Mikä on kulmikas ilmatarrainsylinteri ja miten se toimii?

Pneumaattinen automaatio

An kulmikas ilmatarraimen sylinteri - jota kutsutaan myös pyöriväksi tai kääntyväksi tarttujasylinteriksi - yhdistää pyörivän ilmasylinterin yhdensuuntaiseen tai kulmikkaaseen leukamekanismiin tarttumaan, pyörittämään ja vapauttamaan työkappaleita yhdessä kompaktissa yksikössä. Toisin kuin perinteinen suora ilmasylinteri, joka työntää tai vetää vain yhtä akselia, kulmikas tyyppi heilauttaa leuansa auki ja kiinni kaaren mukaan, mikä tekee siitä parhaan vaihtoehdon poiminta- ja sijoittelukennoissa, kokoonpanoasemissa ja siirtojärjestelmissä, joissa lineaariset tarttujat eivät yksinkertaisesti sovi tai pysty suuntaamaan osaa uudelleen tarpeeksi nopeasti.

Käytännön tasolla päätös käyttää kulmikasta ilmatarttujasylinteriä muiden pneumaattisten tai sähköisten tartuntamenetelmien sijaan perustuu kolmeen tekijään: tartuntavoima (yleensä 20 N - 1 200 N reiän koosta riippuen) , leukojen kulmapyyhkäisy (yleensä 10°, 20°, 30°, 40° tai mukautettu) ja ilmasylinterin konekennon sisällä vallitseva kokonaisvaippa. Kun ymmärrät nämä kolme parametria, oikean kulmikkaan tarttujasylinterin valitseminen on helppoa.

Ydinkonsepti

Mikä on kulmikas ilmatarrainsylinteri ja miten se toimii

Kulmikas ilmatarrainsylinteri on pneumaattinen laite, joka käyttää paineilmaa sisäisen männän pyörittämiseen. Männän liike muunnetaan - hammastangon, kiilanokan tai vipumekanismin kautta - kahden tai useamman tartuntaleuan symmetriseksi kulmikkaaksi aukeamiseksi ja sulkemiseksi. Termiä "ilmasylinteri" käytetään, koska käyttövoima tulee kokonaan paineilmasta, tyypillisesti välillä 0,15 MPa ja 0,8 MPa (noin 22-116 psi) , joka virtaa tuloaukon läpi ja vaikuttaa männän alueelle.

Hammasrataskäyttö

Paineilma liikuttaa mäntää, jossa on hammastanko, joka osuu molempiin leuan akseliin hammaspyörän kanssa. Molemmat leuat pyörivät samanaikaisesti ja symmetrisesti. Tämä on yleisin konfiguraatio kulmittaisissa ilmatarttujasylintereissä, koska se tarjoaa tasaisen pitokeskuksen leuan avautumiskulmasta riippumatta.

Wedge-Cam Drive

Männän varressa oleva kiilamainen nokkapyörä työntää kahta kelluvaa rullaa ulos- tai sisäänpäin kääntäen leukavarsia. Tämä rakenne on erityisen jäykkä sivukuormituksen alaisena, ja se on yleinen raskaassa käytössä olevissa kulmatarttujan ilmasylintereissä, jotka käsittelevät yli 2 kg painavia osia.

Lever-Link Drive

Linkkivarsi yhdistää männän jokaiseen leukaan. Vivun geometria vahvistaa voimaa leuan kärjessä, ja sitä käytetään, kun ilmasylinterin reiän on pysyttävä pienenä, mutta tartuntavoiman sormenpäässä on pysyttävä korkeana – hyödyllistä puhdastiloissa tai kompaktissa automaatiossa.

Käyttötyypistä riippumatta ilmasylinterin rungossa on tiivisteet, mäntä, leuanohjaimet ja asennusalusta. Vakiorungot on valmistettu anodisoidusta alumiiniseoksesta, kun taas leuat ja sisäiset nokka- tai telinekomponentit ovat tyypillisesti karkaistua terästä. Tarrain liitetään muuhun koneeseen tavallisen kiinnityslaipan tai ilmasylinterin rungon takana olevan T-urakiskon sovittimen kautta.

Tekniset tiedot

Tärkeimmät tekniset tiedot, jotka määrittelevät kulmikkaan ilmatarraimen sylinterin suorituskyvyn

Oikean kulmikkaan ilmatarttujasylinterin valitseminen edellyttää useiden eritelmien parametrien sovittamista todelliseen kuormaan. Alla olevassa taulukossa on yhteenveto kriittisimmistä parametreista ja niiden tyypillisistä valikoimasta valtavirran luettelotuotteissa toimittajilta, kuten SMC, Festo, SCHUNK ja Pneumax.

Taulukko 1 – Tyypilliset erittelyalueet kulmikkaalle ilmatarrainsylinterille tärkeimmillä tuotelinjoilla (SMC MHF2, Festo HGDT, SCHUNK MPG-plus)
Parametri	Pieni sarja	Keskikokoinen sarja	Suuri sarja
Poran halkaisija	6-16 mm	20-32 mm	40-80 mm
Tartuntavoima leukaa kohti	20–80 N	90–350 N	400–1 200 N
Kulmikas leuan aivohalvaus	10° - 30°	20° - 40°	20° - 40°
Käyttöpaine	0,15 - 0,7 MPa	0,15 - 0,8 MPa	0,2 - 0,8 MPa
Käyttöikä (arvioitu)	5-10 miljoonaa	10-30 miljoonaa	15-50 miljoonaa
Toistettavuus	± 0,03 mm	± 0,02 mm	± 0,01 mm

Kaksi numeroa, jotka useimmiten kompastuvat insinööreihin tartuntavoima leuan kärjessä verrattuna leuan juureen . Koska leuka on vipu, voima laskee, kun kosketuspiste siirtyy kauemmas nivelestä. Suurin osa luettelotiedoista antaa voiman leuan juuressa (lähimpänä niveltä). Jos sormenpääsovittimesi laajentaa leukaa 30 mm tyvestä, oletetaan tehokkaan tartuntavoiman laskevan 30–50 % leuan geometriasta riippuen. Pyydä aina leuan momenttikaavio toimittajalta, ei vain otsikon voimalukua.

Pyöritä elinikää ilmasylinteri tarttujasovelluksessa riippuu myös voitelusta. Useimmat nykyaikaiset kulmikkaat ilmatarttujasylinterit toimitetaan pysyvästi voideltuilla männäntiivisteillä, ja ne voivat toimia puhtaalla, kuivalla, öljyttömällä paineilmalla – mutta jos ilmansyötössä on öljysumua, yhteensopivuus tiivistemassan kanssa on varmistettava. NBR-tiivisteet kestävät tavallista mineraaliöljysumua; FKM (Viton) tiivisteet ovat suositeltavia sovelluksissa, joissa käytetään synteettisiä voiteluaineita tai ympäristöissä, joissa lämpötila on yli 60 °C.

Vertailu

Kulmikas ilmasylinteri vs. rinnakkainen ilmasylinteritarrain: kumpi valita

Kulmikas tyyppi

Leuat pyörivät kaaria pitkin – leuan kärjet kulkevat pidemmän matkan samalla vartalon koosta
Soveltuu paremmin osien poimimiseen pesästä, kulhosyöttimestä tai kuljettimen reunasta, jossa leuan täytyy heilua
Leuan aukko kärjessä on verrannollinen kääntösäteeseen, joten suuremmat sormenpäät lisäävät dramaattisesti tehokasta aukkoa muuttamatta ilmasylinterin porausta
Leuan kärjessä oleva voima on pienempi kuin nivelessä; kiilakameramallit kompensoivat tämän osittain
Toimii hyvin kartiomaisissa, pallomaisissa tai epäsäännöllisen muotoisissa osissa
Hieman monimutkaisempi sormirakenne vaaditaan täsmälleen osan geometriaan

Rinnakkaistyyppi

Leuat siirtyvät lineaarisesti – otteen keskilinja pysyy vakiona leuan aukon leveydestä riippumatta
Ihanteellinen prismamaisille (suorakaiteen tai lieriömäisille) osille, joissa molemmat pinnat ovat yhdensuuntaiset
Leuan pinnassa oleva voima on lähes yhtä suuri kuin männän voima; ei vipuvarren menetystä
Leuan avautumisaluetta rajoittaa ilmasylinterin männän fyysinen isku
Keskitystarkkuus on luonnostaan korkea - molemmat leuat liikkuvat yhtä kaukana keskustasta
Vähemmän joustava, kun osien koot vaihtelevat merkittävästi saman sarjan tuotteiden välillä

Yleinen nyrkkisääntö pneumaattisessa automaatiossa: jos leuan aukon ja kehon pituuden suhde on ylitettävä 1:3, kulmikas ilmatarttujasylinteri voittaa lähes aina tilatehokkuudessa. Jos absoluuttinen keskityksen toistettavuus alle ± 0,01 mm on etusijalla ja osien geometria on prisma, rinnakkainen ilmasylinteritarttuja on edelleen parempi valinta. Sekatuotantosoluissa jotkut suunnittelijat asentavat kulmikkaan ilmatarttujasylinterin toiseen robotin ranteeseen ja rinnakkaisen tarttujan toiseen kattamaan molemmat skenaariot ilman uudelleentyökaluja.

Suunnitteluopas

Kulmikkaan ilmatarttujasylinterin mitoitus sovellukseesi sopivaksi

Kulmikkaan ilmatarraimen sylinterin oikea mitoitus on tärkein yksittäinen vaihe ennen ostoa. Alimittaiset yksiköt pudottavat osat; ylisuuret yksiköt tuhlaavat rahaa, kuluttavat enemmän paineilmaa ja luovat tarpeetonta inertiaa robotin ranteeseen. Mitoitusprosessissa on neljä vaihetta.

Vaihe 1 – Määritä tarvittava tartuntavoima

Aloita osan massasta ja suurimmasta kiihtyvyydestä, jonka tarttuja kokee poiminta- ja paikka-syklin aikana. Peruskaava SMC:n tarttujan valintaoppaasta sanoo:

Vaadittu pitovoima = osan massa (kg) × (painovoiman huippukiihtyvyys) × turvallisuuskerroin

0,5 kg:n osalle alle 5 m/s²:n kiihtyvyyden ja 3-kertaisen turvakertoimen: Vaadittu pito = 0,5 × (9,81 5) × 3 = 22,2 N leukaa kohti. Pienireikäinen kulmikas ilmatarttujasylinteri, jossa on 16 mm:n reikä 0,5 MPa:n syöttöpaineella, tuottaa noin 60 N leukaa kohti juurissa – hyvin kantaman sisällä, sormenpään vipuvarren katoamisen marginaalilla.

Vaihe 2 – Määritä vaadittu leuan avautumiskulma

Mittaa osan suurin halkaisija tai leveys sekä mahdollinen välys, joka tarvitaan leuan kääntymiseen osan ohi ilman kosketusta. Useimmat sovellukset käyttävät Leuan kokonaisaukko 30° - 40° (15° - 20° leukaa kohti keskeltä). Jos osa vaihtuu mallien välillä, valitse kulmikas ilmatarrainsylinteri, jonka suurin aukko ylittää mukavasti suurimman osan, ja käytä sitten säädettäviä pysäytyspultteja tai anturin laukaistavaa venttiilikytkintä ohjaamaan pienempien osien auki-asentoa.

Vaihe 3 – Tarkista ilmasylinterin rungon sallittu momenttikuormitus

Kulmaiset ilmatarttujasylinterit määrittävät kolme sallittua momenttiarvoa: My (pitch), Mx (rulla) ja Mz (yaw). Nämä rajat tulevat ilmasylinterin sisällä olevan leuanohjaimen laakerin jännevälistä. Näiden hetkien ylittäminen aiheuttaa leuan liukujen ennenaikaista kulumista tai katastrofaalisen leukatukoksen. Laske vähintään staattinen momentti raskaimmasta sormenpääsovittimesta sekä tarttuvasta osasta, joka on pahimmalla mahdollisella etäisyydellä ilmasylinterin rungon pinnasta.

Vaihe 4 – Tarkista ilmankulutus ja syöttölinjan koko

Jokainen kulmikkaan ilmatarraimen sylinterin käyttö syrjäyttää ilmamäärän, joka on yhtä suuri kuin männän reiän pinta-ala × männän iskunpituus × 2 (avoin ja sulkeminen). Nopeudella 10 sykliä minuutissa ja 20 mm:n yksikössä ilmankulutus on noin 0,4 - 0,8 l/min 0,5 MPa:lla — merkityksetön yksittäiselle tarttujalle, mutta kerrotaan 30 tarttujalla suurella kokoonpanolinjalla ja paineilmajärjestelmä on mitoitettava vastaavasti. Alimittaiset ilmansyöttöputket aiheuttavat hitaita kiertoaikoja, paineen laskua ja epäjohdonmukaista tarttumisvoimaa linjan poikki.

Asennus

Asennuskonfiguraatiot kulmailmatarttujasylintereille automaatiokennoissa

Kulmaisen ilmatarttujasylinterin asennusrajapinnan on oltava kohdakkain sekä robotin laipan tai työkalulevyn että vaaditun leuan suunnan kanssa suhteessa osaan. Valmistajat tarjoavat useita vakiokiinnitysvaihtoehtoja, ja jokaisen ymmärtäminen säästää merkittävästi soluintegraation aikana tehtävää korjausta.

Pintakiinnitys (laippa).

Yleisin vaihtoehto. Ilmasylinterin rungon etupinnassa olevat neljä tai kuusi kierrereikää kiinnittävät ruuvit suoraan työkalulevyyn tai robotin ranneadapteriin. Tämä suuntaus asettaa leuan heilahduksen tasoon, joka on kohtisuorassa kiinnityspintaan nähden – vakiona pystyakselin poiminta- ja paikkasolujen yläosan poiminnassa.

Sivukiinnitys (runko).

Ilmasylinterin rungon sivussa olevat kierrereiät tai T-urakanavat mahdollistavat asennuksen kohtisuoraan leuan kääntöakseliin nähden. Käytetään, kun tarttujan on lähestyttävä osaa sivulta, kuten vaakasuuntaisissa siirtoasemissa tai kun pystysuora pinon korkeus on minimoitava.

Läpireikäkiinnitys (keskipivot).

Kulmaisen ilmatarraimen sylinterin rungon keskitetty läpireikä mahdollistaa yksikön kääntymisen akselilla moniakselisen siirron aikana. Harvemmin yleinen, mutta kriittinen pyörivässä valintakoneessa, jossa tarttujan on vaihdettava omaa suuntaaan asemien välillä.

Runnion Mount

Ilmasylinterin rungon sivuilla olevat tapit mahdollistavat tarttujan vapaan kääntymisen tarttumisen aikana – hyödyllinen osissa, joiden paksuus vaihtelee ja jotka sitoisivat jäykästi asennettua tarttujaa. Ilmasylinteri "kelluu" kohdistaakseen itsensä, minkä jälkeen sormenpäät lukittuvat osan pintaan.

Portin sijainti on yhtä tärkeä kuin rungon kiinnitys. Useimmat kulmikkaat ilmatarttujasylinterit tarjoavat portit ilmasylinterin rungon useille sivuille, ja tulpat sulkevat käyttämättömät portit. Oikean aktiivisen portin pinnan valitseminen tilauksen aikana estää letkujen tukkeutumisen tiukan robotin ranteen sisällä ja vähentää putken taipumisen riskiä, mikä on yleinen syy satunnaisiin tarttujavioihin korkean syklin sovelluksissa.

Sensing & Control

Anturin integrointi ja asennon tunnistus kulmailmatarttujasylintereissä

Useimmat kulmikkaat ilmatarttujasylinterit hyväksyvät reed-kytkimen, Hall-efektin tai magnetoresistiiviset anturit omistetuissa T-aukoissa, jotka on koneistettu suoraan ilmasylinterin runkoon. Nämä anturit havaitsevat mäntään upotetun kestomagneetin ja ilmoittavat PLC:lle, kun leuat ovat saavuttaneet avoimen tai kiinni-asennon. Oikea anturin valinta ja sijoittelu on yksi tarttujan integroinnin huomiotta jääneimmistä näkökohdista – kuitenkin se määrittää suoraan, pystyykö kone havaitsemaan osan pudotuksen, osan puuttumisen tai tarttujan tukostilanteet ennen kuin ne aiheuttavat linjan pysähtymisen.

Reed-kytkin

Yksinkertainen, edullinen ja yhteensopiva 5–240 V DC/AC piirien kanssa. Vastausaika on noin 1-3 ms . Suurin rajoitus on mekaaninen koskettimien kuluminen – 10 miljoonalla syklillä kielikytkimet voivat kehittää koskettimien pomppimista. Parhaiten käytettävä alemman syklin sovelluksissa tai missä budjetti on ensisijainen huolenaihe.

Hall-efekti anturi

Kiinteä, ei liikkuvia osia. Vastausaika 0,1-1 ms ja arvioitu 100 miljoonalle operaatiolle. Saatavana NPN- ja PNP-lähtöinä, 2- ja 3-johtimisversioina. Suositellaan korkeakierroksisille kulmikkaille ilmatarttujasylintereille autojen tai elektroniikan kokoonpanolinjoilla, joissa tarttuja voi pyöriä 20 kertaa minuutissa useissa vuoroissa.

Analoginen asentotunnistin

Jotkut kehittyneet kulmikkaat ilmatarttujasylinterimallit käyttävät lineaarista magnetoresistiivistä nauhaa jatkuvan 0–10 V tai 4–20 mA analogisen signaalin ulostuloon, joka on verrannollinen männän asentoon. Tämän ansiosta PLC voi havaita osittaisen sulkeutumisen ja varmistaa, että tartuntaosa on minimi- ja enimmäiskokorajojen välissä – tehokas laaduntarkistus, jota digitaaliset anturit eivät pysty tarjoamaan.

Kun asennat antureita, sijoita kiinni-asennon anturi siten, että signaali laukeaa vasta, kun leuat ovat täysin sulkeutuneet varsinaisessa osassa - ei ilmasylinterin sisällä olevaan mekaaniseen pysäyttimeen. Jos anturi laukaisee mekaanisen pysäyttimen, pudonnutta osaa ei havaita myöhempään tarkastukseen asti, mikä aiheuttaa viallisen kokoonpanon poistumisen. Monet linja-insinöörit käyttävät sekä suljetussa asennossa olevaa anturia, joka on asetettu palamaan osaan, että mekaanista pysäytysanturia, joka on asetettu 1–2 mm pidemmälle männän täyden liikeradan vahvistamiseksi – näiden kahden signaalin välinen ero vahvistaa, onko osa olemassa ja nimelliskokotoleranssin sisällä.

Työkalu

Sormenpään ja leuan muotoilu kulmikkaille ilmatarttujasylintereille

Kulmikas ilmatarraimen sylinterin runko tarjoaa toiminnan; sormenpäät määrittävät, suorittaako tarrain todella tehtävänsä. Huonosti suunnitellut sormenpäät aiheuttavat suurimman osan tarttujaan liittyvistä linjapysähdyksistä käytännössä – eivät itse ilmasylinteri. Sormenpään suunnittelussa on käsiteltävä neljä asiaa: kosketingeometria, materiaali, massa ja vaihdettavuus.

Ota yhteyttä Geometriaan

Koska leuka heiluu kaaria pitkin, osan kosketuspiste seuraa kaarevaa polkua tarttujan sulkeutuessa. Lieriömäisten osien kohdalla V-ura, joka on leikattu sormenpäähän oikeassa kulmassa (yleensä 60° tai 90°), saa kaaren liikkeen keskittämään osan itsekseen, vaikka se olisi hieman poikki pesässä. Tasapuolisissa osissa sormenpään pinta on asetettava niin, että se pysyy kaaren tangenttina suljetussa asennossa – muuten leuan pinta naarmuuntuu osan pintaa vasten sulkeutuessaan aiheuttaen pintavaurioita ja hiukkasten muodostumista.

Sormenpään materiaalin valinta

Yleisiin teollisuusosiin, karkaistu työkaluteräs (HRC 52–58) sormenpäät tarjoavat parhaan käyttöiän. Kiillotetuille tai pinnoitetuille pinnoille, joita ei saa naarmuttaa, polyuretaani- tai PEEK-osat vähentävät kosketuspainetta säilyttäen samalla pidon. Elintarvike- tai farmaseuttisissa sovelluksissa kaikkien kastuneiden sormenpään pintojen on täytettävä asiaankuuluvat materiaalivaatimukset - tyypillisesti 316L ruostumaton teräs tai lääketieteellistä PEEK - ja itse ilmasylinterin runko on määriteltävä korroosionkestävässä versiossa.

Massiivinen budjetti sormenpäälle

Jokainen sormenpäähän lisätty gramma lisää ilmasylinterin sisällä olevan leuan akselin taivutusmomenttia. Sallittu leuan momentti (My) kulmikkaasta ilmatarraimen sylinterin tietolomakkeesta asettaa absoluuttisen rajan. Toimintasääntönä on, että sormenpään kokonaismäärä ja osamassa pidetään alla 30 % arvosta Oma sallittu jättämään riittävästi marginaalia dynaamisille kuormituksille kiihdytyksen ja nykimisen aikana. Hiilikuituiset tai alumiiniset sormenpäät voivat vähentää massaa 60–70 % verrattuna teräsvaihtoehtoihin vastaavalla poikkileikkauslujuudella – kannattaa ottaa huomioon, kun ilmasylinteri lähestyy momenttirajaansa.

Nopeasti vaihdettavat sormenpääjärjestelmät

Joustavissa valmistuskennoissa, joissa sama kulmikas ilmatarttujasylinteri käsittelee useita osaperheitä, pikavaihtosormijärjestelmät lyhentävät vaihtoaikaa 15–20 minuutista tarttujaa kohti (perinteiset pultatut sormenpäät) alle 30 sekuntiin. SCHUNK, SMC ja Festo tarjoavat kaikki patentoidut pikavaihtojärjestelmät, jotka ovat yhteensopivia niiden kulmatarttujan sylinterirunkojen kanssa käyttämällä pallolukko- tai bajonettimekanismeja, jotka paikantavat ja lukitsevat sormen automaattisesti ilman työkaluja.

Teollisuuden käyttötapaukset

Missä kulmikkaita ilmatarttujasylintereitä käytetään eri teollisuudenaloilla

Kulmikkaita ilmatarttujasylintereitä esiintyy käytännössä kaikilla pneumaattista automaatiota käyttävillä sektoreilla. Seuraavat teollisuuden erittelyt havainnollistavat, miksi kulmikas konfiguraatio valitaan yksinkertaisempien suorien ilmasylintereiden tai rinnakkaisten tarttujavaihtoehtojen sijaan kussakin yhteydessä.

Autojen kokoonpano

Moottorilohkon työstölinjat käyttävät kulmikkaita ilmatarttujasylintereitä laakerin kuorien, venttiilien istukan ja männänrenkaiden poimimiseen kulhojen syöttölaitteista. Kulmikas leuanpyyhkäisy mahdollistaa tarraimen kurottamisen tärisevään kulhoon vinossa ja irrottaa yksittäisen osan häiritsemättä viereisiä osia – tehtävä, joka vaatisi paljon pidemmän lineaarisen ilmasylinterin iskun rinnakkaisella tarttujalla, mikä lisää ei-toivottua inertiaa robotin ranteeseen.

Elektroniikan valmistus

SMT-linjat (surface-mount technology) käyttävät miniatyyrikulmaisia ilmatarttujasylintereitä, joiden reiät ovat jopa 6 mm, liittimien, puolijohdepakettien ja pienten kondensaattoreiden käsittelemiseen. Näissä mittakaavassa kulmikas tyyppi tarjoaa rungon kokoon nähden leveämmän leuka-aukon kuin mikään rinnakkainen ilmasylinteritarttuja, mikä on kriittistä poimittaessa lähekkäin olevilta komponenttialustalta.

Lääkepakkaukset

Läpipainopakkaus- ja pullonkäsittelylinjat käyttävät kulmikkaita ilmatarttujasylintereitä ruostumattomasta teräksestä tai anodisoiduissa versioissa sylinterimäisten säiliöiden poimimiseen kuljetusteiltä. V-uurteisten sormenpäiden itsekeskittyvä toiminta kulmikkaassa tarttujassa eliminoi tarkkojen osien asemointikiinnikkeiden tarpeen tarttujan ylävirran puolella – tämä merkitsee huomattavaa kustannussäästöä suurten volyymien linjoissa.

Elintarvikkeiden jalostus

Leipomo- ja makeislinjojen keräilyrobotit käyttävät kulmikkaita ilmatarttujasylintereitä, joissa on silikonisormenpäät epäsäännöllisen muotoisten esineiden käsittelemiseen – sämpylöitä, leivonnaisia, käärittyjä tankoja. Kulmapyyhkäisy antaa leuan mukautua epäsäännöllisten profiilien ympärille tavalla, jota tasapintainen yhdensuuntainen ilmasylinteritarttuja ei voi ilman räätälöityjä työkaluja jokaiselle SKU:lle.

Muoviset ruiskuvalu

Osien poistorobotit käyttävät kulmikkaita ilmatarttujasylintereitä poistamaan muotoiltuja osia muotin ontelosta välittömästi poiston jälkeen. Kulmaleuan ansiosta tarrain pääsee sisään muottityökaluun vinossa, sulkeutuu vielä lämpimän osan ympäriltä ja vetäytyy sisään koskettamatta muotin pintaa – suojaa kalliita työkaluja väärin ajoitetun lineaarisen ilmasylinterin iskun aiheuttamilta iskuvaurioilta.

Lääketieteellisten laitteiden kokoonpano

Katetriputkikokoonpano, ruiskun säiliön asettaminen ja neulansuojuksen asettaminen käyttävät pienireikäisiä kulmikkaita ilmatarttujasylintereitä herkkien, ohutseinäisten komponenttien käsittelemiseen. Joidenkin yksiköiden alhainen minimikäyttöpaine (niinkin alhainen kuin 0,15 MPa) mahdollistaa erittäin hellävaraisen ottamisen ilman, että herkät lääketieteelliset komponentit muotoutuvat tai halkeilevat.

Huolto

Huolto, Troubleshooting, and Service Life Extension for Angular Air Gripper Cylinders

Hyvin huolletun kulmikkaan ilmatarttujasylinterin, joka toimii puhtaalla paineilmalla ja nimellispaineella, tulisi saavuttaa nimellinen käyttöikänsä ilman sisäistä huoltoa. Käytännön todellisuus tehtaalla on, että saastunut ilma, ylipaineiset syöttöjohdot ja väärin kuormitettujen osien aiheuttama mekaaninen väärinkäyttö ovat kolme yleisintä elinikää lyhentävää tekijää. Vikatilojen ymmärtäminen auttaa huoltotiimiä puuttumaan asiaan ennen kuin tarttujan täydellinen vika pysäyttää linjan.

Yleiset vikatilat ja diagnostiikkavaiheet

Hidas leuan nopeus tai epätäydellinen sulkeutuminen: Tarkista ensin syöttöpaine tarttujan portista (ei kompressorista). Yli 0,05 MPa:n painehäviö säätimen ja tartuntaportin välillä tarkoittaa alamittaista letkua tai osittain tukossa olevaa suodatinta. Toiseksi, tarkista ilmasylinterin syöttöjohdon nopeussäädin (virtauksen säätöventtiili) – tukkeutuneet säätimet ovat erittäin yleisiä ja usein unohdettu.
Leuan ajautuminen suljetussa asennossa (osa putoaa ilman venttiilisignaalia): Tämä tarkoittaa vuotavaa männän tiivistettä ilmasylinterin sisällä. Irrota pakoputki ja kuuntele ilmaa vuotaako poistoaukosta tarttujan ollessa kiinni-asennossa. Jos ilmaa vuotaa jatkuvasti, männän tiiviste on vaihdettava. Useimmissa kulmailmatarttujasylintereissä tiivistesarjat ovat saatavilla valmistajalta ja uusintaprosessi kestää perustyökaluilla 15–30 minuuttia.
Leuan välys tai takaisku kasvavat ajan myötä: Kulumista ilmasylinterin rungon sisällä olevassa hammastanko- tai nokkamekanismissa. Tarkista leuan toistettavuus kellomittarilla – jos asentovirhe on kasvanut yli kaksinkertaisen nimellistoistettavuuden, sisäinen mekanismi on tarkastettava. Vaikeissa tapauksissa tarraimen täysi vaihto on taloudellisempaa kuin sisäinen korjaus.
Korroosio leukaohjaimissa tai rungon ulkopinnassa: Syynä paineilmassa oleva kondensaatti tai aggressiiviset pesukemikaalit elintarvike- tai lääkesovelluksissa. Asenna kylmäaineilmakuivain ylävirtaan ja varmista, että valittu kulmikas ilmatarraimen sylinterin rungon materiaali ja pintakäsittely sopivat kemialliseen ympäristöön.

Ennaltaehkäisevän huollon aikataulu

Taulukko 2 — Jatkuvassa tuotannossa olevien kulmillisten ilmatarttujasylintereiden suositellut ennaltaehkäisevät huoltovälit
Intervalli	Tehtävä	Tavoite kunto
Päivittäin	Tarkista anturin signaalit ja syklien määrä PLC:stä	Ei menetettyjä signaaleja; syklien määrä kasvaa
viikoittain	Tarkista syöttöpaine tarttujan portista; tarkasta letku taittumien varalta	Paine ± 0,02 MPa:n sisällä asetuspisteestä
Kuukausittain	Ilmasylinterin rungon puhdas ulkopinta; tarkista sormenpään kiinnitysmomentti	Ei jäähdytysnesteen/öljyn saastumista; ei löystyneitä kiinnikkeitä
6 kuukautta	Tarkista leuan toistettavuus kellonäytöllä; puhdas ilmansuodatinelementti	Toistettavuus within rated specification
Nimellissyklissä	Täysi kunnostus tai vaihto; tiivistesarjan asennus	Ilmasylinterin suorituskyky palautettu uusiin määrityksiin

Pneumaattinen järjestelmä

Paineilman laatu ja syöttövaatimukset kulmailmatarttujasylintereille

Kulmatarttujan sisällä oleva ilmasylinteri on vain yhtä luotettava kuin sitä syöttävä paineilma. ISO 8573-1 määrittelee paineilman laatuluokat, ja useimmat kulmailmatarttujasylintereiden valmistajat määrittelevät tuotteilleen vähimmäisilmanlaatuluokan. Näiden vaatimusten ymmärtäminen estää ennenaikaisen tiivisteen rikkoutumisen, sisäisen korroosion ja hiukkaskontaminaation aiheuttaman leuan tahmean toiminnan.

Hiukkassisältö

Useimmat kulmikkaat ilmatarttujasylinterit vaativat ISO 8573-1:n luokkaa 3 tai parempaa kiinteille hiukkasille eli hiukkasille, jotka eivät ole suurempia kuin 5 mikronia ja maksimipitoisuus 5 mg/m³ . Tämän tason yläpuolella oleva kontaminaatio aiheuttaa männän reiän naarmuuntumista ja kiihdytti tiivisteen kulumista ilmasylinterin sisällä. 5 mikronin sintrattu pronssi- tai polyeteenisuodatin välittömästi ennen tarttujan syöttöventtiiliä on suositeltu vähimmäissuodatus.

Kosteuspitoisuus

Paineilman painekastepisteen tulee olla vähintään 10 °C alempi kuin ympäristön vähimmäislämpötila tarttujan kohdalla. 20 °C:n tehtaalla tämä tarkoittaa, että 10 °C tai sitä alhaisempi kastepiste (ISO 8573-1, luokka 4) on hyväksyttävä, mutta kylmävarastossa tai ulkoasennuksessa saatetaan tarvita kylmäainekuivain, joka saavuttaa luokan 4 tai kalvo-/kuivausainekuivaimen, joka saavuttaa luokan 2, jotta estetään kondenssiveden muodostuminen ilmasylinterin sisään.

Öljypitoisuus

Nykyaikaiset kulmikkaat ilmatarttujasylinterit, joissa on PTFE-pinnoitettuja mäntiä tai pysyvästi voideltuja tiivisteitä, voivat toimia täysin öljyttömällä ilmalla (ISO 8573-1 Class 1 öljypitoisuus, alle 0,01 mg/m³). Öljy-sumuvoitelu näissä yksiköissä itse asiassa heikentää suorituskykyä pesemällä pois tehdasrasvan leuan ohjauslaakereista. Jos syöttöjohdossa on jo öljysumuvoitelulaite, määritä kulmikas ilmatarrainsylinteri, jossa on NBR-tiivisteet, jotka on mitoitettu öljyvoideltua käyttöä varten.

Ostajan opas

Kulmailmatarraimen sylinterin valinnan tarkistuslista ennen tilaamista

Käytä tätä tarkistuslistaa varmistaaksesi, että olet kerännyt kaikki tiedot, joita tarvitaan kulmikkaan ilmatarttujasylinterin määrittämiseen ilman kalliita korjauksia toimituksen jälkeen.

Osan massa ja enimmäismitat (pituus, halkaisija, paino)
Huippukiihtyvyys ja nykiminen poiminta- ja paikka-syklin aikana (robotin tai servoohjaimen tiedoista)
Vaadittu leuan avautumiskulma (yhteensä, ei leukaa kohti) osa tarttujassa ja osa tyhjennettynä
Käytettävissä oleva syöttöpaine tarttujan kohdalla (mittaa asennuspaikasta, ei kompressorista)
Saatavilla olevat kirjekuoren mitat (X × Y × Z) ilmasylinterin rungolle ja leuan pyyhkäisykaarelle
Asennuspinta ja porttipuoli vaaditaan (letkun reitityksen määrittämiseksi)
Vaadittu anturin tyyppi (reed, Hall-ilmiö tai analoginen) ja lähtöjännite/virtastandardi (NPN/PNP, 24 V DC)
Käyttölämpötila-alue ja pesuaine, jäähdytysneste tai kemikaalialtistus
Vaadittu syklin käyttöikä (kokonaistoiminta ennen suunniteltua vaihtoa tai kunnostusta)
Sormenpään materiaalivaatimus perustuu osan pintaan ja ympäristöön (teräs, PEEK, silikoni, ruostumaton)
Tarvitaanko sormenpään pikavaihtokykyä moniosaiseen joustavuuteen
Varaosien ja tiivistesarjan saatavuus paikalliselta jälleenmyyjältä (tärkeää seisokkien minimoimiseksi)

FAQ

Usein kysyttyjä kysymyksiä kulmailmatarttujasylintereistä

Mitä eroa on kulmikkaalla ilmatarttujasylinterillä ja pyörivällä ilmasylinterillä?

Pyörivä ilmasylinteri pyörittää akselia tai laippaa määritellyn kulman läpi – sen tuotto on puhdasta pyörimistä ilman sisäänrakennettua tartuntatoimintoa. Kulmikas ilmatarrainsylinteri käyttää sisäistä mekanismia, joka muuntaa ilmasylinterin männän liikkeen leukojen symmetriseksi kulmikkaaksi avaamiseksi ja sulkemiseksi. "Kiertävä" liike on sisäinen ja johtaa tartuntaan, ei pyörivään ulostuloakseliin. Nämä kaksi laitetta palvelevat täysin erilaisia toimintoja, eivätkä ne ole keskenään vaihdettavissa.

Voiko kulmikas ilmatarraimen sylinteri tarttua samaan osaan sekä sisä- että ulkopuolelta?

Kyllä. Useimmat kulmikkaat ilmatarttujasylinterit voidaan konfiguroida joko ulkoiseen tartuntaan (leuat sulkeutuvat osan ulkopuolella) tai sisäiseen laajenevaan tartuntaan (leuat avautuvat osan sisällä olevaan reikään). Sormenpään muotoilu määrää otteen suunnan – ilmasylinterin runko ja mekanismi ovat identtiset. Jotkut luetteloyksiköt sisältävät sekä ulkoiset että sisäiset sormenpääsarjat. Tartuntavoiman laskenta muuttuu, koska sisäisessä laajenemistilassa leuka työntyy ulospäin kuin sisäänpäin ja leuan ohjaimien reaktiokuormitukset suuntautuvat eri tavalla.

Mistä tiedän, onko ilmansyöttöpaineeni liian alhainen kulmikkaalle ilmatarraimen sylinterille?

Yleisimmät merkit riittämättömästä syöttöpaineesta ovat hidas leuan käyttönopeus, epätäydellinen leuan sulkeutuminen varsinaisessa osassa (anturi laukeaa mekaanisesta pysäyttimestä eikä osasta) ja epäjohdonmukainen tarttuminen useiden tarttujayksiköiden välillä samassa syöttösarjassa. Käytä digitaalista painemittaria, jossa on piikin pitotoiminto tartuntaportissa – älä FRL:ssä (filter-regulator-lubricator) ylävirtaan. Paineen tarraimessa tulee pysyä ilmasylinterin teknisissä tiedoissa määritellyn vähimmäiskäyttöpaineen yläpuolella jopa maksimitarpeessa. Jos paine putoaa alle nimellisarvon käytön aikana, lisää syöttöputken halkaisijaa tai lisää paikallinen pienikokoinen säiliö (akkusäiliö) tarttujan parkin lähelle.

Mikä saa kulmikkaan ilmatarraimen sylinterin avautumaan tai sulkeutumaan hitaasti, vaikka syöttöpaine olisi oikea?

Todennäköisin syy on osittain suljettu tai tukkeutunut nopeudensäädin (neulaventtiilin virtauksen säätö) tulo- tai poistojohdossa. Nopeussäätimet asetetaan yleensä käyttöönoton aikana, eikä niihin koskaan kosketa – mutta sisäinen epäpuhtauksien kerääntyminen rajoittaa vähitellen virtausta. Toiseksi todennäköisin on osittain vääntynyt tai romahtanut pneumaattinen putki – erityisesti tarttujaasennuksissa, joissa putken on taiputtava toistuvasti robotin ranteen liikkeellä. Kolmas on venttiilin solenoidi, joka ei ole täysin jännitteinen matalan jännitteen tai osittain viallisen solenoidin kelan vuoksi. Tarkista syöttöjännite solenoidiventtiilin kelasta linjan ollessa ladattu – ei vain kaapin liittimestä.

Onko mahdollista lisätä lukitusmekanismi, joka estää leuan avautumisen ilmasylinterin rikkoutuessa?

Kyllä – tätä kutsutaan "itselukittuvaksi" tai "virrankatkaisupitoiseksi" tarttujaksi, ja useat kulmikkaan ilmatarttujan sylinterin valmistajat tarjoavat tämän luettelovaihtoehtona. Yleisin tapa on mekaaninen jousivoimainen jarru leuan akselissa, joka pitää leuan paikallaan, kun ilmanpaine häviää. Jarru vapautuu, kun ilmasylinteri paineistetaan avautumaan tai sulkeutumaan. Joissakin malleissa käytetään jousen sulkemismekanismia itse ilmasylinterissä, jossa yksi portti on jousikuormitettu ja toinen ilmakäyttöinen - tämä tarkoittaa, että oletustila ilmahäviössä on suljettu (tarttuva), mikä on turvallisempaa osien siirrossa yläpuolella, kun pudonnut osa aiheuttaa turvallisuusriskin.

Kuinka kauan kulmikas ilmatarttujasylinteri tyypillisesti kestää jatkuvassa tuotannossa?

Suurten valmistajien (SMC, Festo, SCHUNK, Pneumax) mitoitettu käyttöikä vaihtelee 5 miljoonasta syklistä pienireikäisille yksiköille 50 miljoonaan jaksoon suurireikäisille raskaille yksiköille. Kun 10 sykliä minuutissa, 24 tuntia vuorokaudessa, 250 päivää vuodessa, 10 miljoonaa sykliä vastaa noin 2,8 vuoden jatkuvaa käyttöä. Todellinen käyttöikä ylittää usein nimellisen käyttöiän, kun ilmasylinteriä käytetään puhtaalla, kuivalla ilmalla painerajojen sisällä ja sormenpään kuormituksella momentin nimellisarvon sisällä. Käytännössä yleisin käyttöikää rajoittava tekijä on pikemminkin saastunut paineilma kuin itse kulmatarraimen mekaaninen kuluminen.

Voinko käyttää kulmikasta ilmatarttujasylinteriä yhteistyörobotissa (kobotissa)?

Kyllä, ja tämä yhdistelmä on yhä yleisempi joustavassa valmistuksessa. Tärkeimmät integrointinäkökohdat ovat paino (kobotin hyötykuorma on tyypillisesti 3–16 kg; tarttujan ja työkalujen sekä osan on pysyttävä tämän rajan sisällä) ja paineilman ohjaaminen robotin ranteeseen. Useimmat cobot-valmistajat tarjoavat robottivarteen integroituja pneumaattisia kanavia, jotka ohjaavat paineilman alustasta työkalun laippaan, mikä eliminoi ulkoisen letkun tarpeen, joka voi takertua. Varmista, että kulmikas ilmatarraimen sylinterin runko ja sormenpään massa on sisällytetty cobotin hyötykuormalaskelmaan ja että tarttujan kiertonopeus on yhteensopiva kobotin suurimman työkalunvaihto- ja poimintanopeuden kanssa.

Mikä on tyypillinen läpimenoaika mukautetuille kulmikkaille ilmatarttujasylintereille, joissa on poikkeava reikä tai isku?

Vakioluettelon kulmikkaat ilmatarttujasylinterit ovat tyypillisesti saatavilla jälleenmyyjän varastosta tai 1–3 viikon kuluessa tehtaalta. Mukautetut porauskoot, poikkeavat kulmaiskut, erityiset runkomateriaalit (titaani, täysi 316 litran ruostumaton teräs) tai integroidut anturiasennot normaalien T-aukkojen ulkopuolella vaativat yleensä 6–12 viikkoa piirustuksen hyväksymisestä. Suuren volyymin OEM-ohjelmia varten (yleensä 500 yksikköä vuodessa) valmistajat voivat olla halukkaita kehittämään mukautetun kulmikkaan ilmatarraimen sylinterin mallin alennetuin NRE-kustannuksin. Selvitä aina, onko määrittämäsi malli luettelotuote vai mukautettu tilaus, ennen kuin sitoudut projektin aikajanalle.

Jaa: