Les 1: Waarom pneumatiek gebruiken?

Een efficiënte werkcel moet de stroom van een object door de werkcel kunnen beheersen, vanaf het invoerpunt tot aan de gewenste bestemming. Hiervoor kan het nodig zijn om meerdere objecten in verschillende richtingen te verplaatsen. Er zijn veel manieren om de beweging van objecten binnen een werkcel aan te sturen, waaronder pneumatische systemen. Pneumatiek gebruikt perslucht als kracht om beweging te creëren.

In deze les leert u over: 

• Verschillende mechanische oplossingen voor het regelen van de objectstroom in een werkcel
• Het verschil tussen lineaire en roterende beweging 
• Voordelen van pneumatische systemen in een industriële omgeving
• Industriële toepassingen van pneumatiek

In de onderstaande video worden pneumatische componenten op een assemblagelijn gebruikt om onderdelen van een product te maken. 

Het beheersen van de materiaalstroom binnen een werkcel

In de vorige eenheid verplaatste u een object door de werkcel met behulp van de transportbanden. U bent erachter gekomen hoe u het proces kunt optimaliseren door de transportbanden efficiënter te verplaatsen. Dit was een succesvolle methode om één object naar één locatie te verplaatsen. Maar hoe zou het verplaatsen van meerdere objecten in het systeem in zijn werk gaan? Wat als die objecten naar verschillende locaties verplaatst moeten worden? U moet kunnen bepalen hoe objecten het transportsysteem binnenkomen, om ervoor te zorgen dat materialen in de juiste snelheid worden ingevoerd. Je zou ook objecten moeten kunnen omleiden, zodat ze in verschillende richtingen worden gestuurd. Hiervoor zouden andere systemen nodig zijn die met de transportbanden samenwerken.

Stel je een fabriek voor waarin een werkcel materialen verpakt en sorteert voor verzending. Verschillende objecten bewegen over transportbanden en moeten naar verschillende locaties worden gebracht. De materialen moeten eerst op een manier in het systeem terechtkomen, zodat ze succesvol gesorteerd kunnen worden. Vervolgens moeten ze op een effectieve manier langs andere routes worden geleid. Er zijn verschillende mechanische oplossingen die de materiaalstroom kunnen helpen regelen.

Het gebruik van meerdere robotarmen

Voorheen gebruikte u de 6-assige robotarm om voorwerpen op te pakken en op een pallet te plaatsen. Een robotarm kan objecten herhaaldelijk verplaatsen en kan daarom handig zijn om objecten op te pakken en in het transportsysteem te plaatsen. Een robotarm zou ook een object op een specifieke positie kunnen oppakken en naar een andere transportband kunnen verplaatsen. Dat betekent echter wel dat je bij elk mogelijk in- en uitgangspunt in de werkcel een robotarm nodig hebt. Dit kan effectief zijn, maar het is ook erg duur en potentieel gevaarlijk. Als er veel robotarmen zouden worden gebruikt, zou er een grote hoeveelheid apparatuur in een kleine ruimte moeten worden geplaatst. Dit zou een onveilige omgeving kunnen creëren.

De vraag is ook of een robotarm het juiste hulpmiddel is voor deze taak. Robotarmen kunnen op verschillende manieren bewegen, waardoor ze veelzijdig zijn en eenvoudig te gebruiken voor grijp- en plaatstaken. Situaties zoals het verplaatsen van objecten op en van transportbanden, of het plaatsen van objecten in pakketten, zijn vaak terugkerende eenvoudige bewegingen. Hiervoor is geen volledig beweegbare robotarm nodig om de taken effectief uit te voeren. Bij het nadenken over hoe de materiaalstroom binnen een werkcel kan worden geregeld, is het belangrijk om rekening te houden met het type beweging dat bij elk in- of uitgangspunt nodig is. 

Lineaire versus roterende beweging

Bij repetitieve taken, zoals het verplaatsen van een pakket van de ene naar de andere transportband, gaat het vaak om eenvoudige bewegingen, zoals omhoog en omlaag, vooruit en achteruit bewegen of een specifieke hoeveelheid draaien. Als u weet welk type beweging nodig is om een taak uit te voeren, kunt u de juiste oplossing kiezen. Laten we nog eens wat dieper ingaan op deze twee soorten bewegingen. 

Meerdere motoren gebruiken

Wanneer je nadenkt over hoe je een object kunt verplaatsen met slechts één soort beweging, lijkt een motor een haalbare oplossing. In uw CTE-werkcel draaien motoren en gebruiken ze roterende beweging om de transportbanden aan te drijven. Laten we eens nadenken of het toevoegen van meer motoren zou kunnen helpen bij het regelen van de in- en uitvoer van objecten op de transportbanden. 

Om een object van de ene naar de andere transportband te verplaatsen, kan een motor worden gebruikt om een omleider te bedienen. Zo kan de motor draaien om de baan te openen of te blokkeren. Op dezelfde manier waarop de arm van een hek omhoog en omlaag beweegt om een auto te blokkeren of de poort opent om de verkeersstroom op de weg te regelen, kan een motor op een vergelijkbare manier worden gebruikt om een omleider te bewegen.

Hoewel dit de taak zou kunnen volbrengen, nemen motoren veel ruimte in beslag. Als er ruimte wordt vrijgemaakt voor extra motoren, kan dit in de weg zitten van de transportbanden en andere onderdelen van de werkcel. Hierdoor kan een potentieel gevaarlijke werkomgeving ontstaan. Als de motoren verder uit elkaar worden geplaatst, kan dat een groter oppervlak voor de werkcel vereisen, wat te duur kan worden. Als een afleider alleen maar in een rechte lijn omhoog of omlaag moet worden bewogen, is een oplossing die gebruikmaakt van lineaire beweging mogelijk een betere oplossing.

Vloeistofsystemen

Vloeistofsystemen gebruiken vloeistoffen of gassen om werk te verrichten. Vloeistofsystemen worden grofweg onderverdeeld in twee hoofdtypen: hydrauliek en pneumatiek. Deze systemen maken gebruik van de principes van vloeistofdynamica en -mechanica om vloeistoffen te verplaatsen, te controleren en te manipuleren en zo mechanische energie op te wekken. Hydrauliek en pneumatiek creëren een lineaire beweging door gebruik te maken van vloeistoffen onder druk (vloeistoffen in hydrauliek, gassen in pneumatiek) om een zuiger in een cilinder te bewegen. Deze beweging wordt geregeld door kleppen die de vloeistofstroom regelen, waardoor nauwkeurige en krachtige lineaire bewegingen mogelijk zijn.

Hydrauliek blinkt uit in scenario's met een hoge, nauwkeurige besturing, waardoor ze onmisbaar zijn in toepassingen met zware machines en in de industrie. Ze worden vaak gebruikt op zwaar bouwmaterieel zoals graafmachines, bulldozers en graaflaadmachines om de armen, bakken en aanbouwdelen te bedienen. Dankzij hun hoge drukcapaciteit zijn hydraulische systemen ideaal voor het heffen en verplaatsen van grote lasten en voor het transporteren van zware materialen, zoals bij het storten en mengen van beton.

Pneumatiekis daarentegen ideaal voor snelle, veilige en kosteneffectieve handelingen in de productie en bij dagelijkse toepassingen. Ze worden gebruikt in van alles, van tandartsstoelen en vrachtwagenluchtremmen tot verpakkingslijnen en andere gereedschappen in geautomatiseerde fabrieken. Pneumatische systemen zijn ideaal voor lichtgewicht gereedschap, zoals breekhamers, spijkerpistolen en boormachines. Doordat veel pneumatische gereedschappen op lucht werken, zijn ze draagbaar en eenvoudig te bedienen.

Belangrijkste verschillen tussen hydrauliek en pneumatiek 

Bij de keuze tussen een hydraulisch of pneumatisch systeem is het belangrijk om rekening te houden met de omvang en schaal van de taak. Hydrauliek is ontworpen voor grotere, zwaardere objecten die veel kracht vereisen om te manipuleren. Voor kleinere, snellere en herhaalbare taken, zoals het verplaatsen van een omleider of het duwen van een object op een transportband, is pneumatiek een effectieve en efficiënte oplossing.

Voordelen van pneumatische systemen

In deze module leert u over de onderdelen van pneumatische systemen en hoe deze systemen beweging creëren. Voordat we ingaan op de werking van het systeem, kijken we waarom pneumatische systemen in veel situaties voordelen bieden. Er zijn veel redenen waarom pneumatiek op grote schaal wordt gebruikt in de industriële en fabrieksautomatisering. 

• Efficiëntie en snelheid 
  • Pneumatische systemen kunnen snelle bewegingen maken dankzij de hoge snelheid van de persluchtstroom. Hierdoor zijn ze uitermate geschikt voor taken waarbij snelle en herhaalde handelingen vereist zijn. Dit draagt bij aan een hogere productiviteit in productieprocessen, omdat er in minder tijd meer materialen verwerkt kunnen worden. 
• Eenvoud en betrouwbaarheid 
  • Pneumatische systemen hebben minder bewegende onderdelen dan andere elektrische systemen. Hierdoor zijn ze eenvoudiger te ontwerpen, onderhouden en repareren. Hierdoor is de pneumatiek op lange termijn betrouwbaarder en is er minder uitvaltijd vanwege onderhoud tijdens de levensduur van de apparatuur.
• Kosteneffectiviteit
  • Pneumatische componenten en systemen zijn doorgaans goedkoper dan hydraulische of elektrische systemen, zowel wat betreft de initiële kosten als de lopende operationele kosten. 
• Veiligheid
  • Omdat pneumatische systemen lucht gebruiken, vormen ze een veiliger alternatief voor andere systemen, zoals hydraulische systemen. De lucht kan namelijk veilig worden afgevoerd en er is geen risico op besmetting of brand in gevaarlijke omgevingen.
• Kracht en flexibiliteit
  • Pneumatiek kan een aanzienlijke hoeveelheid kracht genereren in verhouding tot hun formaat en gewicht. Hierdoor zijn ze veelzijdig en kunnen ze eenvoudig worden aangepast aan verschillende toepassingen en taken. 
• Milieuvoordelen
  • Pneumatische systemen gebruiken lucht als medium. Lucht is altijd beschikbaar en verontreinigt het milieu niet. Dit is vooral handig in sectoren als de voedingsmiddelen- en farmaceutische industrie, waar een schone omgeving essentieel is.

Industriële toepassingen van pneumatiek

Pneumatiek is een belangrijk onderdeel geworden van de productie en industriële automatisering doordat materialen kunnen worden gemanipuleerd met mechanismen die op een kosteneffectieve, veilige en milieuvriendelijke manier repetitieve, snelle en nauwkeurige bewegingen uitvoeren. Pneumatische systemen worden voor veel doeleinden gebruikt, waaronder: 

• Materiaalverwerking- pneumatiek wordt in combinatie met andere systemen in een werkcel, zoals transportbanden, gebruikt om objecten om te leiden en de materiaalstroom te regelen.
• Klemmen en vasthouden- pneumatische klemmen en grijpers kunnen onderdelen stevig op hun plaats houden tijdens bewerkings- of assemblageprocessen.
• Verpakking- Pneumatische systemen worden in verpakkingsmachines gebruikt om producten snel en efficiënt te sealen, snijden en etiketteren. 
• Gereedschapsbediening- Pneumatische gereedschappen, zoals boren, slijpmachines en sleutels, worden vaak gebruikt in assemblagelijnen vanwege hun betrouwbaarheid en gebruiksgemak. 

Pneumatiek is een hoeksteen van industriële automatisering en draagt bij aan de efficiëntie en effectiviteit van moderne productieprocessen. Bekijk de onderstaande video om te zien hoe pneumatiek wordt gebruikt in industriële automatisering.

Controleer uw begrip 

Voordat u met de volgende les begint, moet u ervoor zorgen dat u de concepten in deze les begrijpt door de vragen in het onderstaande document in uw technische notitieboekje te beantwoorden.

Controleer uw begrip vragen > (Google Doc / .docx / .pdf)

SelecteerVolgende > om door te gaan naar de volgende les om meer te leren over de componenten van pneumatische systemen.