Aan de slag met pneumatiek met het V5-systeem

Pneumatiek is een zeer efficiënte manier om lineaire beweging te creëren. Pneumatische cilinders zijn zeer effectief voor het activeren van klauwen, het schakelen tussen versnellingssystemen en vele andere toepassingen. Daarnaast voegt pneumatiek een extra energiebron toe aan uw robot, is het erg leuk om mee te werken en zorgt het voor kennis van pneumatische systemen die veel worden gebruikt in de industrie.

Wanneer pneumatische cilinders worden geactiveerd, zijn ze ofwel volledig uitgeschoven of volledig ingetrokken.

Dit artikel zal uitleggen:

Opmerking: VEX Robotics Competition (VRC/VEX U/VEX AI) teams die van plan zijn pneumatiek te gebruiken, moeten zorgvuldig lees de Robotregels met betrekking tot pneumatische systemen in de Game Manual.


Hoe pneumatiek werkt

1000_F_224709921_UphU6o670XUryPpJL1XtVXHSlS5nJUCd.jpeg

Pneumatiek werkt door middel van luchtdruk. Dat kan met zoiets simpels als een fietsbandenpomp.

Het basis pneumatisch systeem maakt gebruik van een opslagtank waarin de luchtdruk kan worden opgepompt met de fietspomp, pneumatische slangen om de apparaten aan te sluiten, een ventiel om de drukontlasting te regelen en een pneumatische cilinder.

image45.jpg

Een dubbelwerkende pneumatische cilinder werkt wanneer een klep luchtdruk in de bodem van de cilinder laat ontsnappen. De luchtdruk drukt op het oppervlak van een interne zuiger die de zuiger en zuigerstang uit de cilinder dwingt.

Terwijl de zuiger/zuigerstang naar buiten beweegt, stroomt de uitlaatlucht uit de bovenkant van de cilinder

image35.jpg

De klep kan ook worden ingesteld om luchtdruk in de bovenkant van de cilinder te laten ontsnappen. Wanneer dit gebeurt, duwt de luchtdruk de zuiger en de zuigerstang terug in de cilinder.

Terwijl de zuiger/zuigerstang naar binnen beweegt, stroomt de uitlaatlucht uit de bodem van de cilinder.

image44.jpg

Een enkelwerkende pneumatische cilinder werkt meestal op dezelfde manier, behalve dat een veer de zuiger/zuigerstang weer naar binnen duwt. Een enkelwerkende cilinder heeft slechts één poort / fitting voor de lucht om naar binnen te gaan en de lucht om uit te gaan.

Voor meer informatie over de beschikbare pneumatische kits voor het V5-systeem, bekijk het artikel Een pneumatische kit selecteren voor het V5-systeem uit de Kennisbank.


Pneumatische componenten

Luchtopslag

Luchtopslag, voor zowel de dubbelwerkende cilinders als de enkelwerkende cilinders, gebruiken in wezen dezelfde componenten.

image32.jpg

Luchtreservoir - reservoir, 1-1/2" X 4", met 1/8"NPT & M5-poort - US14227-S0400

In het luchtreservoir wordt de lucht opgeslagen voor het pneumatische systeem.

Opmerking: Eindmoeren kunnen van het reservoir worden verwijderd om het gewicht te verminderen.

image23.jpg

image8.jpg

Het reservoir heeft twee poorten. Een aan elk uiteinde. Deze schroefdraadpoorten accepteren het Schrader-bandpompventiel of de reservoirfitting.

image13.jpg

Het reservoir kan aan de robot worden bevestigd door 11” Zip Ties rond het reservoir en een structureel stuk te wikkelen.

image52.jpg

Het reservoir kan ook aan de robot worden bevestigd door een stalen staaf rond het reservoir te wikkelen en een schroef door de gaten te plaatsen waar de twee kanten van de bar samenkomen. Op de schroef kan een moer worden geplaatst die een klem vormt.

DSC_0888.JPG

Bandenpompfitting (Schrader-bandpompventiel) is waar een luchtpomp wordt bevestigd/losgemaakt om het pneumatische systeem onder druk te zetten.

image19.jpg

image33.jpg

Een enkele laag teflontape kan rond de schroefdraad van de fitting worden gewikkeld voordat deze in de poort van het luchtreservoir wordt geschroefd. Dit zal helpen om een luchtdichte afsluiting te maken.

Raadpleeg voor meer informatie over het maken van luchtdichte afdichtingen het artikel Luchtlekkage in een VEX pneumatisch systeem voorkomen uit de Knowledge Base.

DSC_0888_01_.JPG

De kern van het Schrader-bandpompventiel kan naar binnen worden geduwd om de druk uit het systeem te halen.

DSC_0887.JPG

image12.jpg

De fitting voor reservoir is waar de pneumatische slang wordt ingebracht die de luchtdruk naar de rest in het systeem zal voeren.

De schroefdraad van de fitting wordt geleverd met teflon dat al is aangebracht om luchtlekken te verminderen

image30.jpg

Alle pneumatische slangfittingen accepteren de slang door de slang eenvoudig in de fitting te steken totdat deze stopt.

Om de slang los te maken moet de buitenste kraag in de richting van de fitting worden geduwd en dan kan de slang worden verwijderd.

image48.jpg

"T"-fitting - "T"-fitting voor kleppen. Met deze "T" -fitting kan de luchttoevoer worden gesplitst om twee kleppen te voeden.

Opmerking: de fitting kan ook gebruikt worden om twee enkelwerkende cilinders met één waarde aan te sturen.

image21.jpg

De drukregelaar - miniregelaar met 4 mm fittingen kan de luchtdruk aanpassen die stroomafwaarts in het systeem stroomt.

De druk wordt aangepast door de steel te draaien, naar binnen of naar buiten te bewegen.

Met de stuurpen helemaal naar buiten gedraaid is de luchtdruk het hoogst. De hoeveelheid luchtdruk bepaalt de hoeveelheid kracht die de cilinder zal uitoefenen.

image36.jpg

De dubbelwerkende pneumatiek kit wordt geleverd met een aan/uit schakelaar - vingerventiel.

Hierdoor kunt u de lucht voor het systeem inschakelen en de luchtdruk uit het systeem laten ontsnappen.

image54.jpg

image51.jpg

Zorg ervoor dat de pijlen in reliëf op de klep van het luchtreservoir en naar het systeem wijzen. Met andere woorden, de pijl moet wijzen in de richting waarin de lucht zal reizen.

image31.jpg

Als de knop in lijn is met de slang, is er lucht in het systeem.

Wanneer de knop voortdurend over de slang is uitgelijnd, wordt de lucht uitgeschakeld en wordt de luchtdruk stroomopwaarts in het systeem afgevoerd.

Luchtverkeersleiding

afbeelding1.jpg

Dubbelwerkende luchtregeling

De Solenoid, Fwd, Reverse - 5/2 Single Solenoid Valve regelt de luchtstroom voor de dubbelwerkende cilinders.

image38.jpg

Fittingen voor kleppen, deze worden in de poorten op de magneetklep geschroefd.

Zorg ervoor dat u de fittingen niet kruist terwijl ze in de poort worden geschroefd.

image41.jpg

Schroef een fitting in zowel poort A als poort B aan de bovenkant van de klep.

image34.jpg

Schroef een fitting in de poort met het label P waar de luchtdruk in de klep wordt geleid.

Laat de twee poorten met het label R open om de uitlaatlucht te laten ontsnappen.

image39.jpg

In de standaardconfiguratie zal poort A de onderste poort van de dubbelwerkende cilinder voeden en poort B de bovenste poort. Hierdoor begint de cilinder met de stang ingetrokken.

Als er echter een toestand is waarbij het voordelig is om te beginnen met de cilinderstang uitgeschoven, kunnen de twee poorten worden verwisseld.

De magneetventielen kunnen met kabelbinders aan de robot worden bevestigd. Opmerking: bedek de uitlaatpoorten van de solenoïde niet met de kabelbinders. Als dit gebeurt, zal de cilinder niet bewegen.

image53.jpg

Er is een kleine blauwe knop aan de bovenkant van de klep die kan worden ingedrukt met een klein hulpmiddel zoals een Star Drive Key of pen. Als u op deze knop drukt, wordt de waarde handmatig geopend om de luchtstroom naar de cilinder te testen.

image22.jpg

image27.jpg

De solenoïde driver - kabel met aandrijving, wordt aan het ene uiteinde aangesloten op de dubbelwerkende magneetklep en biedt aan het andere uiteinde een verbinding met de 3-draads poort op de V5 Robot Brain.

Een Verlengkabel kan worden gebruikt tussen de Solenoid Driver en de V5 Robot Brain als er meer lengte nodig is.

image18.jpg

Enkelwerkende luchtregeling

Magneetventiel, aan/uit - 3/2 magneetventiel stuurt de enkelwerkende cilinders aan.

image38.jpg

Hetzelfde type fittingen voor kleppen worden in de poorten op de magneetklep geschroefd.

Nogmaals, zorg ervoor dat u de fittingen niet kruist terwijl ze in de poort worden geschroefd.

2021-07-08_13-49-08.jpeg

Schroef een fitting in poort A op de bovenkant van de klep.

image42.jpg

Schroef een fitting in de poort met het label P waar de luchtdruk in de klep wordt geleid. Laat de poort met het label R open om de uitlaatlucht te laten ontsnappen.

image17.jpg

Poort A zal de onderste poort van de enkelwerkende cilinder voeden.

Magneetventielen kunnen met kabelbinders aan de robot worden bevestigd.

Opmerking: bedek de uitlaatpoort van de solenoïde niet met de kabelbinders. Als dit gebeurt, zal de cilinder niet bewegen.

image50.jpg

Er is een kleine oranje knop aan de bovenkant van de klep die kan worden ingedrukt met een klein hulpmiddel zoals een Star Drive Key of pen. Als u op deze knop drukt, wordt de waarde handmatig geopend om de luchtstroom naar de cilinder te testen.

image37.jpg

image27.jpg

De solenoïde driver - kabel met aandrijving, wordt aan het ene uiteinde aangesloten op de enkelwerkende magneetklep en biedt aan het andere uiteinde een verbinding met de 3-draads poort op de V5 Robot Brain.

Een Verlengkabel kan worden gebruikt tussen de Solenoid Driver en de V5 Robot Brain als er meer lengte nodig is

image11.jpg

Zowel de dubbelwerkende solenoïde als de enkelwerkende solenoïde kunnen worden bestuurd met behulp van een digitaal uit-apparaat binnen een aangepast VEXcode V5 -project .

Zie voor meer informatie over het programmeren van pneumatiek het artikel Controlling Pneumatics Using Buttons on Your Controller uit de Knowledge Base.

Pneumatische cilinders

image55.jpg

Dubbelwerkende cilinder

De cilinder, bidirectioneel - dubbelwerkende cilinder 10 mm boring, heeft een poort aan beide uiteinden.

De staaf is voorzien van schroefdraad met twee moeren. Deze kunnen worden gebruikt om de Cilinder Rod Pivot te bevestigen.

De voorkant van de cilinder is voorzien van schroefdraad en kan worden gebruikt als een alternatieve methode om de cilinder te monteren door een gat in een stuk structuur te boren, de cilinder erin te steken en vervolgens vast te zetten met de cilindermoer.

Als deze bevestigingsmethode niet wordt gebruikt, kan de moer worden verwijderd om het gewicht op uw robot te verminderen.

image9.jpg

De Flow Meter - M5 elleboogmeter uit flow control, kan in de bovenste poort van de cilinder worden geschroefd.

De flowmeter kan de luchtstroom door de cilinder regelen, wat de snelheid regelt die de stang van de cilinder zal uitschuiven en intrekken.

image47.jpg

De flowmeter kan worden afgesteld door de binnenring naar boven te draaien om de flow te vergroten of naar beneden om de flow te verlagen. De ring kan worden gedraaid met een platte schroevendraaier.

image24.jpg

image46.jpg

De fitting voor cilinders - M5 mannelijke connector voor cilinders, kan in de onderste poort van de cilinder worden geschroefd.

Zoals bij alle fittingen, moet ervoor worden gezorgd dat de fitting niet wordt gekruist terwijl deze wordt ingeschroefd.

image49.jpg

image14.jpg

De cilinderstangscharnier kan aan de cilinderstang worden bevestigd door deze tussen de twee moeren op het schroefdraadgedeelte van de stang te plaatsen.

image7.jpg

afbeelding3.jpg

De cilinderbevestiging kan aan de cilinder worden bevestigd met een 1 inch #8-32 VEX-schroef en een nylock-moer.

image25.jpg

De Cilinder Mount kan op een stuk structuur op de robot worden gemonteerd. De Cilinder Rod Pivot kan met een schroef of een as aan het te verplaatsen onderdeel worden bevestigd.

Opmerking: monteer de cilinder niet zodanig dat er een zijdelingse kracht wordt uitgeoefend op de stang van de cilinder. Als de stang van de cilinder verbogen raakt, zal de cilinder niet functioneren.

image26.jpg

Enkelwerkende cilinder

De cilinder - enkelwerkende veerretourcilinder 10 mm boring heeft een poort aan het uiteinde.

De staaf is voorzien van schroefdraad met twee moeren. Deze kunnen worden gebruikt om de Cilinder Rod Pivot te bevestigen.

image24.jpg

image5.jpg

De fitting voor cilinders - M5 mannelijke connector voor cilinders, kan in de onderste poort van de cilinder worden geschroefd.

image14.jpg

image7.jpg

Het scharnier van de cilinderstang en de cilinderbevestiging kunnen op dezelfde manier aan de enkelwerkende cilinder worden bevestigd als voor de hierboven beschreven dubbelwerkende cilinder.

image28.jpg

De Cilinder Mount kan op een stuk structuur op de robot worden gemonteerd. De Cilinder Rod Pivot kan met een schroef of een as aan het te verplaatsen onderdeel worden bevestigd.

Opmerking: Monteer de cilinder niet zodanig dat er een zijdelingse kracht wordt uitgeoefend op de stang van de cilinder. Als de stang van de cilinder verbogen raakt, zal de cilinder niet functioneren.

image6.jpg

Pneumatische slangen worden gebruikt om alle apparaten met elkaar te verbinden.

Het kan op lengte worden gesneden met behulp van een scherpe schaar.


Twee voorbeeldlay-outs voor pneumatiek

image20.jpg

Een voorbeeldlay-out voor de dubbelwerkende cilinder:

  1. Lucht wordt vanuit een fietspomp in het Schrader-ventiel van het luchtreservoir gepompt.
  2. De perslucht stroomt uit de fitting aan het andere uiteinde van het reservoir en in de aan-uitschakelaar.
  3. Vanaf de schakelaar zal de perslucht de drukregelaar voeden.
  4. Vanuit de drukregelaar zal de lucht in het dubbelwerkende magneetventiel stromen.
  5. Afhankelijk van de toestand van de magneetklep, zal de lucht ofwel uit poort B stromen en in de bovenkant van de cilinder stromen, of lucht zal uit poort A stromen en in de onderkant van de cilinder, waarbij de stang wordt verlengd.
  6. De magneetklep wordt bestuurd door de solenoïde driverkabel die is aangesloten op de 3-draads poort van de V5 Robot Brain

image10.jpg

Een voorbeeldlay-out voor de enkelwerkende cilinder:

  1. Lucht wordt vanuit een fietspomp in het Schrader-ventiel van het luchtreservoir gepompt.
  2. De perslucht stroomt uit de fitting aan het andere uiteinde van het reservoir en in de drukregelaar.
  3. Vanuit de drukregelaar zal de lucht in het enkelwerkende magneetventiel stromen.
  4. Afhankelijk van de toestand van de magneetklep, zal de lucht ofwel uit poort A stromen, ofwel zal er lucht uit poort A stromen en in de bodem van de cilinder, waarbij de stang wordt verlengd.
  5. De magneetklep wordt bestuurd door de magneetbesturingskabel die is aangesloten op de 3-draads poort van de V5 Robot Brain

Kracht van cilinders berekenen

De vergelijking voor het berekenen van de uitgangskracht voor een specifieke druk wordt gegeven als:

(Dwarsdoorsnede van cilinder) x (Interne luchtdruk) = Kracht

De cilinderboring van de VEX pneumatische cilinders is 0,39 inch (10 mm). Hieruit kunnen we de dwarsdoorsnede van de cilinder berekenen met behulp van de vergelijking voor de oppervlakte van een cirkel:

(Diameter / 2)² x π = Oppervlak

Omdat we de cilinderboring (binnendiameter) krijgen en we weten dat Pi ≈ 3,14, kunnen we het gebied berekenen dat moet zijn:

(0,39 inch / 2)² x 3,14 = 0,12 inch²

We kunnen dit getal nu in onze oorspronkelijke vergelijking invoegen en de cilinderuitvoerkracht berekenen:

0,12 in² x 100 psi = 12 pond kracht (bij 100 psi)


Raadpleeg voor veiligheidsrichtlijnen bij het werken met pneumatiek Voorzorgsmaatregelen en veiligheidsrichtlijnen bij het werken met VEX V5-robots.

For more information, help, and tips, check out the many resources at VEX Professional Development Plus