Legacy - 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 levert het kennis op van pneumatische systemen die veel in de industrie worden gebruikt.

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

Opmerking: VEX Robotics Competition (VRC/VEX U/VEX AI)-teams die van plan zijn om pneumatiek te gebruiken, moeten de robotregels met betrekking tot pneumatische systemen in de zorgvuldig doorlezen.


Hoe pneumatiek werkt

Een barometer als voorbeeld van een instrument voor het meten van luchtdruk.

Pneumatiek werkt met behulp van luchtdruk. Dit kan worden gecreëerd met zoiets eenvoudigs als een fietsbandenpomp.

Het basispneumatische systeem maakt gebruik van een opslagtank waarin de luchtdruk kan worden opgepompt met de fietspomp, pneumatische slangen om de apparaten aan te sluiten, een klep om het vrijgeven van de druk te regelen en een pneumatische cilinder.

Diagram van een dubbelwerkende pneumatische cilinder, met een zuigerstang die wordt uitgeschoven en ingetrokken met behulp van een luchtinlaat- en een luchtuitlaatpoort. Hier wordt de zuigerstang uitgeschoven.

Een dubbelwerkende pneumatische cilinder werkt wanneer een klep luchtdruk vrijgeeft in de bodem van de cilinder. De luchtdruk drukt op het oppervlak van een interne zuiger, waardoor de zuiger en de zuigerstang uit de cilinder worden gedrukt.

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

Diagram van een dubbelwerkende pneumatische cilinder, met een zuigerstang die wordt uitgeschoven en ingetrokken met behulp van een luchtinlaat- en een luchtuitlaatpoort. Hier wordt de zuigerstang teruggetrokken.

De klep kan ook zo worden ingesteld dat er luchtdruk in de bovenkant van de cilinder vrijkomt. 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 via de onderkant van de cilinder naar buiten.

Diagram van een enkelwerkende pneumatische cilinder, met een zuigerstang die wordt uitgeschoven en ingetrokken door middel van een luchtinlaat en een veer.

Een enkelwerkende pneumatische cilinder werkt grotendeels op dezelfde manier, behalve dat een veer de zuiger/zuigerstang weer naar binnen duwt. Een enkelwerkende cilinder heeft slechts één poort/fitting waardoor de lucht naar binnen gaat en de lucht naar buiten gaat.

Voor meer informatie over de beschikbare pneumatische kits voor het V5-systeem kunt u het artikel Selecting a Pneumatics Kit for the V5 System in de VEX-bibliotheek raadplegen.


Pneumatische componenten

Lucht opslag

Luchtopslag maakt voor zowel de dubbelwerkende cilinders als de enkelwerkende cilinders in essentie gebruik van dezelfde componenten.

Luchtreservoironderdeel.

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: De eindmoeren kunnen uit het reservoir worden verwijderd om het gewicht te verminderen.

Op het onderdeel 'Air Reservoir' is het ventiel van de Scrader-bandenpomp te zien.

De aansluiting voor het reservoir is te zien op het onderdeel luchtreservoir.

Het reservoir heeft twee poorten. Eén aan elk uiteinde. Deze poorten met schroefdraad zijn geschikt voor het Schrader-bandpompventiel of de reservoirfitting.

Een stuk kabelbinder van 11 inch.

Het reservoir kan aan de robot worden bevestigd door 11” kabelbinders om het reservoir en een structureel onderdeel te wikkelen.

Stalen staafstuk.

Het reservoir kan ook aan de robot worden bevestigd door een stalen staaf om het reservoir te wikkelen en een schroef door de gaten te plaatsen waar de twee zijden van de staaf elkaar raken. Op de schroef kan een moer worden geplaatst, waardoor een klem ontstaat.

Aansluitstuk voor bandenpomp.

Bij de montage van een bandenpomp (Schrader-bandpompventiel) wordt een luchtpomp bevestigd/losgemaakt om het pneumatische systeem onder druk te zetten.

Aansluitstuk voor bandenpomp met een laag teflontape om de schroefdraad gewikkeld voor een luchtdichte afsluiting.

Rol teflontape.

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

Voor meer informatie over het creëren van luchtdichte afdichtingen, raadpleegt u het artikel Voorkomen van luchtlekkage in een VEX pneumatisch systeem uit de VEX-bibliotheek.

De pijl geeft aan dat één uiteinde van de aansluiting van de bandenpomp ingedrukt kan worden om de druk te verlagen.

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

Aansluiting voor reservoironderdeel.

De aansluiting voor het reservoir is aangesloten op het luchtreservoir.

In de fitting voor het reservoir wordt de pneumatische slang geplaatst die de luchtdruk naar de rest van het systeem zal leiden.

Op de schroefdraad van de fitting is al teflon aangebracht om luchtlekken te verminderen

De pijlen geven aan dat de buitenste kraag van de koppeling voor het reservoir naar beneden gedrukt kan worden om de koppeling te verwijderen.

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

Om de slang los te maken, moet de buitenkraag in de richting van de fitting worden geduwd en vervolgens kan de slang worden verwijderd.

T-vormig bevestigingsstuk.

"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.

Drukregelaar met een diagram dat de in- en uitgang laat zien, en hoe de steel gedraaid kan worden om de luchtdruk te regelen.

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

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

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

Aan/uit-schakelaar.

De dubbelwerkende pneumatische 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.

Op de aan/uit-schakelaar zijn pijlen in reliëf aangebracht om de oriëntatie aan te geven.

Op de aan/uit-schakelaar is een pijl in reliëf aangebracht om de ingang aan te geven.

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

Diagram van de aan/uit-schakelaar met een voorbeeld van de luchtstroom bij het openen en sluiten.

Wanneer de knop in één lijn staat met de slang, staat de lucht in het systeem aan.

Wanneer de knop voortdurend tegenover de slang staat, wordt de lucht uitgeschakeld en wordt de luchtdruk stroomopwaarts in het systeem vrijgegeven.

Luchtverkeersleiding

Dubbelwerkende luchtregelmagneetklep.

Dubbelwerkende luchtcontrole

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

Aansluiting voor ventielonderdeel.

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

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

De pijlen geven aan dat de fittingen in poort A en poort B van het ventielstuk moeten worden geschroefd.

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

De luchtuitlaat- en luchtinlaatpoorten zijn aangegeven op het ventiel.

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

Laat de twee poorten met het label R open zodat de afvoerlucht kan ontsnappen.

Aansluitstukken voor ventielonderdelen worden toegevoegd aan de poorten op het ventielonderdeel.

In de standaardopstelling voedt poort A de onderste poort van de dubbelwerkende cilinder en poort B de bovenste poort. Hierdoor start de cilinder met ingetrokken stang.

Als er echter een omstandigheid is waarin het voordelig is om te beginnen met de stang van de cilinder uitgeschoven, kunnen de twee poorten worden verwisseld.

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

Het kleine blauwe ronde knopje bovenop de klep is gemarkeerd.

Er zit een kleine blauwe knop aan de bovenkant van het ventiel die kan worden ingedrukt met een klein hulpmiddel zoals een Star Drive Key of een pen. Door op deze knop te drukken wordt de waarde handmatig geopend om de luchtstroom naar de cilinder te testen.

Dubbelwerkende magneetklep met een aangesloten 3-aderige kabel, gemarkeerd.

3-aderig kabelstuk.

De Solenoid Driver - Kabel met Drive, wordt aan het ene uiteinde op de dubbelwerkende magneetklep aangesloten en biedt aan het andere uiteinde een verbinding met de 3-draads poort op de V5 Robot Brain.

Er kan een verlengkabel worden gebruikt tussen de solenoïdedriver en de V5 Robot Brain als er meer lengte nodig is.

Enkelwerkend luchtregelventiel.

Enkelwerkende luchtcontrole

Solenoïde, aan/uit - 3/2 magneetventiel bestuurt de enkelwerkende cilinders.

Aansluiting voor ventielonderdeel.

Hetzelfde type fittingen voor kleppen wordt in de poorten van de magneetklep geschroefd.

Zorg er opnieuw voor dat u de fittingen niet kruislings indraait terwijl ze in de poort worden geschroefd.

De pijl geeft aan dat er een koppeling in poort A van het ventielstuk moet worden geschroefd.

Schroef een fitting in poort A bovenop de klep.

De luchtuitlaat- en luchtinlaatpoorten zijn aangegeven op het ventiel.

Schroef een fitting in de poort met het label P, waar de luchtdruk in de klep wordt gevoerd. Laat de poort met het label R open zodat de uitlaatlucht kan ontsnappen.

Aansluitstukken voor ventielonderdelen worden toegevoegd aan de poorten op het ventielonderdeel.

Poort A voedt de onderste poort van de enkelwerkende cilinder.

Magneetkleppen kunnen met behulp van kabelbinders aan de robot worden bevestigd.

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

Het kleine oranje ronde knopje bovenop de klep is gemarkeerd.

Er zit een kleine oranje knop aan de bovenkant van het ventiel die kan worden ingedrukt met een klein hulpmiddel zoals een Star Drive Key of een pen. Door op deze knop te drukken wordt de waarde handmatig geopend om de luchtstroom naar de cilinder te testen.

Enkelwerkende magneetklep met een aangesloten 3-aderige kabel, gemarkeerd.

3-aderig kabelstuk.

De solenoïde driver - kabel met aandrijving, wordt aan het ene uiteinde op de enkelwerkende magneetklep aangesloten 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 solenoïde-driver en de V5 Robot Brain als er meer lengte nodig is

De VEXcode V5 digitale uitgang is te vinden in de 3-draads apparaten in het menu 'Een apparaat toevoegen'.

Zowel de dubbelwerkende solenoïde als de enkelwerkende solenoïde kunnen worden aangestuurd met een digitaal uitgangsapparaat binnen een aangepast VEXcode V5 -project.

Voor meer informatie over het programmeren van pneumatiek, zie het artikelPneumatica besturen met knoppen op uw controller uit de VEX-bibliotheek.

Pneumatische cilinders

Dubbelwerkend cilinderstuk.

Dubbelwerkende cilinder

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

De stang is voorzien van twee moeren. Deze kunnen worden gebruikt om het cilinderstangscharnier te bevestigen.

De voorkant van de cilinder is voorzien van schroefdraad en kan als alternatieve methode worden gebruikt 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.

Flowmeteronderdeel.

De Flowmeter - M5 elleboogmeter uit debietregelaar, kan in de bovenste poort van de cilinder worden geschroefd.

De debietmeter kan de luchtstroom door de cilinder regelen, waardoor de snelheid wordt geregeld waarmee de stang van de cilinder wordt uit- en ingetrokken.

Flowmeteronderdeel met de binnenring gemarkeerd.

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.

Aansluiting voor cilindervormig onderdeel.

Dubbelwerkende cilinder met een debietmeter aangesloten op één poort en een koppeling op een van de andere poorten.

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

Zoals bij alle fittingen moet erop worden gelet dat de fitting niet kruislings wordt ingeschroefd terwijl deze wordt ingeschroefd.

Cilinderstang: draaipunt dat aan een cilinder is bevestigd.

Detailopname van het draaipunt van de cilinderstang.

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

Cilinderbevestigingsstuk.

Cilinderbevestigingsstuk dat aan een cilinder is bevestigd.

De cilinderhouder kan aan de cilinder worden bevestigd met behulp van een 1 inch #8-32 VEX-schroef en een borgmoer.

Cilindermontagestuk bevestigd aan een cilinder, waarbij het gat voor montage aan een schroef of as is gemarkeerd.

De cilinderhouder kan op een stuk structuur op de robot worden gemonteerd. De Cilinderstang Pivot kan met behulp van een schroef of een as worden bevestigd aan het onderdeel dat wordt verplaatst.

Let op: monteer de cilinder niet zodanig dat er zijdelingse kracht op de stang van de cilinder wordt uitgeoefend. Als de stang van de cilinder verbogen raakt, functioneert de cilinder niet.

Enkelwerkend cilinderstuk.

Enkelwerkende cilinder

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

De stang is voorzien van twee moeren. Deze kunnen worden gebruikt om het cilinderstangscharnier te bevestigen.

Aansluiting voor cilindervormig onderdeel.

Een enkelwerkende cilinder is afgebeeld met een koppeling die op een van de poorten is aangesloten.

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

Detailopname van het draaipunt van de cilinderstang.

Detailopname van het cilinderbevestigingsstuk.

Het cilinderstangscharnier en de cilinderhouder kunnen op dezelfde manier aan de enkelwerkende cilinder worden bevestigd als voor de hierboven beschreven dubbelwerkende cilinder.

Cilinder met een cilinderbevestigingsstuk en een cilinderstangdraaipunt eraan bevestigd.

De cilinderhouder kan op een stuk structuur op de robot worden gemonteerd. De Cilinderstang Pivot kan met behulp van een schroef of een as worden bevestigd aan het onderdeel dat wordt verplaatst.

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

Pneumatisch slangstuk.

Er wordt gebruik gemaakt van pneumatische slangen om alle apparaten met elkaar te verbinden.

Het kan op lengte worden geknipt met een scherpe schaar.


Twee voorbeeldlay-outs voor pneumatiek

Voorbeeld van een pneumatisch schema voor een dubbelwerkend cilindersysteem.

Een voorbeeldindeling voor de dubbelwerkende cilinder:

  1. Lucht wordt vanuit een fietspomp in de Schrader-klep 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 wordt de druklucht naar de drukregelaar gevoerd.
  4. Vanuit de drukregelaar stroomt de lucht in de dubbelwerkende magneetklep.
  5. Afhankelijk van de toestand van de magneetklep zal de lucht ofwel uit poort B naar de bovenkant van de cilinder stromen, ofwel zal er lucht uit poort A naar de onderkant van de cilinder stromen, waarbij de stang uitsteekt.
  6. De magneetklep wordt bestuurd door de solenoïde stuurkabel die is aangesloten op de 3-draads poort van de V5 Robot Brain

Voorbeeld van een pneumatisch schema voor een enkelwerkende cilinder.

Een voorbeeldindeling voor de enkelwerkende cilinder:

  1. Lucht wordt vanuit een fietspomp in de Schrader-klep 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 stroomt de lucht in de enkelwerkende magneetklep.
  4. Afhankelijk van de staat van de magneetklep zal de lucht ofwel uit poort A ontsnappen, ofwel zal er lucht uit poort A stromen naar de bodem van de cilinder, waarbij de stang wordt uitgestoken.
  5. De magneetklep wordt bestuurd door de magneetaandrijfkabel die is aangesloten op de 3-draads poort van de V5 Robot Brain

Berekening van de kracht van cilinders

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 10 mm (0,39 inch). Hieruit kunnen we het dwarsdoorsnede-oppervlak van de cilinder berekenen door de vergelijking voor de oppervlakte van een cirkel te gebruiken: 

(Diameter / 2)² x π = Oppervlakte

Omdat we de cilinderboring (binnendiameter) hebben gekregen en we weten dat Pi ≈ 3,14, kunnen we de oppervlakte als volgt berekenen:

 (0,39 inch/2)² x 3,14 = 0,12 inch² 

We kunnen dit getal nu in onze oorspronkelijke vergelijking invoeren en de uitgangskracht van de cilinder berekenen:

0,12 inch² x 100 psi = 12 pond kracht (bij 100 psi)


Voor veiligheidsrichtlijnen bij het werken met pneumatiek, zie 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

Last Updated: