Aktuální vydání

celé číslo

05

2020

snímače teploty

celé číslo

Inteligentní pneumatické moduly AirBox pro připojení na sběrnici AS-i

číslo 1/2004

Inteligentní pneumatické moduly AirBox pro připojení na sběrnici AS-i

Článek pojednává o inteligentních pneumatických modulech AirBox (obr. 1) pro připojení na sběrnici AS-i. Uvádí základní principy funkce pneumatických ventilových rozváděčů, jejich symbolické značení, vlastnosti, použití a technické parametry těchto modulů.

Obr. 1.

Moduly AirBox patří do kategorie inteligentních ventilů určených pro pneumatické systémy. Jsou připojitelné na sběrnici AS-i. Jejich modulární konstrukce umožňuje přímé propojení elektrických a mechanických částí. V podstatě jsou to ventily umístěné v jednom krytu stejného provedení, jaké je používáno u modulů s integrovaným rozhraním AS-i. Moduly AirBox je tudíž možné mechanicky spojit v podstatě s každým spodním dílem vazebního modulu. Většina akčních členů je běžně řízena rozváděcími ventily v uspořádání 3/2 nebo 5/2. Ventily jsou opatřeny jednopolohovými nebo dvoupolohovými senzory: indukčními spínači nebo magnetickými přibližovacími spínači pro pneumatické válce.

Moduly AirBox představují vhodné technické prostředky určené pro běžné použití v pneumatických systémech.

Základní funkce pneumatických ventilů

Rozváděcí ventil v uspořádání 3/2 může ovládat jedním směrem působící akční člen, např. pneumatický pohon, jehož píst vrací do původní polohy vratná pružina (obr. 2). Síla v pracovním směru je vyvozována tlakovým vzduchem, procházejícím otevřeným ventilem. Sílu na píst válce v opačném směru vytváří pružina. Pohyby pístu v jednom a druhém směru mohou mít rozdílné rychlosti, protože pracovní tlak vzduchu působící na píst je konstantní, zatímco síla pružiny je úměrná velikosti stlačení. Na obr. 2 je schéma pneumatického obvodu. Připomeňme, že cesta a směr vzduchu jsou značeny úsečkou se šipkou, symbol T je uzávěra. V sepnuté poloze se ventil posune vlevo.

Pneumatické ventily v uspořádání 3/2 mají moduly AirBox 1 nebo AirBox 32.

Obr. 2. Obr. 3. Obr. 4.

Obr. 2. Rozváděcí ventil 3/2 připojený k jednočinnému akčnímu členu (nesepnutá poloha), d - připojení tlakového vzduchu
Obr. 3. Rozváděcí ventil 5/2 připojený ke dvojčinnému akčnímu členu (nesepnutá poloha), d - připojení tlakového vzduchu
Obr. 4. Rozváděcí ventil 5/3 – nahoře s otevřenou, dole s uzavřenou střední polohou

Rozváděcí ventil v uspořádání 5/2 dovoluje ovládat akční člen působící v obou směrech, např. pneumatický pohon bez vratné pružiny (obr. 3). Rychlosti pístu ve válci v obou směrech pohybu mohou, ale nemusí být stejné; to závisí na přiškrcení tlakového vzduchu. Rozváděcí ventily 5/2 jsou vyráběny v různých verzích, např. s elektromagnetem a vratnou pružinou (jako na obr. 3), se dvěma elektromagnety a jednou vratnou pružinou nebo se dvěma trvale či impulsem iniciovanými elektromagnety.

Obr. 5.

Rozváděcí ventil 4/2 odpovídá ventilu 5/2 se společným výstupem vzduchu. Například AirBox 32 má dva rozváděcí ventily 3/2, které mohou být spínány střídavě a tak mohou nahradit ventily 4/2.

Speciálním typem je rozváděcí ventil 5/3, který má stejný počet přípojů jako ventil 5/2; jeho zvláštnost spočívá v použití neutrální středové polohy, která (podle konstrukce) může být pro tlakový vzduch otevřena nebo uzavřena (obr. 4). Rozváděcí ventily 5/3 se používají u válců s obousměrně působícími písty v manipulátorech, v plnicích automatech, k iniciaci pohybu ramen robotů se zpětným hlášením polohy a v podobných zařízeních.

Moduly AirBox mohou pracovat ve dvou režimech řízení: buď jsou připojeny sběrnicí AS-i k centrální řídící jednotce, zpravidla k programovatelnému automatu (PLC, Programmable Logic Controller), nebo používají vlastní řídicí obvody, které ovládají rozváděcí ventily pomocí výstupních signálů ze senzorů. Blokové schéma jednoho z nejběžnějších modulů, AC 2027, je na obr. 5, technické údaje jiného běžného modulu, AC 2024, jsou v tab. 1.

Tab. 1. Technické parametry nejpoužívanějšího představitele řady modulů Air-Box AC 2024 se dvěma vstupy a dvěma výstupy a vzduchovým výstupem opatřeným filtrem (parametry ostatních typů jsou obdobné)

Napájecí napětí podle specifikace AS-i 29,5 až 31,6 V DC
Celkový proudový odběr do 200 mA
Vstupní obvod PNP
Napájení senzoru z AS-i ano
Rozsah napětí 20 až 30 V DC
Maximální celková zátěž všech vstupů 100 mA
Ochrana proti zkratu ano
Spínací úroveň high – signál 1 10 V a více
Vstupní proud high/low 5 mA a více/1,5 mA a více
Počet pneumatických ventilů 3/2 2
Nominální šířka sedla ventilů 4 mm
Upevnění hadic – typ/průměr Legris 3000/8 mm
Rozsah provozního tlaku vzduchu 200 až 800 kPa
Průtok vzduchu při tlaku 600/500 kPa 400 Nl/min
Průtok vzduchu při tlaku 600/0 kPa 700 Nl/min
Kvalita tlakového vzduchu filtrovaný, velikosti částic do 5 µm; vzduch mazaný nebo nemazaný
Hlídací obvod (watchdog) ano
AS-i – ochrana proti přepólování ano
Profil AS-i S3.F
Konfigurace I/O 3 hex.
ID kódy F hex.
Certifikát AS-i 10501
EMC vyzařování podle EN 50081-1, odolnost proti rušení podle EN 50082-2
Krytí IP65
Provozní teplota 0 až +55 °C
Počet konektorových zdířek 2
Signalizace vstupních a výstupních signálů žlutá LED
Signalizace napětí AS-i zelená LED
Materiál krytu polyuretan
Propojení pomocí kontaktů na spodní část modulu typu FC nebo SC

Použití pneumatických ventilů

Rozváděcí ventily 3/2 se používají u pohonů s jednosměrně působícími písty, např. k vyprazdňování a plnění nádob, k iniciaci upínačů a otočných pohonů a k zásobování dýchacích přístrojů kyslíkem. Rozváděcí ventily 4/2 jsou používány u pohonů, kde jsou písty iniciovány v obou směrech, např. u lisovacích strojů pro výrobu fólií nebo v upínacích přípravcích obráběcích strojů. Rozváděcí ventily 5/2 lze využít u pohonů s obousměrně působícími písty, především pro pohony s krátkým zdvihem.

Ing. Oldřich Klos,
ifm electronic

ifm electronic s. r. o.
U Křížku 571
252 43 Průhonice
tel.: 267 990 211
fax: 267 750 180
e-mail: info.cz@ifm-electronic.com
http://www.ifm-electronic.cz


Vlastnosti jednosměrně a obousměrně působících pneumatických pohonů

Jednosměrně působící pohony:

  • mají jednoduchou konstrukci,
  • potřebují pouze jeden rozváděcí ventil 3/2,
  • při výpadku tlakového vzduchu má píst definovanou polohu,
  • pro funkci pohonu je nutný tlak minimálně 200 kPa,
  • pohon není vhodný pro dlouhé zdvihy.

Obousměrně působící pohony:

  • tlak vzduchu působí rychleji než vratná pružina jednosměrného válce,
  • je možné dosáhnout libovolné vnucené polohy pístu,
  • pohony jsou vhodné i pro dlouhé zdvihy pístu,
  • síla pístu může být větší než u jednosměrně působících válců,
  • síla pístu se během pohybu nemění.
Inzerce zpět