We gaan er vaak van uit dat nieuwe technologie nodig is om verbeteringen in snelheid, nauwkeurigheid en werking te bereiken, maar innovatief denken toepassen op volwassen technologieën kan ook echte voordelen opleveren. Pneumatiek kan zeker worden beschouwd als een volwassen technologie. Het begon wijdverspreid te worden toegepast in de automatiseringssector in de jaren 1960. Solenoïdekleppen volgden in de jaren 1970, aangedreven door de vroege generaties programmeerbare logische controllers (PLC's).
Vandaag zien we de voortdurende integratie van elektronica die slimme apparaten creëert met software-apps, gegevensverzameling, netwerkcommunicatie en ingebedde machine learning-diagnostiek voor predictief onderhoud, verbeterde kwaliteit en energiereductie.
Pneumatische producten zijn in de loop van de tijd kleiner en nauwkeuriger geworden, maar het zijn niet alleen fysieke kenmerken die kunnen worden verbeterd bij het overwegen van volwassen technologieën. Menselijke factoren zoals gebruiksvriendelijkheid, gemak en veiligheid zijn tastbare gebieden voor ontwikkeling en verbetering. Machine-assemblage- en bouwtijden, kosten voor inbedrijfstelling ter plaatse en onderhoudstijden zijn ook gebieden waar een innovatieve aanpak kan worden toegepast, voorbij de grootte, prestaties en kostenaspecten van de technologie.
Neem cilindersensor schakelaars als voorbeeld. Deze apparaten zijn gemonteerd op de meerderheid van pneumatische cilinders en bieden sensorfeedback. Ze worden het meest gebruikt wanneer de cilinder zijn voorwaartse of achterwaartse eindposities bereikt en, minder vaak, in de middenpositie - bijvoorbeeld wanneer een cilinderbeweging een overlappositie heeft gewist.
Cilinderschakelaars worden geactiveerd door een ringmagneet of magnetische strip die zich binnen de zuiger in het cilinderlichaam bevindt. De magnetische flux reikt voorbij het niet-magnetische cilinderlichaam en geeft de nabijheid ervan aan. Slim ontwerp en CAE-simulaties maken het mogelijk om de fluxsterkte en -vorm te optimaliseren om overeen te komen met de cilinders en sensoren van een fabrikant voor betrouwbare werking. Het matchen is een belangrijke fase die het potentieel minimaliseert voor het activeren of blokkeren van betrouwbare detectie van aangrenzende sensoren door magnetische velden van aangrenzende actuatoren die dicht bij elkaar zijn gemonteerd.
Het lijkt misschien dat deze apparaten zo goed begrepen en zo alomtegenwoordig zijn dat er geen ruimte is voor verbetering. Toch hebben ze nog steeds enkele nadelen.
Installatie-uitdagingen voor cilindersensoren
Het monteren van een cilindersensor op de werkbank is eenvoudig. De sensor schakelaar schuift op zijn plaats vanaf de eindkap of wordt van bovenaf in de sensorsleuf geplaatst. Het is dan een kwestie van het aanpassen van de positie om het vereiste schakelpunt weer te geven. Dit vereist het brengen van de zuigerstang/zweefstang in de eindpositie en vervolgens, met een batterij of voeding aangesloten op de sensor, deze te verplaatsen totdat de LED-positie-indicator aangeeft dat deze zich in de juiste uitvoerpositie bevindt. Voor betrouwbare herhaalbaarheid moet het instellen aan de randen van het schakelvenster worden vermeden omdat dit later problemen kan veroorzaken. De optimale schakelpositie ligt halverwege binnen de gevoelspositie hysterese.
Dit is een snelle en eenvoudige operatie - totdat de actuator in de machine is geïnstalleerd. Op dat moment is het onmogelijk om precies te weten waar de magneet binnenin de zuiger zich fysiek bevindt ten opzichte van het externe cilinderlichaam. Vaak is het ook moeilijk om de eindposities van de actuator precies te bepalen. Het resultaat is een apparaat dat niet goed werkt. Vaak comprimeert de luchtdruk de elastomeer demping aan het einde van de slag voorbij de omgevingsdrukpositie, of de cilinder bereikt niet helemaal zijn eindpositie vanwege externe stops. Gevolgen van een slechte dempingsinstelling zijn slijtage aan de cilinder, geluid en trillingen.
De workaround die wordt gebruikt door degenen met ervaring is om de schakelaar ongeveer op de werkbank in te stellen en vervolgens de definitieve instelling te maken door de cilinder ter plaatse op de machine te laten cyclen. Wat een eenvoudige klus is op de werkbank, kan in de praktijk veel moeilijker zijn, vooral wanneer toegang nodig is binnen de machinebeveiliging, op hoogte of op moeilijk bereikbare locaties. In deze omstandigheden kan het lastig zijn om bij de sensor-Allen-sleutelpositie te komen, aanpassingen te maken en de indicator-LED te observeren.
Deze laatste instelling en aanpassing van cilindersensoren, samen met snelheidsaanpassende stroomregelaars en cilinder-einde-slag instelbare luchtdemping, kost veel tijd en kan resulteren in suboptimale prestaties. De uiteindelijke installatie kan echter een groot verschil maken voor de betrouwbaarheid op lange termijn en de levensduur van de werking.
