La pneumatique est un moyen très efficace de créer un mouvement linéaire. Les vérins pneumatiques sont très efficaces pour activer les griffes, changer de vitesse entre les systèmes d'engrenages et bien d'autres applications. De plus, la pneumatique ajoute une autre source d'énergie à votre robot, est très amusante à travailler et permettra de connaître les systèmes pneumatiques largement utilisés dans l'industrie.
Lorsque les vérins pneumatiques sont activés, ils sont soit complètement déployés, soit complètement rétractés.
Remarque : Les équipes de compétition de robotique VEX (VRC/VEX U/VEX AI) qui prévoient d'utiliser des systèmes pneumatiques doivent lire attentivement les règles des robots concernant les systèmes pneumatiques dans le manuel de jeu .
Comment fonctionne la pneumatique
La pneumatique fonctionne en utilisant la pression de l’air. Cela peut être créé avec quelque chose d’aussi simple qu’une pompe à pneu de vélo.
Le système pneumatique de base utilise un réservoir de stockage dans lequel la pression de l'air peut être pompée avec la pompe à vélo, des tubes pneumatiques pour connecter les appareils, une vanne pour contrôler la libération de pression et un cylindre pneumatique.
Un vérin pneumatique à double effet fonctionne lorsqu'une valve libère de la pression d'air dans le fond du vérin. La pression de l'air pousse sur la surface d'un piston interne, ce qui force le piston et la tige de piston à sortir du cylindre.
À mesure que le piston/la tige de piston sort, l'air d'échappement s'écoule par le haut du cylindre.
La valve peut également être réglée pour libérer la pression de l'air dans le haut du cylindre. Lorsque cela se produit, la pression de l'air repousse le piston et la tige de piston dans le cylindre.
À mesure que le piston/la tige de piston entrent, l'air d'échappement s'écoule par le bas du cylindre.
Un vérin pneumatique à simple effet fonctionne essentiellement de la même manière, à l'exception du fait qu'un ressort repousse le piston/la tige de piston vers l'intérieur. Un vérin à simple effet n'a qu'un seul orifice/raccord pour que l'air entre et que l'air sorte.
Pour plus d'informations sur les kits pneumatiques disponibles pour le système V5, consultez l' Sélection d'un kit pneumatique pour le système V5 de la bibliothèque VEX.
Composants pneumatiques
Stockage de l'air
Le stockage d'air, tant pour les vérins à double effet que pour les vérins à simple effet, utilise essentiellement les mêmes composants.
Réservoir d'air - Réservoir, 1-1/2" X 4", avec port 1/8" NPT & M5 - US14227-S0400
Le réservoir d'air est l'endroit où l'air est stocké pour le système pneumatique.
Note: Les écrous d'extrémité peuvent être retirés du réservoir pour réduire le poids.
Le réservoir a deux ports. Un à chaque extrémité. Ces ports filetés accepteront la valve de la pompe à pneu Schrader ou le raccord du réservoir.
Le réservoir peut être fixé au robot en enroulant des attaches zippées 11" autour du réservoir et d'une pièce structurelle.
Le raccord de pompe à pneu (valve de pompe à pneu Schrader) est l'endroit où une pompe à air est fixée/détachée pour pressuriser le système pneumatique.
Une seule couche de ruban téflon peut être enroulée autour des filetages du raccord avant de le visser dans le port du réservoir d'air. Cela aidera à créer un joint hermétique.
Pour plus d'informations sur la création de joints étanches à l'air, reportez-vous à l'article Prévention des fuites d'air dans un système pneumatique VEX de la bibliothèque VEX.
Le noyau de la valve de la pompe à pneu Schrader peut être enfoncé pour libérer la pression du système.
Le raccord pour réservoir est l'endroit où est inséré le tube pneumatique qui alimentera la pression de l'air vers le reste du système.
Les filetages du raccord sont livrés avec du téflon déjà appliqué pour réduire les fuites d'air
Tous les raccords de tubes pneumatiques acceptent le tube en insérant simplement le tube dans le raccord jusqu'à ce qu'il s'arrête.
Pour libérer le tube, le collier extérieur doit être poussé vers le raccord, puis le tube peut être retiré.
Raccord "T" - Raccord "T" pour vannes. Ce raccord en « T » permettra de diviser l’alimentation en air afin d’alimenter deux vannes.
Note: le raccord peut également être utilisé pour commander deux vérins simple effet avec une seule valeur.
Le régulateur de pression – Mini régulateur avec raccords de 4 mm peut régler la pression de l'air circulant en aval dans le système.
La pression se règle en tournant la tige, en la rentrant ou en la sortant.
Avec la tige tournée complètement vers l’extérieur, la pression de l’air sera la plus élevée. La quantité de pression d'air détermine la quantité de force que le cylindre appliquera.
Le kit pneumatique double effet est livré avec un interrupteur marche/arrêt - vanne à doigt.
Cela vous permettra d'ouvrir l'air du système et de libérer la pression d'air du système.
Assurez-vous que les flèches gravées sur la valve pointent loin du réservoir d'air et vers le système. En d’autres termes, la flèche doit être pointée dans la direction dans laquelle l’air se déplacera.
Lorsque le bouton est aligné avec le tube, l'air circule dans le système.
Lorsque le bouton est aligné perpétuellement avec le tube, l'air est coupé et il libère la pression d'air en amont du système.
Contrôle aérien
Contrôle d'air à double effet
L'électrovanne simple, avant et arrière - 5/2 contrôle le débit d'air pour les cylindres à double effet.
Raccords pour vannes, ceux-ci se vissent dans les ports de l'électrovanne.
Veillez à ne pas croiser le filetage des raccords lorsqu'ils sont vissés dans le port.
Vissez un raccord dans le port A et le port B sur le dessus de la vanne.
Vissez un raccord dans le port étiqueté P où la pression d'air sera introduite dans la vanne.
Laissez les deux ports marqués R ouverts pour permettre à l'air évacué d'être évacué.
Dans la configuration par défaut, le port A alimentera le port inférieur du vérin à double effet et le port B alimentera le port supérieur. Le cylindre démarrera alors avec la tige rétractée.
Cependant, s'il existe une condition dans laquelle il est avantageux de commencer avec la tige du vérin déployée, les deux ports peuvent être inversés.
Les électrovannes peuvent être fixées au robot à l'aide de liens zippés. Note: ne couvrez pas les orifices d'échappement du solénoïde avec les attaches. Si cela se produit, le cylindre ne bougera pas.
Il y a un petit bouton bleu sur le dessus de la valve qui peut être enfoncé à l'aide d'un petit outil comme une clé Star Drive ou un stylo. En appuyant sur ce bouton, vous ouvrirez manuellement la valeur afin de tester le flux d'air vers le cylindre.
Le pilote de solénoïde - Câble avec entraînement, se branche sur l'électrovanne double effet à une extrémité et fournit une connexion au port à 3 fils du cerveau du robot V5 à l'autre extrémité.
Un câble d'extension peut être utilisé entre le pilote de solénoïde et le cerveau du robot V5 si une plus grande longueur est nécessaire.
Commande d'air à simple effet
Solénoïde, marche/arrêt – L'électrovanne 3/2 contrôle les cylindres à simple effet.
Le même type de raccords pour vannes se visse dans les ports de l'électrovanne.
Encore une fois, veillez à ne pas croiser le filetage des raccords lorsqu'ils sont vissés dans le port.
Vissez un raccord dans le port A sur le dessus de la vanne.
Vissez un raccord dans le port étiqueté P où la pression d'air sera introduite dans la vanne. Laissez l’orifice marqué R ouvert pour permettre à l’air évacué d’être évacué.
L’orifice A alimentera l’orifice inférieur du vérin simple effet.
Les électrovannes peuvent être fixées au robot à l'aide d'attaches zippées.
Remarque: Ne couvrez pas l'orifice d'échappement du solénoïde avec les attaches zippées. Si cela se produit, le cylindre ne bougera pas.
Il y a un petit bouton orange sur le dessus de la valve qui peut être enfoncé à l'aide d'un petit outil comme une clé Star Drive ou un stylo. En appuyant sur ce bouton, vous ouvrirez manuellement la valeur afin de tester le flux d'air vers le cylindre.
Le pilote de solénoïde - Câble avec entraînement, se branche sur l'électrovanne simple effet à une extrémité et fournit une connexion au port à 3 fils du cerveau du robot V5 à l'autre extrémité.
Un câble d'extension peut être utilisé entre le pilote de solénoïde et le cerveau du robot V5 si une plus grande longueur est nécessaire
Le solénoïde à double effet et le solénoïde à simple effet peuvent être contrôlés à l'aide d'un dispositif de sortie numérique dans un projet VEXcode V5 personnalisé.
Pour plus d'informations sur la programmation des systèmes pneumatiques, consultez l'articleContrôle des systèmes pneumatiques à l'aide des boutons de votre contrôleur de la bibliothèque VEX.
Vérins pneumatiques
Vérin double effet
Le cylindre, bidirectionnel – cylindre à double effet, alésage de 10 mm, possède un orifice aux deux extrémités.
La tige est filetée avec deux écrous. Ceux-ci peuvent être utilisés pour fixer le pivot de la tige du cylindre.
L'avant du cylindre est fileté et peut être utilisé comme méthode alternative pour monter le cylindre en perçant un trou dans une pièce de structure, en insérant le cylindre, puis en le fixant avec l'écrou du cylindre.
Si cette méthode de fixation n'est pas utilisée, l'écrou peut être retiré pour réduire le poids de votre robot.
Le débitmètre - M5 coudé pour contrôler le débit, peut être vissé dans le port supérieur du cylindre.
Le débitmètre peut contrôler le flux d'air à travers le cylindre, ce qui contrôlera la vitesse à laquelle la tige du cylindre s'étendra et se rétractera.
Le débitmètre peut être ajusté en tournant la bague intérieure vers le haut pour augmenter le débit ou vers le bas pour diminuer le débit. L'anneau peut être tourné à l'aide d'un tournevis plat.
Le raccord pour cylindres - Connecteur mâle M5 pour cylindres, peut être vissé dans le port inférieur du cylindre.
Comme pour tous les raccords, il faut veiller à ne pas croiser le filetage du raccord lors de son vissage.
Le pivot de tige de vérin peut être fixé à la tige de vérin en le plaçant entre les deux écrous sur la partie filetée de la tige.
Le support de cylindre peut être fixé au cylindre à l'aide d'une vis VEX n° 8-32 de 1 pouce et d'un écrou nylock.
Le support cylindrique peut être monté sur un élément de structure du robot. Le pivot de tige de cylindre peut être fixé au composant sur lequel il sera déplacé à l'aide d'une vis ou d'un arbre.
Note: ne montez pas le vérin de manière à ce qu'une force latérale soit appliquée sur la tige du vérin. Si la tige du vérin se plie, le vérin ne fonctionnera pas.
Vérin simple effet
Le cylindre - Cylindre de rappel à ressort simple effet, alésage de 10 mm, a un port à son extrémité.
La tige est filetée avec deux écrous. Ceux-ci peuvent être utilisés pour fixer le pivot de la tige du cylindre.
Le raccord pour cylindres - Connecteur mâle M5 pour cylindres, peut être vissé dans le port inférieur du cylindre.
Le pivot de tige de vérin et le support de vérin peuvent être fixés au vérin simple effet de la même manière qu'ils le sont pour le vérin double effet décrit ci-dessus.
Le support cylindrique peut être monté sur un élément de structure du robot. Le pivot de tige de cylindre peut être fixé au composant sur lequel il sera déplacé à l'aide d'une vis ou d'un arbre.
Remarque: Ne montez pas le vérin de manière à ce qu'une force latérale soit appliquée sur la tige du vérin. Si la tige du vérin se plie, le vérin ne fonctionnera pas.
Un tube pneumatique est utilisé pour connecter tous les appareils entre eux.
Il peut être coupé à la longueur souhaitée à l’aide d’une paire de ciseaux utilitaires bien aiguisés.
Deux exemples de configurations pour le pneumatique
Un exemple de disposition pour le vérin à double effet :
- L'air sera pompé depuis une pompe à vélo vers la valve Schrader du réservoir d'air.
- L'air sous pression s'écoule du raccord situé à l'autre extrémité du réservoir et pénètre dans l'interrupteur marche-arrêt.
- Depuis l'interrupteur, l'air sous pression alimentera le régulateur de pression.
- Depuis le régulateur de pression, l'air circulera dans l'électrovanne à double effet.
- En fonction de l'état de l'électrovanne, soit l'air s'écoulera du port B et entrera dans le haut du cylindre, soit l'air s'écoulera du port A et dans le bas du cylindre en prolongeant sa tige.
- L'électrovanne sera contrôlée par le câble de commande du solénoïde attaché au port à 3 fils du V5 Robot Brain.
Un exemple de disposition pour le vérin simple effet :
- L'air sera pompé depuis une pompe à vélo vers la valve Schrader du réservoir d'air.
- L'air sous pression s'écoule du raccord situé à l'autre extrémité du réservoir et pénètre dans le régulateur de pression.
- Depuis le régulateur de pression, l'air circulera dans l'électrovanne à simple effet.
- En fonction de l'état de l'électrovanne, l'air s'évacuera par le port A ou s'écoulera par le port A et pénétrera dans le bas du cylindre en prolongeant sa tige.
- L'électrovanne sera contrôlée par le câble de commande du solénoïde attaché au port à 3 fils du V5 Robot Brain.
Calcul de la force des cylindres
L'équation pour calculer la force de sortie pour une pression spécifique est donnée comme suit :
(Zone de section transversale du cylindre) x (Pression d'air interne) = Force
L'alésage des cylindres pneumatiques VEX est de 0,39 po (10 mm). À partir de cela, nous pouvons calculer l’aire de la section transversale du cylindre en utilisant l’équation de l’aire d’un cercle :
(Diamètre / 2)² x π = Surface
Comme on nous donne l'alésage du cylindre (diamètre intérieur) et que nous savons que Pi ≈ 3,14, nous pouvons calculer l'aire comme suit :
(0,39 po / 2)² x 3,14 = 0,12 po²
Nous pouvons maintenant insérer ce nombre dans notre équation d'origine et calculer la force de sortie du cylindre :
0,12 po² x 100 psi = 12 livres de force (à 100 psi)
Pour connaître les consignes de sécurité lors de l'utilisation de systèmes pneumatiques, reportez-vous à Précautions et consignes de sécurité lors de l'utilisation de robots VEX V5.