ВаКуумная техниКа КамоЦЦи
advertisement
4 новости приводной техники №9–10 (103) 2010 горизонты пневматики ВАКУУМНАЯ ТЕХНИКА КАМОЦЦИ В настоящее время вакуумная техника широко применяется в упаковочной и пищевой промышленности, робототехнике, деревообработке и при производстве электронных компонентов. Компания Камоцци, один из мировых лидеров в области промышленной пневматики и средств автоматизации, предлагает разнообразные технические средства, позволяющие создавать эффективные производственные системы, основанные на использовании вакуума, глубина которого лежит в диапазоне –200…–850 мбар, и эффективно решать задачи захвата разнообразных объектов, их подъёма и удержания, сборки и упаковки. К числу таких технических средств относятся генераторы и датчики вакуума, присоски и разнообразные приспособления. Для получения вакуума целесообразно применять вакуумные эжекторы. Важным преимуществом эжекторов Камоцци является их высокий КПД, близкий к 90% и определяемый как отношение производительности по вакууму к потреблению сжатого воздуха. Кроме того, вакуумные эжекторы отличаются невысокой стоимостью, большим ресурсом работы благодаря отсутствию механических подвижных частей, компактностью и малой массой, отсутствием нагрева, возможностью установки в любом положении и малым временем вакуумирования. В основе работы вакуумного эжектора лежит эффект Вентури. Сжатый воздух, подводимый к входному отверстию эжектора А (рис. 1а), проходит через сопло В. В узком сечении сопла скорость движения потока воздуха резко возрастает, приводя к повышению его кинетической энергии. Одновременно с этим, согласно закону сохранения энергии, потенциальная энергия потока воздуха снижается, что приводит к падению давления газа и образованию вакуума в канале D, к которому подключается присоска (рис. 1б). Воздух, втянутый из-под присоски, проходит через сопло и сбрасывается в атмосферу через глушитель эжектора С. Эжекторы серий VEB и VEBL (рис. 2) являются универсальными и наиболее часто используются в деревообработке, промышленной робототехнике, упаковочной и пищевой промышленности. Свое распространение они получили благодаря широкому диапазону диаметров сопел, обеспечи- а) а) б) Рис. 3. График зависимости глубины вакуума от избыточного давления на входе эжектора (а); график зависимости удельного времени создания вакуума от глубины вакуума (б) а) Рис. 7. Реле вакуума аналоговым и дискретным электрическим выходным сигналом (а); двухканальное реле вакуума с цифровым выходом (б); датчик вакуума с аналоговым выходным сигналом и фиксированными порогом срабатывания –600 мбар и гистерезисом 20 мбар (в) Важным вопросом при использовании вакуумной техники является энергосбережение. Высокой энергетической эффективностью обладают эжекторные системы серий VEC и VEM (рис. 5), которые представляют собой единую конструкцию из эжектора, двух электромагнитных клапанных распределителей, разрешающих вакуумирование, захват объекта присоской и его отпускание, и электронного реле вакуума, сообщающего системе управления о достижении требуемой глубины вакуума. а) б) Рис. 5. Вакуумные эжекторы: серия VEC (а) и серия VEM (б) Наиболее эффективной, с точки зрения экономии энергии, затрачиваемой на создание вакуума, выглядит система, реализованная на базе эжектора серии VEC, схема которой приведена на рис. 6. Особенностью предлагаемого решения является возможность автономной работы системы энергосбережения эжектора, которая использует сигнал обратной связи, вырабатываемый реле вакуума, интегрированным в корпус эжектора. Этот сигнал показывает, что уровень вакуу- Рис. 8. Вакуумные присоски ма достиг требуемого значения или лежит в заданных пределах. В первом случае с помощью сенсорных клавиш и цифрового дисплея устанавливается значение вакуумметрического давления срабатывания реле и гистерезис, во втором – верхний и нижний пороги, между которыми допускаются изменения вакуума. Сигналы с реле поступают на блок управления системы энергосбережения, который подаёт напряжение на катушку распределителя 10, когда требуемая глубина вакуума достигнута. При необходимости плавно отпустить захваченный объект, на катушку 12 другого распределителя поступает внешний сигнал, приводящий к формированию в запертом объёме под присоской импульса избыточного давления. Благодаря обратной связи по давлению, эжектор потребляет сжатый воздух не непрерывно, а в течение короткого промежутка времени (10…100 мс), достаточного для создания требуемой глубины вакуума под присоской. Таким образом, за счёт сокращения потребления сжатого воздуха в десятки, сотни и тысячи раз в зависимости от циклограммы работы транспортёра стоимость такого эжектора, как правило, окупается в течение нескольких месяцев. Наряду с описанным выше цифровым реле вакуума Камоцци предлагает большое разнообразие средств измерения и контроля уровня вакуума. Среди них датчики вакуума с аналоговым выходным сигналом по напряжению или двухканальные реле вакуума с широкими возможностями цифровых настроек и светодиодной индикацией текущего вакуумного давления (рис. 7). Рис. 1. Схема работы вакуумной системы а) б) Рис. 2. Вакуумные эжекторы: VEB (а) и VEBL (б) в) б) Рис. 4. Вакуумные эжекторы: серия VED (а) и серия VEDL (б) вающих расход по вакууму от 7 до 370 л/мин, а также возможности выбирать исполнение с увеличенной производительностью или с увеличенной глубиной вакуума (до –850 мбар) (рис. 3а). Облегчённый корпус эжекторов серии VEBL изготовлен из технополимера, имеет отверстия для удобства крепления и возможность группового монтажа на плите. Определить время, необходимое для гарантированного захвата объекта с помощью присосок, можно на основании представленных в каталоге Камоцци графиков зависимости удельного времени создания вакуума в замк­нутом пространстве объёмом один литр от желаемой глубины вакуума и диаметра отвер­стия сопла (рис. 3б). Полное время создания вакуума рассчитывается как произведение удельного времени на объём вакуумируемого пространства, который складывается из внутреннего объёма трубопровода между эжектором и вакуумным коллектором с присосками и известного объёма подприсосочного пространства. Магистральные эжекторы серии VED компактного исполнения и облегчённые эжекторы серии VEDL массой всего 5 граммов (рис. 4) предназначены для установки между присоской и источником сжатого воздуха, что значительно уменьшает объём вакуумирования и время достижения требуемой глубины вакуума. б) Рис. 6. Схема системы энергосбережения серии VEC В качестве исполнительных вакуумных устройств компания Камоцци предлагает универсальные присоски для широкого спектра применений. Присоски изготавливаются из высококачественной резины NBR и силикона повышенной износостойкости, имеют в своем составе металлический ниппель с наружной или внутренней резьбой, круглую или овальную форму. Сильфонные присоски имеют полторы и две с половиной секции гофры (рис. 8). Наличие низкого профиля присосок позволяет сократить время вакуумирования и использовать менее производительный вакуумный генератор. Опорные стойки в нижней части присоски позволяют удерживать объект при больших ускорениях, достигать высоких скоростей при вертикальных и горизонтальных перемещениях и любой пространственной ориентации присоски, а также уменьшают вероятность пластической деформации тонкостенных объектов. Плоские круглые присоски имеют значения диаметров от 3,5 до 95 мм и развивают усилия от 40 до 350 Н при глубине вакуума –600 мбар. Высокая жёсткость таких присосок позволяет использовать их для захвата объектов с гладкой или несколько неровной поверхностью. Например, с их помощью можно работать с листами из различных материалов, картонными коробками, пластиковыми панелями и деревянными плитами. Плоские овальные присоски применяются для захвата узких деталей, таких как пластины, штампованные профили, гибкие продолговатые объекты, каркасы дверей, окон, рамы, древесные плиты и т.д. Сильфонные присоски обеспечивают надёжный контакт с изделием сложной формы. Мягкая конусовидная наружная кромка предназначена для работы с рельефными или шероховатыми поверхностями, а жёсткая верхняя секция обеспечивает высокую устойчивость к силам, возникающим при боковых ускорениях. Сильфонные присоски применяются для захвата неплоских деталей, например, труб, панелей кузовов автомобилей, картонных ящиков, хрупких, например, стеклянных деталей, электронных компонентов, литых деталей и деталей со сварными швами. Окончание на стр. 5 ➠ новости приводной техники №9–10 (103) 2010 5 горизонты пневматики Вакуумная техника Камоцци (окончание) Материалы присосок разнообразны, и их выбор зависит от области применения и устойчивости к окружающей среде. Присоски из силикона и резины имеют повышенную устойчивость к остаточным деформациям, спиртам, парам, этанолу и растворителям, эффективны при работе с шероховатыми поверхностями, такими как дерево или камень. Среди преимуществ присосок из NBR следует выделить высокую износостойкость, устойчивость к маслам и топливу, повышенную прочность на разрыв. Резиновые присоски эффективны при работе со стеклом, жирными и прочими гладкими поверхностями. Присоски из силикона позволяют захватывать объекты, имеющие как повышенные, так и пониженные температуры от –30°С до 200°С, а при кратковременных воздействиях и более широкий диапазон от –60°С до 250°С. Силиконовые присоски могут работать на открытом воздухе, устойчивы к озону, применяются для захвата пищевых продуктов и изделий с нестойкой окраской. Диаметр присоски выбирается исходя из требуемой силы захвата. При этом необходимо учесть глубину вакуума и ускорение при движении перемещаемого объекта в вертикальной и горизонтальной плоскостях с учётом коэффициента запаса S, минимальное значение которого равно 1,5. Для легко разрушающихся, неоднородных, пористых материалов и неровных поверхностей коэффициент запаса S рекомендуется выбирать равным двум или выше. Приведём пример расчёта требуемого усилия захвата для случая, когда присоски удержива- ют горизонтально расположенный плоский предмет, перемещающийся в вертикальной плоскости. Требуемая сила определяется по формуле Fтн = S ⋅ m(g + a) , где m – масса перемещаемого объекта, g и a – ускорение свободного падения и ускорение подъёма предмета соответственно. При горизонтально расположенной присоске и перемещении захваченного предмета в горизонтальной плоскости вдоль поверхности другого неподвижного объекта необходимо учитывать коэффициент трения µ, равный 0,1 – для жирных поверхностей; 0,2…0,3 – для влажных поверхностей; 0,5 – для дерева, стекла и камня; 0,6 – для грубых поверхностей. Требуемая сила захвата рассчитывается по формуле Fтн = S ⋅ m(g + a / µ ) . При вертикально расположенной присоске и вертикальном перемещении объекта или изменении ориентации объекта в пространстве сила отрыва равна Fтн = S ⋅ (m / µ ) ⋅ (g + a). Среди других технических характеристик присосок стоит выделить рекомендуемый минимальный внутренний диаметр трубопровода, обеспечивающий отсутствие потерь энергии вакуумного давления, и минимальный радиус изгиба присасываемого объекта. Для повышения эффективности решений в области автоматизации с применением вакуумных устройств Камоцци предлагает широкий набор принадлежностей. Пружинные плунжеры серии NPR (рис. 9а) обеспечивают наиболее качественное взаимодействие присосок с поверхностью захватываемых объектов. Они используются в случаях, ког- да необходимо компенсировать изменяющуюся высоту деталей, например, изогнутые металлические листы. Присоски, благодаря пружине плунжера, оказывают малое давление на поверхность захватываемого изделия, это обеспечивает мягкий контакт и исключает необходимость контроля качества поверхности в полностью автоматизированных системах, что особенно важно при работе с хрупкими, например, стеклянными деталями. Для работы с овальными присосками разработана серия противоповоротных плунжеров. Высокую надёжность работы группы присосок обеспечивают запорные клапаны серии VNV (рис. 9б), которые используются при работе с предметами, имеющими пористую поверхность, а также в системах, состоящих из одного вакуумного генератора и нескольких присосок для уменьшения расхода воздуха через те из них, которые не соприкасаются с изделием. Внутри запорного клапана находится шарик, подвешенный на пружине. Когда присоска находится на удале- нии от объекта, большая разница между давлением в вакуумной магистрали до запорного клапана и атмосферным давлением в канале присоски сжимает пружину, перемещает шарик и прижимает его к седлу запорного клапана. При этом остается небольшая кольцевая щель, обеспечивающая необходимый малый расход по вакууму. Когда присоска соприкасается с объектом, глубина вакуума под присоской возрастает и в течение короткого времени достигает уровня вакуума в вакуумной магистрали, пружина отталкивает шарик от седла и освобождает канал для течения воздуха с большим расходом. В этом случае при неэффективном прижиме одной из присосок вакуумного коллектора её расход по вакууму будет минимальным, что даст возможность остальным присоскам захватить объект с необходимой силой. Гибкие ниппели серии NPF (рис. 9в) обычно используются с большими плоскими присосками для работы с габаритными изделиями, например металлическими или деревянными листами, сложенными на паллеты, размеры которых меньше размеров листов. Гибкий ниппель позволяет присоске адаптироваться к поверхности, изменяя ориентацию плоскости кромки присоски на угол до 12 градусов. В этом случае применение гибких ниппелей с пружинными плунжерами поможет эффективно захватить объект и за центральную часть листа, и за прогибающиеся края. Шарнирный металлический ниппель, покрытый резиной, способен выдерживать большие нагрузки. Низкое расположение точки вращения уменьшает износ присоски, а резиновое покрытие обеспечивает хорошую герметизацию и автоматический возврат в нейтральное положение. Каким бы сложным ни оказался проект Вашей вакуумной системы, Вы всегда можете рассчитывать на помощь специалистов компании Камоцци, которым свойственно повышенное внимание к потребностям клиентов. Они готовы предложить эффективные схемотехнические решения и подобрать наиболее рациональные компоненты, провести обучение и повышение квалификации персонала компаний-клиентов в области вакуумной техники. Руководитель учебнонаучного центра ООО «Камоцци Пневматика» доктор технических наук, профессор Ю.В. Илюхин а) б) в) Рис. 9. Пружинный плунжер серии NPR (а); запорный клапан серии VNV (б); гибкий ниппель серии NPF (в) Ведущий инженер ООО «Камоцци Пневматика», кандидат технических наук А.Н. Харченко Тел.: (495) 786-65-85 www.camozzi.ru info@camozzi.ru по вашим просьбам «МОСЭЛЕКТРОМАШ»: РАСШИРЕНИЕ ГАММЫ АСИНХРОННЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ В условиях продолжающегося мирового экономического и промышленного кризиса коллектив ЗАО «Мосэлектромаш» продолжает реализовывать ранее намеченную техническую политику по развитию производства асинхронных электродвигателей малой мощности. Работы проводятся по следующим направлениям. 1. Завершено освоение серийного производства всей гаммы стандартных трехфазных асинхронных электродвигателей общего назначения в диапазонах мощностей: 0,09 – 1,1 кВт при частоте вращения 3000 об/мин; 0,06 – 0,75 кВт при частоте вращения 1500 об/мин; 0,06 – 0,55 кВт при частоте вращения 1000 об/мин. Электродвигатели выпускаются на все стандартные напряжения от 40 до 660 В. Хочется обратить внимание потребителей на электродвигатели с частотой вращения 1000 об/мин мощностью 0,06 кВт (АИС56), а также 0,09 и 0,12 (АИР56), которые в России ранее не выпускались. 2. Завершено освоение серийного производства всей гаммы стандартных однофазных электродвигателей общего назначения в диапазонах мощностей: 0,09 – 1,1 кВт при частоте вращения 3000 об/мин; 0,06 – 0,75 кВт при частоте вращения 1500 об/мин. Электродвигатели выпускаются на напряжение 220 и 230 В. Отличительной особенностью электродвигателей является их мощность, аналогичная мощности трёхфазных двигателей того же габарита. Объём производства однофазных электродвигателей постоянно растёт и по итогам 2009 го­­да составил 46% от годового выпуска. 3. На протяжении последних 10 лет на заводе постоянно ведутся работы по разработке и освоению производства специальных электродвигателей, которые максимально адаптированы либо к конкретному механизму, либо к конкретным условиям работы. Это позволяет нашим потребителям получать максимальный экономический эффект от использования электродвигателей в составе изделия. Объём производства специальных электродвигателей постоянно растёт и в настоящее время превышает 60% в общем объё­ме выпускаемых заводом двигателей. Это даёт возможность поддерживать загрузку предприятия в периоды падения спроса на стандартные электродвигатели общего назначения. 4. Постоянно ведутся работы по повышению качества электродвигателей и снижению затрат на их производство. Разумное соотношение «ценакачество» позволяет предприятию стабильно удерживать свои позиции на рынке асинхронных электродвигателей малой мощности. Коллектив ЗАО «Мосэлектромаш» готов к дальнейшему развитию деловых отношений с потребителями электродвигателей, с поставщиками материалов и комплектующих, необходимых для производства, а также с предприятиями и организациями, специализирующимися на решении профессиональных проблем, связанных с расчетами, конструированием, производством, технологическим и метрологическим обеспечением электромашиностроения. В. Г. Плонский, генеральный директор Б. И. Кулясов, главный инженер В. И. Бернатович, главный конструктор ЗАО «Мосэлектромаш» 141730, Московская обл., г. Лобня, ул. Краснополянская, д. 20 Тел.: (495) 579-41-88, Факс: (495) 579-43-93. http://www.moselect.ru E-mail: oit@moselect.ru
