Оюунлаг бүтээгдэхүүн: Интеграцчилсан сенсортой болон Пропорционал/Серво вентиль бүхий гидроцилиндрүүд

Гидроцилиндрүүдийн хөгжил: Механик системээс ухаалаг, сенсор интегралтай шийдлүүд рүү

Механикаас ухаалаг гидроцилиндрүүд рүү: Технологийн шилжилт

Хуучин үеийн гидравлик цилиндр системүүд нь энгийн механик тохируулгыг ашиглан шууд хүчээр юмсыг түлхэж байв. Урт хугацаанд аж үйлдвэрийн машиныг ажиллуулж байсан ч хөдөлгөөнийг нарийн удирдах, систем дотор ямар өөрчлөлт болсон тухай мэдээлэл авахад томоохон хязгаарлалттай байв. Цилиндрүүдэд датчик байрлуулж эхлэхэд бүхэн өөрчлөгдөв. Өмнө нь зүгээр л урд хойд хөдөлж байсан металл хэсгүүд одоо орчин үеийн ухаалаг бүрэлдэхүүн хэсэг болон хувирч, операторт байршил, даралт, мөн өөрийн температурын тухай мэдээллийг өгч чаддаг болсон. Ийм мониторингийн боломж нь системийн ажиллагааг сайжруулах, асуудлыг том бэрхшээл болохын өмнө илрүүлэх чадварыг дэвшүүлсэн том алхам юм. Шингэн хүчний технологийг судалдаг хүмүүсийн сүүлийн тайлангуудын дагуу 2024 оны үзүүлэлтүүдийн дундажаар илүү ухаалаг системд шилжсэн үйлдвэрүүд нь 15%-иос 30% хүртэл үр ашигтай байдал сайжирсан байна.

Цифржүүлэлтийн орчин үеийн гидравлик цилиндр систем дэх үүрэг

Цифр технологийн эра нь цэвэр механик хэсгүүдээс тогтох боломжийг давсан гидравлик цилиндрийн технологийг хөгжүүлэхэд ихээхэн нөлөөлж байна. Одоогийн байдалд микропроцессорын систем нь клапнууд цилиндрийн хөдөлгөөнийг ердөө хэдэн хэсэг секундод нарийвчлан тохируулж байгаа учраас битүү дамжуулалтын хүрээний мэдээллийн сэтгэл зүйг боломжтой болгож байна. Үйлдвэрлэлийн хэрэглээнд бол ийнгээ зүйлсийн интернэт нь бүх зүйлийг өөрчилж байна. Гидравлик системийн мэдээлэл автоматаар эдгээр томоохон автоматжуулалтын сүлжээнд шууд орж илүү үр дүнтэй ажиллуулах боломжийг олгодог бөгөөд энэ нь үйлдвэрийн талбайн операторуудад даралтын хэмжээгээс илүү ач холбогдолтой мэдээлэлд хөрвүүлдэг. Мөн компанийн гидравлик системийг бодитоор барьж байгуулахаасаа өмнө симуляци хийх боломжийг олгодог дижитал хамтрагч гэж нэрлэгдэх шинэ ойлголт бий болсон. 2023 оны Industry 4.0 хүлээн зөвшөөрөх тайлангийн сүүлийн судалгааны дагуу энэхүү арга нь ажлын эхлэл дээр гарах алдааг ойролцоогоор гуравны хоёроор бууруулдаг бөгөөд энэ нь бодит байдал дээр томоохон ялгааг бий болгодог.

Оюунлаг шахуургын хэрэглээнд IoT болон бодит цагийн мэдээллийн интеграц

Оюунлаг цилиндрүүд нь IoT холболтоор аж ахуйн үйл ажиллагааг идэвхжүүлэн хийж байгаа мэдээллийн урсгалыг хувьсгалчлах боломжийг олгодог. Байршил, ачаалал, байдал зэрэг үзүүлэлтүүдийг төв мониторингийн платформ руу илгээдэг оруулсан датчикууд нь дараах боломжуудыг олгодог:

• Зогсолт болохын өмнөх хугацаанд гэмтлийн мэдэгдэл авах
• Динамик үйл ажиллагааны үед автоматчилсан ажиллагааны үр ашигт байдлыг сайжруулах
• Эрчим хүчний хэрэглээг хянах

Байнгын байдал хяналтын систем нь төлөвлөгөөгүй зогсолтыг арилгаж, нарийн хяналтын алгоритмууд нь шингэний алдагдлыг жилд нэгэнт 19%-иар бууруулдаг. Энэ мэдээлэлд суурилсан хандлага нь аж ахуйн шахуургын салбарын үйл ажиллагааны оюун ухааны ирээдүйг тодорхойлдог.

Шахуургын цилиндрүүдэд интеграцчилсан датчикууд: Бодит цагийн хяналт болон урьдчилан сэргийлэх засварын ажил гүйцэтгэх боломжийг олгох

Оюунлаг шахуургын цилиндрүүдэд ихэвчлэн ашигладаг датчикуудын төрлүүд

Орчин үеийн шахуургын цилиндрүүд нь үйл ажиллагааны оюун ухааны тулд гурван төрлийн чухал датчикуудыг интеграцчилдэг:

• Даралтын хувиргагч (0–5000 psi муж)
• Температур датчид (±1°C нарийвчлал)
• Шугаман байрлалын сенсорууд (0.1 мм нарийвчлалтай)

Эдгээр сенсорууд цилиндрийн байдалд хяналт тавих үүднээс хамтран ажилладаг бөгөөд сүүлийн судалгаагаар аж үйлдвэрт байрлал хэмжигч сенсорууд механик гэмтлийг 34%-иар бууруулж байна.

Сенсорын мэдээллээр системийн оношлогоог сайжруулах

Сенсоруудын мэдээллийг нэгтгэн боловсруулах арга замаар цэвэр мэдээллийг ашигтай мэдээлэл болгон хувиргадаг. Жишээлбэл, даралтын үсрэлтийг температурын хэлбэлзэлтэй холбон 72 цагийн өмнөх урт зүүлийн элэгдлийг илрүүлэх боломжтой. Одоо өндөр түвшний системүүд машин сургалтыг дараах зорилгоор ашиглаж байна:

• Гидравлик шингэний вискозитетийн өөрчлөлтийг илрүүлэх
• Вентиль элэгдлийн загварыг урьдчилан таамаглах
• Актуаторын хариу үйлдлийн хугацааг оновчлох

Туршлагын тохиолдол: Гидравлик цилиндрийн бодит цагийн өгөгдлийг ашиглан урьдчилан таамаглах техник-үйлчилгээ

Ган цахилгааны судлын нэгэн хэрэгжүүлэлт нь 120 гидравлик цилиндр дээр хэлбэлзлийн шинжилгээний датчикуудыг суурилуулсны дараа төлөвлөгдөөгүй зогсолтын үйл явдал 41%-иар бууруулжээ. Систем нь хүний операторын мэдэрч чадахгүй өндөр давтамжийн хэлбэлзлийг (±2кГц) хянах замаар 89% нарийвчлалтайгаар дээд зэргийн эвдрэлийг урьдчилан таамаглаж байв.

Дэвсгэр цилиндрийн тасралтгүй хяналтаар үйл ажиллагааны аюулгүй байдлыг сайжруулах

Бодит цагийн даралтын хяналт нь уурхайн түрхүүр, нисэх онгоцны буудлагын тулгуур шиг эрсдэл өндөртэй хэрэглээнд гэнэтийн эвдрэлийг сэргийлнэ. Шүүх явдал мөгц буурвал даралт нь үйл ажиллагааны амплитудаасаа ±15% буурч байгаа үед аварийн зогшруулалтыг эхлүүлдэг учраас ISO 13849 үнэлгээнд 99.98% аюулгүй байдлыг хангаж чаджээ.

Оюунлаг гидравлик системд хэрэглэгдэх пропорционал болон серво вентиль: нарийн хяналт, динамик хариу үйлдэл

Гидравлик цилиндрийн хяналтын пропорционал вентиль: үүрэг, ашиг

Пропорционал вентильнүүд нь шингэний цилиндрийн ажиллагааг цахилгаан дохионд уялдан шингэний урсгалыг хянах боломжтойгөөр өөрчилдөг. Энгийн вентильнүүд шиг бүрэн асааж, унтраахаас илүү эдгээр онцгой вентильнүүд нь нэвтрэн өнгөрөх шингэний хэмжээг тун удаан байдлаар тохируулдаг. Энэ нь зүйлийг байрлуулах үед хамгийн нарийн хөдөлгөөнийг хангаж өгдөг бөгөөд ихэнх үйлдвэрийн тохиргоонд ойролцоогоор 0.1% хувийн нарийвчлалтай байдаг. Үндсэн давуу талууд нь мөн хүчний хэмнэлттэй байдаг ба хуучин вентиль системүүдээс 25%-с 40% хүртэл бага хүч ашигладаг. Түүнчлэн, CAN шугам сүлжээ шиг орчин үеийн инженерийн хяналтын системтэй сайн ажилладаг. Энэ нь шингэний цилиндрийг командад хурдан урвал үзүүлэх боломж олгодог ба тоног төхөөрөмжинд хугацааны дараа хор хөнөөл учруулах боломжтой даралтын сэргэлтүүдийг бууруулдаг.

Серво вентильнүүдийг оюунлаг цилиндрийн хэрэглээнд ашиглан өндөр нарийвчлалд хүрэх

Серво вентиль нь битүү гогцооны холбоо бүхий системийн тусламжтайгаар гидравлик цилиндрүүдэд маш нарийн нарийвчлалыг хангаж 10 мс-аас бага хариу үйлдэл хийх боломжийг олгодог бөгөөд энэ нь хурдан урвал өгөх шаардлагатай төхөөрөмжүүдэд таарч байна. Эдгээр дэвшилтэт урсгалын хяналтын тогтолцоог судалж байгаа нь тэдгээрийг аэро-спацийн туршилтын төхөөрөмж, шахаж хөрөөгүүр машин зэрэг газруудад чухал байдаг микрометрийн түвшинд нарийвчлалыг хадгалах чадвартай болохыг харуулж байна. Бодит шинэчлэлт нь механик хяналтаас электрон хяналт руу шилжих үед болдог, учир нь электроник нь урсгыг уламжлалт аргаар бодвол ойролцоогоор хоёр дахин хурдан зохицуулдаг. Энэ нь ачаалал өөрчлөгдөж байхад ч хяналтын чанарыг алдалгүйгээр жижиг байршлын ажлуудын үед мэдрэг хүчний тохируулгыг хийх боломжийг операторт олгодог.

Пропорционал ба Серо Вентиль: Инженерийн Орчин Үеийн Ажиллагааны Жишилт

Ажиллагааны үзүүлэлт	Пропорционал Вентиль	Серво Вентиль
Нягтлалын дотоод зэргэл	±0.2% нийт хүрээ	±0.02% нийт хүрээ
Хариу өгөх хугацаа	30–100мс	<10мС
Зардал	Дунд ($$)	Анхны ($$$)
Байгууллагын хэрэглээ	Материалын хөдөлгөөн, пресс машин	Авионик, оптик тохируулга

Пропорционал клапанууд нь гидравлик цилиндр суурилуулалтын ихэнх тохиолдолд зардал багатай байрлалын зохицуулалтыг санал болгодог боловч серво клапанууд нь өндөр анхны хөрөнгө оруулалт эзэлдэг ч уламжлалт нарийвчлалын салбарт эзлэх хувь нь их байдаг. Бохирдолд мэдрэг байдал нь хоёрд нь хатуу ажиллах орчинд ажиллагааны сорилт болдог.

Байршил тодорхойлох нарийвчлал болон процессийн удирдлага дээрх нөлөөлөл

Оюунлаг вентиль нь гидравлик цилиндрийг зүгээр л асааж унтраах үйлдлээс хол давж, хагас дамжуулагч үйлдвэрлэлийн орчинд 5 микрон эсвэл түүнээс бага нарийвчлалтай байрлалд деталиудыг байрлуулах боломжийг олгодог. Эдгээр систем нь хяналтын түвшинг олж авах замаар олон тэнхлэг нь зэрэг ажиллаж чаддаг. Машины хурд удааширвал уламжит системүүдэд байдаг шиг их хэмжээний давалгаа үүсэхгүй бөгөөд эд ангиудын элэгдлийг дунджаар 18%-иар бууруулдаг байна. Шингэний урсгалын хурдыг тасралтгүй тохируулснаар эдгээр дэвшилтэт системүүд нь үйлдвэрлэлийн үр ашигтай үйл явцад тогтвортой нөхцөл байдалд даралт, хурдны өөрчлөлтийг нарийн дотор нь барьж чаддаг.

Оюунлаг гидравлик цилиндрийн систем ашиглан үйлдвэрт үйл ажиллагааны үр ашигтай байдлыг нэмэгдүүлэх

Оюунлаг гидравлик систем ашиглан зогсолтыг болон энерги зарцуулалтыг бууруулах

Одоогоор ихэнх гидравлик цилиндрийн тогтоогчид урьдчилан таамаглах чадвартай датчикаар хангагддаг бөгөөд энэ нь үйлдвэр, уурхайнуудад гэнэтийн гэмтлийг дунджаар 24-37 хувь бууруулдаг. Систем нь даралт, температурын түвшинг бодит цагт хянах замаар асуудлыг гэмтэл үүсэхээс хамаагүй өмнө л оношилдог. Түүнчлэн, вентильүүдийг илүү оюун ухаантай аргаар удирдах замаар энерги хаягдлыг багасгадог. Бодит ажлын орчинд хийсэн олон туршилтын дүнд оюун ухаант гидравлик систем нь хуучин загваруудтай харьцуулахад дунджаар 15-22 хувь бага энерги хэрэглэдэг байна. Энэ нь цахилгаан насоснуудыг шаардлагагүйгээр ажиллуулахгүй бөгөөд дулааны ялгаралтыг багасгадог тул ийм төрлийн үр ашиг нь мөнгөн дутагдлыг бууруулах, нүүрстөрөгчийн хэмжээг багасгахыг хүсэж буй үйлдвэрийн менежерүүдэд маш чухал байдаг.

Сенсортой гидравлик цилиндр ашиглан үйлдвэрлэлийн ажлын урсгалыг оновчтой болгох

Сенсортой гидроцилиндрийг роботын ганганы нарийн хөдөлгөөн шаарддаг үед буюу 0.1 мм нарийвчлалд хүрэх боломжийг олгох бөгөөд автомжруулсан угсралтын ажлуудад ашиглахад хаалттай хяналтын системийг ашиглах боломжтой болгодог. Автомашины хүчилтээр хэвлэх прессыг ашиглах үед эдгээр хүчний тэмцэл нь цилиндрийн түлхэлтийг конвейр лентийн хурдтай нарийвчлан зохицуулж, үйлдвэрлэлийн циклийг дунджаар 18 хувь бууруулдаг. Эдгээр системүүдийг тухайн материал нь зузаан 12 мм-ийн ган хуудаснаас эхлээд нимгэн 2 мм-ийн хүрэл хуудас хүртэл ялгаатай байдаг тул тохируулгыг автоматаар хийх чадвартай байдаг нь онцгой ашигтай юм. Тохиргоог гар аргаар өөрчлөх шаардлагагүй болгодог.

Индустрийн автоматжуулалтад мэдээлэл дээр үндэслэгдсэн шийдвэр гаргах боломжийг олгох

Сүүлийн үед бид ажиллаж байгаа ухаалаг гидравлик цилиндрүүд нэг секунд тутамд ойролцоогоор 200 өгөгдлийн цэгийг гаргадаг. Бүх мэдээлэл нь үнэнчээр ашиглагдах боломжтой болох үйлдвэрлэлийн IoT платформууд руу гүйж ордог. Засвар үйлчилгээний хувьд манай инженерүүд хэлбэлзлийн өөрчлөлтийг хугацааны туршид хянах замаар цилиндрүүдийн хураамж нь ихэвчлэн 800-1200 цагийн дотор элэгдэж эхэлснийг илрүүлэхэд тусалдаг. Үйлдвэрлэлийн талбайг удирдах хүмүүс нь гидравлик эрчим хүчийг хамгийн их шаардлагатай газруудад тэгш хуваарилж болохын тулд станцуудын хоорондох урсгалын хурдыг хянах ёстой. Бид маш сайн үр дүнгүүдийг харж байна, тасралтгүй үйлдвэрлэлийн шугамууд дээр хөрөнгийн ашиглалтын түвшин 92%-оос 96%-ийн хооронд хүрч байна. Энэ нь таамаглалын ажиллагаа ихтэй байсан зүйлд бол маш муутай биш юм.

Бодит байдал дэх туршилтанд ухаалаг гидравлик цилиндрүүдийг зохион бүтээх болон хэрэгжүүлэхэд тулгарч буй дарамтат асуудлууд

Гидроцилиндрүүдэд сенсорууд болон вентильүүдийг нэгтгэхэд инженерчлэлд тулгардаг бэрхшээлүүд

Хуучин гидравлик цилиндруудад сенсорууд болон пропорционал вентиль нэмэх нь цаашид хүнд хэргийн дагуу бэрхшээл учруулдаг. Тэдгээрийн бага хэмжээтэй элементүүдийг суурилуулах үед зай нь байнга дутмаг байдаг бөгөөд дохионууд гажих аюул байнга байдаг. Инженерүүд цилиндрийн бүтцийг сулруулахгүйгээр бүх зүйлийг багтаан суурилуулах ёстой бөгөөд цахилгаан систем нь гидравлик системтэй хоорондоо огцрохгүй байх ёстой. Мөн эдгээр дахин тоноглох ажлууд нь үйлдвэрлэлийн зардлыг 25%-оос 40% хүртэл нэмэгдүүлэх магадлалтайгаар төсөвт ихээхэн нөлөө үзүүлдэг. Мөн энэ шинэ технологийг ашиглахад тусгай сургалтанд хамрагдсан програмистуудын хэрэгцээ гардаг. Сүүлийн үед тоног төхөөрөмжийн хэсгүүдийг олж авах нь нийлүүлэлтийн боломжит чадвар муудсан тул нөгөө нэгэн толгой өвчин болон хувирчээ. Жижиг байрлалын сенсорууд нь ихэвчлэн хэд хэдэн долоо хоног хаагдаж байдаг. Тиймээс ухаалаг үйлдвэрлэгчид цахилгаан хэсгүүдийг хөдөлгөөнтэй хэсгээс нь тусдаа байлгасан модуль загварыг сонгодог. IO-Link шиг стандартчилсан протоколууд нь ирээдүйд нэмэлт асуудал үүсгэхгүйгээр зүйлсийг хооронд нь зохимжтой харилцан ярилцдаг болгож өгдөг.

Хатуу индустрийн орчинд орчин үеийн болон ажиллагааны шаардлагуудыг давах

Оюун ухаант системүүдэд зориулсан шингэн цилиндрууд маш хүнд орчинд тэсвэртэй байх ёстой. Эдгээр цилиндрууд -40 хэмээс 150 хэм хүртэлх температурын хэлбэлзэлд, 30G-аас дээш хүчтэй хонхилго, уурхай эсвэл металл түүхий эд боловсруулах үйлдвэрт ч ихэвчлэн тохиолддог нөхөлд тэсвэртэй байх ёстой. Хамгийн сайн загварууд нь гурван давхаргатай саармагжуулах системтэй бөгөөд эдгээр нь IP69K стандартын дагуу үнэлгээ өгсөн байдаг. Мөн тусгай хайлшнаас хийсэн цахилгаан дамжуулах хэсэг нь 20 мянган паунд/квадрат инч хүртэлх мөргөлдөөнгөөс тэсвэртэй гэж шалгасан байдаг. Цаашилбал, эдгээр цилиндруудыг гидравлик хүчил, далайн давст агаар зэрэг хорт бодисуудын нөлөөнөөс хамгаалах зорилгоор хам заавал хамгаалалтын давхаргаар бүрдүүлдэг. Тиймээс эдгээр хэсгүүдийг тосны цамхаг эсвэл далайн онгоцны талбай дээр ашиглахад маш чухал байдаг. Бүх зүйл зөв ажиллаж байгааг шалгахын тулд үйлдвэрлэгчид эдгээр цилиндруудыг эрчимтэй шалгалтанд хамруулдаг. Үүнд температурын хурдан өөрчлөлт, 500 цагийн турш давст уур агаар үзүүлэх зэрэг ордог. Энэ бүх шалгуур үзүүлэлт нь хүнд нөхцөлд удаан ажилласны дараа ч мэдрэгчид бүрэн ажиллагаагаа хадгалж, нарийвчлалтай заалт өгөх боломжийг олгодог.

Түгээмэл асуулт

Оюунлаг гидроцилиндрүүд гэж юу вэ?

Оюунлаг гидроцилиндрүүд нь уламжлалт гидроцилиндрүүдийн шинэчилсэн хувилбар бөгөөд сенсорууд болон IoT технологитой нэгтгэгдсэн байдаг. Эдгээр сенсорууд нь байршил, ачаалал, температур болон бусад үзүүлэлтүүдийн талаарх бодит цагийн мэдээллийг олгодог бөгөөд илүү нарийн удирдлагыг хангах болон урьдчилан сэргийлэх засварыг хийх боломжийг олгодог.

Сенсорууд гидроцилиндрийн ажиллагааг хэрхэн сайжруулах вэ?

Сенсорууд нь бодит цагт мониторинг хийх боломжийг олгож, урьдчилан сэргийлэх засварыг хийхэд туслах бөгөөд явцад үргэлж сулрал үүсэхээс сэргийлнэ. Даралт, температур, байршил зэрэг үзүүлэлтүүдийн нарийн мэдээллийг олгож ажиллагааг сайжруулахад тусалдаг.

Оюунлаг гидросистемд IoT-ийн үүрэг юу вэ?

IoT нь бодит цагт мэдээлэл цуглуулах болон гидросистемүүдийг томоохон автоматжуулалтын сүлжээнд нэгтгэх боломжийг олгодог. Энэ нь анхны мэдээллийг ажиллах боломжтой мэдээллээр өөрчилж, илүү сайн шийдвэр гаргах болон үйл ажиллагааны үр ашигтай байдлыг дэмждэг.

Гидросистемд пропорционал болон серво вальвууд ямар ялгаатай вэ?

Пропорционал клапанууд нь шингэний урсгалыг энгийн удирдах боломжийг олгодог бол серво клапанууд нь өндөр нарийвчлалтай удирдлагыг хангана. Серво клапанууд нь хурдан хариу үйлдэл үзүүлдэг бөгөөд маш нарийн хөдөлгөөн шаардагдах төхөөрөмжүүдэд ашиглагддаг.

Оюунлаг гидравлик цилиндрийг нэвтрүүлэхэд ямар сорилттой тулгардаг вэ?

Сорилтуудад бүтцийн хямралгүй оршин буй системүүдэд мэдрэгчүүд болон клапануудыг нэгтгэх, орчин үеийн болон үйл ажиллагааны шаардлагуудыг зохицуулах, төхөөрөмжийн хувьд нийлүүлэлтийн гинжин дагуу асуудлыг шийдэх зэрэг ордог.