Pengenalan
Pneumatik telah lama memainkan
peranan penting sebagai pemangkin prestasi teknologi kerjamekanikal. Ia juga
digunakan dalam pembangunan teknologi automasi. Kebanyakanpenggunaan udara termampat digunakan untuk
fungsi-fungsi seperti berikut: Memastikan status pemproses (sensors) Pemprosesan
maklumat (processors) Mengerakkan pengerak. Melakukan kerja.
Perkataan
pneumatik berasal daripada gabungan perkataan klasik greek, dimana ia “
pneuma” bermakna angin/udara manakala “matic” bermakna pengerakan.
Gabungan
perkataan tersebut memberi maksud kawalan pengerakan oleh udara. Dalam
industri, ia merujuk kepada penggunaan udara pemampat untuk memindahkan tenaga
dan pengerakan.Pneumatik digunakan untuk melakukan kerja pemesinan dan kerja
peroperasian. Contohnya seperti :
·
Menebuk (Drilling)
·
Memutar (Turning)
·
Memotong (Sawing)
·
Mengisar (Milling)
·
Mengemas (Finishing)
·
Membentuk ( Forming)
·
Kawalan Kualiti (Quality Control)
Contoh penggunaannya adalah seperti
dalam gambar rajah di bawah:
Gambar rajah: Penukaran laluan untuk dua conveyer
Gambar rajah: pemotong pneumatic
Kelebihan dan kelemahan
Dalam
suatu sistem mesti terdapat kelebihan dan kelemahan termasuklah sistem
pneumatik. Perkara ini selalu dititik
beratkan dalam pemilihan sistem yang lebih efesien terutamanya dalam industri.
Jadual dibawah menunjukkan kelebihan dan kelemahan untuk sistem pneumatik.
kelebihan
|
·
Murah kerana sumber
tenaga yang tidak terhad.
·
Udara tidak meletup
dan tidak bertoksik.
·
Udara termampat
boleh dihantar dalam jarak yang jauh..
·
Laju.
·
Mudah untuk kawal
kelajuan dan pergerakannya.
·
Bersih.
·
Tahan lebihan beban.
|
Kelemahan
|
·
Udara akan menyerap
kelembapan yang akan mempengaruhi sistem.
·
Udara ekzoz yang
bising.
·
Tekanan udara terhad
bergantung kepada kapasiti pemampat.
|
Jadual kelebihan dan
kekurangan untuk sistem pneumatik
Struktur dan aliran isyarat sistem pneumatic
Sistem
Pneumatik mengandungi interaksi antara kumpulan-kumpulan elemen yang berbeza. Gabungan
kumpulan-kumpulan elemen membentuk kawalan untuk aliran isyarat, bermula daripada bahagian masukan( input) hingga ke bahagian
pengerakan (output). Elemen kawalan mengawal
elemen pengerakan mengantung kepada isyarat yang terima daripada elemen pemprosesan. Peringkat
asas sistem pneumatik adalah :
Ø
Sumber
tenaga(Energy supply)
Ø
Elemen masukan
( Input elements)
Ø
Elemen
pemprosesan (Processing elements(processor))
Ø
Elemen
kawalan(Control elements)
Ø
Komponen kuasa(Power
Components( actuator))
Rajah menunjukkan eleman-elemen dalam sistem diwakili dengan simbol
dimana ia menunjukkan fungsi elemen tersebut :
Rajah
: elemen-elemen dalam sistem pneumatik
Injap kawalan terus boleh digunakan sebagai
masukan(input), pemprosesan, atau elemen kawalan. Ciri yang membezakan untuk
mengelaskan sesuatu komponen kepada kumpulan-kumpulan elemen adalah konfigurasi dalam sistem pneumatik. Rajah menunjukkan litar diagram dan elemen-elemen pneumatik.
Rajah
: litar diagram dan elemen – elemen dalam sistem pneumatic
Penghasilan dan pengagihan udara
Bekalan
udara yang termampat untuk sistem pneumatik harus dikira secukupnya dan disediakan
supaya sesuai dengan penggunaannya.
Udara termampat oleh pemampat udara akan dihantar
ke sistem pengagihan udara di kilang.
Untuk menjamin kualiti udara yang diterima,unit khidmat udara perlu disediakan sebelum mengaplikasikan pada sistem kawalan.
Rajah : sistem mampatan udara
Unit khidmat
udara ( Air Servise Unit)
Unit khidmat
udara adalah gabungan komponen seperti berikut :
Ø
Penapis udara(air filter)
Ø
Pengawal
udara(air regulator)
Ø
Pelicin udara(air lubricator)
Bagaimanapun,
penggunaan pelicin udara tidak perlu disediakan untuk bahagian
kuasa bagi sistem kawalan dan ia hanya digunakan jika diperlukan untuk beberapa
peralatan pneumatic.
Penapis udara
|
Menapis udara termampat dan
menghalang segala kotoran dalam udara masuk ke dalam sistem.
|
Pengawal udara
|
Melaraskan tekanan
ke dalam sistem.
|
Pelincir udara
|
Melicinkan bahagian-bahagian
peralatan pneumatik yang bergerak.Contohnya silinder dan motor.
|
Rajah : unit khidmat udara dan simbol
Injap
Fungsi injap
adalah untuk mengawal tekanan dan kadar aliran tekanan. Ia bergantung kepadarekabentuk, injap boleh dibahagikan kepada kategori-kategori
berikut:
Ø
Injap kawalan
berarah (Directional control valves)
¨ Elemen masukan (Input elements)
¨ Elemen pemprosesan (Processing elements)
¨ Elemen kawalan (Control elements)
Ø
Injap tak balik (Non-return
valves)
Ø
Injap kawalan
aliran (Flow control valves)
Ø
Injap kawalan
tekanan (Pressure control valves)
Ø
Injap tutup (Shut-off valves)
Injap kawalan berarah
Injap kawalan
berarah mengawal arah perjalanan udara dengan menghasilkan isyarat,membatalkan atau mengarahkan isyarat. Injap dikenalpasti
dengan :
Ø
Bilangan
saluran/laluan (ways) : 2 – way, 3-way, 4-way, …
Ø
Bilangan
kedudukan(positions) : 2 positions, 3 positions, …
Ø
Kaedah pengerak
injap(actuated): pengerak manual, pengerak mekanikal, pengerak pneumatik, pengerak elektrik,
Ø
Kaedah pengerak
balik (return
actuated) : spring, angin, …
Contoh injap kawalan berarah berfungsi sebagai elemen isyarat adalah
injap tuil beroda (roller lever valve) dimana ia digunakan untuk mengesan kedudukan batang piston silinder.
Rajah :
injap tuil beroda ( 3/2 way roller lever valve)
Untuk elemen
pemprosesan, injap kawalan berarah boleh mengarah dan membatalkan
isyarat bergantung kepada isyarat masukan yang diterima.
Rajah : 3/2 way air actuated valve : single pilot valve, with
spring return
Untuk elemen
kawalan, injap kawalan berarah mestilah memerlukan kuantiti udara
yangdiperlukan untuk komponen kuasa(power component).
Rajah : 5/2
way valve for cylinder control: double pilot valve
Injap
Tak Balik (Non-Return Valve)
injap ini hanya
membenarkan isyarat melaluinya pada satu arah sahaja. Prinsip injap inidiaplikasikan pada injap shuttle dan injap quick exhaust. Injap
tak balik adalah bentuk eleman yang ringkas. Contoh lain ditunjukkan
dalam rajah dibawah.
Rajah :
injap-injap jenis injap tak balik
Injap kawalan aliran
Injap kawalan aliran mengehadkan udara dalam arah tertentu untuk mengurangkan laju aliran udara dan
mengendalikan aliran isyarat. Injap
kawalan harus disesuaikan dengan keperluan aplikasi. Jika injap kawalan aliran dilengkapi dengan injap check maka
ia akan berfungsi juga pada arah berlawanan dengan aliran bebas penuh.
Rajah :
simbol injap kawalan aliran
Injap kawalan tekanan (pressure
control valve)
Injap kawalan tekanan digunakan
dalam sistem pneumatik. Ia mempunyai tiga kumpulanutama seperti berikut:
Ø
Injap penghad
tekanan(pressure limiting valves)
Ø
Injap pengatur
tekanan(pressure regulating valves)
Ø
Injap rangkaian
tekanan( pressure sequance)
Injap penghad
tekanan digunakan pada bahagian awalan pemampat untuk memastikan tekanan yang
diterima dihadkan untuk keselamatan dan tekanan bekalan pada sistem ditetapkan pada tekanan yang sesuai. Injap pengatur tekanan
akan memastikan tekanan adalah tetap sepanjang masa walaupun berlaku tekanan
dalam sistem berubah-ubah. Injap pengatur tekanan
beroperasi melalui binaan gegendang dalamannya. Injap rangkaian tekanan
digunakan jika isyarat masukan diterima bergantung kepada jumlah
tekanan yang dihadkan diperlukan terutamanya
sistem kawalan maju. Rajah menunjukkan injap rangkaian tekanan.
Rajah :
injap rangkaian tekanan (pressure sequence valve)
Elemen pemprosesan
Untuk membantu
injap kawalan berarah pada peringkat pemprosesan, pelbagai elemen gunakan dimana
keadaan mengawal isyarat untuk melakukan tugasan. Contoh elemen adalah :
Ø
Injap dua
masukan tekanan(Dual pressure valve/ AND valve)
Ø
Injap shuttle(OR valve)
Injap shuttle membenarkan gabungan dua masukan isyarat ke dalam fungsi
ATAU. Ia mempunyai dua masukan dan satu keluaran. Isyarat keluaran
terhasil apabila salah satu masukan
dikenakan tekanan.
Rajah :
injap shuttle (shuttle valve)
Rajah : jenis silinder
Pengerak dibahagikan kepada beberapa
kumpulan:
Ø
Pengerak linear Silinder satu
tindakan (Single-acting cylinder)
Ø
Silinder dua tindakan (Double-acting
cylinder)
Sistem (system)
Umumnya, pengerakan
silinder adalah tindakbalas melalui injap kawalan berarah. Pilihan injap kawalan
berarah (bilangan sambungan, bilangan kedudukan,jenis pengerak) adalah
bergantungkepada jenis penggunaan.
Litar Kawalan untuk Silinder Satu
Tindakan
(Control Circuit for the Single
Acting Cylinder)
Piston silinder
satu tindakan bergerak apabila suis tekan ditekan. Apabila suis tekan dilepaskan,piston secara automatik akan kembali kepada kedudukan
asalnya.Untuk menyelesaikannya injap 3/2 way
digunakan untuk silinder satu tindakan. Injap akan bertukar
daripada kedudukan asalnya kepada kedudukan ia bekerja, apabila suis tekan
ditekan. Litar mengandungi ciri-ciri asas seperti berikut:
Ø
Silinder satu
tindakan,spring return.
Ø
Injap kawalan
berarah 3/2 way: suis tekan(push button) untuk bekerja dan spring
untuk kembali ke kedudukan asal.
Ø
Bekalan udara
Ø
Sambungan udara
di antara injap dan silinder.
Rajah : litar kawalan silinder satu tindakan
Kedudukan asal:
Pada kedudukan permulaan (di sebelah
kiri litar) dikenali sebagai kedudukan berehat bagisistem. Bekalan udara ditutup dan piston silinder dalam keadaan menarik.
Dalam injap saluran dalam keadaan terbuka satu ekzos.
Apabila suis tekan ditekan :
Menekan suis
tekan akan mengerakan injap 3/2 way melawan spring. Diagram(di sebelah kanan)
menunjukkan injap dalam kedudukan bekerja. Sekarang bekalan udara
telah bersambung melalui injap kepada saluran silinder satu tindakan.
Jumlah tekanan yang bertambah menyebabkan
piston bergerak ke hadapan melawan daya daripada spring silinder sehingga ia mencapai peringkat maksimum.
Apabila suis tekan dilepaskan :
Apabila suis tekan dilepaskan,
serta- merta injap kembali kepada kedudukan asal dan piston silinder juga
kembali ditarik kepada kedudukan awalnya.
Litar Kawalan untuk Silinder Dua
Tindakan
(Control Circuit for Double-acting
Cylinder)
Piston silinder dua
tindakan akan bergerak ke hadapan apabila suis tekan ditekan dan pistonkembali kepada
asal apabila suis tekan dilepaskan. Silinder dua tindakan boleh melakukan kerja
dalam dua arah pengerakan, apabila tekanan
bekalan udara sesuai untuk menolak dan menarik piston.Injap kawalan berarah 5/2 way mengawal silinder
dua tindakan. Isyarat membenarkan atau membatalkan pada injap jika suis tekan
ditekan atau dilepaskan. Litar mengandungi :
Ø Silinder
dua tindakanInjap kawalan berarah 5/2 way :
Ø suis tekan(push button) untuk
bekerja dan spring untuk kembali kepada kedudukan asal.
Ø Bekalan udara yang disambungkan kepada injap 5/2 way.
Ø
Sambungan udara diantara injap dan
silinder
Rajah :
litar kawalan untuk silinder dua tindakan
Kedudukan asal:
Dalam kedudukan
asal (di sebelah kiri litar) semua penyambungan dilakukan. Dalam keadaan tak
bergerak, udara akan masuk dari sebelah kanan silinder manakala udara akan
keluar darisebelah kiri silinder.
Apabila suis tekan ditekan:
Apabila
suis tekan ditekan akan mengerakkan injap 5/2 way dalam kedudukan bekerja.
Dalamkedudukan ini, bekalan udara akan
masuk dari sebelah kanan silinder manakala udara akan keluar dari kiri silinder ke saluran ekzos. Maka piston akan bergerak ke
hadapan hingga mencapai tahap maksimumnya.
Apabila suis tekan dilepaskan:
Apabila
suis tekan dilepaskan, spring dalam injap akan bertindakbalas supaya injap
kembali kepada kedudukan asalnya. Piston silinder akan kembali kepada kedudukan
asalnya.
Simbol
dan Penerangan Komponen
Pembangunan
sistem pneumatik dibantu oleh pendekatan yang sama untuk perwakilan elemen dan
litar. Simbol-simbol digunakan untuk elemen-elemen menunjukkan ciri-ciri
seperti berikut :
Ø
Kaedah
pengerak (actuation)
dan pengerak balik (return
actuation)
Ø
Bilangan
sambungan ( semua dilabelkan untuk pengenalan)
Ø
Bilangan pertukaran kedudukan
Ø
Prinsip asas
operasi
Ø
Mudah mewakili
laluan aliran.
Bekalan Udara dan Penghasilan(Air
Supply and Generation)
Simbol-simbol untuk
sistem bekalan boleh diwakili satu elemen atau gabungan elemen.
Jika bekalan udara menggunakan semua komponen asas, ia boleh menggunakan
symbol yangdiringkaskan
Rajah :
simbol-simbol bekalan udara
Injap
kawalan berarah (Directional Control Valve)
Injap kawalan
berarah diwakili bilangan sambungan dikawal, bilangan kedudukan dan laluanaliran.
Ia dilakukan untuk mengelak daripada berlakunya sambungan
yang salah pada saluran masukan dan
keluaran.
Rajah :
simbol-simbol injap kawalan berarah
Rajah : saluran dan kedudukan (port and position (ways))
Rajah : contoh penandaan
Kaedah Pengerak (Method of Actuation)
Kaedah pengerak
injap kawalan berarah adalah bergantung kepada keperluan kerja yangdilakukan.
Pelbagai jenis pengerak seperti berikut :
Ø
Pengerak manual
Ø
Pengerak
mekanikal
Ø
Pengerak
pneumatik
Ø
Pengerak
elektrikal
Ø
Pengerak
gabungan.
Rajah : simbol-simbol pengerak injap kawalan berarah
Simbol-Simbol
Bantuan (Auxiliary Simbols)
Terdapat beberapa simbol-simbol yang penting untuk
tambahan yang digunakan bagi sistem pneumatic.
Rajah : simbol-simbol tambahan
Kawalan Terus Silinder Pneumatik
(Direct Control of a Pneumatic
Cylinder)
Cara mudah untuk
mengawal silinder satu tindakan dan dua tindakan menggunakan kawalan isyarat
secara terus. Silinder digerakkan secara terus melalui pengerak injap sama ada
secara manual atau mekanikal.
Kawalan Terus Silinder Satu Tindakan
( Direct Control of Single-Acting
Cylinder)
Silinder satu tindakan berdiameter 25mm akan mengapit komponen
apabila suis tekan ditekan.Selagi
suis tekan ditekan, silinder akan terus berada dalam kedudukan mengapit.
Apabila suis tekan dilepaskan, silinder akan
kembali kepada kedudukan asalnya.
Penyelesaian :
Injap kawalan
berarah 3/2 way digunakan untuk mengawal silinder satu tindakan. Litar kawalan adalah seperti dalam rajah dibawah:
Rajah :
litar kawalan pneumatic
Operasi litar :
Untuk litar ini
berfungsi suis tekan membenarkan udara melalui injap dari saluran 1 ke 2 menggunakan
injap 1S terus ke ruang dalaman silinder 1A. Tekanan yang terkumpul dalam ruang
dalaman silinder akan melawan daya yang disebabkan oleh spring balik. Maka
silinderakan bergerak ke hadapan. Apabila suis tekan dilepaskan, silinder akan
ditarik semula kepadakedudukan asalnya. Udara dalam ruang
dalaman silinder akan disalurkan pada saluran ekzos 3pada injap 1S.
Litar Kawalan Tak Terus Silinder
Pneumatik
( Indirect Control of
Pneumatic Cylinder)
Silinder dengan
diameter piston yang besar memerlukan udara yang tinggi. Elemen kawalan dengan
kadar aliran yang kecil mesti digunakan untuk mengerakkannya. Jika daya yang
besar diperlukan untuk mengerakkan pengerak injap, litar kawalan tak terus
perlu digunakan. Tambahan isyarat yang diterima
adalah kecil daripada daya yang diperlukan oleh silinder.
Kawalan Tak Terus Silinder Satu
Tindakan
(Indirect Control of Single-acting
Cylinder)
Silinder satu
tindakan dengan piston berdiameter besar akan mengapit komponen apabila suis tekan ditekan.
Selagi suis tekan ditekan, silinder akan terus berada dalam kedudukan
mengapit. Apabila suis tekan dilepaskan, silinder akan kembali kepada
kedudukan asalnya.
Penyelesaian :
Apabila suis tekan ditekan,
injap 1S akan membenarkan udara melaluinya seterusnya mengaktifkan injap 1V, dimana injap 1V akan berada dalam kedudukan
bekerja apabila menerima udara sahaja. Apabila injap 1V dalam kedudukan
bekerja maka saluran 1 akan bersambung
dengan saluran 2 yang akan membawa udara masuk ke dalam ruang dalaman silinder
untuk piston bergerak ke hadapan. Apabila suis tekan dilepaskan, injap 1S
dan 1V akan kembali kepada kedudukan asalnya. Makasaluran 2 akan bersambung
dengan saluran 3 iaitu saluran ekzos injap 1V.
Rajah : litar kawalan tak terus
Rujukan:
No comments:
Post a Comment