Inginerii de la AVENTICS au dezvoltat un sistem de poziționare care se bazează pe controlul proporțional al acțiunii directe a presiunii aerului
Sistemele electropneumatice sunt printre cele mai utilizate sisteme când vine vorba de domenii de activitate cu condiții speciale de mediu, de exemplu domeniul alimentar sau farmaceutic. Datorită agentului de lucru curat (aerul) și al avantajelor acestor sisteme de acționare, respectiv forțe și viteze de lucru mari, aceste echipamente sunt la foarte mare căutarea pentru dezvoltarea liniilor de fabricație fiabile și robuste.
Totuși, atunci când vine vorba de precizia de poziționare, sistemele pneumatice nu au fost până acum soluția câștigătoare. Poziționarea electromecanică este cea mai cunoscută metodă pentru a îndeplini sarcinile de precizie ale dispozitivelor automate. În cazul sistemelor electromecanice, mecanismele de conversie a mișcării unghiulare în mișcare liniară (ex. șurub-piuliță, pinion-cremalieră sau mecanisme cu transmisii prin curea/lanț) utilizate pentru a ridica, deplasa și poziționa piese pot dezvolta o precizie mare de poziționare. Totuși, unele dezavantaje existente pot, în timp, cauza creșterea costului de fabricație și a productivității.
O alternativă, din ce în ce mai utilizată, a sistemelor electromecanice o reprezintă poziționarea electropneumatică, care aduce anumite beneficii greu de trecut cu vederea de industriile care impun condiții foarte stricte asupra timpului de producție și fiabilității. Mai mult de atât, folosind echipamente care au o durată de viață foarte ridicată, se reduc și costurile de producție, datorită frecvenței mai mici a activității de mentenanță a pieselor, respectiv de înlocuirea acestora în cazul unor defecțiuni.
Poziționarea pneumatică prin controlul debitului
Majoritatea sistemelor de poziționare pneumatice, care îmbină distribuitoare de comandă, cilindri și traductori de poziție, se bazează pe controlul direcțional al debitului de aer pentru a controla poziționarea. Un astfel de sistem monitorizează deplasarea pistonului și decide direcția de curgerea a aerului pentru a atinge poziția dorită. Comanda electrică aplicată unui distribuitor permite aerului comprimat să curgă prin orificiul corect al cilindrului pneumatic, pentru a atinge poziția cerută. Inversarea comenzii pe distribuitor retrage cilindru în poziția opusă. Acest tip de sistem realizează o poziționare precisă cu ajutorul unui control riguros al debitului de aer.
Totuși, pentru acest tip de poziționare, din cauza dezavantajelor intrinsece ale sistemelor pneumatice, mai ales pierdea de aer rezultată de imposibilitatea unei etanșări perfecte între elementul mobil (tijă sau piston) și cel fix (cămașa cilindrului), apare ditheringul. Acest fenomen, care afectează negativ acuratețea și funcționalitatea echipamentului, apare atunci când sistemul de reglare automată (SRA) a poziției controlează calea de curgere a aerului și debitul în funcție de comanda primită de la traductor, care închide bucla de reglaj. Sistemul de reglaj automat tinde să aducă pistonul/tija în poziția de referință dar, datorită scurgerilor intermitente și inevitabile de aer, sistemul oscilează în jurul acestei poziții.
Poziționarea pneumatică prin controlul presiunii
Pentru înlăturarea problemelor legate de precizia poziționării și dithering-ul, inginerii de la AVENTICS au dezvoltat un sistem care se bazează pe controlul proporțional direct al presiunii aerului – în defavoarea controlului direcției de curgere a fluidului, respectiv a debitului – pentru a îmbunătăți precizia sistemelor pneumatice de poziționare.
Această abordare diferă față de reglajele direcționale de control al debitului prin faptul ca utilizează regulatoare de presiune proporționale pentru a monitoriza și ajuta constant presiunea pneumatică din camerele cilindrului. Cu ajutorul a două regulatoare proporționale de presiune montate pe cilindrul pneumatic se realizează reglajul presiunii pentru fiecare cameră. Pentru a închide bucla de reglaj, traductorul trimite un semnal electric, care corespunde cu poziția actuală a pistonului, către unitatea de comandă și control (PLC/microcontroler/PC). Controlerul compară raportul de presiuni din cele două camere ale cilindrului. O bucla de reglare cu un regulator PID trimite semnale de comandă analogice către cele două regulatoare de presiune proporționale pentru a ajuta presiunea cum este necesar. Presiunea mai mare pe prima cameră înseamnă deplasarea pistonului către capătul celei de a doua camere și invers. Un aspect important al acestei metode este raportul dintre cele două suprafețe ale pistonului. Dacă cilindrul este unul fără tijă sau cu tijă bilaterală, suprafețele sunt egale, deci și presiunile de comandă sunt egale. Dacă cilindrul este unul cu tijă unilaterală, suprafețele pistonului sunt diferite, respectiv și presiunile de comandă sunt diferite. Corecția celor două presiuni în funcție de tipul de cilindru se va face software. Acest lucru este un avantaj deoarece, spre deosebire de majoritatea metodelor de poziționare care se bazează pe controlul debitului, aici poziționarea precisă este realizată pentru orice tip de cilindru pneumatic folosind aceleași echipamente, ceea ce se transpune într-o flexibilitate mai mare a aplicațiilor.
Beneficiul major adus de această metodă de reglare este capacitatea de a obține o poziționare foarte precisă. Regulatoarele de presiune proporționale controlează constant și eficace presiunea, eliminând efectele dithering-ului. Regulatoarele de presiune cu acțiune directă pot controla presiuni foarte mici de până la 700 Pa.
Este de reținut faptul că fiecare actuator are caracteristici fizice diferite. Prin urmare, este dificil să se facă o afirmație universală privind precizia poziționării. Cu toate acestea, cu un actuator ales în mod corespunzător și o reglare optimizată a controlerului, precizia de poziționare ajunge la o valoare de ±1mm, lucru foarte benefic având în vedere caracteristicile compresibile ale agentului de lucru.
Beneficiile economice
În timp ce sistemele electromecanice și sistemele electropneumatice bazate pe controlul debitului oferă capacități de poziționare eficiente, sistemele pneumatice cu control proporțional al presiunii, mențin un număr de avantaje inerente.
Sistemul folosește componente standard care sunt ușor de integrat și pot fi înlocuite rapid atunci când este necesar. În general, sistemele electropneumatice sunt mai fiabile decât sistemele electromecanice deoarece nu necesită motoare electrice sau amplificatoare de putere pentru actuatori. Acestea pot rezista unor condiții mai dure, cum ar fi temperatura extremă, condiție de praf și medii umede și murdare. Mai mult, agentul de lucru este mult mai economic din punct de vedere al consumului energetic.
Oferta Aurocon COMPEC vă pune la dispoziție o serie de echipamente pneumatice pentru dezvoltarea propriilor sisteme de poziționare cum ar fi cilindrul pneumatic profilat de la AVENTICS (Nr. stoc RS: 703-5246 / Cod de producător: 0822122003) cu rolul de actuator și regulatorul proporțional de presiune (Nr. stoc RS: 703-6019 / Cod de producător: 5610141530) pentru controlul presiunii aerului din camerele cilindrului.
Sistemul pneumatic de poziționare bazat pe controlul proporțional al presiunii propus de AVENTICS îmbunătățește acuratețea de poziționare și elimină dezavantajele precum dithering-ul. Pentru numeroase aplicații de automatizare care necesită performanțe dovedite, precizie de poziționare și durată lungă de viață, acest sistem oferă o alternativă viabilă și eficientă.
Autor: Niță Emil
Aurocon COMPEC SRL
Tel: 021 304 62 33
Fax: 021 304 62 34
Email: compec@compec.ro
Site: www.compec.ro
Distribuitor: RS Components, SICK, MURR Elektronik, STASTO, Hitachi