Dispositivos pneumáticos de sistemas mecatrônicos

Máquinas móveis, robôs e vários sistemas mecatrônicos têm a capacidade de mover ou alterar a posição de suas peças graças a atuadores. A direção do movimento desta ou daquela parte do sistema é chamada de grau de liberdade, e quanto mais graus de liberdade o atuador tiver, maior será a mobilidade da máquina, robô ou atuador.

Dependendo do tipo de acionamento, é alcançada uma implementação mais ou menos qualitativa da interação das partes da máquina entre si, bem como a eficiência e flexibilidade de sua operação. Escolher o tipo de atuador é uma tarefa difícil que é decidida na fase de projeto do sistema por engenheiros robóticos e tecnólogos.

Um dos tipos populares de drives usados em sistemas mecatrônicos — atuador pneumático… Aqui o gás é usado como meio de trabalho, geralmente ar comprimido, cuja energia aciona o mecanismo. É por isso que os atuadores pneumáticos são baratos, confiáveis, fáceis de configurar e operar e seguros contra incêndio.Não há custo para adquirir e descartar o fluido de trabalho (ar).

No entanto, existem algumas desvantagens, por exemplo, uma possível redução da pressão de trabalho devido a vazamentos devido ao mau aperto dos tubos, o que leva a perdas de potência e velocidade, além de complicações no posicionamento. No entanto, motores pneumáticos, cilindros pneumáticos e motores pneumáticos pneumáticos são amplamente utilizados hoje em robôs e máquinas móveis.

Vejamos um dispositivo típico acionamento pneumático… O acionamento pneumático como tal inclui necessariamente um compressor e um motor pneumático. Nesta combinação, o sistema pode converter as características mecânicas do inversor de acordo com os requisitos de carga.

Os atuadores pneumáticos do movimento translacional são de duas posições, quando o movimento do corpo de trabalho é realizado entre duas posições finais, bem como multiposições, quando o movimento é realizado em diferentes posições.

De acordo com o princípio de operação, os atuadores pneumáticos podem ser de ação simples (quando a mola fornece retorno à posição inicial) ou ação dupla (o retorno, como o movimento de trabalho, é produzido por ar comprimido). Os atuadores lineares pneumáticos são divididos principalmente em dois tipos: pistão e diafragma.

Em um atuador de pistão pneumático, o pistão se move no cilindro sob a ação de ar comprimido ou de uma mola (o curso de retorno para um atuador de ação simples é fornecido por uma mola).Em um atuador de diafragma pneumático, uma câmara dividida por um diafragma em duas cavidades tem de um lado ar comprimido pressionando o diafragma e, do outro lado, uma haste é presa ao diafragma e recebe uma força longitudinal do diafragma. Assim, o atuador pneumático é utilizado com sucesso em sistemas de controle cíclico, por exemplo, em manipuladores com movimento horizontal da haste.

Funcionalmente, o atuador pneumático pode ser dividido em quatro unidades: a unidade de preparação de ar, a unidade de distribuição de ar comprimido, o motor do atuador e o sistema de transmissão de ar comprimido para os atuadores.

Na unidade de ar condicionado, o ar é seco e limpo de poeira. De acordo com o programa, o bloco de distribuição abre ou fecha (com a ajuda de válvulas) o fornecimento de ar comprimido à cavidade dos motores de acionamento.

As válvulas são normalmente operadas por eletroímãs ou também pneumaticamente (se o ambiente for explosivo). O bloco do motor executivo é, na verdade, cilindros com pistões que giram ou se movem em linha reta - cilindros pneumáticos que diferem em determinados deslocamentos, forças e velocidades.

Cada motor tem seu próprio ciclo de trabalho, e a sequência dos ciclos é estritamente determinada pelo processo tecnológico e controlada pelo programa correspondente sistemas de controle de robôs… O sistema de transmissão de ar comprimido para diferentes dispositivos utiliza acionamentos pneumáticos com diferentes seções, de acordo com a tarefa em questão.

Em princípio, a transmissão e conversão de energia em um acionamento pneumático se parece com isso.O motor principal aciona o compressor, que comprime o ar. O ar comprimido é então alimentado através do equipamento de controle para o motor pneumático, onde sua energia é convertida em energia mecânica (movimento do pistão, haste). Depois disso, o gás de trabalho é descarregado no meio ambiente, ou seja, não retorna ao compressor.

As vantagens dos acionamentos pneumáticos dificilmente podem ser exageradas. Comparado aos líquidos, o ar é mais compressível, menos denso e viscoso, mais líquido. A viscosidade do ar aumenta com a pressão e a temperatura.

Mas como o ar sempre contém uma pequena quantidade de vapor d'água e não possui propriedades lubrificantes, existe o risco de um efeito prejudicial da condensação nas superfícies de trabalho das câmaras. Portanto, os acionamentos pneumáticos precisam de condicionamento, ou seja, recebem essas propriedades com antecedência para prolongar a vida útil do acionamento no qual é usado como ambiente de trabalho.