gip sorteermachine

PROVINCIAAL TECHNISCH INSTITUUT EEKLO

GENTEGREERDE PROEFPneumatische aandrijving

Tom Cornelis Elektriciteit Elektronica TSO Schooljaar 2011 - 2012


GENTEGREERDE PROEFPneumatische aandrijving

Bogaert Bram Elektriciteit Elektronica TSO Schooljaar 2011 - 2012

Woord voorafAls leerling van het 6 de jaar elektronica-elektriciteit in het PTI te Eeklo moeten wij een gentegreerde proef maken. Dit jaar zal ik samen met Tom Cornelis een sorteermachine automatiseren die in het begin van jaar geleverd is door Festo. Onze hoofddoelstelling is het automatiseren van de aanvoer en de bewerkingsdelen door middel van PLCs. Het 3 de en laatste deel, de sortering, zal geautomatiseerd worden door Jason Rooyackers en Sebastien Roegiers. Ik wil de mensen bedanken die mij met woord en daad hebben bijgestaan: Eerst en vooral dank ik mijn GIP-begeleider Mr. Schrooten om mij te helpen bij het voltooien van mijn GIP. De heer Mestchen en mevrouw Pauwels wil ik bedanken voor het helpen opstellen van mijn GIP-bundel. Tot slot gaat mijn dank uit naar alle andere leerkrachten die hier een rol in hebben gespeeld.

6-TSO-EE-b

Inhoudstafel

5

Inhoudsopgave1 2 Inleiding ......................................................................................................................................... 11 Algemene informatie..................................................................................................................... 12 2.1 PLC ......................................................................................................................................... 12 Wat is een PLC? ............................................................................................................. 12 Step 7-200...................................................................................................................... 13

2.1.1 2.1.2 2.2

Festo ...................................................................................................................................... 13 Wat is Festo? ................................................................................................................. 13 Ondernemingsgroep...................................................................................................... 13 Geschiedenis.................................................................................................................. 13

2.2.1 2.2.2 2.2.3 2.3

Pneumatiek............................................................................................................................ 14 Voordelen ...................................................................................................................... 14 Nadelen ......................................................................................................................... 14

2.3.1 2.3.2 2.4

Luchtzuivering ....................................................................................................................... 14 De filters ........................................................................................................................ 15 De centrifugaalfilter................................................................................................... 16 De Oppervlaktefilter .................................................................................................. 16 Dieptefilters: fijnfilters en microfilters. ..................................................................... 17 De filterwaterafscheider............................................................................................ 18 De drukregelaar ............................................................................................................. 19

2.4.1 2.4.1.1 2.4.1.2 2.4.1.3 2.4.1.4 2.4.2 3

Aanvoer ......................................................................................................................................... 21 3.1 Hoofddoelstelling .................................................................................................................. 21 Doelstelling opstapelmagazijn....................................................................................... 22 Doelstelling grijparm ..................................................................................................... 23

3.1.1 3.1.2 3.2

Werking van de onderdelen .................................................................................................. 24 Werking opstapelmagazijn ............................................................................................ 24 Werking dubbelwerkende cilinder ............................................................................ 24 Werking laser sensor ................................................................................................. 25 Inductiesensor ........................................................................................................... 25 Werking grijparm ........................................................................................................... 25 Microschakelaar ........................................................................................................ 25 Werking van de pneumatische onderdelen .................................................................. 26 Aandrijvingen............................................................................................................. 26

3.2.1 3.2.1.1 3.2.1.2 3.2.1.3 3.2.2 3.2.2.1 3.2.3 3.2.3.1

Elektriciteit - Elektronica

Schooljaar 2010-2011

6-TSO-EE-b

Inhoudstafel

6

3.2.3.1.1 Dubbelwerkende cilinder met instelbare eindbuffering ..................................... 26 3.2.3.2 Wegventielen ............................................................................................................ 27

3.2.3.2.1 Sturingen ............................................................................................................. 27 3.2.3.2.2 Monostabiele en bistabiele ventielen ................................................................. 28 3.2.3.2.2.1 3.2.3.2.2.2 Monostabiel ventiel ..................................................................................... 28 Bistabiel ventiel ............................................................................................ 28

3.2.3.2.3 Soorten ventielen ................................................................................................ 28 3.2.3.2.3.1 3.2.3.2.3.2 3.2.3.2.3.3 3.2.3.3 2/2 ventiel .................................................................................................... 28 3/2 ventiel .................................................................................................... 30 5/2 ventiel .................................................................................................... 31

Elektroventielen ........................................................................................................ 32

3.2.3.3.1 Elektromagnetische bediening ............................................................................ 32 3.2.3.3.1.1 3.2.3.3.1.2 3.2.3.3.1.3 3.2.3.4 Directe besturing .......................................................................................... 32 Indirecte bediening ...................................................................................... 33 Monostabiele ventielen met perslucht veer ................................................ 36

Terugslagventielen .................................................................................................... 37

3.2.3.4.1 Terugslagkleppen ................................................................................................ 37 3.2.3.4.1.1 3.2.3.4.1.2 3.2.3.5 Terugslagkleppen zonder veer ..................................................................... 37 Terugslagklep met veer ................................................................................ 38

Snelheidsregeling ...................................................................................................... 38

3.2.3.5.1 Smoorventiel ....................................................................................................... 38 3.2.3.5.2 Snelheidsregelventiel .......................................................................................... 39 3.2.3.5.3 Snelheidsregeling van dubbelwerkende cilinders ............................................... 39 3.2.3.6 Vacum ...................................................................................................................... 40

3.2.3.6.1 Ejectoren ............................................................................................................. 40 3.2.3.6.2 Zuignappen .......................................................................................................... 41 3.2.3.6.2.1 Werkingsprincipe ......................................................................................... 41

3.2.3.6.3 Vacumdetectie .................................................................................................. 42 3.2.3.6.3.1 3.2.3.6.3.2 Vacumschakelaar ....................................................................................... 42 Vacumsensor .............................................................................................. 42

3.2.3.6.4 Filter .................................................................................................................... 43 3.3 Programmering...................................................................................................................... 44 Programma .................................................................................................................... 44 Sturing PLC..................................................................................................................... 53

3.3.1 3.3.2



6-TSO-EE-b

Inhoudstafel

7

3.3.2.1 3.3.2.2 3.3.3 3.3.3.1 3.3.4 3.3.4.1 3.3.4.2 3.4

Ingangen (sensoren) .................................................................................................. 53 Uitgangen .................................................................................................................. 54 Fotos van de ingangen en uitgangen............................................................................ 55 Ingangen (sensoren) .................................................................................................. 55 3D tekeningen ............................................................................................................... 58 Ingangen (sensoren) .................................................................................................. 58 Uitgangen .................................................................................................................. 59

Schemas................................................................................................................................ 60 E-Plan schemas ............................................................................................................. 60

3.4.1 3.5

Onderdelen............................................................................................................................ 67 Het distributiestation .................................................................................................... 67 Het opstapelmagazijn .................................................................................................... 67 Onderdelenlijst opslagmagazijn ................................................................................ 67 De grijparm .................................................................................................................... 71 Onderdelenlijst grijparm ........................................................................................... 71

3.5.1 3.5.2 3.5.2.1 3.5.3 3.5.3.1 4

Bewerking ...................................................................................................................................... 78 4.1 Hoofddoelstelling .................................................................................................................. 78 Doelstelling draaitafel ................................................................................................... 79 Doelstelling freesmachine ............................................................................................. 80

4.1.1 4.1.2 4.2

Werking van de onderdelen .................................................................................................. 81 Werking draaitafel ......................................................................................................... 81 Werking freesmodule .................................................................................................... 81 Werking DC motor ........................................................................................................ 81 Testeenheid ................................................................................................................... 83

4.2.1 4.2.2 4.2.3 4.2.4 4.3

Programmering...................................................................................................................... 84 Programma .................................................................................................................... 84 Sturing PLC..................................................................................................................... 94 Ingangen (sensoren) .................................................................................................. 94 Uitgangen .................................................................................................................. 96 Fotos van de ingangen en uitgangen............................................................................ 96 Ingangen (sensoren) .................................................................................................. 96 3D tekeningen ............................................................................................................... 99 Ingangen (sensoren) .................................................................................................. 99 Uitgangen ................................................................................................................ 100

4.3.1 4.3.2 4.3.2.1 4.3.2.2 4.3.3 4.3.3.1 4.3.4 4.3.4.1 4.3.4.2



6-TSO-EE-b

Inhoudstafel

8

4.3.5 4.4

Aanvoer-Bewerking programma met terugkoppeling ................................................ 101

Schemas.............................................................................................................................. 114 E-plan schemas ........................................................................................................... 114 De schakelkast ............................................................................................................. 120

4.4.1 4.4.2 4.5

Onderdelen.......................................................................................................................... 126 De draaitafel ................................................................................................................ 126 Onderdelenlijst draaitafel........................................................................................ 126 De freesmodule ........................................................................................................... 130 Onderdelenlijst freesmodule................................................................................... 130

4.5.1 4.5.1.1 4.5.2 4.5.2.1 5

Elektriciteit : De stappenmotor ................................................................................................... 139 5.1 5.2 Werking ............................................................................................................................... 139 Soorten stappenmotoren .................................................................................................... 140 De PM-stappenmotor .................................................................................................. 140 Werking van de PM-stappenmotor ......................................................................... 141 De VR-stappenmotor ................................................................................................... 144 Werking van de enkelvoudige VR-stappenmotor ................................................... 144 De hybride stappenmotor ........................................................................................... 145 Werking van de hybride stappenmotor .................................................................. 146

5.2.1 5.2.1.1 5.2.2 5.2.2.1 5.2.3 5.2.3.1 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7 5.8

Toestanden van de stappenmotor ...................................................................................... 146 4.1 Het koppel van de stappenmotor ................................................................................. 147 De snelheid van de stappenmotor ...................................................................................... 147 Werkelijke stappenmotor.................................................................................................... 148 Waar worden stappenmotoren gebruikt ............................................................................ 149 Snelheidsregeling ................................................................................................................ 150 Sturing ......................................................................................................................... 150 Full step mode ............................................................................................................. 151 Wave step .................................................................................................................... 152 Half step....................................................................................................................... 153 Micro step.................................................................................................................... 154 Stappenmotor aankopen............................................................................................. 155 Belangrijke eigenschappen ...................................................................................... 156 Aansluiting ............................................................................................................... 157 Koppel snelheids-karakteristiek .................................................................................. 158

5.8.1 5.8.2 5.8.3 5.8.4 5.8.5 5.8.6 5.8.6.1 5.8.6.2 5.8.7 6

Nederlands .................................................................................................................................. 160



6-TSO-EE-b

Inhoudstafel

9

6.1 6.2 6.3 7

Aanvraag stage .................................................................................................................... 160 Notulen ................................................................................................................................ 161 Verzoekmail ......................................................................................................................... 162

Frans ............................................................................................................................................ 164 7.1 7.2 Demande de documentation .............................................................................................. 164 Vocabulaire technique ........................................................................................................ 165 Texte ............................................................................................................................ 165 Vocabulaire .................................................................................................................. 169

7.2.1 7.2.2 8

Engels........................................................................................................................................... 172 8.1 Text: Sorting machine and the drill ..................................................................................... 172 The drill ........................................................................................................................ 172 Rotary indexing table module ..................................................................................... 172 The stack magazine ..................................................................................................... 173 Gas compressor ........................................................................................................... 174

8.1.1 8.1.2 8.1.3 8.1.4 8.2 8.3 8.4 8.5 9 10 11 12 13 13.1

Glossary ............................................................................................................................... 175 10 questions and answers ................................................................................................... 180 Outline ................................................................................................................................. 181 Summary.............................................................................................................................. 183

Powerpoint .................................................................................................................................. 184 Website ................................................................................................................................... 185 Logboek ................................................................................................................................... 186 Besluit ...................................................................................................................................... 190 Datasheets ............................................................................................................................... 191 Aanvoer ............................................................................................................................... 191 Silencer: U-M5 ............................................................................................................. 191 Semi-rotary drive: DSR-16-180P .................................................................................. 191 Semi-rotary drives DSR/DSRL, accessories .................................................................. 191 Vacuum filter: VAF-PK-4 .............................................................................................. 191 Standard cylinder: DSNU-8-80-P-A .............................................................................. 191 I/O terminal ................................................................................................................. 191 Suction cup: VAS-8-M5-PUR ........................................................................................ 191 Proximity sensor: SME-8-S-LED-24 .............................................................................. 191 Service unit with on/off valve ..................................................................................... 191

13.1.1 13.1.2 13.1.3 13.1.4 13.1.5 13.1.6 13.1.7 13.1.8 13.1.9 13.2

Bewerking ............................................................................................................................ 192



6-TSO-EE-b

Inhoudstafel

10

13.2.1 13.2.2 13.2.3 13.2.4 14

Proximity sensor: M8NB-PS-S-L ................................................................................... 192 Relay Module ............................................................................................................... 192 Capacitive proximity sensor ........................................................................................ 192 Motor: indextable........................................................................................................ 192

Figuurlijst ................................................................................................................................. 193



6-TSO-EE-b

Inhoudstafel

11

1 InleidingEen sorteermachine is een automatisatiesysteem dat vooral in fabrieken wordt gebruikt zoals bij het sorteren van goederen. De sorteermachine zorgt voor een sortering van blokjes volgens kleur. Het totale project bestaat uit 3 delen: de aanvoer, de bewerking en de sortering. Het aanvoergedeelte voert de blokjes aan door middel van een elektro-pneumatische schakeling . Het bewerkingsgedeelte bewerkt de blokjes die van de aanvoer komen en freest of boort in de blokjes. Dit gedeelte is volledig elektrisch. Het sorteergedeelte zorgt voor de sortering van de blokjes volgens de kleur en bestaat net als bij de aanvoer uit een elektro-pneumatische schakeling. In deze GIP is het de bedoeling dat we het aanvoergedeelte en bewerkingsgedeelte automatiseren door middel van 2 PLCs. Daarvoor zullen we eerst een schakelkast moeten kableren die 2 PLCs zal bevatten. Daarna is het de bedoeling dat we de 2 PLCs programmeren in Step 200. n PLC zorgt voor de sturing van het aanvoergedeelte, de andere PLC stuurt het bewerkingsgedeelte waardoor de schakeling geautomatiseerd wordt



6-TSO-EE-b

Algemene informatie

12

2 Algemene informatie2.1 PLC

Figuur 1: Siemens PLC

2.1.1 Wat is een PLC? Een Programmable Logic Controller (PLC, Programmeerbare Logische Eenheid) is een elektronisch apparaat met een microprocessor dat op basis van de informatie op zijn diverse ingangen, zijn uitgangen aanstuurt. In de industrie worden machines over het algemeen aangestuurd met PLC's en die zijn daarmee een belangrijk onderdeel in de automatisering.



6-TSO-EE-b

Algemene informatie

13

2.1.2 Step 7-200 De Siemens S7-200 PLC wordt geprogrammeerd door het programma Step7-200. De hieronder vermelde afbeelding is een voorbeeld van een programma, geschreven in Step7-200.

Figuur 2: voorbeeld Step 7-200 programma

2.2 Festo2.2.1 Wat is Festo? Festo is een Duitse internationale onderneming op het gebied van automatiserings- en sturingstechniek. De hoofdzetel van Festo is gevestigd in Esslingen. Hun dochteronderneming Festo Didactic, gevestigd in Denkendorf, houdt zich vooral bezig met industrile opleidingen. 2.2.2 Ondernemingsgroep Festo is ook gesplitst in verschillende groepen: Festo AG & Co. KG Festo Didactic GmbH & Co. Kg Festo leercentrum in Saar CmbH Beck IPC GmbH Festo Microtechnologie AG (te Zwitserland)

2.2.3 Geschiedenis In 1925 werd de onderneming Festo oorspronkelijk opgericht door Gottlieb Stoll, te Esslingen. De naam Festo is afgeleid uit de namen van de oprichters, Albert Fezer en Gottlieb Stoll. Albert Fezer verliet in het jaar 1929 de onderneming. Tot 1 januari 2000 concentreerde Festo zich vooral op houtbewerkingmachines, zoals frees-, frees- en schaafmachines. Maar vanaf 2000 behoorde deze houtbewerkingmachines niet meer tot de bedrijfsactiviteiten van Festo. De machines werden overgenomen door de firmas Festool en Protool. Deze firmas behoren tot de groep TTS tooltechnic Systems AG & Co. KG.



6-TSO-EE-b

Algemene informatie

14

2.3 PneumatiekPneumatiek is de studie van samengeperste gassen (in de praktijk meestal lucht) en de daarmee mogelijke schakeltechnieken (ventielen) en de studie van de door lucht aangedreven apparaten zoals pompen en cilinders. 2.3.1 Voordelen Pneumatiek kent vele voordelen: Eenvoudig op te slaan; Grote bedrijfszekerheid (bij lekkages zal de machine blijven draaien); Flexibel; Licht gereedschap; Lage installatiekosten; Eenvoudige besturing; Lucht is samendrukbaar; Eenvoudige bediening; Ongevoelig voor temperatuursverschillen (behalve condens in leidingen); Brand- en explosieveilig (opletten in stoffige omgeving met ontluchting).

2.3.2 Nadelen Natuurlijk kent pneumatiek ook nadelen: Geluidshinder (verbetering door geluidsdempers); Hoge energiekosten (omzetting van elektriciteit naar perslucht); Persluchtsmering (ongewenst in o.a. voedingsindustrie). Tegenwoordig is dit niet meer noodzakelijk omdat de pneumatische componenten voorzien zijn van vet die kwalitatief genoeg is in vergelijking met de levensduur van het toestel; Kans op lekkage bij de slangen; Ondanks lage aanschafprijs, in gebruik duurder door gebruik van perslucht; Zuivering; Sterk koelend effect wat tot ijsafzetting kan leiden.

-

2.4 LuchtzuiveringDe kwaliteit van de perslucht in de installatie zelf is afhankelijk van de zuiverheid die bepaald wordt door de hoeveelheid aanwezige vaste, vloeibare en gasvormige deeltjes. Om de kwaliteit van de perslucht onder controle te houden, monteert men volgende componenten in de persluchtaanvoerleiding - een filterwaterafscheider; - een drukregelaar; - een olienevelaar. Men mag ervan uitgaan dat 80% van alle toepassingen het inzetten van een filterwatersfscheider en een drukregelaar al voldoende zijn om de vereiste persluchtkwaliteit te bereiken. De olienevelaar wordt dan ook enkel ingezet als de toepassing echt vereist is.



6-TSO-EE-b

Algemene informatie

15

Figuur 3: luchtzuiveringseenheid

2.4.1 De filters De keuze van het filtertype is afhankelijk van de toepassing. Zo gebruikt men voor de meeste toepassingen een standaardfilter. Dit is een oppervlakte filter met een porindiameter van 5m of 40m wat meestal meer dan genoeg is. Kiest men voor een verzorgingseenheid zonder olienevelaar, dan gebruikt men een oppervlaktefilter van 5m. sommige ventielen vragen omwille van hun kleine afmetingen eveneens een 5m gefilterde lucht. Wilt men tot in de puntjes verzorgde perslucht, dan wordt gebruik gemaakt van een dieptefilter. Deze haalt de allerkleinste vaste olie- en stofdeeltjes uit de perslucht. In zeer gevoelige omgevingen, zoals voedingsindustrie, gebuikt men best de meest verfijnde actiefkoolstoffilter die ook oliedampen en geuren tegenhoudt. De filtertypes verschillen onderling door het erin toegepaste filterprincipe.

Figuur 4: filtereenheid



6-TSO-EE-b

Algemene informatie

16

2.4.1.1 De centrifugaalfilter Door middel van de centrifugale kracht worden de vloeibare en grotere vuildeeltjes naar buiten geslingerd en zo weggefilterd. Met deze methode wordt de perslucht ongeveer 90% gefilterd. Hoe kleiner de vuildeeltjes, hoe lager de afscheidingsgraad. De afgescheiden verontreinigingen worden opgevangen in hat filterreservoir.

Figuur 5: centrifugaalfilter

2.4.1.2 De Oppervlaktefilter De oppervlaktefilters bestaan uit gesinterd* materiaal of kunststof met porindiameter van 40m voor standaardfilters en 5m voor fijnfilters. Vuildeeltjes die groter zijn dan de porin worden dus tegengehouden. Voor de oppervlaktefilter wordt ook een centrifugaalfilter gemonteerd om het geheel nog efficinter te maken. *Sinteren is een materiaal verhitten tot dat het materiaal net niet smelt. Zo wordt het materiaal hard omdat de contactpunten tussen de korrels groeit.

Figuur 6: oppervlaktefilter



6-TSO-EE-b

Algemene informatie

17

2.4.1.3 Dieptefilters: fijnfilters en microfilters. De dieptefilters zijn fijnfilters met 1m porindiameter of microfilters met 0.01m porindiameter. Ze bestaan uit een wirwar van microvezels. Vaste vuildeeltjes blijven tussen deze vezels hangen (figuur 7). Vloeistofdruppels lopen langs de vezel tot waar deze een andere vezel ontmoet, wanneer verschillende microscopische vloeistofdruppeltjes samenkomen op zon knooppunt, dan klitten ze samen tot een grote druppel. Die druppel wordt dan in het filterreservoir opgevangen. De filterwerking ontstaat dus door zeefwerking, samenklitting en binding.

Figuur 7: microvezels

Figuur 8: dieptefilter

De lucht komt binnen in de filter (1) en wordt door het filterpatroon (2) naar de uitgang (5) gestuurd. Het vocht wordt opgevangen in het reservoir (3) en kan aan de hand van een manuele aftapschroef (4) afgetapt worden. Om snelle vervuiling van de filter tegen te gaan, plaatst men de microfilter in principe altijd na een normale filter (40m). Met een automatische waterafscheider aan de filterwaterafscheider kan men het geheel nog verder optimaliseren.



6-TSO-EE-b

Algemene informatie

18

2.4.1.4 De filterwaterafscheider We weten nu dat stof-, vuil- en roestverontreiniging een nadelige invloed hebben op de werking van pneumatische componenten. Ook de glijvlakken en afdichtingen ondervinden er hinder van. Om de doorstromende lucht vrij te maken van verontreinigingen en gecondenseerd vocht plaatst men in de toevoerleiding naar de verbruiker een filterwaterafscheider. Hierin worden de werkprincipes van zowel de centrifugaalfilter als van de oppervlaktefilter gecombineerd.

Figuur 9: filterwaterafscheider

De perslucht wordt bij het doorstromen naar het reservoir (1) door schoepjes (2) in rotatie gebracht. De vloeibare bestanddelen en de grotere stofdeeltjes worden door de middelpuntvliedende kracht weggeslingerd en verzameld in het onderste gedeelte van het reservoir. Men mag echter niet vergeten de vloeistof in het reservoir via de aftapschroef (3) tijdig af te tappen. De niet weggeslingerde vaste bestanddelen worden bij het doorstromen naar de uitgang door de filter (4) tegengehouden. Wanneer zich veel condensaat vormt, kan er beter gebruik worden gemaakt van een automatische waterafscheider in plaats van de aftapschroef (3).



6-TSO-EE-b

Algemene informatie

19

2.4.2

De drukregelaar

Figuur 10: drukregelaar

De drukregelaar heeft tot doel de werkdruk (secundaire druk) constant te houden en onafhankelijk te maken van drukvariaties in het voedingsnet (primaire druk). Het is belangrijk de werkdruk op een machine constant te houden omdat drukvariaties snelheidsveranderingen bij de cilinders veroorzaakt. Een te hoge werkdruk verhoogt eveneens ook het persluchtverbruik.



6-TSO-EE-b

Algemene informatie

20

Figuur 11: onderdelen drukregelaar

De druk wordt geregeld door een klep (6) die gestuurd wordt door een membraan (1). Op n zijde van het membraan werkt de uitgangsdruk, op de andere zijde een veer (2) waarrvan de kracht ingesteld kan worden door een regelschroef (3). De ingestelde kracht bepaald welke druk er aan de uitgang van het drukreduceerventiel zal aanwezig zijn. Neemt de uitgangsdruk toe, dan zal het membraan tegen de veerkracht in naar beneden toe bewegen. De klep (6) zal sluiten op zijn klepzitting (4). Indien de uitgangsdruk daalt, zal de veer (2) de klep (6) openen waardoor de uitgangsdruk wordt bijgestuurd. Indien de secundaire druk plots te sterk oploopt, dan wordt het membraan, tegen de veerdruk in, sterk naar omhoog gedrukt, waardoor het teveel aan druk kan ontsnappen via de correctie-uitlaat (7) die zich in het midden van het membraan bevindt. De drukregelaar werkt alleen als de ingangsdruk hoger is dan de ingestelde uitgangsdruk. Dit drukverschil moet minstens 1 bar zijn.



6-TSO-EE-b

Aanvoer

21

3 Aanvoer3.1 HoofddoelstellingHet doel van het aanvoerstation is, zoals het woord het zelf zegt, het aanvoeren van werkstukken zodat deze verder overgedragen en bewerkt kunnen worden. Er zijn verschillende onderdelen op dit aanvoerstation bevestigd zoals het opstapelmagazijn en de grijparm. Ook heeft dit station verschillende sensoren die de werkstukken of luchtdruk detecteren.

Figuur 12: aanvoeronderdeel



6-TSO-EE-b

Aanvoer

22

3.1.1 Doelstelling opstapelmagazijn Het doel van het opstapelmagazijn is het stockeren van werkstukken, blokjes die nog bewerkt en overgedragen moeten worden. De werkstukken die terecht komen in dit onderdeel worden gedetecteerd door een lichtsluis. Als de lichtstraal onderbroken is, wil dit zeggen dat er een werkstuk aanwezig is en zal de pneumatische dubbelwerkende cilinder, die ook op het opstapelmagazijn bevestigd is, uitschuiven en het werkstuk naar de volgende positie brengen. Als het werkstuk op zijn plaats ligt, zal de pneumatische cilinder terugkeren naar zijn startpositie.

Figuur 13: opstapelmagazijn



6-TSO-EE-b

Aanvoer

23

3.1.2 Doelstelling grijparm Het doel van de grijparm is het werkstuk, dat door de pneumatische cilinder van het opstapelmagazijn in positie gebracht is, op te pakken en naar het volgende station te brengen. Dit oppakken gebeurt door middel van een zuignap die ervoor zorgt dat het werkstuk vacum aangezogen wordt. Als de grijparm in positie is aan het volgende station, wordt het werkstuk losgelaten en valt het neer op het volgende station.

Figuur 14: grijparm



6-TSO-EE-b

Aanvoer

24

3.2 Werking van de onderdelen3.2.1 Werking opstapelmagazijn Voordat de cilinder in werking kan komen, moet er een detectie zijn van de lichtsluis. Als de lichtstraal de lichtsluis bereikt, wil dit zeggen dat er geen werkstuk aanwezig is. Als de lichtstraal onderbroken wordt, zal deze de lichtsluis niet bereiken, en wordt er een impuls gegeven aan de dubbelwerkende cilinder. De dubbelwerkende cilinder duwt het onderste werkstuk naar voor tot aan een mechanische stop. Het stoppunt toont aan dat het werkstuk gebruikt kan worden door het volgende onderdeel van het station. Het beschikbare werkstuk in het magazijn wordt gedetecteerd door een laser sensor. De positie van de uitgaande cilinder wordt gedetecteerd door een 3-dradige inductieve sensor. De snelheid van de uitgaande cilinder is regelbaar door luchtkleppen. 3.2.1.1 Werking dubbelwerkende cilinder

Figuur 15: dubbelwerkende cilinder

Een dubbelwerkende cilinder kan zowel een drukkracht als een trekkracht uitoefenen. Als de perslucht aan de kant van de zuiger toekomt, dan zal de cilinder uitschuiven en een drukkracht uitoefenen. Als de perslucht aan de kant van de zuigerstang toekomt, dan zal de cilinder inschuiven. Dubbelwerkende cilinders worden toegepast waar in beide richtingen een kracht moet worden uitgeoefend of waar grotere slaglengtes gewenst zijn.



6-TSO-EE-b

Aanvoer

25

3.2.1.2 Werking laser sensor

Figuur 16: lasersensor

De lasersensor werkt met hetzelfde principe van een lichtsluis. Aan de ene kant van het opstapelmagazijn is een laser geplaatst en rechtover deze laser is er een detector geplaatst. Wanneer er licht van de laser op de detector valt, zal er geen signaal worden gegeven om de volgende instructie uit te voeren, want er is geen werkstuk aanwezig. Wanneer er wel een werkstuk aanwezig is, wordt het licht van de laser onderbroken door het werkstuk en valt er geen licht op de detector, waardoor er dan een signaal wordt gegeven om de volgende instructie uit te voeren. De lasersensor controleert of er een werkstukje aanwezig is, zodat deze kan worden opgepikt door de grijparm. 3.2.1.3 Inductiesensor Een inductieve nabijheidsensor is een sensor die werkt volgens het principe van verandering van impedantie. Dit type sensor wordt gebruikt als nabijheidschakelaar. Wanneer deze sensor dicht bij een metalen object komt, veranderd de impedantie in de spoel. De verandering van deze impedantie hangt af van de afstand tussen het metalen object en de sensor. 3.2.2 Werking grijparm Werkstukken worden opgehaald met behulp van een zuignap en overgedragen door middel van een roterende schijf. Het zwenkbereik is instelbaar tussen 0 en 180 door middel van mechanische aanslagen. De eindstand wordt door middel van elektrische eindschakelaars bepaald. 3.2.2.1 Microschakelaar Een microschakelaar wordt samen met een relais in werking gesteld. De klik die men hoort wanneer de grijparm voorbij een bepaald punt komt, is het relais dat in werking komt. Een relais is een elektromagnetische schakelaar. De microschakelaar stuurt enkel de stroom voor het relais en niet de stroom die nodig is om de grijparm te laten bewegen.



6-TSO-EE-b

Aanvoer

26

3.2.3 Werking van de pneumatische onderdelen Hieronder worden de onderdelen, die ook op het schema terug te vinden zijn, nader uitgelegd. Zo weten we wat elk onderdeeltje op het schema is en wat het doet. Zowel de uitleg als het symbool komen hier aan bod, zodat men het onderdeel kan terug vinden in het schema. 3.2.3.1 Aandrijvingen 3.2.3.1.1 Dubbelwerkende cilinder met instelbare eindbuffering

Figuur 17: symbolische voorstelling dubbelwerkende cilinder met instelbare eindbuffering

De werking van een dubbelwerkende cilinder hebben we besproken in 2.2.1.1. Botst een zuiger met een te grote snelheid tegen een eindflens, dan kan hierdoor de cilinder beschadigd worden. Daarom is het aan te raden om een zuiger bij het bereiken van zijn eindstand af te remmen. Om die reden gebruiken we cilinders met pneumatische buffering (Fig. 18). Dit type is uitgerust met een bufferzuiger (1) die voor het einde van de zuigerslag de hoofduitgang van de lucht verspert (fig. 19). De lucht die nog in de cilinderkamer aanwezig is moet door de instelbare smoring (2) ontluchten (fig. 20), indien deze smoring goed ingesteld is zal een luchtkussen ontstaan die een kracht uitoefent op de zuiger waardoor deze afremt. Wanneer de zuiger zich in tegenovergestelde richting beweegt (fig. 21), kan de perslucht via een terugslagventiel (3) ongesmoord in de cilinderruimte stromen, zodat de zuiger weer onmiddellijk met volle kracht en snelheid kan werken.



6-TSO-EE-b

Aanvoer

27

Figuur 18: bufferzone (1)

Figuur 19: instelbare smoring (2)

Figuur 20: ontluchting

Figuur 21: terugslagventiel (3)

3.2.3.2 Wegventielen Om pneumatische aandrijvingen te besturen of om de energietoevoer naar de verschillende onderdelen van een pneumatisch systeem te regelen heeft men wegventielen nodig. 3.2.3.2.1 Sturingen Om een ventiel te bedienen is er minstens n sturing nodig. De sturing van een ventiel kan manueel, mechanisch, pneumatisch of elektrisch gebeuren. Om de verschillende sturingen voor te stellen zijn er verscheidene stuursymbolen (fig. 22). In deze toepassing van de pneumatische sorteermachine, maken we gebruik van vooral een veer, handbediening, pneumatische of elektrische sturing.

Figuur 22: stuursymbolen



6-TSO-EE-b

Aanvoer

28

3.2.3.2.2 Monostabiele en bistabiele ventielen 3.2.3.2.2.1 Monostabiel ventiel

Figuur 23: symbolische voorstelling monostabiel ventiel

Deze ventielen moeten gedurende de omschakeltijd blijvend bediend worden. Wordt de bediening opgeheven dan neemt het ventiel zijn ruststand terug in door veerkracht of luchtdruk. Dat wil zeggen dat het ventiel terug in de fase van vr de bediening komt. Dit 'gedrag' noemen we monostabiel (fig. 23). 3.2.3.2.2.2 Bistabiel ventiel

Figuur 24: symbolische voorstelling bistabiel ventiel

Deze ventielen kunnen door een kortstondige bediening blijvend omgeschakeld worden. Dus wanneer men de bediening opheft, gaat het ventiel niet terug naar de toestand van vr de bediening. Het ventiel heeft twee standen en voor iedere stand is een aparte bediening nodig. Dit gedrag noemt men bistabiel (fig. 24). 3.2.3.2.3 Soorten ventielen 3.2.3.2.3.1 2/2 ventiel We beginnen bij het meest eenvoudige ventiel, de afsluitkraan. De afsluitkraan heeft een toevoeraansluiting en een afvoeraansluiting, dus 2 aansluitingen. Anderzijds heeft de afsluitkraan ook 2 toestanden: open en gesloten. We kunnen stellen dat een afsluitkraan een 2/2-ventiel is. 2/2ventielen vindt men in pneumatische Installaties waar perslucht moet afgesloten kunnen worden. 2/2 ventielen kunnen monostabiel of bistabiel zijn. In deze toepassing gebruiken we enkel monostabiele 2/2 ventielen (fig. 25). De verschillende aanduidingen zijn: 1: aansluiting voor de voeding; 2: aansluiting voor de uitgang; 10: stuurpoort die het ventiel sluit; 12: stuurpoort die het ventiel opent.



6-TSO-EE-b

Aanvoer

29

Figuur 25: symbolische voorstelling monostabiel 2/2 ventiel (normaal gesloten)

In figuur 26 zien we de werking van een normaal gesloten 2/2 ventiel met mechanische bediening. Indien het ventiel niet bediend wordt is de voedingspoort (1) afgesloten. Bij bediening van het ventiel kan de lucht van de voedingspoort (1) naar de uitgangspoort (2) stromen.

Figuur 26: werking normaal gesloten 2/2 ventiel



6-TSO-EE-b

Aanvoer

30

3.2.3.2.3.2 3/2 ventiel Een enkelwerkende cilinder moet via het ventiel ontlucht kunnen worden (fig. 27) om nadien een nieuwe werkslag te kunnen realiseren (fig. 28). We hebben dus een 3e aansluitpoort nodig die de cilinderkamer ontlucht. Het te gebruiken ventiel moet 3 aansluitpoorten hebben en is dus een 3/2 ventiel.

Figuur 27: ontluchting

Figuur 28: nieuwe werkslag

3/2 ventielen kunnen net zoals 2/2 ventielen monostabiel of bistabiel zijn. Monostabiele 3/2 ventielen kunnen in 2 varianten aangeboden worden naargelang ze in rusttoestand de toevoerlucht afsluiten of doorlaten. Men onderscheid het normaal gesloten 3/2 ventiel en het normaal open 3/2 ventiel. We gebruiken voor deze toepassing een normaal open 3/2 ventiel (fig. 29).

Figuur 29: symbolische voorstelling 3/2 ventiel (normaal open)

De verschillende aansluitingen zijn: 1: aansluitpoort voor de voeding; 2: aansluitpoort voor de uitgang; 3: aansluitpoort voor de ontluchting; 10: stuurpoort die het ventiel sluit; 12: stuurpoort die het ventiel opent.



6-TSO-EE-b

Aanvoer

31

3.2.3.2.3.3 5/2 ventiel Bouwen wij de twee 3/2 ventielen die onze dubbelwerkende cilinder sturen samen tot n geheel met gemeenschappelijke voeding en 1 ontluchting per uitgang (fig. 30), dan kunnen wij dit beschouwen als een 5/2-ventiel (fig. 31).

Figuur 31: symbolische voorstelling 5/2 ventiel

Figuur 30: twee 3/2 ventielen

De verschillende aansluitingen zijn: 1: aansluiting voor de voeding; 2+4: aansluiting voor de uitgangen; 3: ontluchting van de uitgangspoort 2; 5: ontluchting van de uitgangspoort 4; 12: stuurpoort die de lucht van poort 1 naar poort 2 stuurt; 14: stuurpoort die de lucht van poort 1 naar poort 4 stuurt.

De sturing van een dubbelwerkende cilinder door een 5/2 ventiel gebeurt zoals afgebeeld in figuur 32. De persluchtpoort (1) wordt afwisselend verbonden met de twee uitgangen (2) of (4) naar de verbruiker (cilinder). Elke uitgang heeft zijn eigen ontluchtingspoort. Zo heeft uitgang (2) zijn ontluchting via poort (3) en uitgang (4) zijn ontluchting via poort (5).

Figuur 32: werking 5/2 ventiel



6-TSO-EE-b

Aanvoer

32

3.2.3.3 Elektroventielen Om pneumatische aandrijvingen te besturen of om de energietoevoer naar de verschillende onderdelen van een pneumatisch systeem te regelen heeft man wegventielen nodig. Door de invoering van elektronische sturingen via PLC worden de ventielen die de cilinders sturen hoofdzakelijk elektrisch gestuurd. 3.2.3.3.1 Elektromagnetische bediening Deze reeks ventielen treffen we aan in alle systemen, waar pneumatische elementen elektrisch of elektronisch worden aangestuurd. We onderscheiden: direct gestuurde elektromagnetische ventielen; indirect gestuurde elektromagnetische ventielen.

3.2.3.3.1.1 Directe besturing Bij elektroventielen met directe besturing wordt het ventiel rechtstreeks door een elektromagneet aangestuurd (fig. 32). Bij het bekrachtigen van de elektromagneet (Fig. 1 rechts) wordt het anker (1), tegen de veerkracht in, naar boven getrokken. Daardoor worden de poorten 1 en 2 met elkaar verbonden. Wordt de magneet uitgeschakeld (fig. 32 links), dan drukt de veer het anker weer op zijn onderste ventielzitting en wordt de verbinding 1 2 afgesloten. Het afgebeelde ventiel heeft 2 aansluitpoorten en 2 standen en is dus een elektrisch gestuurd 2/2 ventiel. De meeste elektroventielen worden uitgerust met een manuele hulpsturing (2) die toelaat om het ventiel handmatig te schakelen.

Figuur 33: werking directe besturing



6-TSO-EE-b

Aanvoer

33

Een elektrische bediening wordt symbolisch voorgesteld met figuur 34.

Figuur 34: symbolische voorstelling elektrische bediening

Figuur 3 stelt het symbool voor van een elektrisch bediend 2/2 ventiel met manuele hulpsturing.

Figuur 35: symbolische voorstelling elektrisch bediend 2/2 ventiel met manuele hulpsturing

3.2.3.3.1.2 Indirecte bediening Om de elektromagneten klein te houden wordt voor elektrische ventielen met grotere afmetingen, een indirecte besturing toegepast. Indirect gestuurde ventielen zijn samengesteld uit twee tot drie ventielen (fig. 36): een pneumatisch bediend ventiel (het hoofdventiel) en n of twee direct gestuurde 3/2-elektroventiel met kleine doorlaat. Het zijn de elektroventielen die het hoofdventiel schakelen. Dankzij deze indirecte sturing wordt de benodigde elektromagnetische kracht beperkt.

Figuur 36: samenstelling van 2 tot 3 ventielen



6-TSO-EE-b

Aanvoer

34

Om de indirecte sturing voor te stellen bestaat een apart stuursymbool (fig. 37).

Figuur 37: symbolische voorstelling indirecte sturing

In plaats van twee of drie ventielen voor te stellen zoals afgebeeld in figuur 36 gebruiken we een vereenvoudigd symbool waarbij de elektrische en de pneumatische bedieningen gecombineerd voorgesteld worden (fig. 38).

Figuur 38: symbolische voorstelling elektrische en pneumatische bediening gecombineerd

Er loopt vanaf de persluchtaansluiting op het hoofdventiel een boring (1) naar de ventielzitting van het stuurventiel (fig. 39). Bij bekrachtiging van de spoel schakelt het stuurventiel. De lucht kan naar de stuurzuiger van het hoofdventiel (Fig. 9 rechts) dat pneumatisch gestuurd zal worden. Na het uitschakelen van de stuurstroom ontlucht de stuurlucht via het anker (2) (fig. 39 links). Nadeel van ventielen met indirecte besturing is dat er een minimale voedingsdruk nodig is. Indien de voedingsdruk te laag is zal het hoofdventiel niet schakelen bij het schakelen van het stuurventiel. Het hoofdventiel is altijd luchtgestuurd maar kan eender welk type ventiel zijn. (2/2 3/2 4/2 4/3 5/2 5/3)



6-TSO-EE-b

Aanvoer

35

Figuur 39: werking indirecte sturing



6-TSO-EE-b

Aanvoer

36

3.2.3.3.1.3 Monostabiele ventielen met perslucht veer Monostabiele schuifventielen worden soms uitgevoerd met een persluchtveer Figuur 40 stelt een normaal gesloten 3/2 ventiel voor met mechanische veer en persluchtveer. Bij ventielen met een persluchtveer werkt de voedingsdruk continu in op n zijde (1) van de schuif (schuifoppervlakte A2). Wanneer het ventiel elektrisch geschakeld wordt zal de lucht via het stuurventiel naar de andere zijde (2) van de schuif kunnen stromen (schuifoppervlakte A1). Vermits A1 groter is dan A2 zal het ventiel schakelen. Bij het wegvallen van de elektrische sturing valt de druk links weg waardoor het ventiel door de luchtveer terugschakelt. De persluchtveer werkt enkel indien het ventiel van druk voorzien is. De mechanische veer heeft slechts een kleine kracht en zorgt ervoor dat het onbediende ventiel steeds in ruststand staat, zelfs indien het ventiel niet van druk voorzien is.

Figuur 40: monostabiel 3/2 ventiel met persluchtveer



6-TSO-EE-b

Aanvoer

37

3.2.3.4 Terugslagventielen Het doel van terugslagventielen is om de doorstroming van lucht in n richting door te laten en in een andere richting te blokkeren. 3.2.3.4.1 Terugslagkleppen Het meest voorkomende ventiel van de groep, de terugslagklep, moet de luchtdoorgang in de blokkeerrichting afsluiten en in de tegengestelde richting doorlaten. Het is hier heel belangrijk dat het sperren van de blokkeerrichting lekvrij gebeurt, daarom worden deze ventielen steeds als klepventielen uitgevoerd. Er bestaan twee varianten: terugslagkleppen zonder veer; terugslagkleppen met veer.

3.2.3.4.1.1 Terugslagkleppen zonder veer Wanneer perslucht op de aansluiting 1 wordt aangesloten (fig. 41), wordt de terugslagklep geopend waardoor de lucht vrij kan doorstromen. In tegengestelde richting drukt de perslucht de terugslagklep toe zodat de doorstroming afgesloten wordt.

Figuur 41: symbolische voorstelling terugslagklep zonder veer

Terugslagkleppen zonder veer worden meestal gecombineerd met andere componenten. Een typisch voorbeeld is het snelheidsregelventiel (fig. 42) waarbij een terugslagklep parallel over een smoring gemonteerd wordt. De terugslagklep laat de lucht ongeremd vloeien van 1 naar 2, in de andere richting sluit te de terugslagklep en moet de lucht over de smoring stromen. Hierdoor werkt de smoring slechts in n richting.

Figuur 42: terugslagklep parallel over smoring



6-TSO-EE-b

Aanvoer

38

3.2.3.4.1.2 Terugslagklep met veer Bij terugslagkleppen met veer (fig. 43) zorgt een veer ervoor dat de klep in ruststand mechanisch afgesloten wordt.

Figuur 43: symbolische voorstelling terugslagklep met veer

Wanneer perslucht in de richting van de pijl door de klep stroomt (fig. 44), duwt ze de terugslagklep open waardoor de lucht vrij kan doorstromen. In tegengestelde richting drukken de veer en de perslucht de terugslagklep toe zodat de doorstroming afgesloten wordt.

Figuur 44: werking terugslagklep met veer

3.2.3.5 Snelheidsregeling Het doel van een snelheidsregeling is de snelheid van cilinders en pneumatische motoren te regelen door het luchtdebiet te benvloeden. Dit gebeurt door de nominale luchtdoorlaat aan de hand van aangepaste ventielen te wijzigen. Men gaat het luchtdebiet beperken, wat een snelheidsvertraging veroorzaakt. De eenvoudigste manier om dit te verwezenlijken is met smoorventielen. 3.2.3.5.1 Smoorventiel Een smoorventiel kan men vergelijken met een kraan die meer of minder geopend wordt (fig. 45 + 46). De regeling gebeurt meestal door middel van een naald (1). Bij een smoorventiel wordt het debiet in beide richtingen geregeld.

Figuur 45: symbolische voorstelling smoorventiel Figuur 46: werking smoorventiel



6-TSO-EE-b

Aanvoer

39

3.2.3.5.2 Snelheidsregelventiel Een snelheidsregelventiel (fig. 48) is een smoorventiel waarbij het debiet slechts in n richting wordt beperkt, in de andere richting is de doorgang vrij. Dit wordt verkomen door de smoring (1) te overbruggen door een terugslagklep (2).

Figuur 47: symbolische voorstelling snelheidsregelventiel

Figuur 48: werking snelheidsregelventiel

Daardoor kan in de blokkeerrichting van de terugslagklep maar een geregelde hoeveelheid lucht doorstromen via de smoring. In de tegengestelde stromingsrichting kan de perslucht ongehinderd doorstromen. 3.2.3.5.3 Snelheidsregeling van dubbelwerkende cilinders Vermits bij een dubbelwerkende cilinder beide cilinderbewegingen door perslucht aangedreven worden, kunnen de twee snelheden op dezelfde manier geregeld worden. De snelheidsregeling kan echter op drie verschillende manieren verwezenlijkt worden. Omdat er in dit project maar 2 van de 3 manieren gebruikt worden, zullen alleen deze 2 manieren uitgelegd worden. Methode 1: Gebruik van snelheidsregelventielen die de ontluchting smoren tussen het ventiel en de cilinder (fig. 49). Het snelheidsregelventiel op poort 4 regelt de ingaande snelheid, deze op poort 2 regelt de uitgaande snelheid.



6-TSO-EE-b

Aanvoer

40

Figuur 49: methode 1: smoren van ontluchting

Methode 2: Gebruik van snelheidsregelventielen die de toevoerlucht smoren tussen het ventiel en de cilinder (fig. 50). Het snelheidsregelventiel op poort 4 regelt de uitgaande snelheid, deze op poort 2 regelt de ingaande snelheid.

Figuur 50: methode 2: smoren van toevoerlucht

3.2.3.6 Vacum 3.2.3.6.1 Ejectoren Een pneumatische vacumgenerator is steeds voorzien van een of meerdere ejectoren. In deze ejectoren (fig. 51) wordt aan de vacumaansluiting (2) onderdruk opgewekt met de perslucht die door een venturi van (1) naar (3) stroomt. Als men de perslucht in (1) uitschakelt, stopt het zuigproces en wordt de uitgang (2) via (3) belucht.



6-TSO-EE-b

Aanvoer

41

Figuur 51: werkingsprincipe ejectoren

In figuur 52 is de symbolische voorstelling van een ejector getekend.

Figuur 52: symbolische voorstelling ejector

3.2.3.6.2 Zuignappen De meest gangbare toepassingsmogelijkheden van vacum vindt men terug bij het grijpen, opheffen, verplaatsen, draaien en stapelen van voorwerpen. In principe zijn alle voorwerpen met een voldoende groot oppervlak geschikt voor het grijpen met vacum. Toch moeten minstens volgende voorwaarden vervuld worden: Het grijpoppervlak met vlak zijn. Een licht bollend oppervlak kan nog net; Het oppervlak mag niet te ruw of luchtdoorlatend zijn; Per cm grijpoppervlakte mag de kracht niet meer dan 7N bedragen.

3.2.3.6.2.1 Werkingsprincipe Bij het wegzuigen van de lucht uit de zuignap ontstaat er een drukverschil ten opzichte van de externe luchtdruk. De hogere omgevingsdruk drukt als het ware het werkstuk tegen de zuignap aan (fig. 53).

Figuur 53: werking zuignap



6-TSO-EE-b

Aanvoer

42

3.2.3.6.3 Vacumdetectie Als men zeker wil zijn dat de voorwerpen door de zuignappen wel degelijk gegrepen zijn, is het noodzakelijk de onderdruk in de zuignap op te meten en te bewaken. Mechanische en elektronische drukmelders bewaken de onderdruk en sturen de nodige informatie naar de PLC die de machine bestuurt. Er zijn verschillende drukmelders voor vacum. 3.2.3.6.3.1 Vacumschakelaar Hierbij wordt een elektrisch contact geschakeld van zodra een bepaalde onderdruk bereikt wordt. De onderdruk waarbij het contact schakelt kan al naargelang het type al dan niet instelbaar zijn. De meest gebruikte vacumschakelaars hebben een instelbaar schakelpunt (fig. 54) zodat ze beter inzetbaar zijn in allerlei geautomatiseerde vacumtoepassingen. Bij deze vacumschakelaar kan de minimum onderdruk, waarbij de machine op een veilige manier werkt, ingesteld worden.

Figuur 54: instelbare vacumschakelaar

3.2.3.6.3.2 Vacumsensor Vacumsensoren zijn compacter dan vacumschakelaars en zijn ook kortsluitvast.

Figuur 55: vacumsensor



6-TSO-EE-b

Aanvoer

43

3.2.3.6.4 Filter Men moet ervoor zorgen dat opgezogen vuildeeltjes niet in de ejector van het venturi terechtkomen. Een filter moet ervoor zorgen dat het vuil, dat zich naar de venturi wil begeven, opgevangen wordt. Men moet er wel rekening mee houden, dat een vervuilde vacumfilter een daling van de onderdruk kan veroorzaken. Het is dan ook aan te raden om de filters tijdig te vervangen.

Figuur 56: filter

Bij gebruik van filters in combinatie met vacumsensoren is het aan te raden de vacumsensor tussen de filter en het werkstuk te plaatsen (fig. 57).

Figuur 57: vacumsensor tussen filter en werkstuk

Indien de vacumsensor tussen de filter en de venturi geplaatst wordt kan de sensor bij een vervuilde filter al schakelen bij onvoldoende onderdruk in de zuignap (fig. 58).

Figuur 58: vacumsensor tussen filter en venturi

In deze toepassing van het pneumatisch sorteermachine wordt gebruik gemaakt van de vacumsensor tussen de filter en venturi.



6-TSO-EE-b

Aanvoer

44

3.3 Programmering3.3.1 Programma Op de volgende bladzijden vind u het programma van de aanvoer. Ook is er een symbol table toegevoegd zodat je weet voor wat elke uitgang en ingang staat.



6-TSO-EE-b

Aanvoer

45

Programma 1



6-TSO-EE-b

Aanvoer

46

Programma 2



6-TSO-EE-b

Aanvoer

47

Programma 3



6-TSO-EE-b

Aanvoer

48

Programma 4



6-TSO-EE-b

Aanvoer

49

Programma 5



6-TSO-EE-b

Aanvoer

50

Programma 6



6-TSO-EE-b

Aanvoer

51

Programma 7



6-TSO-EE-b

Aanvoer

52

Programma 8



6-TSO-EE-b

Aanvoer

53

3.3.2 Sturing PLC Het aanvoerstation zal aangestuurd worden door middel van een PLC. Het is de bedoeling om het aanvoerstation en het bewerkingstation te automatiseren zodat we enkel maar op start hoeven te drukken. Hiervoor zijn er wel enkele ingangen en uitgangen voor nodig. We hebben 5 ingangen nodig die vanaf I0.0 tot I0.4 worden genoemd. Ook hebben we 7 uitgangen nodig die we vanaf Q0.1 tot Q0.7 benoemen. 3.3.2.1 Ingangen (sensoren) Ingangen I0.1

Functie

Afbeelding

Detectie cilinder ingeschoven door sensor IB2.

Figuur 59: nabijheidsensor IB2

I0.2

Detectie cilinder uitgeschoven door sensor IB1.

Figuur 60: nabijheidsensor IB1

I0.3

Detectie vacum aanzuiging van het werkstuk. Gedetecteerd door sensor 2B1.

Figuur 61: sensor 2B1

I0.4

De eindeloopschakelaar 3B2, gaat terug open wanneer de grijparm het opstapelmagazijn bereikt heeft.Figuur 62: eindeloopschakelaar 3B2



6-TSO-EE-b

Aanvoer

54

I0.5

De eindeloopschakelaar 3B1, gaat terug open wanneer de grijparm het volgende station bereikt heeft.Figuur 63: eindeloopschakelaar 3B1

I0.6

Sensor B4 detecteert een onderbreking van de lichtsluis aan het opstapelmagazijn.

Figuur 64: sensor B4

I0.7

Sensor IP_IF wordt actief wanneer er geen onderbreking is van de lichtsluis aan het opstapelmagazijn.

Figuur 65: sensor IP_IF

3.3.2.2 Uitgangen Uitgangen Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4

Functie

Uitschuiven of inschuiven van de dubbelwerkende cilinder. Het vacum aanzuigen van het werkstuk. Het loslaten van het werkstuk, lucht uitblazen. De grijparm haalt een werkstuk op uit het opstapelmagazijn. De grijparm brengt het opgepakte werkstuk naar het volgende station.



6-TSO-EE-b

Aanvoer

55

3.3.3

Fotos van de ingangen en uitgangen

3.3.3.1 Ingangen (sensoren) Ingang I0.1

Onderdeel


I0.2


I0.3

2B1




6-TSO-EE-b

Aanvoer

56

I0.4


I0.5


I0.6




6-TSO-EE-b

Aanvoer

57

I0.7

Figuur 72: sensor IP_FI



6-TSO-EE-b

Aanvoer

58

3.3.4

3D tekeningen

3.3.4.1 Ingangen (sensoren)I0.1= IB2 cilinder ingeschoven I0.2= IB1cilinder uitgeschoven I0.3= 2B1 Detectie vacum I0.4= 3B2 eindeloop grijparm magazijn I0.5= 3B1 eindeloop grijparm volgend station I0.6= B4 Detectie onderbreking lichtsluis opstapelmagazijn I0.7= IP_IF detectie geen onderbreking lichtsluis opstapelmagazijn

Figuur 73: 3D tekening ingangen



6-TSO-EE-b

Aanvoer

59

3.3.4.2 Uitgangen

Q0.1 en Q0.2Vacuum aanzuiging

Q0.0Dubbelwerkende cilinder

Q0.3 en Q0.4Grijparm

Figuur 74: 3D tekening uitgangen



6-TSO-EE-b

Aanvoer

60

3.4 Schemas3.4.1 E-Plan schemas Op de hierna volgende bladzijden vind je de schemas van de aanvoer, zowel de elektrische schemas als de pneumatische.



6-TSO-EE-b

Aanvoer

61

Tekening 1



6-TSO-EE-b

Aanvoer

62

Tekening 2



6-TSO-EE-b

Aanvoer

63

Tekening 3



6-TSO-EE-b

Aanvoer

64

Tekening 4



6-TSO-EE-b

Aanvoer

65

Tekening 5



6-TSO-EE-b

Aanvoer

66

Tekening 6



6-TSO-EE-b

Aanvoer

67

3.5 Onderdelen3.5.1 Het distributiestation Het distributie station is het onderdeel dat er voor zorgt dat alle componenten in de schakeling gevoed worden en dat de componenten kan sturen volgens hun functie. Het bestaat uit het opstapelmagazijn en de grijparm. 3.5.2 Het opstapelmagazijn Dit onderdeel is ontwikkeld om de automatisering en de communicatie tussen de componenten te verbeteren. Het opstapelmagazijn scheidt werkstukken van een magazijn. Er kunnen maximum 8 werkstukken tegelijk in het magazijn worden opgestapeld. 3.5.2.1 Onderdelenlijst opslagmagazijn

Afbeelding

Benaming

Aantal

1Figuur 75: onderstuk magazijn

Figuur 76: schroef, M6 x 10

2

Figuur 77: T-vormige moer

2



6-TSO-EE-b

Aanvoer

68

Figuur 78: dubbelwerkende cilinder

1

Figuur 79: sensor montagekit

2

Figuur 80: flens

1

Figuur 81: moer, BM 4

1

Figuur 82: moer, BM 16 x 1.5

1



6-TSO-EE-b

Aanvoer

69

Figuur 83: schuifonderdeel

1

Figuur 84: moer, BM 6

1

Figuur 85: nabijheidsensor

2

Figuur 86: koppelstuk

2

Figuur 87: terugslagklep

2



6-TSO-EE-b

Aanvoer

70

Figuur 88: opslagbuis

1

Figuur 89: vergrendeling

1



6-TSO-EE-b

Aanvoer

71

3.5.3 De grijparm De grijparm neemt de klaargezette werkstukken op en verplaatst ze naar het volgende station. 3.5.3.1 Onderdelenlijst grijparm

Afbeelding

Benaming

Aantal

Figuur 90: houder

1

Figuur 91: tussenstuk

1

Figuur 92: tandwiel

1



6-TSO-EE-b

Aanvoer

72


2

Figuur 94: rondel, B5.3

6

Figuur 95: T-vormige moer

2

Figuur 96: connector

1

Figuur 97: semi-aandrijving

1

Figuur 98: terugslagklep

2



6-TSO-EE-b

Aanvoer

73


2

Figuur 100: arm

1

Figuur 101: verbindingspin

2



6-TSO-EE-b

Aanvoer

74

Figuur 102: drijfas

1

Figuur 103: tandwiel

1


1

Figuur 105: omhulsel arm

1



6-TSO-EE-b

Aanvoer

75

Figuur 106: plastic buis

1

Figuur 107: tandriem

1



6-TSO-EE-b

Aanvoer

76


1

Figuur 109: s chroef, M3 x 10

1


2

Figuur 111: L-vormige schroefkoppeling

1

Figuur 112: verkleinende verbinding

1

Figuur 113: tussenstuk

1

Figuur 114: zuignap VAS-8

1



6-TSO-EE-b

Aanvoer

77

Figuur 115: montagekit

1

Figuur 116: microschakelaar

2



6-TSO-EE-b

Bewerking

78

4 Bewerking4.1 HoofddoelstellingHet hoofddoel van het bewerkingsstation is het bewerken van de werkstukken die in dit station terecht komen. Hierbij komen de blokjes terecht op een ronddraaiend platform die het werkstukje telkens naar de volgende positie brengt en zo uiteindelijk naar de laatste positie brengt. Vanaf deze laatste positie kan het werkstuk naar een eventueel volgend station gebracht worden voor bijvoorbeeld sortering. Het bewerkingstation bestaat uit volgende onderdelen: de draaitafel, de freeseenheid, de klemeenheid, de testeenheid en het PLC bord.

Figuur 117: bewerkingstation



6-TSO-EE-b

Bewerking

79

4.1.1 Doelstelling draaitafel Dit onderdeel van het bewerkingsstation zorgt er voor dat het werkstuk wordt rondgedraaid en zo naar de nodige positie brengt. Op die bepaalde posities wordt het werkstukje bewerkt door bijvoorbeeld een freesje. Dus het doel van dit onderdeel is het werkstuk verplaatsen naar verschillende posities om uiteindelijk naar een ander station te worden overgedragen. De draaitafel wordt aangedreven door een stappenmotor.

Figuur 118: draaitafel



6-TSO-EE-b

Bewerking

80

4.1.2 Doelstelling freesmachine De freesmachine staat aan een positie waar de draaitafel stopt. Van zodra er een werkstuk gedetecteerd is, komt de frees naar beneden. De frees begint, als ze in positie staat, te draaien en freest een gaatje in het werkstuk. Van zodra het gaatje gefreesd is, zal de frees stoppen met draaien en komt deze terug naar boven, in beginpositie. Na deze actie wordt het werkstukje verplaatst naar de volgende positie.

Figuur 119: freesmachine



6-TSO-EE-b

Bewerking

81

4.2 Werking van de onderdelen4.2.1 Werking draaitafel De aandrijving van de roterende tafel wordt aangedreven door een gelijkstroommotor van 24 V DC. De positie van de 6 platen op de tafel wordt bepaald door de schroeven van de roterende tafel en worden waargenomen door een inductieve sensor. Elk plaat op de tafel is voorzien van een gat om er voor te zorgen dat de capacitieve sensor het werkstuk, in het geval dat er een werkstuk op de plaat is, gemakkelijker gedetecteerd kan worden.

4.2.2 Werking freesmodule De freesmodule wordt gebruikt om gaten te frezen in het werkstuk. Een elektrische klemtoestel houdt het werkstuk op zijn plaats tijdens het frezen. De sturing van de frees gebeurd door een lineaire as. Een elektrische motor drijft de lineaire as aan en een relaisschakeling stuurt de motor aan. De motor heeft een spanning van 24V nodig, levert een maximum vermogen van 50W en heeft geen regelbare snelheid. Om er voor te zorgen dat de frees niet buiten zijn gebied freest zijn er eindeloopschakelaars aangebracht. De frees kan 1 tot 6mm in een werkstuk frezen en kan tot 200 uur meegaan. 4.2.3 Werking DC motor De gelijkstroommotor wordt in het systeem gebruikt om de freeseenheid aan te drijven, namelijk de tandriem van de freeseenheid. In ons geval is het een gelijkstroommotor met permanente magneet. Het koppel dat de motor levert wordt overgezet naar een tandwiel van de draai as. De motor levert een vermogen van 3,14W bij een spanning van 24V en een stroom van 0,31A om het tandwiel aan te drijven. Het nominale koppel dat de motor levert is 0,8Nm.

NF I Emk n

MEmk I F

Z

Figuur 120: gelijkstroommotor werking



6-TSO-EE-b

Bewerking

82

Bij een gelijkstroommotor heb je een magnetisch veld (B), een geleider in dat magnetisch veld (L) en stroom door die geleider nodig. Als dit aanwezig is ontstaan er Lorentzkrachten (F) waarbij en de richting van deze krachten zijn te vinden met de linkerhandregel en de motor begint te draaien. Eens de gelijkstroommotor dan op gang komt heb je een geleider (L) die beweegt in een magnetisch veld (B) en Emk Opwekt. Deze Emk werkt de aangelegde spanning U tegen en wordt . Om de draaizin te keren moet je de stroom I omkeren of het magnetisch veld ompolen.

Figuur 121: linkerhandregel



6-TSO-EE-b

Bewerking

83

Figuur 122: gelijkstroommotor frees

4.2.4 Testeenheid Als er een werkstuk op de draaitafel van het bewerkstation komt dan kijkt de testeenheid als het werkstuk in een goede positie staat. Als het gat in het werkstuk, dat gefreesd is bij de freeseenheid, opwaarts geplaatst is dan zal de spoel in de testeenheid een eindpositie raken en zal een signaal geven aan nabijheidsensor.

Figuur 123: testeenheid



6-TSO-EE-b

Bewerking

84

4.3 Programmering4.3.1 Programma Op de volgende bladzijden vind u het programma van de aanvoer. Ook is er een symbol table toegevoegd zodat je weet voor wat elke uitgang en ingang staat.



6-TSO-EE-b

Bewerking

85

Programma 1



6-TSO-EE-b

Bewerking

86

Programma 2



6-TSO-EE-b

Bewerking

87

Programma 3



6-TSO-EE-b

Bewerking

88



6-TSO-EE-b

Bewerking

89

Programma 4



6-TSO-EE-b

Bewerking

90

Programma 5



6-TSO-EE-b

Bewerking

91

Programma 6



6-TSO-EE-b

Bewerking

92

Programma 7



6-TSO-EE-b

Bewerking

93

Programma 8



6-TSO-EE-b

Bewerking

94

4.3.2

Sturing PLC

4.3.2.1 Ingangen (sensoren) Ingang I0.0

Functie

Afbeelding

Detectie werkstuk door sensor Part_AV die van aanvoer komt.

Figuur 124 : Part_AV

I0.I

Detectie werkstuk door sensor 2B1 (frees).

Figuur 125 : Sensor 2B1

I0.2

Detectie werkstuk bij het controleren van de positie van het werkstuk door sensor B1 (positie)

Figuur 126 : sensor B1



6-TSO-EE-b

Bewerking

95

I0.3

De eindeloopschakelaar 1B1 die open gaat als de frees terug in zijn beginpositie staat.

Figuur 127 : Eindeloop 1B1

I0.4

De eindeloopschakelaar 1B2 die open gaat als de frees tot een bepaalde afstand gefreesd heeft in het werkstuk.

Figuur 128 : Eindeloop 1B2

I0.5

Wordt actief elke keer de draaitafel 1 stap ronddraait waarbij 6 stappen 1 volledige ronddraai zijn, door sensor B3

Figuur 129 : Sensor B3

I0.6

sensor B4 wordt actief als de frees in het werkstuk aan het frezen is.



6-TSO-EE-b

Bewerking

96

Figuur 130 : Sensor B4

4.3.2.2 Uitgangen Uitgangen Q0.0 Q0.1 Aansturen van de freeseenheid.

Functie

Door middel van een gelijkstroommotor de draaischijf roteren.( motor aanzetten) Beneden en naar boven brengen van de frees. Vastklemmen van het werkstuk bij de frees. Positie werkstuk controleren. Afvoer naar het volgende paneel.

Q0.2 en Q0.3 Q0.4 Q0.5 Q0.6

4.3.3

Fotos van de ingangen en uitgangen

4.3.3.1 Ingangen (sensoren) Ingang I0.0 I0.1 I0.2

Onderdeel

Figuur 131: sensor PART_AP, B2, B3



6-TSO-EE-b

Bewerking

97

I0.3


I0.4


I0.5




6-TSO-EE-b

Bewerking

98

I0.6




6-TSO-EE-b

Bewerking

99

4.3.4

3D tekeningen

4.3.4.1 Ingangen (sensoren)

I0.0 = part_AV detectie werkstuk van aanvoer I0.1 = 2B1 detectie werkstuk bij boor I0.2 = B1 detectie werkstuk bij testeenheid I0.3 = 1B1 eindeloop boor boven positie I0.4 = 1B2 eindeloop boor beneden positie I0.5 = B3 detectie stappen draaitafel I0.6 = B4 detectie boren werkstuk

Figuur 136: 3D tekening ingangen



6-TSO-EE-b

Bewerking

100

4.3.4.2 Uitgangen

Q0.5Controle eenheid

Q0.0Booreenheid Q0.2 en Q0.3 motor boor op/neer

Q0.4 Q0.6Afvoer Klemtoestel

Q0.1Gelijkstroommotor

Figuur 137: 3D tekening uitgangen



6-TSO-EE-b

Bewerking

101

4.3.5 Aanvoer-Bewerking programma met terugkoppeling



6-TSO-EE-b

Bewerking

102

Programma 1



6-TSO-EE-b

Bewerking

103

Programma 2



6-TSO-EE-b

Bewerking

104

Programma 3



6-TSO-EE-b

Bewerking

105

Programma 4



6-TSO-EE-b

Bewerking

106

Programma 5



6-TSO-EE-b

Bewerking

107

Programma 6



6-TSO-EE-b

Bewerking

108

Programma 7



6-TSO-EE-b

Bewerking

109

Programma 8



6-TSO-EE-b

Bewerking

110

Programma 9



6-TSO-EE-b

Bewerking

111

Programma 10



6-TSO-EE-b

Bewerking

112

Programma 11



6-TSO-EE-b

Bewerking

113

Programma 12



6-TSO-EE-b

Bewerking

114

4.4 Schemas4.4.1 E-plan schemas Op de hierna volgende bladzijden vind je de elektrische schemas van de bewerking.



6-TSO-EE-b

Bewerking

115



6-TSO-EE-b

Bewerking

116

Tekening 1



6-TSO-EE-b

Bewerking

117

Tekening 2



6-TSO-EE-b

Bewerking

118

Tekening 3



6-TSO-EE-b

Bewerking

119

Tekening 4



6-TSO-EE-b

Bewerking

120

4.4.2

De schakelkast



6-TSO-EE-b

Bewerking

121

Tekening 1



6-TSO-EE-b

Bewerking

122

Tekening 2



6-TSO-EE-b

Bewerking

123

Tekening 3



6-TSO-EE-b

Bewerking

124

Tekening 4



6-TSO-EE-b

Bewerking

125

Tekening 5



6-TSO-EE-b

Bewerking

126

4.5 Onderdelen4.5.1 De draaitafel

4.5.1.1 Onderdelenlijst draaitafel Afbeelding

Benaming

Aantal

Figuur 138: roterende plaat, bovenste deel

1

Figuur 139: roterende plaat, onderste deel

1


6



6-TSO-EE-b

Bewerking

127


3

Figuur 142: rondel, B5.3 Figuur 143: Tvormige moer, M532

3

3

Figuur 144: motor

1


15


3



6-TSO-EE-b

Bewerking

128

Figuur 147: armatuur

1


1


6

Figuur 150: schroef, M6

3

Figuur 151: borgplaat

3

Figuur 152: kogellager met diepe groeven

3



6-TSO-EE-b

Bewerking

129

Figuur 153: moer, M6

3


6



6-TSO-EE-b

Bewerking

130

4.5.2

De freesmodule

4.5.2.1 Onderdelenlijst freesmodule Afbeelding

Benaming

Aantal

Figuur 155: profiel (242mm)

1

Figuur 156: schroefdraad plaat

6

Figuur 157: afdekplaatje

2

Figuur 158: montageplaat

2



6-TSO-EE-b

Bewerking

131


6

Figuur 160: rechte haak

2


1

Figuur 162: kabelklem

2

Figuur 163: microschakelaar

2

Figuur 164: hefboom roller

2

Figuur 165: getande schijf, l3.2

4



6-TSO-EE-b

Bewerking

132


4


4


2

Figuur 169: schroef, M5

2

Figuur 170: armatuur

1



6-TSO-EE-b

Bewerking

133

Figuur 171: centreerring

1

Figuur 172: lineaire as

1


2



6-TSO-EE-b

Bewerking

134

Figuur 174: bodemplaat

1


2

Figuur 176: Tvormige moer, M532

2

Figuur 177: motor

1

Figuur 178: montageplaat

1



6-TSO-EE-b

Bewerking

135

Figuur 179: cilindervormige pin, 3 x 10

2


2

Figuur 181: koppelingsonderdelen

1

Figuur 182: gedraade pin, M3 x 3

2


2



6-TSO-EE-b

Bewerking

136




Integratie algemene vakken


Theoretische elektriciteitDe stappenmotor

6-TSO-EE-b

Theoretische elektriciteit

139

5 Elektriciteit : De stappenmotorEen stappenmotor is een elektrische motor die meestal gestuurd worden door een digitale aansturing die gebruikt maakt van pulsbreedtemodulatie. De pulsen die de stappenmotor ontvangt worden omgezet in beweging en onderscheidt zich daardoor van andere motoren. Elke puls komt overeen met een kleine hoekverdraaiing of stap. Elke stap is dan een gedeelte van de totale omwenteling. De belangrijkste eigenschap van de stappenmotor is het koppel T dat hij kan leveren. De motor kan tevens ook koppel leveren als hij stil staat en kan daarom ook als rem werken.

5.1 WerkingZoals bij meeste motoren heeft de stappenmotor een rotor en een stator. De stator bevat een aantal spoelen. Om de rotor, het bewegende gedeelte, in beweging te brengen moeten de spoelen op de stator in een bepaalde volgorde bekrachtigd worden. De digitale aansturing, bijvoorbeeld door pulsbreedtemodulatie, zorgt voor spanningsimpulsen die naar de juiste stator spoel gestuurd worden. Door die pulsen beweegt de rotor stapsgewijs volgens de bekrachtiging van de spoelen, vandaar de naam stappenmotor. Zo zal 1 puls overeenkomen met 1 stap en zal een aantal pulsen overeenkomen met 1 omwenteling. Zo zorgt het aantal pulsen ervoor hoeveel beweging er werkelijk is. De precisie van de beweging hangt af van hoeveel pulsen er nodig zijn voor 1 omwenteling. Hoe meer pulsen er nodig zijn voor die 1 omwenteling , hoe preciezer de stappenmotor zal zijn. Om nog nauwkeuriger te werken delen bepaalde sturingen de normale stappen nog eens op in halve stappen.0 10 0

40

1 puls die zorgt voor een stap van 10

4 pulsen die zorgen voor 4 stappen en een omwenteling van 40

Figuur 184: pulsen

De rotatiefrequentie van stappenmotor kan geregeld worden door de frequentie van de pulserende de spanning te verandering. Zo zal een hogere frequentie zorgen voor meer pulsen in een bepaalde tijd t en zal de motor sneller de stappen uitvoeren en een lagere frequentie doet juist het tegenovergestelde.



6-TSO-EE-b

Theoretische elektriciteit

140

Figuur 185: voorbeelden stappenmotoren

5.2 Soorten stappenmotorenEr zijn verschillende soorten stappenmotoren, afhankelijk waarvoor ze moeten gebruikt worden. Zo zijn er stappenmotor met permanentmagnetische rotor (de PM-stappenmotor) waarbij deze nog eens te onderscheiden zijn in een uniepolaire PM-stappenmotor en bipolaire PM-stappenmotor. Verder zijn er nog stappenmotoren met veranderbare reluctantie R (VR-stappenmotor) en de hybride stappenmotor.

5.2.1

De PM-stappenmotor

De PM-stappenmotor is een stappenmotor met permanentmagnetische rotor. Laten we nu een tweepolige stap

gip sorteermachine

Documents