, aby se reguloval tok dopravy na vozovce, mohl by být motor použit k pohybu odkláněcí klapky podobným způsobem.

I když by to mohlo úkol splnit, motory zabírají hodně místa. Vybudování prostoru pro další motory by mohlo překážet dopravníkům a dalším komponentům pracovní buňky, což by opět mohlo vytvořit potenciálně nebezpečné pracovní prostředí. Rozmístění motorů od sebe by mohlo vyžadovat větší půdorys pracovní buňky a stát se nákladově neúnosným. Pokud je potřeba odkláněcí ventil jednoduše zvedat nebo spouštět v přímé linii, mohlo by být vhodnější řešení s lineárním pohybem.

Fluidní systémy

Fluidní systémy používají k výkonu práce tekutiny (kapaliny nebo plyny). Fluidní systémy se obecně dělí na dva hlavní typy: hydraulika a pneumatika. Tyto systémy využívají principy dynamiky tekutin a mechaniky k pohybu, řízení a manipulaci s tekutinami za účelem vytváření mechanické energie. Hydraulika a pneumatika vytvářejí lineární pohyb pomocí tlakových kapalin (kapalin v hydraulice, plynů v pneumatice) k pohybu pístu uvnitř válce. Tento pohyb je řízen ventily, které směrují tok kapaliny, což umožňuje přesné a silné lineární pohyby.

Hydraulické systémy vynikají v situacích s vysokou silou a přesným řízením, což je činí nepostradatelnými v těžkých strojích a průmyslových aplikacích. Často se používají na těžkých stavebních strojích, jako jsou bagry, buldozery a rypadla, k ovládání jejich ramen, lžíc a příslušenství. Vysokotlaké schopnosti hydraulických systémů je činí ideálními pro zvedání a přemisťování velkých břemen a pro přepravu těžkých materiálů, například při lití a míchání betonu.

Pneumatikaje na druhou stranu ideální pro rychlé, bezpečné a nákladově efektivní operace ve výrobě i v každodenních aplikacích. Používají se ve všem od zubařských křesel a vzduchových brzd nákladních vozidel až po balicí linky a další nástroje v automatizovaných továrnách. Pneumatické systémy jsou ideální pro lehké nástroje, jako jsou sbíječky, hřebíkovačky a vrtačky. Pneumatický pohon mnoha pneumatických nástrojů je činí přenosnými a snadněji ovladatelnými.

Klíčové rozdíly mezi hydraulikou a pneumatikou 

Při výběru mezi hydraulickým nebo pneumatickým systémem je důležité zvážit velikost a rozsah úkolu. Hydraulické systémy jsou určeny pro větší a těžší objekty, které k manipulaci vyžadují velkou sílu. Pro menší, rychlejší a opakovatelné úkoly, jako je přesun odklápěcího zařízení nebo tlačení předmětu na dopravní pás, je pneumatika efektivním a účinným řešením.

Výhody pneumatických systémů

V této lekci se dozvíte o součástech pneumatických systémů a o tom, jak fungují při vytváření pohybu. Než se ponoříme do toho, co zajišťuje fungování systému, podívejme se, proč jsou pneumatické systémy v mnoha situacích výhodné. Existuje mnoho důvodů, proč se pneumatika hojně používá v průmyslové a tovární automatizaci. 

• Efektivita a rychlost 
  • Pneumatické systémy dokáží dosahovat rychlých pohybů díky vysoké rychlosti proudění stlačeného vzduchu, což je činí vhodnými pro úkoly, které vyžadují rychlé a opakující se akce. To přispívá k vyšší produktivitě ve výrobních procesech, protože lze zpracovat více materiálů za kratší dobu. 
• Jednoduchost a spolehlivost 
  • Pneumatické systémy mohou mít ve srovnání s jinými elektrickými systémy méně pohyblivých částí, což usnadňuje jejich konstrukci, údržbu a opravy. Díky tomu je také pneumatika v průběhu času spolehlivější a vyžaduje méně prostojů v důsledku údržby během životnosti zařízení.
• Nákladová efektivita
  • Pneumatické komponenty a systémy bývají levnější než hydraulické nebo elektrické systémy, a to jak z hlediska počátečních nákladů, tak i průběžných provozních nákladů. 
• Bezpečnost
  • Protože pneumatické systémy používají vzduch, jsou bezpečnější alternativou k jiným systémům, jako je hydraulika, protože vzduch lze bezpečně odvětrávat a nepředstavuje riziko kontaminace nebo požáru v nebezpečném prostředí.
• Výkon a flexibilita
  • Pneumatické systémy mohou generovat značné množství síly v poměru ke své velikosti a hmotnosti, což je činí všestrannými a snadno se přizpůsobí různým aplikacím a úkolům. 
• Výhody pro životní prostředí
  • Pneumatické systémy používají jako médium vzduch, který je snadno dostupný a neznečišťuje životní prostředí. To je obzvláště výhodné v odvětvích, jako je potravinářský a farmaceutický průmysl, kde je čisté prostředí klíčové.

Průmyslové aplikace pneumatiky

Schopnost manipulovat s materiály pomocí mechanismů, které provádějí opakující se, rychlé a přesné pohyby nákladově efektivním, bezpečným a ekologickým způsobem, učinila z pneumatiky hlavní pilíř výrobní a průmyslové automatizace. Pneumatické systémy jsou integrovány k mnoha účelům, včetně: 

• Manipulace s materiálem- pneumatika se používá ve spojení s dalšími systémy v pracovní buňce, jako jsou dopravníky, k odklonění předmětů a řízení toku materiálů.
• Upínání a držení– pneumatické upínače a chapadla dokáží bezpečně držet díly na místě během obrábění nebo montáže.
• Balení– pneumatické systémy se používají v balicích strojích k rychlému a efektivnímu uzavírání, řezání a označování produktů. 
• Obsluha nástroje- pneumatické nástroje, jako jsou vrtačky, brusky a klíče, se v montážních linkách často používají pro svou spolehlivost a snadné použití. 

Pneumatika je základním kamenem průmyslové automatizace a přispívá k efektivitě a účinnosti moderních výrobních procesů. Podívejte se na video níže a uvidíte použití pneumatiky v průmyslové automatizaci.

Ověřte si své znalosti 

Než začnete s další lekci, ujistěte se, že rozumíte konceptům v této lekci, a to zodpovězením otázek v níže uvedeném dokumentu ve svém technickém sešitě.

Otázky k prověření vašich znalostí > (dokument Google / .docx / .pdf)

VyberteDalší > a přejděte k další lekci, kde se dozvíte o součástech pneumatických systémů.