Eine effiziente Arbeitszelle muss in der Lage sein, den Fluss eines Objekts durch die Arbeitszelle vom Einstiegspunkt bis zum gewünschten Ziel zu steuern. Dies könnte erfordern, dass mehrere Objekte in verschiedene Richtungen bewegt werden. Es gibt viele Möglichkeiten, die Bewegung von Objekten innerhalb einer Arbeitszelle zu steuern, einschließlich pneumatischer Systeme. Pneumatik nutzt Druckluft als Kraft, um Bewegung zu erzeugen.

In dieser Lektion lernen Sie Folgendes: 

• Unterschiedliche mechanische Lösungen zur Steuerung des Objektflusses in einer Arbeitszelle
• Der Unterschied zwischen Linear- und Rotationsbewegung 
• Vorteile von Pneumatiksystemen im industriellen Umfeld
• Industrielle Anwendungen der Pneumatik

Steuerung des Materialflusses innerhalb einer Arbeitszelle

In der vorherigen Einheit haben Sie ein Objekt mit den Förderbändern durch die Arbeitszelle bewegt. Sie haben herausgefunden, wie Sie den Prozess optimieren können, indem Sie die Förderbänder effizienter bewegen. Dies war eine erfolgreiche Methode, um ein Objekt an einen Ort zu bewegen. Wie würde dies jedoch funktionieren, um mehrere Objekte im System zu bewegen? Was ist, wenn sich diese Objekte an verschiedene Orte bewegen müssen? Sie müssten in der Lage sein zu kontrollieren, wie Objekte in das Fördersystem gelangen, um sicherzustellen, dass die Materialien mit einer angemessenen Geschwindigkeit eintreten. Sie müssten auch in der Lage sein, Objekte umzuleiten, um sie in verschiedene Richtungen zu senden. Dies würde erfordern, dass andere Systeme in Verbindung mit den Förderern arbeiten.

Stellen wir uns eine Fabrik vor, in der eine Arbeitszelle zum Verpacken und Sortieren von Materialien für den Versand verwendet wird. Verschiedene Objekte bewegen sich entlang der Förderbänder und müssen an verschiedene Orte geleitet werden. Die Materialien müssen zunächst so in das System gelangen, dass sie erfolgreich sortiert werden können. Sie müssen dann effektiv auf verschiedenen Wegen umgeleitet werden. Es gibt eine Reihe von verschiedenen mechanischen Lösungen, die helfen könnten, den Materialfluss zu steuern. 

Verwendung mehrerer Roboterarme

Zuvor haben Sie den 6-Achsen-Roboterarm verwendet, um Objekte aufzunehmen und auf eine Palette zu legen. Ein Roboterarm kann Objekte wiederholt bewegen, so dass er nützlich sein könnte, um Objekte aufzunehmen und in das Fördersystem zu legen. Ein Roboterarm könnte auch ein Objekt aus einer bestimmten Position aufnehmen und zu einem anderen Förderer bewegen. Das bedeutet jedoch, dass Sie an jedem möglichen Ein- und Ausstiegspunkt in der Arbeitszelle einen Roboterarm benötigen. Dies könnte zwar effektiv sein, ist aber auch sehr teuer und potenziell gefährlich. Die Verwendung vieler Roboterarme würde eine große Menge an Ausrüstung auf kleinem Raum erfordern, was eine unsichere Umgebung schaffen könnte.

Es stellt sich auch die Frage, ob ein Roboterarm das richtige Werkzeug für diese Aufgabe ist. Roboterarme sind in der Lage, sich auf vielfältige Weise zu bewegen, was sie vielseitig und einfach für Pick-and-Place-Aufgaben macht. Situationen wie das Bewegen von Objekten auf und von Förderbändern oder das Platzieren von Objekten in Verpackungen wiederholen jedoch oft einfache Bewegungen und erfordern keine effektive Fertigstellung eines vollgelenkten Roboterarms. Wenn Sie darüber nachdenken, wie Sie den Materialfluss innerhalb einer Arbeitszelle steuern können, ist es wichtig, die Art der Bewegung zu berücksichtigen, die an jedem Ein- oder Ausstiegspunkt erforderlich ist. 

Lineare vs. Rotationsbewegung

Sich wiederholende Aufgaben wie das Umleiten eines Pakets von einem Förderer auf einen anderen beinhalten oft einfache Bewegungen, wie das Auf- und Abbewegen, Vorwärts- und Rückwärtsbewegen oder das Drehen eines bestimmten Betrags. Wenn Sie wissen, welche Art von Bewegung erforderlich ist, um eine Aufgabe zu erledigen, können Sie die geeignete Lösung auswählen. Lassen Sie uns ein wenig mehr über diese beiden Bewegungsarten nachdenken. 

Verwendung mehrerer Motoren

Wenn man darüber nachdenkt, wie man ein Objekt mit nur einer Bewegungsart bewegt, scheint ein Motor eine praktikable Lösung zu sein. An Ihrer CTE-Workzelle drehen sich die Motoren und bewegen die Förderbänder mithilfe von Drehbewegungen. Lassen Sie uns darüber nachdenken, ob das Hinzufügen weiterer Motoren bei der Aufgabe helfen könnte, den Ein- oder Ausgang von Objekten auf den Förderbändern zu steuern. 

Um zu bewirken, dass sich ein Objekt von einem Förderer zu einem anderen bewegt, könnte ein Motor verwendet werden, um eine Weiche zu manipulieren, indem er sie dreht, um den Weg zu öffnen oder zu blockieren. Ähnlich wie sich der Arm des Tores dreht, um sich auf und ab zu bewegen, um ein Auto zu blockieren oder das Tor zu öffnen, um den Verkehrsfluss auf der Fahrbahn zu steuern, könnte ein Motor verwendet werden, um eine Weiche auf ähnliche Weise zu bewegen. 

Während dies die Aufgabe erfüllen könnte, nehmen Motoren viel Platz in Anspruch. Der Einbau des Raums für zusätzliche Motoren könnte den Förderern und anderen Komponenten der Arbeitszelle im Wege stehen und wiederum eine potenziell gefährliche Arbeitsumgebung schaffen. Der Abstand der Motoren könnte eine größere Stellfläche für die Arbeitszelle erfordern und kostspielig werden. Wenn eine Weiche einfach in einer geraden Linie angehoben oder abgesenkt werden muss, könnte eine Lösung, die eine lineare Bewegung verwendet, besser passen.

Fluidsysteme

Fluidsysteme verwenden Flüssigkeiten (Flüssigkeiten oder Gase), um Arbeiten auszuführen. Fluidsysteme werden grob in zwei Haupttypen eingeteilt: Hydraulik und Pneumatik. Diese Systeme nutzen die Prinzipien der Fluiddynamik und Mechanik, um Flüssigkeiten zu bewegen, zu steuern und zu manipulieren, um mechanische Energie zu erzeugen. Hydraulik und Pneumatik erzeugen eine lineare Bewegung, indem sie unter Druck stehende Flüssigkeiten (Flüssigkeiten in der Hydraulik, Gase in der Pneumatik) verwenden, um einen Kolben innerhalb eines Zylinders zu bewegen. Diese Bewegung wird durch Ventile gesteuert, die den Fluss der Flüssigkeit lenken und so präzise und kraftvolle Linearbewegungen ermöglichen. 

Hydraulik zeichnet sich durch kraftvolle, präzise Steuerungsszenarien aus, die sie in schweren Maschinen und industriellen Anwendungen unverzichtbar machen. Sie werden häufig an schweren Baumaschinen wie Baggern, Bulldozern und Baggern verwendet, um ihre Arme, Schaufeln und Anbaugeräte zu bedienen. Die Hochdruckfähigkeiten von Hydrauliksystemen machen sie ideal für das Heben und Bewegen großer Lasten und für den Transport schwerer Materialien, wie z. B. beim Gießen und Mischen von Beton.

Pneumatikhingegen ist ideal für einen schnellen, sicheren und kostengünstigen Betrieb in der Fertigung und im Alltag. Sie werden in allen Bereichen eingesetzt, von Zahnarztstühlen und LKW-Luftbremsen bis hin zu Verpackungslinien und anderen Werkzeugen in automatisierten Fabriken. Pneumatiksysteme sind ideal für leichte Werkzeuge wie Presslufthämmer, Nagelpistolen und Bohrer. Die luftbetriebene Natur vieler pneumatischer Werkzeuge macht sie tragbar und einfacher zu bedienen.

Hauptunterschiede zwischen Hydraulik und Pneumatik 

Bei der Wahl zwischen einem hydraulischen oder pneumatischen System ist es wichtig, die Größe und den Umfang der Aufgabe zu berücksichtigen. Die Hydraulik ist für größere, schwerere Objekte ausgelegt, deren Handhabung viel Kraft erfordert. Für kleinere, schnellere, wiederholbare Aufgaben, wie das Bewegen einer Weiche oder das Aufschieben eines Objekts auf ein Förderband, ist die Pneumatik eine effektive und effiziente Lösung.

Vorteile von Pneumatiksystemen

In dieser Einheit erfahren Sie mehr über die Komponenten von pneumatischen Systemen und wie sie funktionieren, um Bewegung zu erzeugen. Bevor wir uns mit der Funktionsweise des Systems befassen, schauen wir uns an, warum pneumatische Systeme in vielen Situationen von Vorteil sind. Es gibt viele Gründe, warum Pneumatik in der Industrie- und Fabrikautomation weit verbreitet ist. 

• Effizienz und Geschwindigkeit 
  • Pneumatische Systeme können aufgrund der hohen Geschwindigkeit des Druckluftstroms schnelle Bewegungen erzielen, wodurch sie sich gut für Aufgaben eignen, die schnelle und sich wiederholende Aktionen erfordern. Dies trägt zu einer höheren Produktivität in Fertigungsprozessen bei, da mehr Materialien in kürzerer Zeit manipuliert werden können. 
• Einfachheit und Zuverlässigkeit 
  • Pneumatiksysteme können im Vergleich zu anderen elektrischen Systemen weniger bewegliche Teile haben, was ihre Konstruktion, Wartung und Reparatur vereinfacht. Dies ermöglicht auch eine zuverlässigere Pneumatik im Laufe der Zeit und erfordert weniger Ausfallzeiten aufgrund von Wartungsarbeiten während der Lebensdauer der Ausrüstung.
• Kosteneffizienz
  • Pneumatische Komponenten und Systeme sind in der Regel kostengünstiger als hydraulische oder elektrische Systeme, sowohl was die Vorlaufkosten als auch die laufenden Betriebskosten betrifft. 
• Sicherheit
  • ​​​​​​​Da pneumatische Systeme Luft verwenden, sind sie eine sicherere Alternative zu anderen Systemen wie Hydraulik, da die Luft sicher entlüftet werden kann und in gefährlichen Umgebungen keine Gefahr einer Kontamination oder eines Brandes darstellt.
• Leistung und Flexibilität
  • ​​​​​​​Pneumatik kann im Verhältnis zu ihrer Größe und ihrem Gewicht eine erhebliche Kraft erzeugen, wodurch sie vielseitig einsetzbar und leicht an verschiedene Anwendungen und Aufgaben anpassbar ist. 
• Vorteile für die Umwelt
  • Pneumatische Systeme verwenden Luft als Medium, das leicht verfügbar ist und die Umwelt nicht belastet. Dies ist besonders in Branchen wie Lebensmittel und Pharmazie von Vorteil, in denen eine saubere Umwelt von entscheidender Bedeutung ist.

Industrielle Anwendungen der Pneumatik

Die Fähigkeit, Materialien mit Mechanismen zu manipulieren, die sich wiederholende, schnelle, präzise Bewegungen auf kostengünstige, sichere und umweltfreundliche Weise ausführen, hat die Pneumatik zu einer tragenden Säule in der Fertigungs- und Industrieautomatisierung gemacht. Pneumatische Systeme sind integriert, um viele Dinge zu tun, einschließlich: 

• Materialhandhabung - Pneumatik wird in Verbindung mit anderen Systemen in einer Arbeitszelle, wie Förderbändern, verwendet, um Objekte umzuleiten und den Materialfluss zu steuern.
• Klemmen und Halten - Pneumatische Klemmen und Greifer können Teile während der Bearbeitung oder Montage sicher an Ort und Stelle halten.
• Verpackung - Pneumatiksysteme werden in Verpackungsmaschinen eingesetzt, um Produkte schnell und effizient zu versiegeln, zu schneiden und zu etikettieren. 
• Werkzeugbedienung - Pneumatische Werkzeuge wie Bohrer, Schleifmaschinen und Schraubenschlüssel werden häufig in Montagelinien wegen ihrer Zuverlässigkeit und Benutzerfreundlichkeit verwendet. 

Pneumatik ist ein Eckpfeiler der industriellen Automatisierung und trägt zur Effizienz und Effektivität moderner Fertigungsprozesse bei.

Überprüfe dein Verständnis 

Bevor Sie mit der nächsten Lektion beginnen, stellen Sie sicher, dass Sie die Konzepte in dieser Lektion verstehen, indem Sie die Fragen im folgenden Dokument in Ihrem technischen Notizbuch beantworten.

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