Login:
Heslo:
Registrace nového uživatele
TKM

TKM

Tekutinové mechanismy 

Perspektiva pneumatiky a hydrauliky v průmyslu

Publikovaný | Bc. Ludvík Kochaníček Profil uživatele | 6.3.2011 10:04
Seznámení se současnou pozicí tekutinových mechanizmů v praxi. Nastínění budoucího vývoje a uplatnění pneumatických a hydraulických prvků.

Výhoda, která spojuje pneumatické a hydraulické pohony je jednoduchá realizace přímočarých pohybů motorů. Ty mohou být spojeny s navazujícím mechanizmem přímo, bez nutnosti převodu. Přímočaré tekutinové motory jsou výhodné i pro své malé rozměry, jednoduchost a nízkou hmotnost. Neméně významnou předností tekutinových mechanizmů je, že jsou sestavovány z typizovaných prvků vyráběných v širokých řadách typů, rozměrů a parametrů.

 

Pohony obsažené v tekutinových mechanizmech musí splňovat následující požadavky:

- reverzace pohybu motoru,

- řízení rychlosti pohybu motoru,

- řízení polohy zastavení motoru.

 

Těmto požadavků lze dosáhnout různými způsoby.

První způsob

– tradiční řešení je pomocí oddělených prvků. To znamená, že reverzace motoru je zajišťována rozváděči nebo ventily, rychlost pohybu motoru je řízena škrticími ventily a poloha se nastavuje blokováním tekutiny v pracovním prostoru motoru nebo prostřednictvím mechanického blokování pohybu na výstupu motoru.

 

Druhý způsob

- všechny výše uvedené funkce jsou zajišťovány společně jediným prvkem – servoventilem. Princip činnosti servoventilu vychází z řízeného převodu spojitého elektrického signálu na spojitý proud tekutiny.

 

Třetí způsob

- uvedené funkce jsou realizovány regulačním generátorem proudu tekutiny nebo regulačním motorem.

 

S ohledem na stlačitelnost vzduchu má pro pneumatický mechanizmus největší význam první metoda (koncepce), která je až na výjimky v pneumatických mechanizmech základním uspořádáním.

Druhá a třetí metoda připadá v úvahu především pro hydraulické mechanizmy, čímž se zvýrazňují jejich možnosti.

 

Hydraulické mechanizmy

Zpočátku bylo využívání hydraulických mechanizmů spojováno především s konstrukcemi hydraulických lisů. V poválečném období znamenala hydrauliky rozšíření do všech strojírenských oborů a sehrála nezastupitelnou roli v ovládacích systémech letadel i konstrukcích zemních, stavebních a postupně i zemědělských strojů.

V šedesátých letech se začala uplatňovat u pohonů prvních průmyslových robotů. V souvislosti s konstrukcemi robotů se výhodně uplatnila možnost přímé realizace přímočarých pohybů s požadovanými parametry bez nutnosti převodů. Zejména pro stavbu sférických, popř. cylindrických polohovacích struktur.

Hydraulické mechanizmy mají velkou zásluhu na úspěchu prvních robotů americké firmy Unimation. Jde o známé typy Unimate se sférickou kinematickou strukturou, které byly vyráběny na počátku sedmdesátých let. Díky svým výhodám byly hydraulické pohony používány i v jiných uspořádáních konstrukce robotů (stříkací robory, svařovací roboty).

Současnost

V současné době jsou hydraulické mechanizmy ve značném rozsahu vytlačeny z prostoru konstrukcí výrobních strojů a manipulačních zařízení s malým a středním výkonem do kategorií zařízení s vyšším výkonem. Změnil se poněkud způsob řízení a elektronika se přiblížila do bezprostřední blízkosti motorů.

 

U mobilních strojů se zatím udržuje původní klasický charakter struktury hydraulického mechanizmu s vysokým podílem čistě hydraulických prvků v obvodu propojujícího hydrogenerátor s hydromotorem.

Charakteristický je rovněž velký podíl elektrického ovládání v integrovaném bloku prvku. Elektrické ovládací vstupy hydraulických prvků umožňují realizovat vazbu na elektronické řídicí systémy a tím zajistit automatickou činnost hydraulického mechanizmu.

Hydraulika účinně odolává konkurenci elektromechanických pohonů především možností přenosu velkých výkonů s velkou koncentrací výkonu na jednotkový objem a jednotkovou hmotnost mechanizmu, jednoduchou realizací přímočarých pohybů spolehlivými přímočarými hydromotory, schopnými transformovat energii na velké síly i do malých a komplikovaných prostorů.

Zatím zcela neotřesitelné postavení mají hydraulické mechanizmy v konstrukcích mobilních strojů.

 

Pneumatické mechanizmy

S klasickou metodou řízení se používají pro jednodušší manipulačními prostředky, jako např. pneumatické manipulátory s nastavením polohy jednotlivých pohybů pevnými dorazy. Uplatnění se najde tam, kde je možné rozdělení montážního procesu na jednoduché dílčí operace. Nevýhodou je jen jednoúčelové využití montážního systému.

Svou významnou roli hrají pneumatické pohony u úchopných hlavic robotů. Zde je kladen důraz minimální rozměry a minimální hmotnost hlavice. Pro pohon mechanických čelistí se používají menší typy přímočarých motorů.

Pneumatické prvky jsou rovněž obsaženy u přípravků, které jsou součástí většiny výrobních operací. Jejich konstrukce je většinou účelově přizpůsobena dané situaci. Pro ovládání upínacích prvků se s výhodou používají pneumatické přímočaré motory. Předností je široký sortiment provedení, malé rozměry a možnost realizovat elektrické ovládání s ohledem na zajištění vazby s řídicím systémem při automatické činnosti.

Závěr

Společným znakem vývoje pneumatických i hydraulických mechanizmů je zjednodušování jejich struktury tím, že řešení všech logických operací řeší řídicí systému a tím, že struktury jsou vytvářeny z komponent s větším počtem funkcí.

Novou vlastností současných tekutinových prvků je jejich „mechatronický“ charakter, což znamená, že elektronické bloky se stávají součástí integrovaných konstrukcí pneumatických i hydraulických prvků.

 

Společným cílem vývoje tekutinových mechanizmů je zvyšování jejich účinnosti cestou zpřesňování výroby, snižování pasivních odporů pohyblivých částí prvků a hledáním nových prvků s inovovaným principem činnosti.

Autorství: Bc. Ludvík Kochaníček

Zdroje:

  • http://www.automatizace.cz/article.php?a=1221
  • http://www.odbornecasopisy.cz/index.php?id_document=28302
  • http://www.lpw.cz/