Automatiseren van een gravitatiemagazijn aan de hand van een elektropneumatische sturing

Transcriptie

1 Prject Autmatiseren van een gravitatiemagazijn aan de hand van een elektrpneumatische sturing Fest Belgium nv Klnel Burgstraat 101 BE-1030 Brussel Tel.: Inf_be@fest.cm

2 Naam: Klas: Datum: Prject : Autmatiseren van een gravitatiemagazijn met een elektrpneumatische sturing. Prbleemstelling Een gravitatiemagazijn vrziet een machine van werkstukken. Om de aanver van werkstukken naar de machine te autmatiseren wrdt het gravitatiemagazijn vrzien van een dubbelwerkende cilinder. Situatieschets Fest Didactic

3 Naam: Klas: Datum: Prject : Autmatiseren van een gravitatiemagazijn met elektrpneumatische sturing. Leerdel Na deze pgave kun je: Een eenvudig elektrpneumatisch schema ntwerpen. De kracht van een pneumatische cilinder berekenen. Debiet berekenen en interpreteren. Technische dcumentatie raadplegen en de juiste cmpnenten kiezen. Een CAD tekening ntwerpen. Prbleemstelling Werking van de machine: De machineperatr met de machine pstarten dr een startknp te bedienen. Om de machine af te zetten met een stpknp bediend wrden. Nadat de startprcedure uitgeverd werd, mag de cilinder uitgaan van zdra hij zich vlledig in zijn beginpsitie bevindt en een werkstuk gedetecteerd wrdt nderaan het gravitatiemagazijn. De werkstukken zijn uit staal vervaardigd en wrden dr een inductieve sensr gedetecteerd. Vanaf het genblik dat het werkstuk vlledig is uitgeduwd, mag de cilinder terug inschuiven. Bij het wegvallen van de spanning met de installatie terug pgestart wrden. De uitgaande cilindersnelheid met kunnen geregeld wrden. De ingaande cilindersnelheid met versneld wrden m de cyclustijd in te krten. De klant vraagt m een relaissturing uit te veren. De machine bevindt zich in een beveiligde zne waardr geen bijkmende veiligheidsvrzieningen meten getrffen wrden. Technische gegevens Je beschikt ver gefilterde perslucht De werkdruk met afgesteld wrden p 0,5 MPa. De kracht die het werkstuk uitefent p de zuigerstang = 1500 N. Het werkstuk met een verplaatsing van 300 mm uitveren. Het aantal te verwerken stukken per minuut = 30. Fest Didactic 3

4 Oefening Teken het elektrpneumatische schema van deze pstelling. Bepaal de zuigerdiameter van de cilinder. Kies de juiste cilinder en zijn tebehren uit de Fest catalgus. Een vereiste is dat de cilinder met vlden aan de ISO 1555 nrm, vrzien is van een zelfinstellende eindbuffering en aan de hand van vetbevestigingen wrdt gemnteerd. Bereken het gemiddelde debiet dat minimaal naar de cilinder met vleien. Kies een aangepast hfdventiel vr de cilinder. Zek de bijbehrende leidingdiameter en leidingtype p vr de vermgenkring. Kies de verige ventielen uit de Fest catalgus. Kies de ndige sensren uit de Fest catalgus. Maak een CAD tekening van de te maken pstelling. 4 Fest Didactic

5 Werkblad Teken het elektrpneumatische schema van deze pstelling. Fest Didactic 5

6 Bepaal de zuigerdiameter van de cilinder. Gegeven: p 0,5Mpa 5bar 50N / cm F stat 1500N Eerst meten we de dynamische kracht berekenen die vldende cilindersnelheid garandeert (zie dssier aandrijvingen ): Fdyn Fstat / 0,7 1500N /0,7 143N Nadien meten we de zuigerppervlakte berekenen die ndig is m de gevraagde kracht uit te efenen: F p * A A F p 143N N 50 cm 43cm Eenmaal de zuigerppervlakte gekend is kunnen wij de straal van de zuiger berekenen: A *r A 43cm r 3, 7cm 3,14 Als de straal van de zuiger gekend is kunnen we hieruit de minimale zuigerdiameter bepalen: D r * 37mm* 74mm Daar 74mm geen standaard zuigerdiameter is kiezen we vr een zuigerdiameter van 80mm. Kies de juiste cilinder en zijn tebehren uit de Fest catalgus. Een vereiste is dat de cilinder met vlden aan de ISO 1555 nrm, vrzien is van een zelfinstellende eindbuffering en aan de hand van vetbevestigingen wrdt gemnteerd. De cilinder type DSBC PPSA-N3 met artikelnummer beantwrdt aan de vereisten. De bevestiging gebeurt aan de hand van een vetbevestiging van het type HNC-80 met artikelnummer Fest Didactic

7 Bereken het gemiddelde debiet dat minimaal naar de cilinder met vleien. Q n A* l *( n*)*( p 1) Gegeven: Zuigerdiameter = 80mm=8cm Slaglengte cilinder = 300mm=30cm Werkverdruk = 0,5Mpa = 5 bar = 5 kg/cm Aantal cyclussen dat de cilinder met uitveren = 30 cycli/minuut Eerst berekenen we de zuigerppervlakte: A * r 50cm Eenmaal we de zuigerppervlakte kennen kunnen we het vlume van 1 cilinderbeweging berekenen: 3 3 V1 cilinderbeweging A* l 50cm *30cm 1.500cm 1,50dm ( l) Per minuut met de cilinder 30 keer uitschuiven en 30 keer inschuiven, het debiet in liter/minuut is dus 60 x het berekende vlume. In therie wrdt het vlume van de zuigerstang in rekening gebracht. In nze berekening wrdt dit niet tegepast ter cmpensatie van nder andere het vlume van bdem- en lagerdeksel van de cilinder: Q 1,50dm 3 dm *(30*) min min 3 l We meten rekening huden met de samendrukbaarheid van gassen en de wet van Byle-Maritte tepassen m het debiet te kunnen bepalen dat ndig is m de cilinder te veden. Om de wet van Byle-Maritte te kunnen tepassen met de gegeven werkverdruk in abslute druk mgezet wrden. Om de berekeningen te vereenvudigen wrdt de atmsferische druk van 1,013 bar gelijkgesteld aan 1 bar. Abslute druk = werkverdruk + atmsferische druk = (5 + 1) bar = 6 bar Q n l l 90 *6 540 min min Het luchtverbruik kan eveneens gevnden wrden via een engineeringsftware, Selecteer Engineering bven de prducticnen en selecteer: Luchtverbruik. De engineeringsftware hudt rekening met het vlume van de zuigerstang en persluchtleidingen. Fest Didactic 7

8 Kies een aangepast hfdventiel vr de cilinder. We zeken een type dat kan dienst den als hfdventiel QM1 in het pneumatische schema. Dit ventiel met een gemiddeld debiet van 540l/min drlaten (zie vrige berekening). Stel dat we een Fest ventiel type JMFH-5-1/8 met artikelnummer 880 nemen. Vlgens de technische fiche kan dit ventiel een nminaal debiet leveren van 600 l/min bij een vedingsdruk van 6 bar. De vedingsdruk in nze tepassing bedraagt slechts 5 bar waardr we een crrectiefactr meten tepassen. De crrectiefactr bedraagt in dit geval 0,9 (zie hfdstuk Bepalen van het debiet van een ventiel in het dssier Wegventielen ). Het debiet dat dr dit ventiel vleit bij een vedingsdruk van 5 bar bedraagt dus 0,9 * 600 l/min = 540 l/min. Dit debiet kmt vereen met de theretische gemiddelde minimale waarde die vereist is. Het is dan k aangewezen m een grter ventiel te nemen. We den dezelfde efening met een ventiel van het type JMFH-5-1/4 met artikelnummer Vlgens de technische fiche kan dit ventiel een nminaal debiet leveren van l/min bij een vedingsdruk van 6 bar. Na tepassing van de crrectiefactr kan men stellen dat er dr dit ventiel een nminaal debiet vleit van 0,9 * l/min = 990l/min wat vldet vr nze tepassing. Zek de bijbehrende leidingdiameter en leidingtype p vr de vermgenkring. De nminale diameter van het gekzen ventiel bedraagt 7mm (zie technische fiche), het is dus aangewezen m een leiding met binnendiameter 7mm te kiezen. Leidingtype PUN-10X1,5-BL met artikelnummer heeft een buitendiameter van 10mm en een binnendiameter van 7 mm waardr ze vldet vr nze tepassing. Kies de verige ventielen uit de Fest catalgus. Vr het ventiel RZ1 kiezen we vr een type met aansluiting 3/8 dat vereenstemt met de aansluitprt van de cilinder. Het snelntluchtingsventiel type SEU-3/8 met referentienummer 6755 vldet aan deze vereiste en biedt met zijn nminaal debiet van.880 l/min vldende debiet. Vr het ventiel RZ kiezen we eveneens vr een type met aansluiting 3/8 en een geïntegreerde kppeling vr leiding met buitendiameter 10mm (zie keuze leiding hierbven). Het snelheidsregelventiel type GRLA-3/8-QS-10-D met artikelnummer vldet aan deze vereiste en biedt met zijn standaarddebiet vldende debiet. 8 Fest Didactic

9 Kies de ndige sensren uit de Fest catalgus. Vr de sensren BG1 en BG kiezen we vr een krtsluitvaste naderingsschakelaar vr directe mntage in de cilindergleuf en aangegten kabel. De sensr type SMT-8M-A-PS-4V-E-,5-OE met artikelnummer is een mgelijk alternatief. De werkstukken zijn uit staal vervaardigd. Vr de sensr BG3 is een inductieve sensr dus een evidente keuze. Het te kiezen type zal hfdzakelijk afhangen van de inbuwmethde en de schakelafstand. Indien de sensr nderaan het magazijn kan ingebuwd wrden is sensr type SIEH-M1B-PS-K-L met artikelnummer een mgelijk alternatief. Fest Didactic 9

10 Maak een CAD tekening van de te maken pstelling. Eerst meten de CAD files van de bendigde cmpnenten pgehaald wrden, hiervr gaan we naar: In het zekvenster intrduceren we het artikelnummer in, bijvrbeeld vr de gevnden cilinder We vragen de CAD tekening p : De eerste maal meten we ns registreren m alle CAD bestanden te kunnen verkrijgen: Vlgende prcedure wrdt drlpen: -Kruis neen aan p de vraag f je k gebruik wil maken van de Fest Online Shp -Vul alle velden in die aangeduid zijn met een * (nthud je gebruikersnaam en paswrd pdat je later andere CAD tekeningen kan pvragen). Kies het gewenste CADsysteem en bestandsfrmaat en vraag m het bestand dr te mailen f dwnlad het rechtstreeks: Nu kan je aan de slag m de CAD tekening af te werken 10 Fest Didactic

11 Naam: Klas: Datum: Prject : variante Leerdel Na deze pgave kan je: Een prject planmatig plssen Een eenvudig elektrpneumatisch schema ntwerpen. De massa van een kubus berekenen vetrekkende van het srtgelijke gewicht. Een eenvudige krachtberekeningen uitveren dr gebruik te maken van de wrijvingscëfficiënt. De kracht van een pneumatische cilinder berekenen. Vertrekkende van een kracht en druk een zuigerdiameter bepalen Debiet berekenen en interpreteren. Technische dcumentatie raadplegen en de juiste cmpnenten kiezen. Een CAD tekening ntwerpen. Facultatief: Een machinenderdeel maken vetrekkende van een technisch dssier. Del van het prject Prject maakt gebruik van grte krachten waardr de efening meilijk uit te veren valt in een pleidingsmgeving. Deze variante p het prject heeft als del m een prject te laten uitwerken p een gestructureerde manier. Alle data wrden vrij bepaald zdat de efening kan gepersnaliseerd wrden. Indien de technische data ged gekzen wrden is het eveneens mgelijk m het prject p een eenvudige manier vlledig uit te werken. Prbleemstelling Werking van de uit te veren machine: De machineperatr met de machine pstarten dr een startknp te bedienen. Om de machine af te zetten met een stpknp bediend wrden. Nadat de startprcedure uitgeverd werd, mag de cilinder uitgaan van zdra hij zich vlledig in zijn beginpsitie bevindt en een werkstuk gedetecteerd wrdt nderaan het gravitatiemagazijn. Vanaf het genblik dat het werkstuk vlledig is uitgeduwd, mag de cilinder terug inschuiven. Bij het wegvallen van de spanning met de installatie terug pgestart wrden. De uitgaande cilindersnelheid met kunnen geregeld wrden. De ingaande cilindersnelheid met versneld wrden m de cyclustijd in te krten. De klant vraagt m een relaissturing uit te veren. De machine bevindt zich in een beveiligde zne waardr geen bijkmende veiligheidsvrzieningen meten getrffen wrden. Fest Didactic 11

12 Technische gegevens Bepaal de werkdruk van de machine: werkdruk = MPa. Bepaal het maximaal aantal werkstukken dat in het magazijn kunnen aangebracht wrden. Maximum aantal werkstukken = Bepaal de afmeting van de werkstukken. De werkstukken hebben een afmeting van mm x mm x mm. Bepaal uit wat de werkstukken vervaardigd zijn (staal, hut, kunststf,..). De werkstukken zijn vervaardigd uit Bepaal uit welk materiaal de hrizntale glijplaat waarver de werkstukken schuiven is vervaardigd. De plaat is vervaardigd uit Bepaal het aantal te verwerken stukken per minuut. Het aantal te verwerken stukken per minuut is Oefening Teken het elektrpneumatische schema van de pstelling. Bepaal de slaglengte van de cilinder in functie van de pstelling en de afmeting van de werkstukken. Zek het srtgelijk gewicht van de werkstukken, maak hierbij eventueel gebruik van internet. Het srtgelijk gewicht van de werkstukken bedraagt kg/m Bereken de massa van 1 werkstuk en van het maximaal aantal werkstukken dat in het magazijn aanwezig kan zijn. Massa 1 werkstuk = Massa vlledig magazijn = Zek de ndige wrijvingscëfficiënten p, maak hierbij eventueel gebruik van internet. De wrijvingscëfficiënt tussen twee werkstukken bedraagt De wrijvingscëfficiënt tussen een werkstuk en de plaat waarver de werkstukken schuiven bedraagt Bereken de kracht die het nderste werkstuk uitefent p de zuigerstang van de cilinder als er slechts 1 werkstuk in het magazijn is. De kracht bedraagt Bereken de kracht die het nderste werkstuk uitefent p de zuigerstang van de cilinder als het magazijn vl is. De kracht bedraagt Bereken de maximale kracht die de cilinder met uitveren m een werkstuk weg te duwen. De maximale kracht bedraagt Bepaal de zuigerdiameter van de cilinder. De zuigerdiameter bedraagt Kies de juiste cilinder en zijn tebehren uit de Fest catalgus. Een vereiste is dat de cilinder met vlden aan de ISO nrm, vrzien is van een zelfinstellende eindbuffering en aan de hand van vetbevestigingen wrdt gemnteerd. Type cilinder Type vetbevestiging Bereken het gemiddelde debiet dat naar de cilinder met vleien. Het gemiddelde debiet bedraagt 1 Fest Didactic

13 Kies een aangepast hfdventiel vr de cilinder. Type en referentie van het hfdventiel Zek de bijbehrende leidingdiameter en leidingtype p vr de vermgenkring. Gekzen leidingdiameter en leidingtype Zek de verige ventielen p in de Fest catalgus. Zek de ndige sensren p. Maak een CAD tekening van de te maken pstelling. Ziez, het technisch dssier vr deze machine is afgewerkt. Facultatief: Maak en test de pstelling Fest Didactic 13