Pneumaattisen lineaariyksikön ominaisuuksien lisääminen

Pekka Yli-Paunu, Harri Koskinen

Research output: Book/ReportReportProfessional

Abstract

Tutkimuksen tavoitteena oli tarkastella pneumaattisen lineaariyksikön ominaisuuksien lisäämismahdollisuuksia ja menetelmiä, joiden avulla voidaan arvioida, miten järjestelmällisen suunnittelun keinoin parannetun mekatronisen järjestelmän asetetut tavoitteet toteutuvat. Pneumaattiselta lineaariyksiköltä vaaditut ominaisuudet spesifioitiin suunnittelun alkuvaiheessa huolellisesti. Yksiköltä vaaditut toiminnot esitettiin Wardin ja Mellordin SA-kaavioiden avulla. Kaaviot piirrettiin myös helpottamaan tulevaisuudessa mahdollisesti tehtävää jatkokehitystyötä. Yksikölle asetettiin vaatimuksiksi, että se oli kyettävä asemoimaan myös päätyrajojen välillä oleviin asemiin ja että sylinterin aikaansaamaa voimaa tuli kyetä tarkkailemaan. Nämä toiminnot toteutettiin käyttämällä hyväksi servopneumatiikkaa ja paineantureita. Sylinterin ohjauksessa käytetään kahta pneumatiikkaa suunniteltua 3/2-servoventtiiliä. Venttiilejä säädetään analogisen ohjauskortin avulla, jossa käytetään tilasäätöä. Säätöpiirin takaisinkytkentä toteutettiin lineaaripotentiometrin avulla. Potentiometrin jänniteviestiä käytetään sylinterin asematietona. Tilasäädössä tarvittavat nopeus- ja kiihtyvyystiedot saadaan sähköisesti derivoimalla asematiedosta. Tutkimuksissa käytetty sylinteri oli epäsymmetrinen (männän eri puolilla olevat pinta-alat eivät ole yhtä suuret). Venttiilit sen sijaan olivat samanlaiset. Tällainen säätöjärjestelmä joutuu hyvin helposti epästabiilille alueelle. Tätä käyttäytymistä pyrittiin rajoittamaan käyttämällä kuristimia. Tutkimuksissa todettiin, että parhaat tulokset saavutettiin järjestelmällä, jossa kuristimet oli sijoitettu venttiilien poistoilmoille. Sylinterin käyttäytyminen ei ollut tässäkään tapauksessa samanlaista molempiin suuntiin. Järjestelmän katsottiin kuitenkin täyttävän sille asetetut vaatimukset. Järjestelmä viritettiin siten, että sylinterin liike toiseen suuntaan saatiin mahdollisimman hyväksi (asettumisaika n. 280 ms (0,1 kg:n massakuormalla) - 410 ms (1,1 kg) ja paikoitustarkkuus < + 0,5 mm). Toiseen suuntaan (liikesuunta ylöspäin) tapahtuvassa liikkeessä jouduttiin tinkimään asettumisajasta. Asettumisajat ovat pahimmassa tapauksessa lähes kolminkertaisia eli 1 170 ms:n luokkaa. Kuorman tarkkailua varten valittiin sopivat painelähettimet, joista saadaan järjestelmää ohjaavalle ohjelmoitavalle logiikalle sopiva jänniteviesti. Tässä tutkimuksessa ei kuitenkaan ehditty testata paineanturien toimintaa voiman valvonnassa anturien maahantuojien toimitusvaikeuksien vuoksi.
Original languageFinnish
Place of PublicationEspoo
PublisherVTT Technical Research Centre of Finland
Number of pages72
ISBN (Print)951-38-3749-1
Publication statusPublished - 1990
MoE publication typeNot Eligible

Publication series

NameTiedotteita / Valtion teknillinen tutkimuskeskus
PublisherVTT
No.1139
ISSN (Print)0358-5085

Keywords

  • pneumatic control
  • servomechanism
  • pressure transducers
  • machine automation

Cite this

Yli-Paunu, P., & Koskinen, H. (1990). Pneumaattisen lineaariyksikön ominaisuuksien lisääminen. Espoo: VTT Technical Research Centre of Finland. Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tiedotteita, No. 1139
Yli-Paunu, Pekka ; Koskinen, Harri. / Pneumaattisen lineaariyksikön ominaisuuksien lisääminen. Espoo : VTT Technical Research Centre of Finland, 1990. 72 p. (Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tiedotteita; No. 1139).
@book{66aa465df586468dbb5cf4ebdb85bc5c,
title = "Pneumaattisen lineaariyksik{\"o}n ominaisuuksien lis{\"a}{\"a}minen",
abstract = "Tutkimuksen tavoitteena oli tarkastella pneumaattisen lineaariyksik{\"o}n ominaisuuksien lis{\"a}{\"a}mismahdollisuuksia ja menetelmi{\"a}, joiden avulla voidaan arvioida, miten j{\"a}rjestelm{\"a}llisen suunnittelun keinoin parannetun mekatronisen j{\"a}rjestelm{\"a}n asetetut tavoitteet toteutuvat. Pneumaattiselta lineaariyksik{\"o}lt{\"a} vaaditut ominaisuudet spesifioitiin suunnittelun alkuvaiheessa huolellisesti. Yksik{\"o}lt{\"a} vaaditut toiminnot esitettiin Wardin ja Mellordin SA-kaavioiden avulla. Kaaviot piirrettiin my{\"o}s helpottamaan tulevaisuudessa mahdollisesti teht{\"a}v{\"a}{\"a} jatkokehitysty{\"o}t{\"a}. Yksik{\"o}lle asetettiin vaatimuksiksi, ett{\"a} se oli kyett{\"a}v{\"a} asemoimaan my{\"o}s p{\"a}{\"a}tyrajojen v{\"a}lill{\"a} oleviin asemiin ja ett{\"a} sylinterin aikaansaamaa voimaa tuli kyet{\"a} tarkkailemaan. N{\"a}m{\"a} toiminnot toteutettiin k{\"a}ytt{\"a}m{\"a}ll{\"a} hyv{\"a}ksi servopneumatiikkaa ja paineantureita. Sylinterin ohjauksessa k{\"a}ytet{\"a}{\"a}n kahta pneumatiikkaa suunniteltua 3/2-servoventtiili{\"a}. Venttiilej{\"a} s{\"a}{\"a}det{\"a}{\"a}n analogisen ohjauskortin avulla, jossa k{\"a}ytet{\"a}{\"a}n tilas{\"a}{\"a}t{\"o}{\"a}. S{\"a}{\"a}t{\"o}piirin takaisinkytkent{\"a} toteutettiin lineaaripotentiometrin avulla. Potentiometrin j{\"a}nniteviesti{\"a} k{\"a}ytet{\"a}{\"a}n sylinterin asematietona. Tilas{\"a}{\"a}d{\"o}ss{\"a} tarvittavat nopeus- ja kiihtyvyystiedot saadaan s{\"a}hk{\"o}isesti derivoimalla asematiedosta. Tutkimuksissa k{\"a}ytetty sylinteri oli ep{\"a}symmetrinen (m{\"a}nn{\"a}n eri puolilla olevat pinta-alat eiv{\"a}t ole yht{\"a} suuret). Venttiilit sen sijaan olivat samanlaiset. T{\"a}llainen s{\"a}{\"a}t{\"o}j{\"a}rjestelm{\"a} joutuu hyvin helposti ep{\"a}stabiilille alueelle. T{\"a}t{\"a} k{\"a}ytt{\"a}ytymist{\"a} pyrittiin rajoittamaan k{\"a}ytt{\"a}m{\"a}ll{\"a} kuristimia. Tutkimuksissa todettiin, ett{\"a} parhaat tulokset saavutettiin j{\"a}rjestelm{\"a}ll{\"a}, jossa kuristimet oli sijoitettu venttiilien poistoilmoille. Sylinterin k{\"a}ytt{\"a}ytyminen ei ollut t{\"a}ss{\"a}k{\"a}{\"a}n tapauksessa samanlaista molempiin suuntiin. J{\"a}rjestelm{\"a}n katsottiin kuitenkin t{\"a}ytt{\"a}v{\"a}n sille asetetut vaatimukset. J{\"a}rjestelm{\"a} viritettiin siten, ett{\"a} sylinterin liike toiseen suuntaan saatiin mahdollisimman hyv{\"a}ksi (asettumisaika n. 280 ms (0,1 kg:n massakuormalla) - 410 ms (1,1 kg) ja paikoitustarkkuus < + 0,5 mm). Toiseen suuntaan (liikesuunta yl{\"o}sp{\"a}in) tapahtuvassa liikkeess{\"a} jouduttiin tinkim{\"a}{\"a}n asettumisajasta. Asettumisajat ovat pahimmassa tapauksessa l{\"a}hes kolminkertaisia eli 1 170 ms:n luokkaa. Kuorman tarkkailua varten valittiin sopivat painel{\"a}hettimet, joista saadaan j{\"a}rjestelm{\"a}{\"a} ohjaavalle ohjelmoitavalle logiikalle sopiva j{\"a}nniteviesti. T{\"a}ss{\"a} tutkimuksessa ei kuitenkaan ehditty testata paineanturien toimintaa voiman valvonnassa anturien maahantuojien toimitusvaikeuksien vuoksi.",
keywords = "pneumatic control, servomechanism, pressure transducers, machine automation",
author = "Pekka Yli-Paunu and Harri Koskinen",
year = "1990",
language = "Finnish",
isbn = "951-38-3749-1",
series = "Tiedotteita / Valtion teknillinen tutkimuskeskus",
publisher = "VTT Technical Research Centre of Finland",
number = "1139",
address = "Finland",

}

Yli-Paunu, P & Koskinen, H 1990, Pneumaattisen lineaariyksikön ominaisuuksien lisääminen. Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tiedotteita, no. 1139, VTT Technical Research Centre of Finland, Espoo.

Pneumaattisen lineaariyksikön ominaisuuksien lisääminen. / Yli-Paunu, Pekka; Koskinen, Harri.

Espoo : VTT Technical Research Centre of Finland, 1990. 72 p. (Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tiedotteita; No. 1139).

Research output: Book/ReportReportProfessional

TY - BOOK

T1 - Pneumaattisen lineaariyksikön ominaisuuksien lisääminen

AU - Yli-Paunu, Pekka

AU - Koskinen, Harri

PY - 1990

Y1 - 1990

N2 - Tutkimuksen tavoitteena oli tarkastella pneumaattisen lineaariyksikön ominaisuuksien lisäämismahdollisuuksia ja menetelmiä, joiden avulla voidaan arvioida, miten järjestelmällisen suunnittelun keinoin parannetun mekatronisen järjestelmän asetetut tavoitteet toteutuvat. Pneumaattiselta lineaariyksiköltä vaaditut ominaisuudet spesifioitiin suunnittelun alkuvaiheessa huolellisesti. Yksiköltä vaaditut toiminnot esitettiin Wardin ja Mellordin SA-kaavioiden avulla. Kaaviot piirrettiin myös helpottamaan tulevaisuudessa mahdollisesti tehtävää jatkokehitystyötä. Yksikölle asetettiin vaatimuksiksi, että se oli kyettävä asemoimaan myös päätyrajojen välillä oleviin asemiin ja että sylinterin aikaansaamaa voimaa tuli kyetä tarkkailemaan. Nämä toiminnot toteutettiin käyttämällä hyväksi servopneumatiikkaa ja paineantureita. Sylinterin ohjauksessa käytetään kahta pneumatiikkaa suunniteltua 3/2-servoventtiiliä. Venttiilejä säädetään analogisen ohjauskortin avulla, jossa käytetään tilasäätöä. Säätöpiirin takaisinkytkentä toteutettiin lineaaripotentiometrin avulla. Potentiometrin jänniteviestiä käytetään sylinterin asematietona. Tilasäädössä tarvittavat nopeus- ja kiihtyvyystiedot saadaan sähköisesti derivoimalla asematiedosta. Tutkimuksissa käytetty sylinteri oli epäsymmetrinen (männän eri puolilla olevat pinta-alat eivät ole yhtä suuret). Venttiilit sen sijaan olivat samanlaiset. Tällainen säätöjärjestelmä joutuu hyvin helposti epästabiilille alueelle. Tätä käyttäytymistä pyrittiin rajoittamaan käyttämällä kuristimia. Tutkimuksissa todettiin, että parhaat tulokset saavutettiin järjestelmällä, jossa kuristimet oli sijoitettu venttiilien poistoilmoille. Sylinterin käyttäytyminen ei ollut tässäkään tapauksessa samanlaista molempiin suuntiin. Järjestelmän katsottiin kuitenkin täyttävän sille asetetut vaatimukset. Järjestelmä viritettiin siten, että sylinterin liike toiseen suuntaan saatiin mahdollisimman hyväksi (asettumisaika n. 280 ms (0,1 kg:n massakuormalla) - 410 ms (1,1 kg) ja paikoitustarkkuus < + 0,5 mm). Toiseen suuntaan (liikesuunta ylöspäin) tapahtuvassa liikkeessä jouduttiin tinkimään asettumisajasta. Asettumisajat ovat pahimmassa tapauksessa lähes kolminkertaisia eli 1 170 ms:n luokkaa. Kuorman tarkkailua varten valittiin sopivat painelähettimet, joista saadaan järjestelmää ohjaavalle ohjelmoitavalle logiikalle sopiva jänniteviesti. Tässä tutkimuksessa ei kuitenkaan ehditty testata paineanturien toimintaa voiman valvonnassa anturien maahantuojien toimitusvaikeuksien vuoksi.

AB - Tutkimuksen tavoitteena oli tarkastella pneumaattisen lineaariyksikön ominaisuuksien lisäämismahdollisuuksia ja menetelmiä, joiden avulla voidaan arvioida, miten järjestelmällisen suunnittelun keinoin parannetun mekatronisen järjestelmän asetetut tavoitteet toteutuvat. Pneumaattiselta lineaariyksiköltä vaaditut ominaisuudet spesifioitiin suunnittelun alkuvaiheessa huolellisesti. Yksiköltä vaaditut toiminnot esitettiin Wardin ja Mellordin SA-kaavioiden avulla. Kaaviot piirrettiin myös helpottamaan tulevaisuudessa mahdollisesti tehtävää jatkokehitystyötä. Yksikölle asetettiin vaatimuksiksi, että se oli kyettävä asemoimaan myös päätyrajojen välillä oleviin asemiin ja että sylinterin aikaansaamaa voimaa tuli kyetä tarkkailemaan. Nämä toiminnot toteutettiin käyttämällä hyväksi servopneumatiikkaa ja paineantureita. Sylinterin ohjauksessa käytetään kahta pneumatiikkaa suunniteltua 3/2-servoventtiiliä. Venttiilejä säädetään analogisen ohjauskortin avulla, jossa käytetään tilasäätöä. Säätöpiirin takaisinkytkentä toteutettiin lineaaripotentiometrin avulla. Potentiometrin jänniteviestiä käytetään sylinterin asematietona. Tilasäädössä tarvittavat nopeus- ja kiihtyvyystiedot saadaan sähköisesti derivoimalla asematiedosta. Tutkimuksissa käytetty sylinteri oli epäsymmetrinen (männän eri puolilla olevat pinta-alat eivät ole yhtä suuret). Venttiilit sen sijaan olivat samanlaiset. Tällainen säätöjärjestelmä joutuu hyvin helposti epästabiilille alueelle. Tätä käyttäytymistä pyrittiin rajoittamaan käyttämällä kuristimia. Tutkimuksissa todettiin, että parhaat tulokset saavutettiin järjestelmällä, jossa kuristimet oli sijoitettu venttiilien poistoilmoille. Sylinterin käyttäytyminen ei ollut tässäkään tapauksessa samanlaista molempiin suuntiin. Järjestelmän katsottiin kuitenkin täyttävän sille asetetut vaatimukset. Järjestelmä viritettiin siten, että sylinterin liike toiseen suuntaan saatiin mahdollisimman hyväksi (asettumisaika n. 280 ms (0,1 kg:n massakuormalla) - 410 ms (1,1 kg) ja paikoitustarkkuus < + 0,5 mm). Toiseen suuntaan (liikesuunta ylöspäin) tapahtuvassa liikkeessä jouduttiin tinkimään asettumisajasta. Asettumisajat ovat pahimmassa tapauksessa lähes kolminkertaisia eli 1 170 ms:n luokkaa. Kuorman tarkkailua varten valittiin sopivat painelähettimet, joista saadaan järjestelmää ohjaavalle ohjelmoitavalle logiikalle sopiva jänniteviesti. Tässä tutkimuksessa ei kuitenkaan ehditty testata paineanturien toimintaa voiman valvonnassa anturien maahantuojien toimitusvaikeuksien vuoksi.

KW - pneumatic control

KW - servomechanism

KW - pressure transducers

KW - machine automation

M3 - Report

SN - 951-38-3749-1

T3 - Tiedotteita / Valtion teknillinen tutkimuskeskus

BT - Pneumaattisen lineaariyksikön ominaisuuksien lisääminen

PB - VTT Technical Research Centre of Finland

CY - Espoo

ER -

Yli-Paunu P, Koskinen H. Pneumaattisen lineaariyksikön ominaisuuksien lisääminen. Espoo: VTT Technical Research Centre of Finland, 1990. 72 p. (Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tiedotteita; No. 1139).