راه‌حل‌های جک رادلس برای حرکت خطی پنوماتیک فشرده

مقدمه‌ای بر فناوری نوین حرکت خطی صنعتی

طراحانی که به دنبال حرکت خطی کارآمد هستند، باید سیلندرهای بدون میله را به عنوان گزینه‌ای برای تحقق بسته‌بندی فشرده و سایر مزایای محرک‌های پنوماتیک در نظر بگیرند، بدون نیاز به هزینه‌های بالای گزینه‌های برقی. این فناوری پیشرفته که توسط کوین کاکاسیک، مهندس بازاریابی فنی شرکت اتومیشن‌دایرکت ارائه شده، انقلاب واقعی در صنعت اتوماسیون ایجاد کرده است.

پروژه‌های اتوماسیون ماشین‌آلات و تجهیزات که توسط سازندگان تجهیزات اصلی، یکپارچه‌سازان سیستم‌ها، یا گروه‌های پروژه‌های سرمایه‌ای در تأسیسات تولیدی انجام می‌شوند، شامل مراحل طراحی متعددی هستند. نیازمندی‌ها، هزینه‌ها و مزایا معمولاً قبل از تصویب پروژه و شروع فاز طراحی مفهومی ارزیابی می‌شوند.

تحلیل عمیق عملکرد و مشخصات فنی

ارزیابی دقیق عملکرد در طول این فاز تعریف می‌شود، زمانی که تیم شروع به مشخص کردن محصولات، فناوری‌ها و روش‌هایی می‌کند که به انجام موفقیت‌آمیز وظایف پیش رو، در محدودیت‌های بودجه و زمان‌بندی منجر خواهد شد. برای بسیاری از ماشین‌ها، باید راهی برای انجام و نظارت بر حرکت خطی با قدرت، سرعت و دقت کافی وجود داشته باشد.

سیلندرهای نیترا بدون میله (جک رادلس) و با میله شرکت اتومیشن‌دایرکت نمونه‌های بارزی از این فناوری هستند. سیلندر بالایی در هر جفت بدون میله است و سیلندر پایینی دارای میله؛ جفت بالایی جمع شده و جفت پایینی کشیده شده است. این تنوع در طراحی امکان انتخاب بهترین راه‌حل برای هر کاربرد خاص را فراهم می‌آورد.

نیازمندی‌ها و روش‌های حرکت خطی در صنعت مدرن

چندین پارامتر اساسی باید قبل از انتخاب راه‌حل حرکت خطی در نظر گرفته شوند. بار مورد نظر و میزان نیرویی که برای حرکت آن لازم است، اولین عامل مهم محسوب می‌شود. حرکت کلی شامل نقاط انتهایی در هر جهت نیز از اهمیت بالایی برخوردار است. این سوال که آیا توقف‌های میانی یا موقعیت‌یابی مورد نیاز است یا خیر، باید مورد بررسی قرار گیرد.

سرعت حرکت و دقت دو عامل کلیدی دیگر هستند که تأثیر مستقیمی بر انتخاب نوع سیستم دارند. دو فناوری محرک محبوب برای حرکت خطی عبارتند از موتورهای الکتریکی و محرک‌های پنوماتیک. هر یک از این روش‌ها می‌تواند به چند دسته تقسیم شود، شامل الکتریکی که خود به موتورهای سرو یا استپر تقسیم می‌شود، و پنوماتیک که شامل سیلندرهای سنتی یا بدون میله است.

اعمال خطی معمولاً به یک اسلاید، اغلب همراه با ریل‌های راهنما، نیاز دارند تا مکانیزم را با قدرت کافی در طول عملیات و اصطکاک حداقل پشتیبانی کنند. انتخاب برای حرکت خطی این است که چگونه این اسلاید را به حرکت درآوریم.

کاربردهای عملی و مزایای اقتصادی

این طراحی‌ها برای حرکت کامل از یک انتهای حرکت به انتهای دیگر بهترین هستند، اگرچه راه‌هایی برای کنترل حرکت برای توقف در میانه کورس وجود دارد. سیلندر سنتی معمولاً می‌تواند مستقیم عمل کند و به قطعات مکانیکی زیادی نیاز ندارد. ممکن است در محدوده حرکت خطی بسته‌بندی شود، اما اغلب سیلندر پنوماتیک نیاز به فضای نصب در انتهای اسلاید دارد، معمولاً تا حدودی بیشتر از میزان حرکت.

علاوه بر ساده بودن، سیلندرهای پنوماتیک پایه برای نصب و نگهداری ارزان هستند و نیروی محرک بسیار بزرگی در مقایسه با اندازه‌شان فراهم می‌کنند. بنابراین، حرکت خطی پنوماتیک می‌تواند روشی مقرون به صرفه مناسب برای بسیاری از کاربردها باشد.

گزینه پنوماتیک جایگزین که سیلندر بدون میله نامیده می‌شود، به روشی مشابه سیلندر سنتی، دوطرفه و با میله کار می‌کند. لوله سیلندر بدون میله همچنین دارای پیستون داخلی است، اغلب مغناطیسی شده تا موقعیت آن توسط حسگرها قابل تشخیص باشد، و دو پورت هوا برای وارد کردن و خارج کردن فشار هوا در یک طرف یا طرف دیگر وجود دارد.

نوآوری در طراحی سیلندرهای بدون میله (رادلس)

تفاوت اصلی که از نام آن قابل حدس است این است که جک رادلس میله‌ای متصل به پیستون ندارد. در عوض، کالسکه خارجی وجود دارد که به پیستون متصل است و در کنار بدنه سیلندر می‌لغزد و همزمان با پیستون حرکت می‌کند. سیلندرهای بدون میله بسیاری از مزایای سیلندرهای سنتی با میله را ارائه می‌دهند، اما با مزیت اضافی امکان نصب سیلندر در فضاهای محدودتر.

در یک ایستگاه چسب، این مفهوم به وضوح قابل مشاهده است. سیلندر سنتی با میله در سمت چپ آویزگی بزرگی ایجاد می‌کند و نیاز به اسلاید مکانیکی دارد، در حالی که جک رادلس در سمت راست همان حرکت را در فضای کوچک بدون مکانیزم اضافی انجام می‌دهد. این نوع بسته‌بندی برای حرکت خطی می‌تواند بسیار مؤثر باشد.

حفظ فرآیند طراحی در مسیر صحیح

تیم طراحی برای پروژه سرمایه‌ای در تأسیسات تولیدی بزرگ را در نظر بگیرید. پس از یک یا دو جلسه، آنها نیازهای حرکت خطی را بررسی می‌کنند. یکی از اعضای تیم شیفته عملکرد بالا و قابلیت‌های اضافی حرکت خطی محرک سرو است. اما پس از بررسی، تیم موافقت می‌کند که نیازهای حرکت خطی تجهیزات را با سیلندرهای پنوماتیک ساده با میله برطرف کند زیرا این راه‌حل نیاز را پاسخ می‌دهد و هوای فشرده به راحتی در دسترس است.

با حل این مشکل از طریق حفظ سادگی، آنها بودجه را مطابق آن تنظیم می‌کنند و به موضوع دیگری می‌پردازند. متأسفانه، در جلسه بعدی مشخص می‌شود که تجهیزات نزدیک دیوار قرار خواهند گرفت. این بدان معناست که ایستگاه‌های حرکت برنامه‌ریزی شده برای عملیات توسط سیلندرهای پنوماتیک در نهایت با سیلندرهایی که فراتر از محدوده ماشین کشیده می‌شوند، با دیوار تداخل خواهند داشت.

راه‌حل مسائل پیچیده با فناوری ساده

تغییر مفهوم به محرک‌های موتور الکتریکی از نظر فنی مشکل را حل می‌کند، اما در این مرحله بودجه را منفجر می‌کند. خوشبختانه، سیلندر پنوماتیک بدون میله (جک رادلس) می‌تواند هم مسائل فنی و هم تجاری را حل کند.

برای ایستگاه پانچ، این مثال نشان می‌دهد که جک رادلس در سمت راست همان حرکت خطی سیلندر با میله در سمت چپ را انجام می‌دهد اما چند اینچ از ارتفاع انباشت را ذخیره می‌کند که می‌تواند برای بسیاری از نصب‌ها مهم باشد.

نمونه‌ای از جایی که جک رادلس بهتر از سیلندر سنتی مناسب است، ایستگاه چسب است. برای این ایستگاه، سر چسب باید روی ورق مقوای صاف روی میز حرکت کند و در حین حرکت رشته‌ای از چسب تحویل دهد. در این مورد، ورق مقوای ۵۰۰ میلی‌متری عرض روی میز قرار می‌گیرد و رشته چسب ۴۸۰ میلی‌متری مورد نیاز است.

در یک طرف میز نرده راهنمایی وجود دارد که اطمینان می‌دهد مقوا در طرف جلو صاف قرار گرفته، در حالی که ماشین فضایی روی میز در پشت نرده دارد که ۱۵۰ میلی‌متر عرض است. با سیلندر سنتی، مدلی قادر به کورس ۵۰۰ میلی‌متری طول کلی سیلندر جمع شده حدود ۵۸۱ میلی‌متر یا کمی کمتر از ۲۳ اینچ خواهد داشت.

مزایای فضایی و عملکردی منحصربه‌فرد

این سیلندر باید کنار و کشیده شده به گذشته نرده نصب شود. آویزگی قابل توجهی خارج از محدوده ماشین وجود خواهد داشت که مشکلی ایجاد می‌کند زیرا بدنه سیلندر باید محافظت شود تا هیچ‌کس به آن برخورد نکند. این آویزگی همچنین مانع نصب ماشین نزدیک دیوار می‌شود و منجر به اتلاف فضای کاری می‌شود.

به دلایل مختلف، سیلندر بدون میله (جک رادلس) برای این کاربرد بهتر از سیلندر با میله مناسب است. سیلندر بدون میله (جک رادلس) با رتبه عملیاتی مشابه نسخه با میله دارای درپوش‌های انتهایی است که فضایی را مصرف می‌کنند، تقریباً ۱۵۰ میلی‌متر در هر انتها. اما زمانی که بالای میز ماشین نصب شود، پشت نرده می‌تواند این آویزگی را تحمل کند، همان‌طور که طرف جلوی میز نیز می‌تواند زیرا باز است.

مزیت دیگر جک رادلس در این کاربرد این است که می‌تواند مستقیماً از سر چسب بدون نیاز به مکانیزم اضافی پشتیبانی کند. اگر سیلندر با میله استفاده می‌شد، طراح باید بار آویزان توزیع‌کننده چسب را در نظر بگیرد که به احتمال زیاد نیاز به ترکیب اسلاید خطی مکانیکی دارد، که هزینه و پیچیدگی را اضافه می‌کند و هزینه راه‌حل سیلندر با میله را نزدیک به گزینه برتر بدون میله می‌رساند.

کاربردهای عمودی و صرفه‌جویی در فضا

سیلندرهای رادلس می‌توانند فضا را در جهت‌های غیر از افقی ذخیره کنند، مثلاً زمانی که در کاربردهای عمودی مانند ایستگاه پانچ استفاده می‌شوند. این تأسیسات تولیدی فضای کف کمی دارد اما سقف بلند دارد. به عنوان بخشی از بازطراحی، ایستگاه پانچ افقی به جهت عمودی برای صرفه‌جویی در فضای کف به‌روزرسانی می‌شود.

اولین و بالاترین ایستگاه سوراخی در صفحه فولادی نازک ایجاد می‌کند. زمانی که این ایستگاه روی زمین بود از سیلندر استاندارد با کورس ۲۰۰ میلی‌متری استفاده می‌کرد. سیلندر حدود ۳۰۰ میلی‌متر بالای دستگاه بیرون آمده بود.

طرح‌بندی عمودی کاملاً پیش می‌رفت تا یک مشکل متوجه شد. سیلندر پانچ درست در فاصله ۱۵ اینچی از انحراف‌دهنده سر اسپرینکلر آتش‌نشانی قرار می‌گیرد. هر قسمت دیگر ماشین بیش از ۶ اینچ زیر بالای سیلندر است. طبق NFPA 13 باید حداقل ۱۸ اینچ فاصله از انحراف‌دهنده سر اسپرینکلر وجود داشته باشد، بنابراین این انباشت تجهیزات باید حداقل سه اینچ کاهش می‌یافت.

نتیجه‌گیری و چشم‌انداز آینده

در این مورد، بازطراحی کامل با تغییر به سیلندر بدون میله (جک رادلس) که شش اینچ مورد نیاز را ذخیره می‌کرد، اجتناب شد. جک‌های رادلس مشکلات حرکت خطی را حل می‌کنند. سیلندرهای بدون میله گران‌تر از سیلندرهای با میله هستند و مزیت صرفه‌جویی در فضا تنها برای طول‌های کورس طولانی‌تر قابل توجه می‌شود.

با این حال، جایی که فضا برای حرکت خطی در اولویت است، به خصوص برای طول‌های کورس طولانی، جک رادلس اغلب می‌تواند به جای سیلندر سنتی با میله استفاده شود، به خصوص اگر مکانیزم به کالسکه متصل شود. در هر صورت، هزینه‌های پیشین و نگهداری جک رادلس بسیار کمتر از طراحی‌هایی است که از مکانیزم‌های خطی محرک موتور استفاده می‌کنند.