Název školy Integrovaná střední škola technická, Vysoké Mýto, Mládežnická 380 Číslo a název projektu CZ.1.07/1.5.00/34.0374 Inovace vzdělávacích metod EU - OP VK Číslo a název klíčové aktivity III/2 inovace a zkvalitnění výuky pomocí ICT Autor Ing. Milan Solil Číslo materiálu VY_32_INOVACE_ATM_4S_SL_11_05 Název Pneumatické obvody Druh učebního materiálu Prezentace PowerPoint Předmět Automatizace Ročník Čtvrtý Tematický celek Pneumatické motory Anotace Druhy, rozdělení a použití pneumatických motorů. Metodický pokyn Prezentace má seznámit žáky s požadavky, které jsou kladeny na pneumatické motory, jejich druhy a možnosti využití jednotlivých druhů používaných pneumatických motorů. 45 minut Klíčová slova Pneumatický pístový, membránový, kyvný, rotační motor a manipulátor. Očekávaný výstup Žák je schopen aplikovat jednotlivé pneumatické motory podle jejich charakteristik při realizaci jednotlivých pneumatických obvodů. Datum vytvoření 10. 10. 2013

05. Pneumatické pohony - Pneumatické pohony vyžívají převod tlakové síly stlačeného vzduchu na mechanickou práci. - Automatizace technologických procesů pomocí pneumatických prvků je běžnou výbavou současných výrobních linek. - Rozvoj výroby pneumatických prvků, lineárních pohonů, upínacích prvků, a kyvných pohonů umožňuje nahrazení lidské činnosti ve výroby. - I při malých rozměrech vykazují dobré mechanické parametry při manipulaci s materiálem. - Prvky mají dobrý poměr mezi náklady na pořízení a náklady na vlastní výrobu. Moderní automatizované technologické procesy využívající pneumatické prvky jsou v současnosti běžnou výbavou výrobních firem. S vývojem pneumatických kompaktních válců, úchopných hlavic, otočných stolů a kyvných pohonů roste využití těchto výkonných prvků nahrazujících lidskou ruku. Přes relativně malé rozměry tyto prvky pro manipulaci mohou být použity prakticky ve všech oblastech průmyslu, zvláště pak při operacích vyžadujících především tlačení, uchopení, přesouvání, posouvání a odběr předmětů, dále pak mohou být využity v technologických procesech pro zvedání, otáčení a spouštění ramen nebo ve funkci „ zastavení “ s krátkými zdvihy. Prvky pro manipulaci se vyznačují vysokou hospodárností provozu.

Pneumatické pohony - Pneumatické pohony mají jednoduché a robustní provedení. - Mají vysokou spolehlivost při vysoké čistotě provozu. - Velké pracovní síly a krátké pracovní. - Jsou vhodné do provozů s agresivním prostředím i nebezpečím požárů či exploze. - Pneumatické pohony dělíme podle prvku převádějícího tlak na sílu nebo výchylku na pohony (s membránou, pístem, vlnovcem a speciální). - Podle způsobu generování pohybu (jednočinné a dvojčinné). - Podle dráhy výstupního prvku (posuvné, kyvné a rotační).

Rozdělení pneumatických pohonů Realizaci pneumatického pohonu lze provést několika způsoby. - Lineární pohony pomocí pneumatických válců a membrán, realizují přímočarý vratný pohyb. - Kyvný pohyb pomocí křídlových pohonů nebo pohonů s ozubeným pastorkem a hřebenem s rozsahem 270°C. Rotační pohyb s pneumatickými motory, různého provedení (radiální a axiální pístové motory, lamelové motory a turbíny. Pneumatické pohony Pneumatické pohony se vyznačují jednoduchým a robustním provedením, čistotou provozu, vysokou provozní spolehlivostí, velkými přestavnými silami (řádově 104 N) a poměrně krátkými přestavnými dobami. Jsou vhodné do provozů s agresivním prostředím i nebezpečím požárů či exploze, a to vše při nízké ceně.

Pístové pohony Pneumatické válce patří do skupiny výkonných elementů, převádějících energii stlačeného vzduchu na energii mechanickou. V nabídce se nacházejí válce o průměrech pístnice 8 mm do 200 mm (zdvih až do do 2800 mm, a v případě lineárních bezpístnicových až do 5700 mm). Válce jsou vyráběny v souladu s normami ISO 6432 ISO 6431 a ISO 15552, což zaručuje plnou kompatibilitu s válci jiných výrobců. Nabízíme rovněž atypická provedení. Při výrobě válců je kladen hlavní důraz na spolehlivost, vysokou jakost provedení a dostupnost. Materiálové provedení: a) Korpus (hliník nebo ocel). b) Píst (hliník nebo plast). c) Pístní tyč (chromovaná ocel nebo nerez). d) Těsnění (polyuretan, pryž NBR nebo Viton). Rozdělení válců: a) S ohledem na charakter pohybu a vyvíjené síly: jednočinné dvoučinné b) S ohledem na provedení a druh pístnice: s jednostrannou pístnicí s průchozí pístnicí s pístnicí zajištěnou proti pootočení c) S ohledem na směr pohybu: lineární s přímočarým pohybem pístnice nebo poháněného pojezdu rotační s kruhovým pohybem pístnice (osy) d) S ohledem na počet pracovních poloh: dvoupolohové vícepolohové krokové e) S ohledem na způsob spojení se spolupracujícím komponentem: pístnicové bezpístnicové Obr. Dostupné na: http://www.tubes-international.cz/pneupohony.html

Membránové pohony Pneumatické pohony Pneumatické pohony se vyznačují jednoduchým a robustním provedením, čistotou provozu, vysokou provozní spolehlivostí, velkými přestavnými silami (řádově 104 N) a poměrně krátkými přestavnými dobami. Jsou vhodné do provozů s agresivním prostředím i nebezpečím požárů či exploze, a to vše při nízké ceně. Pneumatické pohony dělíme podle prvku převádějícího tlak na sílu nebo výchylku na pohony s membránou, pístem, vlnovcem a speciální, podle způsobu generování pohybu na jednočinné a dvojčinné, podle dráhy výstupního prvku na posuvné, kyvné a rotační. Pístové pohony Pístové pohony se používají v různých oblastech techniky. V oblasti spojité regulace se používají tam, kde je v rámci užití pneumatického systému řízení zapotřebí skutečně velmi značných sil nebo krouticích momentů, a to je poměrně zřídka. V oblasti ovládací techniky je to naopak nejpoužívanější pohon. Předností pneumatických pístových pohonů je jejich možný velký zdvih (řádově až metry), robustnost a spolehlivost konstrukce, značné síly (desítky kN) nebo momenty (stovky Nm), malý zastavěný prostor a relativně nízká cena. Jejich nevýhodou je značné tření při pohybu ( zhoršená přesnost přímého nastavení polohy) a možná netěsnost. Životnost pneumatických pohonů pro ovládání se udává v km dráhy (okolo 10 000 km). Princip činnosti Motor se skládá z uzavřeného válce, v němž se pohybuje píst. Přímočarý pohyb pístu se přenáší ven klikovým hřídelem, který je zakončen ovládací pákou nebo přírubou. Na přírubu lze upevnit ovládací páky různých typů nebo ji lze využít k spojení dvou servomotorů. Pracovní vzduch o tlaku 0,4 až 0,8 MPa se přivádí do vstupních otvorů po obou stranách válce. Vstupní signál p se zavádí na membránu, která ovládá šoupátko rozdělující tlak pracovního vzduchu na jednu nebo druhou stranu pístu. Tím se píst pohybuje a natáčí klikovým hřídelem. Na pohyb je vázáno natáčení hřídele a tím i vačky. Poloha vačky určuje stlačení pružiny zpětné vazby. Protože síla vstupního signálu působí na membránu, je v rovnovážném stavu vždy vyrovnána se silou úměrnou stlačení pružiny: mezi vstupním signálem a polohou ovládací páky je tedy jednoznačná závislost bez zřetele k jejímu zatížení. Membránové pohony Používají se především v oblasti spojité regulace pro pohon regulačních orgánů např. klapek, ventilů, šoupátek a žaluzií. Vyrábí se ve velkých sériích a ve stavebnicovém uspořádání, které umožňuje jejich velkou stavební variabilitu. Jejich výhodou je dokonalá těsnost, nevýhodou je relativně malý zdvih. Základní stavebnicová jednotka membránového servomotoru je sestavena z víka a tělesa, mezi kterými je membrána podložená ze spodní strany kotoučem, o který se opírá pružina. Předpětí pružiny je možné nastavit otáčením šroubu, čímž podpěra stlačuje nebo uvolňuje pružinu. V opěrném kotouči je zakotveno táhlo, se závity na obou koncích pro připojení spojky. Maximální zdvih táhla je vymezen nastavením dorazu. Táhlo procházející tlakovým prostorem nad membránou se utěsňuje těsnícím kroužkem, a tím se zabrání pronikání vzduchu. Vstupní signál se zapojí na šroubení. Řídicí tlak p(o rozsahu 20 – 100 kPa), od regulátoru nebo ručního relé, je zaveden do komory, kde působí na membránu. Tlak způsobí deformaci membrány. Pohyb membrány se přenáší na táhlo. Proti síle vyvolané tlakem ovládacího signálu na membránu působí pružina, která dává pohonu proporcionální charakter. V rovnovážné poloze pneumatického membránového servomotoru je síla vyvolaná tlakem ovládacího signálu na membránu v rovnováze se sílou pružiny. Pružinu lze předepnout šroubem. Obr. Dostupné na: www.e-automatizace.cz/ebooks/ridici_systemy_akcni_cleny/Akc_pneu.html

Kyvné pohony Verze 2 a 3-polohové s pevným a nastavitelným úhlem otočení. Standartně vybaveny magnetem pro spolupráci s čidly polohy. Pro regulaci rychlosti otáčení válce jsou doporučeny škrtící ventily a v některých případech také hydraulické tlumiče. Pracovní tlak: od 1,5 bar do 7 bar Pracovní teplota: od +5°C do +60°C Těsnění: NBR Obr. Dostupné na: http://www.tubes-international.cz/pneupohony.html

Rotační pohony Pneumatické rotační pohony slouží k ovládání armatur jako jsou kulové ventily, motýlkové klapky apod. S ohledem na uvedené aplikace jsou nejpopulárnější pohony s úhlem otočení 90°. Na speciální objednávku lze dodat také ve verzi 120° nebo 180°. Jednočinný pohon zaujímá klidovou polohu díky působení pružin a nevyžaduje v této fázi přívod tlakového vzduchu. U dvoučinných pohonů vyžaduje pro uzavření i otevření přívod tlakového vzduchu. Pracovní tlak: 8 bar Těsnění: NBR/VITON/SILIKON Pracovní teplota: NBR: -20°C do +80°C VITON: -40°C do +80°C SILIKON: -20°C do +150°C Materiálové provedení: Korpus: anodovaný hliník. Kryty: Lakovaná hliníková slitina. Pružiny: pružinová ocel, nerez. Ozubení: uhlíková ocel. Písty: hliníková slitina. Obr. Dostupné na: http://www.tubes-international.cz/pneupohony.html

Manipulátory Pneumatické manipulátory jsou vyráběny ve verzích jednočinných i dvoučinných, v širokém rozsahu průměrů pro vnější nebo vnitřní uchycení. Standartně jsou vybaveny magnety pro bezdotykovou signalizaci polohy. Síla uchopení je závislá na průměru manipulátoru. Na speciální objednávku verze: a) s kontrolou 5 poloh pomocí polohových čidel, b) s pružinovým pojistným mechanismem - při ztrátě tlaku, c) s dvojitou sílou uchopení a polovičním zdvihem. Pracovní tlak: od 1 bar do 10 bar Pracovní teplota: od +5°C do +85°C Těsnění: NBR/POLIURETAN Rozdělení manipulátorů: a) paralelní, b) úhlové, c) radiální, d) s kloubovým mechanismem. Obr. Dostupné na: http://www.tubes-international.cz/pneupohony.html

Použitá literatura: SMC Industrial Automation CZ s.r.o., Vlastnosti stlačeného vzduchu [online]. 2009 [cit. 5. září 2013]. Dostupné z WWW: http://2009.oc.smc-cee.com/sk/pdf/LG2_Masseinheit.pdf JURNÍČEK, J. Návrh a realizace laboratorní úlohy řízení elektro-pneumatického manipulátoru FESTO. Brno: Vysoké učení technické v Brně, Fakulta strojního inženýrství, 2013. 65 s. Vedoucí diplomové práce Ing. Stanislav Věchet, Ph.D..