Технико-экономические предпосылки создания промышленных механотронных систем на основе пневмоприводов

Наряду с ранее отмеченными преимуществами, штоковым пневмоприводам
присущ целый ряд недостатков, устранение которых тесно увязано на теоретиче­
ском и практическом уровнях с важнейшими направлениями их развития, а имен­
но, с улучшением динамики и оптимизации структуры под заданные параметры
функционирования, какими являются быстродействие, точность позиционирова­
ния, надежность, помехозащищенность, компактность, встраиваемость, экологич-
ность, стоимость. *

К числу основных недостатков типовых штоковых пневмоприводов, описан­ных в главе 3, можно отнести следующие:

1) удвоение габаритов пневмоцилиндра с полностью выдвинутым штоком,
что требует увеличения размеров зоны его размещения и негативно отражается на
габаритах технологического оборудования в составе которого он применяется;

2) отличающиеся по величине развиваемые усилия на штоке при прямом и
обратном ходах по причине разности площадей рабочих поверхностей поршня со
стороны штоковой и бесштоковой полостей, запитываемых сжатым воздухом с
одинаковым давлением;

3) необходимость размещения датчиков управления циклом работы пневмо­привода на рабочих органах технологического оборудования, что негативно отра­жается на точности отработки заданных параметров технологического процесса, вызывает увеличение протяженности пневматических и электрических коммута­ционных элементов, снижает быстродействие, увеличивает расход воздуха и ком­мутационных элементов (трубопроводов, шлангов, фитингов, электропроводов, разъемов), а также габаритные размеры, усложняет обслуживание и встраивае­мость привода в технологическое оборудование;

4) потери давления и большой расход сжатого воздуха из-за наличия полос­тей цилиндров для демпфирования, значительной протяженности соединительных трубопроводов и, как следствие, ухудшение динамических характеристик привода и стоимостных показателей;

5)снижение надежности из-за большого числа соединений (стыков) пневмоэлементов и пневмоаппаратов, повышающих вероятность возникновения утечеквоздуха и уменьшения давления;

6)малая жесткость штока в радиальном направлении из-за гарантированныхзазоров в его направляющей скольжения, возрастающих вследствие ее износа, что вызывает необходимость либо увеличения ее длины, либо применения направ­ляющих качения, следствием чего является увеличение габаритов и массы пневмоцилиндра;

7)ограниченные осевые нагрузки на выдвинутый шток из-за опасности поте­ри устойчивости и недопустимость поперечных (радиальных) нагрузок из-за опас­ности деформирования и заклинивания;

8)возможность проворота штока с поршнем вокруг оси, что не обеспечивает требуемого пространственного (углового) расположения закрепляемых на его конце элементов технологической системы (захватов, инструмента и др.) и требует применения специальных конструктивных элементов и решений (направляющих, изменения формы штока и поршня), вызывающих дополнительные затраты при изготовлении и сборке и снижающих надежность.

Устранение указанных недостатков, направленное на улучшение технико-экономических характеристик пневматических штоковых приводов, непосредст­венно послужило выработке концепции объединения силовых исполнительных элементов с сенсорными элементами и элементами управления подачей (распреде­лением) рабочего тела (сжатого воздуха) в единую комбинированную систему, обладающую характерными признаками, свойственными механотронной системе.

Это хорошо прослеживается на примере совершенствования типового штоко-вого пневмопривода с управлением по положению, осуществленного фирмой «Festo» (Германия) [33].

На первом этапе появление магнитоуправляемых малогабаритных датчиков на основе герметичных контактов (герконов) (рисунок 2.22,а), характеризующихся высокой надежностью, большим сроком службы, простотой обслуживания, мон­тажа и дешевизной, позволило отказаться от традиционного размещения путевых

Рисунок 2.22 — Магнитоуправляемые электроконтактные датчики

Поиск по сайту: