Elemente și sisteme pneumatice pentru acționarea roboților industriali

1 GENERALITĂŢI INTRODUCTIVE

1.1. Acţionarea pneumatică

Existenţa staţiilor centrale de compresoare şi a reţelelor de aer comprimat în uzinele constructoare de maşini, în industria textilă şi de pielărie, în industria chimică şi alimentară, aproape în orice fabrică sau atelier, creează condiţii pentru proiectarea şi construcţia de dispozitive pneumatice, moderne, de mare productivitate.

Principalele avantaje ale acţionării pneumatice, care au condus la o extindere considerabilă a dispozitivelor pneumatice, sunt:

- creşterea productivităţii muncii prin reducerea timpilor auxiliari necesari la strângerea şi desfacerea semifabricatelor. În comparaţie cu acţionarea manuală se pot reduce timpii de strângere – desfacere de 5 – 10 ori;

- reducerea efortului depus de muncitor în procesul strângerii – desfacerii semifabricatelor. Dacă la mecanismele de strângere manuale forţa aplicată de muncitor este de 147 – 196 N (15 – 20 kgf) şi uneori chiar mai mare, pentru comanda dispozitivelor pneumatice este suficientă o forţă de numai 9,81 – 14,7 N (1 – 1,5 kgf);

- realizarea de forţe constante pentru strângere, a căror valoare poate fi uşor controlată în tot timpul prelucrării;

- determinarea cu suficientă precizie a valorii forţelor de strângere şi menţinerea constantă a acestora creează condiţii şi pentru prelucrarea de semifabricate cu pereţi subţiri, uşor deformabile, fără pericolul distrugerii lor în timpul strângerii;

- indiferent dacă are loc strângerea unui semifabricat în mai multe puncte sau strângerea mai multor semifabricate în acelaşi dispozitiv, strângerea poate fi simultană, iar comanda unică şi plasată cât mai comod pentru muncitor;

- motoarele şi aparatele care compun acţionările pneumatice sunt, în general, de construcţie normalizată, ceea ce conduce la economii de manoperă în proiectare şi la reducerea preţului de cost;

- la temperaturi scăzute ale mediului înconjurator aerul comprimat nu îngheaţă în conducte, iar după efectuarea lucrului mecanic nu necesită instalaţii speciale de evacuare.

În vederea asigurării unei exploatări raţionale a instalaţiilor pneumatice se impun unele măsuri şi anume:

- să se menţină în reţeaua de aer comprimat o presiune de lucru de 3,9 x 105 – 4,9 x 105 N/m2 (4 – 5 kgf/cm2). În acest scop se interzice racordarea de consumatori mari de aer la reţeaua care alimentează dispozitivele (camere de sablaj, instalaţii de curăţire etc.) şi toate îmbinările fixe şi mobile vor fi etanşate în mod corespunzător;

- să se dirijeze în instalaţiile pneumatice aer comprimat uscat şi purificat deoarece, în caz contrar, se produce oxidarea şi înfundarea aparaturii şi a motoarelor pneumatice;

- să se asigure jetului de aer comprimat proprietăţi lubrifiante în vederea ungerii tuturor suprafeţelor mobile în contact, întrucât funcţionarea normală şi durata în exploatare a instalaţiilor pneumatice depind de calitatea ungerii.

Din practica exploatării dispozitivelor pneumatice a rezultat că dacă se respectă anumite măsuri privind reţeaua de aer comprimat, dacă proiectarea este raţională şi execuţia îngrijită, dispozitivele acţionate pneumatic satisfac toate condiţiile unei funcţionări sigure, necesare fabricaţiei de serie mare şi de masă.

1.2. Aerul ca agent de lucru

Aerul curat şi uscat conţine 78% N2 + 21% O2, 1% alte gaze (tabel 1.1).

Tabelul 1.1

Compoziţia sa este aceeaşi până pe la 20 km înălţime, dar densitatea scade; de fapt,

densitatea depinde de altitudine, presiune şi temperatură. La nivelul mării şi p = 1 bar, t =

150C, aerul este caracterizat de  = 1,209 kg/m3. În condiţii normale 1 cm3 de aer conţine

2,705 x 1019 molecule/cm3 (t = 0 0C).

Pentru înţelegerea fenomenelor ce vor fi descrise în continuare se va considera că:

- Gazele conţin un număr mare de molecule identice;

- Dimensiunile lor sunt neglijabile în raport cu distanţele dintre ele;

- Moleculele se află într-o mişcare continuă, haotică, fiecare moleculă ascultă de legile mecanicii clasice;

- Traiectoriile moleculelor sunt linii drepte şi mişcările sunt libere;

- Ciocnirile dintre molecule şi dintre molecule şi pereţii despărţitori sunt perfect elastice.