For ikke så længe siden var den pneumatiske side af en maskine en andens problem. Den mekaniske designer lagde rammen ud, satte pladsholderblokke til cylindre og ventilbanker i og sendte modellen til en leverandør af fluidkraft, som udarbejdede rørstrækninger, portstørrelser og kabinettilpasning på papir (eller i et separat skematisk værktøj). Man antog, at der var luft. Så hvæsede prototypen.
I dag ankommer luftstrømstallene først til CAD-arbejdsstationen. Boring, slaglængde, cyklushastighed, SCFM-behov, ventilens Cv, manifoldportstørrelse, kabinetventilation og indtrængningsklassificering: alt dette modelleres sammen med geometrien, fordi det er i MCAD, afvejningerne løses.
Det skift er vigtigt for alle, der bygger maskiner. En cylinder, der ser rigtig ud i samlingen, kan stadig sulte, lække eller koge sine solenoider i det øjeblik, rigtig luft rammer den.
Luftstrømmen hører hjemme i CAD-modellen fra starten
En pneumatisk cylinder er en geometrisk del med en forpligtelse til flowhastighed. Den boring og slaglængde, du tegner, bestemmer slagvolumenet. De cyklusser pr. minut, som maskinen skal ramme, bestemmer, hvor hurtigt dette volumen genopfyldes. Forsyningstrykket angiver, hvor meget fri luft kompressoren skal levere for at følge med. Modellér geometrien uden disse tal, og du har et hus, der passer ind i en enhed, der sulter.
Luftstrømningsbevidst CAD er for et stykke tid siden ikke længere valgfrit. Aktuatorens SCFM-appetit styrer ventilvalget, ventilens Cv styrer portstørrelsen på manifolden, og manifoldens placering styrer slangelængden, som igen påvirker trykfaldet og i sidste ende aktuatorhastigheden. Flyt én variabel, og de andre bevæger sig med den. Det er bedre at se det ske i modellen end på værkstedet.
SCFM og CFM er ikke det samme tal
Terminologien sætter mere spørgsmålstegn ved designere, end den burde. CFM er den volumetriske strømning ved den temperatur og det tryk, der findes på målepunktet. De to er ikke udskiftelige. At blande dem sammen er årsagen til, at en maskine ender med at få for lidt strøm.
For en mere overskuelig læsning af den praktiske forskel, og hvorfor en kompressors typeskilt, SCFM, altid vil overskride dens CFM ved linjetryk, er SCFM vs. CFM-oversigten fra Nigen en nyttig introduktion at have gemt ved siden af CAD-arbejdsstationen. Når sondringen er blevet en naturlig del af forskellen, holder specifikationsark fra ventil-, cylinder- og kompressorleverandører op med at modsige hinanden.
Luftstrømsspecifikationer Driver aktuatoren Model
Boringsdiameteren er det mest betydningsfulde tal, du kan tegne. Luftforbruget skaleres med kvadratet af boringen, så en aktuator, der er dimensioneret et trin større, kan på en fornemmelse fordoble eller tredoble den SCFM, som resten af systemet skal føde. Slaglængden betyder også noget, men lineært. Cyklushastigheden ganges med den samlede efterspørgsel pr. slag.
Den anden begrænsning er dimensionel. Hvis aktuatoren skal udskiftes med standarddele, er dens monteringsgeometri ikke en fri variabel. Standarder som ISO 6431 for enkeltstangscylindre fastsætter monteringshuller, gevind på stangenden og portplaceringer i boreområdet fra 32 til 320 mm. Modellér efter standarden, og enhver kvalificeret cylinder placeres i samlingen. Modellér i frihånd, og hvert serviceopkald bliver en specialdel.
Manifolden ændrer forsamlingen
Manifolden er der, hvor luftstrømsøkonomien bestemmes. Portstørrelserne skal matche den Cv, som aktuatorerne har brug for. Selve blokken skal sidde tæt nok på disse aktuatorer, så rørlængden ikke æder trykbudgettet. Og materialet skal kunne modstå, hvad det omgivende miljø udsætter det for, uanset om det er kølemiddeltåge, nedspyling, omgivende varme eller vibrationer.
Modellering af manifolden som et reelt, dimensioneret hus (ikke en pladsholderblok) tvinger disse beslutninger frem tidligt. Man ser, om ventilstakken kolliderer med et nærliggende rammeelement. Man ser, om udstødningsportene støder ind i et ledningsnet. Man ser, om monteringsmønsteret lander på en plan overflade eller en akavet svejsesøm. Intet af det fremgår af et skematisk diagram.
Kapslingsklassificeringer begrænser CAD-geometrien
Et kabinet, der huser magnetventiler, manifolde eller pneumatiske styringer, skal holde ydersiden ude og ofte lade en kontrolleret mængde varme slippe ud. NEMA-klassificeringssystemet definerer, hvad "hold ude" betyder for et givet miljø (støv, dryppende olie, vand fra slanger, korrosive atmosfærer), og hver klassificering har direkte geometriske konsekvenser i modellen.
Gevinsten viser sig nedstrøms
Nedstrøms, primært. Når luftstrømsspecifikationer styrer modellen fra starten, tager samtaler om ventildimensionering med den pneumatiske leverandør minutter i stedet for dage. Slangerne bliver kortere og mere lige, fordi manifolden sidder, hvor den skal være.
Prototypens cyklustider ligger tæt på de beregnede, fordi trykfaldet blev budgetteret, ikke gættet. Og kabinettet leveres med sin klassificering intakt, fordi hver gennemføring blev gennemgået i forhold til tætningsgeometrien, før det første panel blev skåret.
Intet af dette kræver usædvanligt værktøj. Det kræver SCFM, CV, boring, slaglængde og indtrængningsklasse for at fungere på modellen som førsteklasses borgere, ikke på et separat regneark, som ingen åbner før idriftsættelse.
