جک پنوماتیک تیپ DNC
جکهای پنوماتیک تیپ DNC عملگرهای خطی دوطرفه (Double-Acting Pneumatic Cylinder) هستند که وظیفه آنها تبدیل انرژی هوای فشرده به نیروی مکانیکی و حرکت خطی رفت و برگشتی است. ساختار پروفیلی و استاندارد این سیلندرها، امکان استفاده از آنها را در طیف گستردهای از ماشینآلات و سیستمهای اتوماسیون صنعتی فراهم میکند.
در عملکرد دوطرفه، هوای فشرده بهصورت کنترلشده به دو سمت پیستون هدایت میشود. با ورود هوا به محفظه پشت پیستون، نیروی حاصل از اختلاف فشار باعث حرکت رو به جلوی پیستون و شفت میشود و هوای محفظه مقابل از طریق شیر کنترل جهت تخلیه میگردد. با تغییر وضعیت شیر، مسیر هوا معکوس شده و پیستون به سمت اولیه بازمیگردد. بنابراین برخلاف سیلندرهای یکطرفه، حرکت رفت و برگشت در DNC توسط فشار هوای فشرده کنترل میشود و برای برگشت شفت نیازی به فنر بازگرداننده وجود ندارد.
نیروی خروجی سیلندر
نیروی تئوری ایجادشده در کورس رفت تابع مستقیم فشار کاری و سطح مؤثر پیستون است و از رابطه زیر به دست میآید:
F = P × A
که در آن F نیروی تئوری، P فشار مؤثر هوا و A سطح پیستون است.
در حرکت برگشت، به دلیل وجود سطح مقطع شفت پیستون، سطح مؤثر کاهش مییابد؛ بنابراین در فشار یکسان، نیروی برگشت از نیروی رفت کمتر خواهد بود. در انتخاب واقعی سیلندر نیز باید افت فشار خطوط، اصطکاک آببندها، سرعت حرکت و ضریب اطمینان بار در نظر گرفته شود. به همین دلیل نیروی واقعی قابل استفاده معمولاً کمتر از حاصل محاسبه تئوری است.
ضربهگیری در انتهای کورس
یکی از موضوعات مهم در طراحی سیلندرهای DNC، کنترل انرژی متحرک در انتهای کورس است. در سرعتهای بالا یا هنگام جابهجایی جرم قابل توجه، برخورد مستقیم پیستون با انتهای سیلندر میتواند موجب ضربه، ارتعاش، صدای اضافی و کاهش عمر قطعات شود.
در خانواده DNC فستو، بسته به نسخه، از ضربهگیرهای الاستیک یا Cushioning پنوماتیکی قابل تنظیم در هر دو انتهای کورس (PPV) استفاده میشود. در نوع قابل تنظیم، هوای خروجی در قسمت انتهایی حرکت محدود شده و یک بالشتک هوایی ایجاد میشود که سرعت پیستون را پیش از رسیدن به انتهای کورس کاهش میدهد.
این ویژگی در کاربردهایی با سرعت حرکت بالا، کورس بلند یا جرم متحرک زیاد اهمیت بیشتری پیدا میکند.
ساختمان و طراحی
ساختار کلی جک DNC از بدنه پروفیلی، پیستون، شفت پیستون، درپوشهای ابتدا و انتها، بوش راهنمای شفت و مجموعه آببندی تشکیل میشود. کیفیت سطح شفت و بوش راهنما تأثیر مستقیمی بر اصطکاک، آببندی، عمر سیلها و عملکرد یکنواخت سیلندر دارد.
در زمان انتخاب سیلندر باید علاوه بر قطر پیستون و کورس، به بارهای جانبی وارد بر شفت نیز توجه شود. جک پنوماتیک اصولاً برای ایجاد نیروی محوری طراحی شده است؛ بنابراین واردکردن بار شعاعی یا ممان خمشی بیش از حد به شفت میتواند باعث افزایش سایش بوش راهنما و آببند شفت و در نهایت کاهش عمر سیلندر شود.
سنجش موقعیت پیستون
در نسخههایی که پیستون مجهز به آهنربا باشد، امکان تشخیص موقعیت پیستون توسط سنسورهای مجاورتی مغناطیسی فراهم میشود. فستو نیز نسخههای DNC دارای قابلیت Position Sensing را ارائه کرده است. این قابلیت امکان ارسال سیگنال موقعیت پیستون به PLC یا سیستم کنترل ماشین را بدون ایجاد تماس مکانیکی با پیستون فراهم میکند.
انتخاب صحیح جک DNC
برای انتخاب یک سیلندر پنوماتیک DNC مناسب، تنها قطر پیستون کافی نیست. فشار هوای شبکه، نیروی موردنیاز، قطر پیستون، قطر شفت، طول کورس، سرعت موردنظر، جرم متحرک، تعداد سیکل کاری، شرایط نصب و میزان بار جانبی باید بهصورت همزمان بررسی شوند.
همچنین در سیستمهای با سرعت بالا، ظرفیت ضربهگیری انتهای کورس باید متناسب با انرژی جنبشی جرم متحرک انتخاب شود. در کاربردهایی که کنترل سرعت اهمیت دارد، معمولاً با استفاده از شیرهای کنترل دبی یکطرفه (One-Way Flow Control) و کنترل جریان هوای خروجی از سیلندر، سرعت رفت و برگشت تنظیم میشود.
کاربردها
جکهای DNC برای ایجاد حرکات خطی در ماشینآلات صنعتی، خطوط تولید و مونتاژ، سیستمهای بستهبندی، تجهیزات جابهجایی قطعات، مکانیزمهای فشار و نگهداری، باز و بستهکردن مکانیزمها و انواع تجهیزات اتوماسیون پنوماتیکی قابل استفاده هستند.
طراحی استاندارد این خانواده همچنین مزیت مهمی در زمینه نصب دارد. خانواده DNC فستو بر اساس ISO 15552 طراحی شده و برای آن مجموعه متنوعی از متعلقات نصب و اتصال شفت پیشبینی شده است.
نکات مهم در بهرهبرداری
برای دستیابی به عملکرد پایدار و عمر مناسب جک، استفاده از هوای فشرده با کیفیت مناسب، فیلتراسیون صحیح، جلوگیری از ورود آلودگی و رطوبت بیش از حد، تنظیم صحیح سرعت و Cushioning و جلوگیری از اعمال بار جانبی نامناسب به شفت اهمیت زیادی دارد.
در طراحی مدار نیز شیر کنترل جهت و اتصالات باید متناسب با حجم سیلندر و دبی موردنیاز انتخاب شوند؛ زیرا کوچک بودن شیر یا لولههای پنوماتیکی میتواند باعث افت فشار، کاهش سرعت و کاهش نیروی مؤثر سیلندر شود.
