Thường ta cho rằng cần công nghệ mới để đạt được cải tiến về tốc độ, độ chính xác và hoạt động, nhưng áp dụng tư duy sáng tạo vào các công nghệ đã trưởng thành cũng có thể mang lại lợi ích thực sự. Khí nén chắc chắn có thể được coi là một công nghệ đã trưởng thành. Nó bắt đầu được áp dụng rộng rãi trong ngành tự động hóa vào những năm 1960. Van solenoid tiếp theo vào những năm 1970, được thúc đẩy bởi các thế hệ đầu tiên của bộ điều khiển logic có thể lập trình (PLC).
Ngày nay, chúng ta đang chứng kiến sự tích hợp liên tục của điện tử tạo ra các thiết bị thông minh tích hợp ứng dụng phần mềm, thu thập dữ liệu, giao tiếp mạng và chẩn đoán học máy nhúng cho bảo trì dự đoán, cải thiện chất lượng và giảm năng lượng.
Các sản phẩm khí nén đã trở nên nhỏ hơn và chính xác hơn theo thời gian, nhưng không chỉ các tính năng vật lý có thể được cải thiện khi xem xét các công nghệ đã trưởng thành. Nhân tố con người như tính sử dụng, tiện lợi và an toàn là các lĩnh vực cụ thể để phát triển và cải thiện. Việc lắp ráp máy và xây dựng, chi phí đưa vào vận hành tại hiện trường và thời gian bảo dưỡng cũng là các lĩnh vực mà một phương pháp sáng tạo có thể được áp dụng, vượt ra ngoài kích thước, hiệu suất và chi phí của công nghệ.
Hãy lấy công tắc cảm biến xi lanh làm ví dụ. Những thiết bị này được lắp trên hầu hết các xi lanh khí nén và cung cấp phản hồi cảm biến. Chúng thường được sử dụng khi xi lanh đạt đến vị trí cuối tiến hoặc rút và ít khi ở vị trí giữa - ví dụ, khi chuyển động của xi lanh đã vượt qua vị trí chồng lấn.
Các công tắc xi lanh được kích hoạt bởi một nam châm vòng hoặc dải từ nằm trong piston bên trong ống xi lanh. Dòng từ từ đến xa hơn ống xi lanh không từ tính và chỉ ra sự gần gũi của nó. Thiết kế thông minh và mô phỏng CAE cho phép tối ưu hóa sức mạnh và hình dạng dòng từ để phù hợp với xi lanh và cảm biến của nhà sản xuất để hoạt động đáng tin cậy. Việc phù hợp là một giai đoạn quan trọng giảm thiểu khả năng các trường từ của các bộ kích hoạt kế cận, lắp đặt gần nhau, kích hoạt hoặc chặn cảm biến đáng tin cậy của cảm biến kế cận.
Có vẻ như những thiết bị này đã được hiểu rõ và phổ biến đến mức không còn chỗ cho cải thiện. Tuy nhiên, chúng vẫn còn một số hạn chế.
Thách thức lắp đặt cho cảm biến xi lanh
Lắp đặt cảm biến xi lanh trên bàn là một việc đơn giản. Công tắc cảm biến trượt vào từ nắp đầu hoặc được thả vào khe cảm biến từ trên cao. Sau đó chỉ cần điều chỉnh vị trí của nó để phản ánh điểm chuyển đổi cần thiết. Điều này đòi hỏi đưa thanh piston/piston vào vị trí cuối và sau đó, với một pin hoặc nguồn điện được kết nối với cảm biến, di chuyển nó cho đến khi đèn chỉ báo vị trí hiển thị rằng nó ở vị trí đầu ra đúng. Để đảm bảo tính lặp lại đáng tin cậy, việc thiết lập ở các cạnh của cửa sổ chuyển đổi nên được tránh vì nó có thể gây ra vấn đề sau này. Vị trí chuyển đổi tối ưu là ở giữa trong khoảng cảm biến hysteresis.
Đây là một hoạt động nhanh chóng và đơn giản - cho đến khi bộ kích hoạt được lắp vào máy. Tại điểm này, không thể biết chính xác nam châm bên trong piston đang ở vị trí nào so với ống ngoài. Thường xuyên cũng khó xác định được vị trí cuối cùng của bộ kích hoạt. Kết quả là một thiết bị không hoạt động đúng cách. Thông thường, áp suất khí nén nén đệm elastomer ở cuối hành trình vượt qua vị trí áp suất môi trường, hoặc xi lanh không đạt đến vị trí cuối cùng do các điểm dừng bên ngoài. Hậu quả của việc thiết lập đệm kém bao gồm mài mòn trên xi lanh, tiếng ồn và rung.
Cách giải quyết được sử dụng bởi những người có kinh nghiệm là thiết lập công tắc xấp xỉ trên bàn và sau đó thực hiện thiết lập cuối cùng bằng cách vận hành xi lanh trên máy. Một lần nữa, công việc dễ dàng trên bàn có thể khó khăn hơn trong thực tế, đặc biệt khi cần truy cập vào bảo vệ máy, ở độ cao hoặc ở những vị trí khó tiếp cận. Trong những trường hợp này, việc tiếp cận vị trí chìa Allen của cảm biến, điều chỉnh và quan sát đèn LED chỉ báo có thể gây khó khăn.
Việc thiết lập và điều chỉnh cuối cùng của cảm biến xi lanh, cùng với việc điều chỉnh tốc độ bằng các điều khiển dòng và điều chỉnh đệm khí nén cuối hành trình của xi lanh, mất một lượng thời gian đáng kể và có thể dẫn đến hiệu suất không tối ưu. Tuy nhiên, việc thiết lập cuối cùng có thể tạo ra sự khác biệt lớn đối với độ tin cậy lâu dài và tuổi thọ hoạt động.
