Irányítástechnika | Felsőoktatás » Bendekovits-Kóbor - Gépipari automatizálás

Bendekovits Zoltán Kóbor József Pintér József GÉPIPARI AUTOMATIZÁLÁS Készült a HEFOP 3.31-P-2004-09-0102/10 pályázat támogatásával Szerzők: Bendekovits Zoltán egyetemi adjunktus Kóbor József dr. Pintér József főiskolai docens Lektor: dr. Kardos Károly egyetemi docens Szerzők, 2006 Gépipari automatizálás A dokumentum használata | Tartalomjegyzék A dokumentum használata Vissza ◄ 3 ► A dokumentum használata Mozgás a dokumentumban A dokumentumban való mozgáshoz a Windows és az Adobe Reader megszokott elemeit és módszereit használhatjuk. Minden lap tetején és alján egy navigációs sor található, itt a megfelelő hivatkozásra kattintva ugorhatunk a használati útmutatóra, a tartalomjegyzékre, valamint a tárgymutatóra. A ◄ és a ► nyilakkal az előző és a következő oldalra léphetünk át, míg a Vissza mező az utoljára megnézett oldalra visz vissza bennünket. Pozícionálás a könyvjelzőablak

segítségével A bal oldali könyvjelző ablakban tartalomjegyzékfa található, amelynek bejegyzéseire kattintva az adott fejezet/alfejezet első oldalára jutunk. Az aktuális pozíciónkat a tartalomjegyzékfában kiemelt bejegyzés mutatja. A tartalomjegyzék használata Ugrás megadott helyre a tartalomjegyzék segítségével Kattintsunk a tartalomjegyzék megfelelő pontjára, ezzel az adott fejezet első oldalára jutunk. Keresés a szövegben A dokumentumban való kereséshez használjuk megszokott módon a Szerkesztés menü Keresés parancsát. Az Adobe Reader az adott pozíciótól kezdve keres a szövegben A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 3 ► Gépipari automatizálás A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Tartalomjegyzék Vissza ◄ 4 ► Tartalomjegyzék Bevezetés. 6 1. Az irányítástechnika alapfogalmai 7 1.1 Az irányítástechnika és az automatizálás kialakulása és fejlődése . 7 1.2 Az irányítás fogalma 9

1.3 Irányítástechnikai jelek, hatáslánc, hatásvázlat 11 1.4 Az irányítási rendszer szerkezeti részei 16 1.5 Az irányítás felosztása, a vezérlés és a szabályozás fogalma 17 1.6 Az irányítástechnika főbb területei 21 1.7 Az automatizálás szintjei, komplexsége és integráltsága 22 2. A szabályozástechnika alapjai 25 2.1 Vizsgálati módszerek 25 2.2 A szabályozó rendszerek osztályozása 26 2.3 A szabályozó rendszerek szervei 29 2.4 A jelátviteli tagok csoportosítása 32 2.5 Jelátviteli tagok állandósult állapotbeli vizsgálata, dinamikus tulajdonságok . 33 3. A vezérléstechnika alapjai 37 3.1 A vezérléstechnika tárgya, felosztása 37 3.2 Digitális jelek, számrendszerek 44 3.3 Logikai függvények értelmezése és realizálása 53 4. Pneumatika és elektropneumatika 74 4.1 Pneumatikai alapfogalmak 74 4.2 Elektropneumatikai alapfogalmak 99 5. Hidraulika 118 5.1 Alkalmazása, előnyei, hátrányai118 5.2 Hidraulikus berendezések

alkotórészei122 5.3 A hidraulika fizikai alapjai123 5.4 Hidraulikus szivattyúk és motorok132 5.5 Hidraulika hengerek145 5.6 Szelepek151 A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 4 ► Gépipari automatizálás A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Tartalomjegyzék Vissza ◄ 5 ► 6. PLC programozás167 6.1 Alapfogalmak167 6.2 Programozási ismeretek 170 6.3 Alapkapcsolások176 6.4 A FEC típusú PLC programozása182 6.5 Időzítés programozása 184 6.6 Számlálás programozása 186 7. CNC - Computer Numerical Control 188 7.1 NC vezérlések és jellegzetes alkalmazásaik 188 7.2 Koordináta rendszerek194 7.3 Vonatkoztatási pontok197 7.4 A számvezérlésű gépek vezérlési rendszerei 199 7.5 CNC és DNC vezérlésű gépek 202 7.6 A programozás általános alapjai205 A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 5 ► Gépipari automatizálás A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Bevezetés Vissza ◄ 6 ►

Bevezetés Ez a jegyzet a gépészmérnök alapképzés (BSc) szakon tanuló hallgatók számára készült. Célja a gépiparban használatos automatizálási módszerek elméleti és gyakorlati ismereteinek és eszközeinek, továbbá az egyszerűbb automatizálási feladatok megoldásához szükséges tervezési módszerek bemutatása. Ismeretes, hogy a munkavégzés gépesítése, majd az automatizálás fokozatos térnyerése elsősorban éppen a gépiparban, és ezen belül is az alkatrészgyártás területén valósult meg. Az automatizálás eredményeit azután a gépipar egész területén és egyre kiterjedtebben kezdték el alkalmazni Az alkatrészgyártási technológiák az utóbbi évtizedekben is nagy fejlődésen mentek keresztül, ez a fejlődés - elsősorban az informatika, az elektronika és a számítástechnika rohamos fejlődésének köszönhetően - minőségi változásokkal is együtt járt. Az új korszerű, nagy termelékenységű és jórészt

automatizált termelő eszközök működése lényegesen bonyolultabb, mint a korábbi berendezéseké, ezért úgy a gyártás-előkészítés, mint a termelésirányítás területén működő szakemberektől, de még a gép, berendezés kezelőjétől is alaposabb és sokoldalúbb ismereteket követel meg. A korszerű munkahelyi környezetben egyre növekvő mértékben jelentkeznek az automatizálással összefüggő igények és elvárások. Az automatizálással kapcsolatos ismeretekre nemcsak a szakterület specialistáinak, hanem a felhasználó, üzemeltető szakembernek is szüksége van Ez a jegyzet az automatizálás alapfogalmainak; az irányítás, a vezérlés, a szabályozás és az automatizálás fogalmának tisztázása után bemutatja a – jegyzet korlátozott terjedelme miatt csak igen vázlatosan – a lineáris szabályozástechnika alapfogalmait és vizsgálati módszereit. A digitális vezérléstechnika tárgyalásánál a hangsúlyt a logikai

függvényekre Külön fejezetekben foglakozunk a – gépész szakterületen igen nagy jelentőséggel bíró – hidraulikus és a pneumatikus irányítástechnika alapjaival. A tananyag megválasztásánál és a módszertani feldolgozás során, valamint a példák kiválasztása során azt tartottuk szem előtt, hogy a jegyzet elsősorban a felhasználó, üzemeltető szakemberek számára legyen jól használható. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 6 ► Gépipari automatizálás A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Az irányítástechnika alapfogalmai Vissza ◄ 7 ► 1. Az irányítástechnika alapfogalmai 1.1 Az irányítástechnika és az automatizálás kialakulása és fejlődése A későbbiekben látni fogjuk, hogy az irányítástechnika fogalma rendkívül szorosan kötődik az automatizálás fogalmához, ezért az irányítástechnika kialakulását és fejlődését célszerű együtt tárgyalni az automatizálás

kialakulásával és fejlődésével. A termelőerők fejlődése minőségileg új szakaszához érkezett, amikor a gépi erővel végzett termelési folyamatok mind nagyobb részét önműködő gépi berendezésekre lehet bízni. Az ember fizikai munka alóli mentesítését szolgálta a gépesítés; az irányítás „gépesítése”, az automatizálás pedig az embert egyre inkább tehermentesíti az idegfeszítő „felügyelet” ellátása alól. Tanúi vagyunk az automatizálás rohamos térhódításának; az automatizálás egyre több termelési folyamatban kerül alkalmazásra. Amíg a munkavégzés eljutott a jelenlegi, sok esetben automatizált termelés fokára, igen nagy fejlődésen ment keresztül. A fejlődés kezdeti szakaszában az ember csak a saját fizikai erejére támaszkodhatott, ezzel biztosította létfenntartását, megélhetését Munkáját igyekezett megkönnyíteni a saját maga által készített eszközökkel, szerszámokkal. A fejlődésben az

első lényeges állomást jelentette ez a mechanizálás; azon egyszerű szerkezetek megjelenése, amelyeket az ember ugyan még kézzel (esetleg állati erővel) hozott működésbe, mégis alkalmazásukkal megkönnyítette az egyes munkafolyamatok elvégzését (1.1 táblázat) A fejlődés második fontos állomása a gépesítés tömeges térhódítása volt; az ember munkavégzése során valamilyen erőgéppel (gőzgép, motor stb.) működtetett mechanizmust, munkagépet használt Fontos látnunk, hogy a gépesítés előfeltétele a mechanizálás volt. Kezdetben a munkafolyamatoknak csak egy részét gépesítették, majd megoldották bizonyos termelési ágakban, üzemekben a komplex gépesítést, azaz valamennyi munkafolyamat gépesítését. A fejlődés második fontos állomása a gépesítés tömeges térhódítása volt; az ember munkavégzése során valamilyen erőgéppel (gőzgép, motor stb.) működtetett mechanizmust, munkagépet használt Fontos látnunk,

hogy a gépesítés előfeltétele a mechanizálás volt. Kezdetben a munkafolyamatoknak csak egy részét gépesítették, majd megoldották bizonyos A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 7 ► Gépipari automatizálás Az irányítástechnika alapfogalmai A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 8 ► termelési ágakban, üzemekben a komplex gépesítést, azaz valamennyi munkafolyamat gépesítését. 1.1 táblázat A mechanizálás, a gépesítés és az automatizálás fogalmának áttekintése Elvégzendő feladat Munkavégzés Munkavégzés Munkavégzés irányítása A feladat elvégzésének eszköze Szerkezet (mechanizmus) Munkagép Irányítóberendezés Az eszköz energiaforrása Izomerő Erőgép Erőgép A fejlődés állomásai MECHANIZÁLÁS GÉPESÍTÉS AUTOMATIZÁLÁS A gépesítés fejlődésével, mind kiterjedtebb alkalmazásával előtérbe került a gépi berendezések irányításának kérdése. Az egyszerűbb

gépeknél az irányítás kézzel, emberi erővel történt, az észlelés, illetve az érzékszervek felhasználásával. Amikor a gépek, berendezések egyre bonyolultabbakká váltak, az emberi érzékszervek egyre kevésbé feleltek meg, az emberi érzékszervek kiváltására észlelő berendezéseket, illetve műszereket kellett alkalmazni. A műszerezés nagymértékben segítette, sőt egyes esetekben helyettesítette az ember megfigyelő, érzékelő, mérő, ellenőrző tevékenységét. A kézi irányítás a műszerezésnek köszönhetően pontosabbá, megbízhatóbbá, hatékonyabbá vált A fejlődésnek ezen a fokán megteremtődtek annak a feltételei is, hogy az irányítás legfontosabb mozzanatát, az ítéletalkotást (döntést) és a vele kapcsolatos rendelkezést (beavatkozást) is gépi berendezésekre lehetett bízni; az ember az irányítás műveletének gépesítése, azaz az automatizálás révén felszabadult a gépek, berendezések sokszor megerőltető

egyhangú, ismétlődő és sok esetben az ember teljesítőképességét is meghaladó közvetlen, direkt működtetése alól. A mechanizálás, a gépesítés és az automatizálás fogalmának és a főbb fejlődési állomásoknak az áttekintését segíti elő a 1.1 táblázat Kezdetben az automatizálás is csak részleges volt, csak egyes munkafolyamatokra terjedt ki, napjainkban viszont egyre gyakrabban vagyunk tanúi bonyolult, összetett folyamatokra, sőt akár teljes üzemekre, gyárakra kiterjedő komplex automatizálásnak. Minthogy a komplex automatizálás számos bonyolult folyamat fizikai paramétereinek érzékelését, rendkívül sok és összetett ítéletalkotó tevékenység „gépesíté- A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 8 ► Gépipari automatizálás A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Az irányítástechnika alapfogalmai Vissza ◄ 9 ► sét” teszi szükségessé, igen nagy szerepet kaptak és kapnak ma is az

ítéletalkotó fázisok elvégzésében a folyamatirányító számítógépek. Az automatizálás műszaki előfeltétele – fentiek alapján – a gépesítés. Természetes, hogy a műszaki feltételek megléte mellett a gazdasági indokok, feltételek megléte is elengedhetetlen, hiszen az automatikus gépek, berendezések nem lehetnek öncélú alkotások, hanem végső soron a termelés mennyiségének fokozása, és ami legalább ilyen fontos, minőségének javítása. Adott munkafolyamat részleges vagy teljes körű automatizálása tehát csak akkor lehet indokolt, ha a befektetett szellemi és anyagi érték az automatizált termelés folyamán megtérül. Az automatizálás gazdasági kérdéseivel ebben a jegyzetben nem foglalkozunk 1.2 Az irányítás fogalma Az előző, 1.1 fejezetben gyakran használtuk az irányítás, illetve az irányítástechnika kifejezést A következőkben az irányítás fogalmát kissé részletesebben is megvizsgáljuk A „klasszikus”

megfogalmazás szerint: Az irányítás olyan művelet, amely valamely (műszaki) folyamatot elindít, fenntart, megváltoztat vagy megállít. Az irányítási művelet során tehát valamely műszaki folyamatba beavatkozunk annak létrehozása (elindítása), tervszerű lefolyásának biztosítása, valamely előírás szerinti megváltoztatása, vagy megszüntetése érdekében. A beavatkozást végezheti az ember, vagy önműködő szerkezet. Az irányításhoz szorosan hozzátartozik az az előírás, ami a változást meghatározza, egyértelműen rögzíti. A fenti meghatározás – szorosan véve – az irányított folyamatban elérni kívánt hatás létrehozására vonatkozó irányítási utasítás végrehajtását (érvényesítését jelenti). Könnyen belátható, hogy csak azokat az irányítási utasításokat lehet végrehajtani, amelyek azt megelőzően megfogalmazásra kerültek, és amelyeket közöltek az irányítási utasítások végrehajtójával. Mindezeket

figyelembe véve megfogalmazható az irányítás fogalmának egy tágabb értelmezése. Az irányítás valamely műszaki folyamat elindítására, fenntartására, megváltoztatására vonatkozó irányítási utasítás meghatározása, az utasítás megfelelő irányító személlyel vagy irányító berendezéssel való közlése, és az irányítási utasítás – ennek révén történő – végrehajtása, érvényesítése. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 9 ► Gépipari automatizálás Az irányítástechnika alapfogalmai A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 10 ► Az irányítás műveletére jellemző, hogy relatíve nagy energiájú folyamatokat többnyire kis energiaszintű hatásokkal befolyásol. Fentiekből következően az irányítás lehet • kézi és • önműködő irányítás. A kézi irányítás során a művelet egészét vagy egy részét kezelőszemélyzet végzi (akár kézzel, vagy akár pl.

lábbal) Az önműködő irányításban a teljes irányítási folyamat emberi közbeavatkozás nélkül valósul meg. Az önműködő irányítás (az automatizálás) törvényszerűségeivel és gyakorlati megvalósításával az irányítástechnika (az automatika) foglalkozik. Az irányítási folyamat elvi felépítését az 1.1 ábra szemlélteti 1.1 ábra Az irányítási folyamat az alábbi műveletekből áll: • Érzékelés: • Ítéletalkotás: • Rendelkezés: • Beavatkozás: értesülés (információ) szerzés az irányítandó folyamatról döntés - az információk feldolgozása alapján - az esetlegesen szükséges rendelkezés kiadásáról utasítás a beavatkozásra az irányított (az 1.1 ábrán technológiai) folyamat befolyásolása adott rendelkezés előírásai szerint. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 10 ► Gépipari automatizálás A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Az irányítástechnika alapfogalmai

Vissza ◄ 11 ► Amíg az irányítás alacsony energiaszinten valósul meg, addig a beavatkozáshoz már rendszerint nagyobb energiák szükségesek. Az irányított folyamat tényleges megvalósulásáról az érzékelő szervek (szenzorok) révén lehet értesülést (információt) szerezni. Maga az ítéletalkotás jelentheti annak eldöntését, hogy két jellemző egyenlő-e, illetve, ha nem, akkor melyik a nagyobb közülük. Gyakran tehát az ítéletalkotás (előjelhelyes) összegzést, vagy bizonyos logikai műveletek elvégzését jelenti. Az ítéletalkotás eredménye a rendelkező hatás, amely a szükséges jelátalakítások után eljut a beavatkozó szervhez; ez a szerv hajtja végre a rendelkezést. 1.3 Irányítástechnikai jelek, hatáslánc, hatásvázlat 1.31 Irányítástechnikai jelek Az irányító rendszerekben különböző „hatások” működnek abból a célból, hogy az irányított folyamatba – előírás szerinti módon – beavatkozzanak.

Az irányító rendszer egyes tagjain áthaladó hatásokat jeleknek nevezik. A jel valamely fizikai mennyiség (állapothatározó) olyan értéke vagy értékváltozása, amely – egyértelműen hozzárendelt – információ szerzésére, továbbítására vagy tárolására alkalmas. A jelnek legfontosabb jellemzője az információtartalom (közlemény), a jel energiaszintje nem lényeges. Jelhordozó lehet minden olyan fizikai mennyiség (állapothatározó), amely mérhető. Az irányított folyamat állapotát jellemző, illetve befolyásoló fizikai mennyiségeket (pl. nyomás, hőmérséklet, gyorsulás, sebesség, fordulatszám, út, szögelfordulás, deformáció, erő, nyomaték stb) jellemzőknek nevezzük. Az irányítástechnikában használatos jeleket többféle szempont alapján is lehet csoportosítani. A legfontosabb osztályozási szempontok: • • • • értékkészlet, időbeni lefolyás, az információ megjelenési formája, az érték

meghatározottsága (1.2 ábra) a) A jelek értékkészletük szerint lehetnek: – folytonos és – szakaszos (diszkrét) jelek. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 11 ► Gépipari automatizálás Az irányítástechnika alapfogalmai A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 12 ► Folytonos a jel, ha értékkészlete – meghatározott tartományban – folytonos. Szakaszos (diszkrét) a jel, ha csak bizonyos, meghatározott (diszkrét) értékeket vehet fel, két szomszédos diszkrét értéke között értékkészlete hiányzik. 1.2 ábra A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 12 ► Gépipari automatizálás Az irányítástechnika alapfogalmai A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 13 ► b) Az időbeni lefolyás szerint: – folyamatos és – szaggatott jeleket különböztetünk meg. c) Az információ megjelenési formája szerint: – analóg és – digitális jeleket

különböztetünk meg. Analóg a jel, ha az információt a jelhordozó értéke vagy értékváltozása közvetlenül képviseli. Digitális a jel, ha az információ a jelhordozónak számjegyet kifejező, diszkrét jelképi értékeiben (kódjaiban) számjegyes formában van jelen. a) Az érték meghatározottsága szerint a jelek lehetnek: – determinisztikus és – sztochasztikus jelek. Determinisztikus a jel, ha értéke valamilyen időfüggvénnyel egyértelműen meghatározható. Sztochasztikus a jel, ha annak lefolyása szabálytalan, véletlenszerű, és csak valószínűség-számítási módszerekkel írható le. 1.32 Hatáslánc, hatásvázlat A hatáslánc az irányítási rendszer (az irányítási rendszert az irányított és az irányító berendezés együttesen alkotja) azon szerkezeti egységeinek sorozata (láncolata), amelyeken keresztül az irányítási hatás érvényesül. Az irányítási rendszer szerkezeti vázlattal, működési vázlattal és

hatásvázlattal ábrázolható. • A szerkezeti vázlat az irányítási rendszer olyan vázlatos vagy jelképes ábrázolási módja, amely főként a rendszer irányítási szempontból lényeges részeit tünteti fel. • A működési vázlat a hatáslánc szerkezeti részeinek jelképi ábrázolását tartalmazza. A szerkezeti egységeket téglalapok, míg a jelek útját hatásvonalak jelképezik. Gyakran alkalmazott ábrázolási mód, ilyen működési vázlat az 1.1 ábra is A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 13 ► Gépipari automatizálás A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Az irányítástechnika alapfogalmai Vissza ◄ 14 ► • A hatásvázlat a hatáslánc elvi, elvonatkoztatott ábrázolásmódja, amelyben a tagokat és jeleket egyszerű geometriai alakzatok jelképezik (lásd például az 1.4 és az 15 ábrákat) Az irányítástechnikai tagokat ábrázoló jelképekbe esetenként beírt vagy (berajzolt) függvény a tag

statikus vagy dinamikus viselkedését jellemzi. A hatásvázlat részei: • • • • a tag, az irányított szakasz, a hatásirány és a jelek. Az irányítástechnikai tag (röviden megfogalmazva: a tag) absztrakció útján nyert fogalom, amely az irányítási rendszer (hatáslánc) valamely tetszés szerint kiválasztott részének jelformáló tulajdonságát fejezi ki. A tagot a jelformáló hatását egyértelműen kifejező, leíró matematikai alakkal (differenciálegyenlettel, függvénnyel) vagy grafikusan (jelleggörbével) adhatjuk meg. Irányított szakasznak nevezzük azt a tagot, amely az irányított berendezés (folyamat) jelátviteli tulajdonságait írja le. Az irányított szakasz irányítása során annak egyes (fizikai) mennyiségeit módosítják, ennek révén érik el – a kívánt célnak megfelelően – más jellemző fizikai mennyiségek megváltoztatását. Az irányított szakasz bemenő jelei a módosított jellemzők; míg a kimeneten az

irányított jellemzők jelennek meg (1.3 ábra) A gyakorlatban használatos irányító berendezések esetében minden esetben számítani kell ún. zavaró jellemzőkre is (13 ábra), amelyek gyakran váratlanul, akaratunktól függetlenül zavarják az irányítás teljes folyamatát A jel a tagon csak egy irányban, a hatásirányban haladhat, visszafelé nem fejthet ki hatást. A bemenőjel (1.4 ábra) a tagot működésre késztető, független, külső jel A tag működése során, annak eredményeként létrejövő jel a kimenőjel. A kimenőjel tehát egyrészt a bemenőjeltől, másrészt a tag módosító, jelformáló hatásától függ. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 14 ► Gépipari automatizálás Az irányítástechnika alapfogalmai A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 15 ► 1.3 ábra 1.4 ábra A hatásvázlat lehetséges ábrázolási módjai közül a tömbvázlatot fogjuk használni. A hatáslánc tagjait,

jeleit, szerveit és a hatásirányt egyszerű geometriai alakzatok jelképezik. A tagokat fekvő téglalapokkal jelölik, ezekben tüntetik fel a tag jellemző függvényét vagy jelleggörbéjét, ezekből - megfelelő ismeretek birtokában - következtetni lehet a tag dinamikus tulajdonságaira is. 1.5 ábra A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 15 ► Gépipari automatizálás A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Az irányítástechnika alapfogalmai Vissza ◄ 16 ► A hatásláncban haladó jeleket folytonos egyenes vonalak, a hatásirányt pedig nyilak jelölik. A jelek összegképzésének, illetve különbségképzésének jelképe egy síknegyedekre osztott kör A negatív előjellel belépő jel körcikkét besötétítik, és többnyire a negatív előjelet is feltüntetik. Az 15 ábrán összefoglaltuk a hatásláncokban előforduló legfontosabb jelöléseket, továbbá a hatásvázlat egyes részeinek jellegzetes kapcsolási

módjait. 1.4 Az irányítási rendszer szerkezeti részei Az irányított berendezés és az irányító berendezés; összefoglaló néven az irányítási rendszer az alábbi szerkezeti részekből tevődik össze: • a szerv, • az elem, • a jelvivő vezeték. A szerv egy irányítási részfeladatot önállóan ellátó szerkezeti egység (pl. rendelkező, érzékelő, összehasonlító, beavatkozó, erősítő stb. szervek) A szerv egy vagy több elemből állhat. Az elem irányítástechnikai szempontból tovább már nem bontható szerkezeti rész (pl. hidraulikus vagy pneumatikus szelep, kapcsoló, érintkező, tranzisztor stb.) Az elem egy vagy több alkatrészből állhat A jelvivő vezeték olyan összeköttetés, amely a jeleket átviszi az irányítási rendszer egyes részei között. Konkrét megjelenési formája a fizikai jeltől, illetve az irányítási rendszer energiahordozójától függően igen változatos lehet. Mechanikus rendszerekben például a

jelvivő „vezeték” lehet a fogaskerék, a tengely stb Hidraulikus, pneumatikus irányítási rendszerekben a jelvivő vezetékek – értelemszerűen – a tömlők és a csövek. Fontos hangsúlyozni, hogy az irányítástechnikai tag és a szerv fogalma között lényeges különbség van. Ismételten rögzítjük, hogy a taggal a jelátviteli tulajdonságokat fejezik ki, ugyanakkor a szerv – fentiek értelmében is – bizonyos szerkezeti elemek összehangoltan együttműködő, rendszerint szerkezetileg, fizikailag is összeépített egysége, amely egy meghatározott feladat (pl. érzékelés, beavatkozás összehasonlítás, alapjel-képzés, erősítés stb.) teljesítésére szolgál Előfordul, hogy valamely szerv jelátviteli tulajdonsága egyetlen taggal jellemezhető, más esetben viszont célszerű több együttműködő szervet egyetlen taggal, illetve akár egyetlen szervet több taggal leírni. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 16 ►

Gépipari automatizálás Az irányítástechnika alapfogalmai A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 17 ► 1.5 Az irányítás felosztása, a vezérlés és a szabályozás fogalma Az irányítás művelete két alapvető csoportra osztható: • vezérlésre és • szabályozásra (1.6 ábra) 1.6 ábra 1.51 A vezérlés fogalma A vezérlés művelete során az xr rendelkező jel végighalad a vezérlő berendezés alkotó szerkezeti egységein, az ún. szerveken Az 17 ábrán látható működési vázlat utolsó szerve a beavatkozó szerv, amelynek feladata a vezérelt berendezés (-szakasz) anyag- és energiafolyamatának célirányos befolyásolása. 1.7 ábra Vezérlésnél az irányító személy (vagy önműködő berendezés) az irányított folyamatban ténylegesen lejátszódó változásokról nem rendelkezik folyamatos információval, így azokat figyelembe venni sem tudja. A beavatkozás eredménye tehát nem hat vissza a

vezérlőberendezésre, a rendszerre ható zavaró hatásokat nem képes kiküszöbölni A vezérlés hatáslánca nyitott A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 17 ► Gépipari automatizálás Az irányítástechnika alapfogalmai A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 18 ► 1.52 A szabályozás fogalma A szabályozás művelete során (1.8 ábra) az xr rendelkező jel egy előzetesen megadott xa alapjelnek és az – xs szabályozott jellemző pillanatnyi értékétől függő – xe ellenőrző jelnek a különbsége. Az xr rendelkező jel (más néven hibajel) – rendszerint egy jelformáló és erősítőszerven végigfutva – az xb beavatkozó jellel működésre készteti a beavatkozó szervet. A beavatkozó szerv kimenő jele, az xm módosított jellemző olyan hatást vált ki a szabályozott berendezésben, amely az xs szabályozott jellemzőnek az előírt értéktől való eltérését megszüntetni igyekszik. A

megkívánt, előírt hatás kiváltásával, elérésével a szabályozás művelete befejeződött. 1.8 ábra A szabályozott berendezésre természetesen hatnak az xz zavaró jellemzők. Igen gyakran éppen azért alkalmaznak szabályozó berendezéseket, hogy segítségükkel a nemkívánatos zavaró hatásokat kiküszöböljék. A szabályozás művelete tehát úgy befolyásolja a műszaki folyamatot, hogy az xs szabályozott jellemző megváltozása visszahat a hatáslánc elejére; ha eltérés mutatkozik az xa alapjel és az xe ellenőrző jel között, létrejön egy ún. szabályozási eltérés, egy xr rendelkező jel (hibajel), amely az előzőekben leírt módon fejti ki hatását Szabályozásnál a szabályozott jellemző értékét egy ellenőrző szerv (érzékelő) figyeli, és eltérés esetén (azaz abban az esetben, ha a folyamat lefolyása eltér az előírttól) megváltoztatja a rendelkező jelet, és mindaddig korrigál, amíg a folyamat ismét az előírás

szerint zajlik. A szabályozás hatáslánca zárt. A szabályozási művelet a negatív visszacsatolás elve alapján valósul meg. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 18 ► Gépipari automatizálás Az irányítástechnika alapfogalmai A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 19 ► A vezérlés és a szabályozás között tehát alapvető eltérés az, hogy amíg a vezérlés hatáslánca nyitott, addig a szabályozás hatáslánca zárt. Összefoglalásképpen a vezérlés és a szabályozás összehasonlítása alapján az alábbi következtetéseket vonhatjuk le: a) A zavaró jellemzők hatása vezérléssel csak részben küszöbölhető ki, olyan mértékben, amilyen mértékben azok előzetesen ismertek. Az előre számításba nem vehető zavaró jellemzők teljesen érvényre jutnak. A szabályozott rendszerekben viszont a zavaró hatások - bizonyos korlátok között - kiküszöbölhetők b) A működési sajátosságok

szempontjából fontos eltérés, hogy a nyitott hatásláncú vezérlés mindig stabilisan működik, míg a zárt hatásláncú szabályozásokban labilis működés is bekövetkezhet. Végezetül a vezérlés és a szabályozás közti különbségek érzékeltetése, illetve az alapfogalmak teljesebb megvilágítása érdekében az 1.9 ábrán egy szerszámgép (pl. marógép) előtoló orsójának lehetséges működtetési módjait mutatjuk be vezérléssel, illetve szabályozással is Megjegyezzük, hogy a mondanivaló szempontjából kevésbé lényeges részleteket nem tüntettük fel. 1.9 ábra A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 19 ► Gépipari automatizálás A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Az irányítástechnika alapfogalmai Vissza ◄ 20 ► A működés vázlatos leírása: • Vezérlés esetén: Ebben az estben nincs érzékelő szerv és összehasonlító szerv (1.9 ábrán a szaggatott vonallal jelölt szerkezeti

egységek) Az így összeállított nyitott hatásláncú vezérlő berendezés egy alapjelképző szervből (pl. feszültségosztó) és egy erősítő szervből áll, az erősítő kimenetén létrejövő xb (Uk) beavatkozó jel a beavatkozó szervet (külső gerjesztésű egyenáramú motor) készteti egy előírt nagyságú xm módosított jellemző (motor fordulatszáma) megvalósítására. A vezérlés művelete ezzel le is zárult. A vezérelt berendezést, példánkban a marási megmunkálás folyamatát külső, előre számításba nem vehető zavaró hatások is érhetik. Így például a forgácsolással leválasztandó anyagréteg vastagsága (xz2 = a), illetve a munkadarab anyagának inhomogenitása (változhat a keménysége) miatt a forgácsolásnál fellépő erő jelentős mértékben ingadozhat. Az erőingadozás hatására az egyenáramú motor fordulatszáma is megváltozik, tehát a tényleges orsó fordulatszám eltér az előírt értéktől Lényegében

hasonló hatást vált ki a hálózati feszültség (xz1 = Ug) elkerülhetetlen ingadozása is. • Szabályozás esetén: Az irányítási rendszer működése lényegesen megváltozik. A hatáslánc kiegészül egy érzékelő szervvel, a fordulatszám pillanatnyi értékét mérő tachométer-generátorral, továbbá egy összehasonlító (különbségképző) szervvel. Az így nyert – negatív visszacsatolással működő szabályozó berendezés biztosítani fogja az xs = n0 szabályozott jellemző (mozgató orsó fordulatszáma) egy előírt, állandó értékét a zavaró hatások fellépése esetén is. Ha például a zavaró hatások eredményeként a beállított orsó fordulatszám csökken, a tachométer-generátor által szolgáltatott ellenőrző jel (feszültség) értéke is csökken. Ezt a csökkenést az összegképző (különbségképző-) szerv kiértékeli, és az xr rendelkező jel révén olyan hatást vált ki a szabályozó berendezésben, hogy

„elrendeli” az egyenáramú motor Uk kapocsfeszültségének (xb) megváltoztatását. Ez a hatás végső soron – ugyan némi késéssel és esetleg bizonyos „átmeneti” jelenségek lejátszódása után – a mozgató orsó fordulatszámának értékét (n0) az előírt értékre növeli meg. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 20 ► Gépipari automatizálás Az irányítástechnika alapfogalmai A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 21 ► 1.53 Az automatizálás fogalma Az előzőekben már tulajdonképpen eljutottunk az automatizálás fogalmához. Tömören megfogalmazva: Az automatizálás az irányítás műveletének gépesítése. 1.6 Az irányítástechnika főbb területei Az előzőekben megállapítottuk, hogy az önműködő irányítás törvényszerűségeivel és gyakorlati megvalósításával az irányítástechnika foglalkozik. Az irányítástechnikának három fő területe különböztethető meg:

• a vezérléstechnika • a szabályozástechnika és • a számítógépes irányítás. A vezérléstechnika és a szabályozástechnika alapvető ismereteit ebben a jegyzetben tárgyalni fogjuk, a számítógépes irányítás konkrét megvalósított rendszereivel pedig a különböző szaktárgyakban fognak a hallgatók találkozni. Ebben a fejezetben ezért csak a számítógépes irányítás néhány alapvetően fontosnak ítélt sajátosságára térünk ki vázlatos formában Napjainkban az ipari, technológiai folyamatok ellenőrzéséhez és irányításához olyan sok műszerre, vezérlő és szabályozó rendszerre van szükség, hogy a gyakori ellenőrzés és az összetett, bonyolult irányítás igénye sokszor meghaladja a kezelő szeményzet képességeit. Az ilyen módon megnövekedett feladatok megbízható ellátása ma már elképzelhetetlen folyamatirányító számítógépek alkalmazása nélkül Ezek a számítógépes irányító rendszerek jelentik a

leghatékonyabb irányítási, illetve automatizálási eszközt, mert egyaránt felhasználhatók • • • • • • a folyamatellenőrzés, a vezérlés, a szabályozás, a folyamatvezetés, a folyamatoptimálás és a termelésirányítás feladatainak megoldásához. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 21 ► Gépipari automatizálás A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Az irányítástechnika alapfogalmai Vissza ◄ 22 ► 1.7 Az automatizálás szintjei, komplexsége és integráltsága 1.71 Az automatizálás szintjei Az 1.2 fejezetben meghatároztuk az irányítás fogalmának tágabb értelmezését Ebben az értelmezésben az irányítás művelete alatt nemcsak a befolyásolni kívánt műszaki folyamat lefolyására vonatkozó irányítási utasítások, előírások végrehajtását értettük, hanem ezeknek az irányítási utasításoknak a meghatározását (megfogalmazását) és az irányító berendezéssel (vagy

személlyel) való közlését is. Az irányítás fogalmának ez a tágabb értelmezése lehetőséget ad az automatizálás területeinek rendszerezett áttekintésére (a két alapfogalom közötti kapcsolatról már szóltunk, emlékeztetőül: az automatizálás az irányítás műveletének „gépesítése”). Az irányítás fogalmának bővített értelmezésére alapozva az automatizálási rendszerek a következő szintekre tagolhatók: • alsó szintű automatizálás • középső szintű automatizálás • felső szintű automatizálás. A különböző szintek abban térnek el egymástól, hogy szintenként minőségileg is megváltoznak az automatizálási alapfeladatok. A különböző automatizálási szinteket a gépipari megmunkálások területéről választott példák segítségével mutatjuk be (1.10 ábra) a) Alsó szintű automatizálás Az irányítási műveletek végrehajtása automatizált, míg azok meghatározása és az irányító berendezéssel

való közlése továbbra is emberi tevékenység. Alsó szintű automatizálást képviselnek például az ún ütközős vezérlésű szerszámgépek, a másoló szerszámgépek és a mechanikus eszterga automaták. A mechanikus eszterga automatákon az irányítási utasításokat vezértárcsákon rögzítik (lásd a 24 ábrát is), a szerszámgép ezeket az utasításokat automatikusan hajtja végre A megmunkálás programjának „közlése” a szerszámgéppel úgy történik, hogy a gépet beállító szakmunkás kézzel felszereli a vezértárcsákat a vezértengelyre. A vezértárcsákon rögzített irányítási utasítások meghatározása (megfogalmazása) is kézi úton történik, a technológus a megmunkálási feladat és a konkrét szerszámgép technológiai képességeinek ismeretében megtervezi a megmunkálás technológiáját (az irányítási utasításokat), és ennek részeként megtervezi a vezértárcsákat (az információhordozókat) is. A dokumentum

használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 22 ► Gépipari automatizálás Az irányítástechnika alapfogalmai A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 23 ► 1.10 ábra b) Középső szintű automatizálás Az automatizálás az irányítási utasítások közlésére és végrehajtására terjed ki. Az irányítási utasítások „gépi” úton történő közlését az ún számjegyes vezérlőberendezések (NC-vezérlések) teszik lehetővé. Az alapvető jelentőségű méret meghatározás önműködően valósul meg, az esetek többségében szabályozó rendszer segítségével. Az adott gyártási feladat teljesítéséhez szükséges irányítási utasításokat a szerszámgéppel ebben az esetben nem a szerszámgép kezelője, hanem az NCvezérlés „közli” Az ember kapcsolata a szerszámgéppel tehát csak közvetett. c) Felső szintű automatizálás Az automatizálás kiterjed az irányítási utasítások meghatározására,

közlésére és végrehajtására. Ma már adottak annak a feltételei, hogy az irányítási utasítások megfogalmazását is automatizálják. A fejlett számítógépes szoftverek, a CAD/CAM rendszerek (CAD – számítógéppel segített tervezés/CAM – számítógéppel segített gyártás) segítségével lehetővé vált a konstrukciós és a technológiai tervezés egyre több fázisának automatizálása. Az irányítási utasítások számítógéppel történő meghatározásának gazdasági előnyei elsősorban a bonyolult térbeli geometriával bíró munkadarabok esetén mutathatók ki. 1.72 Az automatizálás komplexsége, integráltsága Az automatizálással kapcsolatban gyakran használatos fogalom az automatizálás komplexsége. Fontos jellemző, mert kifejezi, hogy az automatizálás az egymással kapcsolódó, de különböző természetű munkaterületek milyen hányadára A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 23 ► Gépipari

automatizálás Az irányítástechnika alapfogalmai A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 24 ► terjed ki. Külön mérőszáma ugyan nincs, de nyilvánvaló, hogy az a folyamat automatizált komplexebben, amely összetettebb, több eltérő műveletet foglal magába A komplexség fogalma kapcsán a fizikai munkavégzés különböző konkrét formáinak kapcsolatát vizsgáljuk, a szellemi munkavégzést nem értjük ide. A gépek, berendezések komplexségének vizsgálatakor két alapesetet különböztetnek meg A gépek, berendezések lehetnek: • különálló gépek • összekapcsolt gépek, berendezések. A leírtak értelmezésére példát a gyártóberendezések területéről választunk (1.11 ábra) A különálló gépek csoportjába az egyetemes, illetve a számjegyes vezérlésű szerszámgépek sorolhatók, míg az összekapcsolt gépekhez a hagyományos gépsorok, továbbá – a korszerű gyártásban meghatározó jelentőséggel bíró

– NC-vezérlésű gépcsoportok, a rugalmas gyártócellák (FMC), valamint a folyamatirányító számítógéppel felügyelt gépcsoportok, a rugalmas gyártó rendszerek (FMS) tartoznak. Az összekapcsolt gépek közös jellemzője, hogy a megmunkálandó munkadarabok kezelése (adagolása, szállítása, tárolása stb) is automatikus Ha a szellemi munkavégzés automatizálása is megvalósul összhangban a fizikai munkavégzés munkaterületeinek komplex automatizálásával, integrált automatizálásról beszélünk. Az integráció egyre inkább kiterjed a teljes anyag- és információfeldolgozásra, és ezt számítógéppel integrált gyártásnak (CIM) nevezik. 1.11 ábra A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 24 ► Gépipari automatizálás A szabályozástechnika alapjai A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 25 ► 2. A szabályozástechnika alapjai 2.1 Vizsgálati módszerek A különböző irányító rendszerek

szerkezeti felépítéséből következik, hogy a szabályozástechnika sokkal több és bonyolultabb kérdés megoldását teszi szükségessé, mint a vezérléstechnika. Ennek okát döntően a szabályozás visszacsatolt jellegében kell keresnünk A szabályozástechnika – kezdetben – a szabályozó rendszerek működésének vizsgálatára a differenciálegyenleteket használta, amely differenciálegyenletek megoldása révén a szabályozó rendszerek időbeni viselkedésének tanulmányozása vált lehetővé. Ezen klasszikus módszer alkalmazhatóságának – ebben a jegyzetben nem részletezett – korlátai miatt később előtérbe került a Laplacetranszformáció, valamint a frekvenciaanalízis módszere A visszacsatolással kialakított rendszerek működése szempontjából kritikus probléma a stabilitás. A stabilitás vizsgálatára legelterjedtebben a frekvenciamódszert használják, bár nem kizárólagosan A vizsgálati módszereket, valamint az egyes

vizsgálati módszerek közötti kapcsolatokat a jellegzetes függvények és karakterisztikák megjelölésével a 2.1 ábrán tüntettük fel Az egyes módszerek vázlatos tárgyalására még sort kerítünk, ezért most csak annyit említünk meg, hogy a 2.1 ábrán szereplő függvények közül kísérleti úton mérhetők a következő függvények: • • • • átmeneti függvény, súlyfüggvény, amplitúdó karakterisztika (BODE-diagram), fáziskarakterisztika (BODE-diagram). 2.1 ábra A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 25 ► Gépipari automatizálás A szabályozástechnika alapjai A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 26 ► A továbbiakban csak olyan szabályozó rendszereket fogunk vizsgálni, amelyekre érvényesek az alábbi kikötések: a) a vizsgáló jelek determinisztikusak (meghatározottak), b) a rendszerekben csak lineáris átvivő tagok vannak. Megjegyezzük, hogy a gyakorlati életben előforduló

konkrét szabályozó rendszerek többsége nem lineáris rendszer, az ún. nemlinearitások, illetve a nem lineáris rendszerek tárgyalása ennek a tantárgynak nem feladata. 2.2 A szabályozó rendszerek osztályozása A szabályozás lényege valamennyi szabályozó rendszerben azonos, a konkrét megvalósítás azonban már igen változatos lehet. A szabályozó rendszerek csoportosítását az alábbi szempontok alapján végezhetjük el: • • • • az alapérték időbeli lefolyása szerint, a szabályozás folyamatossága szerint, a hatáslánc jeleinek értékkészlete szerint és a szabályozó rendszer szerkezete alapján. a) Az alapérték lefolyása szerint megkülönböztetnek: – értéktartó és – követő szabályozást. a.1 Az értéktartó szabályozás alapértéke (alapjele) állandó: xsa = const xa = const ahol xsa - alapérték xa - alapjel. Az alapjelet – szükség esetén – üzemszerűen meg lehet változtatni. Ilyen értéktartó

szabályozás az 1.9 ábrán látható sebességszabályozó is (a mozgató orsó, illetve végső soron az előtolási sebesség szabályozására). Fontos megkülönböztetnünk egymástól az xsa alapértéket és az xa alapjelet. Az xsa alapérték a szabályozott jellemző előírt értéke (pl az 1.9 ábrán szereplő példában a mozgató no orsó fordulatszáma), A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 26 ► Gépipari automatizálás A szabályozástechnika alapjai A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 27 ► míg az xa alapjel az alapérték előírására szolgáló jel. (példánkban az Ust feszültségérték). Megállapíthatjuk tehát, hogy az alapjel és az alapérték nem azonos mennyiségek, még a mértékegységük is többnyire eltérő. a.2 A követő szabályozás xsa alapértéke és ezzel együtt az xa alapjele is üzemszerűen – előírt módon – változik: xsa = const xa = const A követő szabályozás

tovább csoportosítható: – menetrendi (program) szabályozásra. illetve – értékkövető szabályozásra. Menetrendi (program) szabályozásnál az xsa alapérték az idő függvényében előre megadott módon (menetrendszerűen) változik. Az értékkövető szabályozás viszont olyan szabályozás, amelynél az xsa alapérték, a „vezetőjel” időbeli lefolyása előre nem ismert. Az értékkövető szabályozások közül példaképpen megemlítjük a helyzetszabályozásokat (szervohajtásokat). A helyzetszabályozás olyan értékkövető szabályozás, amelynek xs szabályozott jellemzője az irányított berendezés valamely részének, elemének (pl szerszámgép szánok, asztalok stb.) térbeli helyzete, elmozdulása vagy szögelfordulása Az értékkövető szabályozások másik válfaja, az arányszabályozás tárgykörünk szempontjából kevésbé jelentős Az arányszabályozásnál kettő vagy több jellemző arányát tartják állandó értéken,

miközben az egyik jellemző előre nem ismert módon változik. b) A szabályozás folyamatossága szerint megkülönböztetnek: – folyamatos és – szaggatott működésű szabályozókat. A folyamatos működésű szabályozó rendszerek hatáslánca tartósan zárt. A szaggatott működésű szabályozás hatáslánca viszont legalább egy helyen időnként – üzemszerűen – megszakad. A szaggatott működésű szabályozásokhoz tartozik az ún mintavételes szabályozás, amelynél a hatásláncot periodikusan, ütemesen a mintavételező megszakítja. Az érzékelő szervből származó ellenőrző jel csak a mintavétel A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 27 ► Gépipari automatizálás A szabályozástechnika alapjai A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 28 ► ideje alatt jut be a szabályozási körbe. A mintavétel ütemességét valamilyen óramű biztosítja c) A hatáslánc jeleinek értékkészlete szerint –

folytonos és – szakaszos szabályozást különböztetnek meg. A folytonos szabályozás hatásláncában a jelek mindenütt folytonosak, míg a szakaszos (nem folytonos) szabályozás hatásláncának legalább egy pontján diszkrét jelek jelennek meg. A szakaszos szabályozáshoz tartozik: – az állásos szabályozás, amelynek hatásláncában legalább egy helyen diszkrét, analóg jelek jelennek meg (lásd az 1.2 ábrát is!) Az állásos szabályozással működő rendszerek relét, vagy ahhoz hasonló működésű szervet tartalmaznak. – a digitális szabályozásban az alapjel és az ellenőrző jel is digitális. A digitális szabályozók rendszerint folytonos szakaszt is magukba foglalnak, a jelek megfelelő átalakításáról analóg-digitális, illetve digitális-analóg jelátalakítók gondoskodnak. d) A szabályozó rendszerek szerkezete alapján megkülönböztetnek: – egyhurkos – többhurkos és – többváltozós (kapcsolt) szabályozási rendszereket.

Az egyhurkos szabályozási rendszernek egyetlen szabályozott jellemzője és egyetlen beavatkozó jele van, szervei egyetlen zárt hurkot alkotnak. A szabályozás akkor is egyhurkos (2.2 ábra), ha annak egyes szervei önmagukban vissza vannak csatolva, így például a helyzetbeállítóval visszacsatolt végrehajtó szervet tartalmazó szabályozási kör is egyhurkos 2.2 ábra A többhurkos szabályozási rendszerben két vagy több zárt hurok található. A többhurkos szabályozás fontos esete az ún kaszkádszabályozás, amikor a két szabályozó egyike (a belső) a másik szabályozónak (a külső- A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 28 ► Gépipari automatizálás A szabályozástechnika alapjai A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 29 ► nek) része. Ilyen többhurkos szabályozóra mutat példát a 23 ábra, amely egy NC-szerszámgép pozicionáló egyenáramú szervohajtásának hatásvázlatát mutatja be. A

többváltozós (kapcsolt) szabályozási rendszerekben több szabályozási kör található, amelyek kölcsönösen befolyásolják egymást. 2.3 ábra 2.3 A szabályozó rendszerek szervei A szerv fogalmát az 1.4 fejezetben már meghatároztuk A szabályozó rendszerek szervei tehát azok a szerkezeti egységek, amelyek egy szabályozási részfeladatot önállóan ellátnak. A szabályozó rendszerekben leggyakrabban előforduló szervek az alábbiak: • • • • • • • érzékelő szervek alapjelképző szervek különbségképző (összegképző) szervek jelformáló szervek erősítő szervek beavatkozó szervek végrehajtó szervek. a) Az érzékelő szerv a szabályozott jellemző tényleges értékéről, értékváltozásáról szerez információt. Bemenő jele tehát a szabályozott jellemző, kimenő jele pedig az összehasonlításra alkalmas ellenőrző jel Megjegyezzük, hogy az utóbbi években a szakirodalomban egyre in- A dokumentum használata |

Tartalomjegyzék Vissza ◄ 29 ► Gépipari automatizálás A szabályozástechnika alapjai A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 30 ► kább elterjedt az érzékelők megjelölésére a szenzor megnevezés is. Az 1.9 ábra példájánál az érzékelő szerv egy tachométer-generátor volt, az orsófordulatszám (xs = n0 szabályozott jellemző) tényleges értékét mérte, és az összehasonlításra alkalmas feszültséget (xe ellenőrző jelet) szolgáltatott az összehasonlító szerv számára. A szabályozó rendszerek felépítésétől függően a mérendő fizikai mennyiségek (állapothatározók) köre igen széles skálán mozoghat. A 2.3 ábrán szereplő szervo-hajtásban például a fordulatszámon kívül érzékelni (mérni) kell az áramerősség és helyzet (pozíció) tényleges értékeit is. A gépipari berendezésekben fontos szerepet játszanak a különböző szöghelyzet és elmozdulás-érzékelők, az ún „útmérő

szervek” b) Az alapjelképző szervek állítják elő az alapértéket képviselő xa alapjelet, amely alkalmas a különbségképzésre. Bemenő jele a vezető jel, kimenő jele pedig az xa alapjel Alapjelképző lehet – egyszerűbb esetekben – például valamilyen feszültségosztó (lásd 19 ábrát is!), de betölthet ilyen szerepet a rugó (pl hidraulikus szabályozókban), vagy a csavar is Különleges alapjelképző szerveket alkalmaznak menetrendi(program-) szabályozás esetén Az alapjelet, amely például egy meghatározott időfüggvény, egy forgó tárcsára (közismertebb nevén „bütykös” tárcsára) viszik fel (24 ábra) Az időfüggvény ilyen módon közvetlenül elmozdulás formájában valósul meg, és ezt az elmozdulást alakítják át szükség esetén akár más (pl. villamos, hidraulikus vagy pneumatikus jellé. 2.4 ábra c) A különbségképző szervek feladata a szabályozási körben az ítéletalkotás, az összehasonlítás műveletének az

elvégzése. Bemenő jelei: az alapjel és az ellenőrző jel, kimenő jele pedig a bemenőjelek különbsé- A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 30 ► Gépipari automatizálás A szabályozástechnika alapjai A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 31 ► gével (illetve előjelhelyes összegével) arányos rendelkező jel. Matematikai alakban megfogalmazva: xr = xa − xe (2.1) ahol xr – a rendelkező jel xa – az alapjel xe – az ellenőrző jel. A villamos elven működő különbségképző szervekkel (pl. különböző áramköri kapcsolások, félvezetős összehasonlító szervek stb.) nem foglakozunk, mert a belső működés megértéséhez szükséges elektrotechnikai ismeretekkel hallgatóink még nem rendelkeznek. A különbségképző szervek nemcsak villamos elven működhetnek Példaképpen a differenciálművet említjük meg, mint mechanikus „különbségképző” szervet. A 25 ábrán látható egyszerű

differenciálmű fordulatszámok előjelhelyes összegzésére alkalmas. Ha ugyanis a „bemenőjelek” n1 és n2 fordulatszámok, a differenciálmű kimenő tengelyén a következő „rendelkező” jel (fordulatszám) keletkezik: n3 = 1/2 (n1 ± n2 ) (2.2) 2.5 ábra d) A jelformáló szerv feladata az, hogy a rajta áthaladó jel időbeli változását előírás szerint módosítsa. A módosítás többnyire differenciálás, integrálás és késleltetés. e) Az erősítő szervek kimenő jelének energiaszintje nagyobb, mint a bemenő jelé. Csaknem minden szabályozó rendszerben előfordul, hiszen a rendelkező jel energiaszintje általában nem elegendő a végrehajtó (illetve a beavatkozó-) szerv működtetéséhez Az erősítő szervek működéséhez segédenergiára van szükség. Ilyen erősítők például a A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 31 ► Gépipari automatizálás A dokumentum használata | Tartalomjegyzék A

szabályozástechnika alapjai Vissza ◄ 32 ► mágneskapcsoló, a pneumatikus és hidraulikus nyomáskapcsoló, a különböző pneumatikus és hidraulikus tolattyúk stb. f) A végrehajtó szervek a felerősített rendelkező jel által hordozott utasítás végrehajtására szolgálnak, a beavatkozó szervet késztetik működésre. Ilyen végrehajtó szerv például az egyenáramú (napjainkban egyre gyakrabban a váltóáramú) szervomotor, a húzó és a nyomómágnes, a hidraulikus és a pneumatikus dugattyú. g) A beavatkozó szervek a szabályozott szakaszt közvetlenül befolyásolják; bemenő jelük a beavatkozó jel, kimenő jelük pedig a módosított jellemző. Igen gyakran egybe építik a végrehajtó szervvel Ide sorolhatók például a mágnes kapcsolók, a hidraulikus és pneumatikus szelepek jelentős része, az elektromágneses lemezes tengelykapcsolók, bizonyos mechanikus kinematikai elempárok (pl. orsó-anya, fogaskerék-fogasléc kapcsolat stb.) A

vázlatosan felsorolt szervek az egyszerűbb szabályozó berendezések leggyakrabban előforduló alapvető szervei. Csaknem minden szabályozó rendszerben megtalálhatók. Nagyobb minőségi követelmények esetén olyan járulékos szervek beépítésére is sor kerül, amelyeknek feladata a szabályozó berendezésben haladó jelek módosítása, késleltetése, siettetése stb., ezáltal a szabályozási kör egyes - a minőséget meghatározó - jellemzőinek kompenzálása 2.4 A jelátviteli tagok csoportosítása Az irányítási rendszer hatásvázlatával kapcsolatos fogalmak között szerepelt a tag (lásd az 1.3 fejezetben foglaltakat is!), amelyről megállapítottuk, hogy a hatáslánc valamely részének jelformáló tulajdonságát fejezi ki, és hogy ez a jelformáló hatás matematikai formában, illetve grafikusan (jelleggörbével) írható le. A bemenőjel és az (időben) állandósult kimenőjel közötti összefüggés alapján, azaz a szabályozási tagok

állandósult állapota alapján a jelátviteli tagoknak három alaptípusa különböztethető meg: • arányos (proporcionális, röviden P) tagok, • integráló (I) tagok, és • differenciáló (D) tagok. Az arányos tagok kimenő jele arányos a bemenőjellel, az integráló tag kimenetén – állandósult állapotban – a bemenőjel idő szerinti integrálja, a diffe- A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 32 ► Gépipari automatizálás A szabályozástechnika alapjai A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 33 ► renciáló tag kimenetén pedig a bemenőjel idő szerinti differenciálhányadosa jelenik meg. Valamennyi ez előzőekben felsorolt tag lehet továbbá: • tárolós (T) tag és • holtidős (H) tag. Az ilyen tulajdonságokkal rendelkező tagok esetében a kimenőjel a bemenőjelhez képest csak megkésve lép fel. A tárolós (T) tagok tároló hatását a szabályozó rendszer energiatárolói okozzák. Az

energiatárolók száma igen lényeges a rendszer dinamikus viselkedése szempontjából a holtidős (H) tagok hatása ugyancsak időbeli késés, amely rendszerint valamilyen közeg áramlása (anyag, illetve energia továbbítása, szállítása) következtében, a továbbításhoz szükséges véges időtartam miatt lép fel. Hatféle „alaptagból” - az alapkapcsolások segítségével - valamennyi lineáris tag leszármaztatható. Az alaptagok: P tag, I tag, D tag, T1 tag (egytárolós tag), T2 tag (kéttárolós tag), H tag. 2.5 Jelátviteli tagok állandósult állapotbeli vizsgálata, dinamikus tulajdonságok 2.51 Statikus jelleggörbe A tagok állandósult állapotbeli vizsgálata során eltekintünk attól, hogy a jelek hogyan és mennyi idő alatt alakulnak ki. Feltételezzük, hogy a bemenőjel már hosszú ideje fennáll és állandó, valamint azt is, hogy állandósult már – a bemenőjel hatására létrejött – kimenőjel is. A hatás egyirányú Példaképpen

vizsgáljuk meg a 2.6 ábrán látható egyenáramú, külső gerjesztésű motor állandósult állapotbeli viselkedését a) b) 2.6 ábra A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 33 ► Gépipari automatizálás A szabályozástechnika alapjai A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 34 ► A motor ω szögsebessége az Uk kapocsfeszültségtől és az Ug gerjesztő feszültségtől függ. ω = f (Uk, Ug) (2.3) A motor szögsebessége az indukált feszültséggel, közelítőleg pedig a kapocsfeszültséggel arányos: Uk = c. Φ ω = k ω (24) ahol c – állandó, Φ – fluxus, k – összevont állandó (feltéve, ha Φ = constans) A motor szögsebességét kifejezve a (2.4) egyenletből: ω = 1/k. Uk (25) Az 2.6b ábrán látható statikus jelleggörbe a motornak, mint irányítástechnikai tagnak a karakterisztikája A tag (a motor) bemenőjele és kimenőjele között lineáris kapcsolat van, mert kapcsolatukat egy tg α = 1/k

iránytangensű egyenes jellemzi. Itt is megjegyezzük, hogy a valóságos tagok nagy részénél a statikus jelleggörbe eltér az ideális jelleggörbétől, különböző nemlinearitásokat tartalmaz 2.52 Átviteli tényező A statikus jelleggörbe alapján bevezethető az átviteli tényező fogalma, amely a lineáris tagok állandósult állapotbeli jelátviteli tulajdonságát fejezi ki. Értékét tekintve a jelleggörbe iránytangensével egyezik meg, másként fogalmazva: az A átviteli tényező az xk kimenőjel és az xb bemenőjel hányadosa: A= xk (2.6) xb Az átviteli tényező ismeretében a kimenőjel tetszőleges értéke a bemenőjelből meghatározható: x k = A x b (2.7) A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 34 ► Gépipari automatizálás A szabályozástechnika alapjai A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 35 ► A példánkban szereplő (2.6 ábrán) motor átviteli tényezője tehát: xk 1 w = = xb c.f Uk

= A (2.8) Az átviteli tényező fogalma hasonlít az erősítési tényező fogalmához, de mégsem azonos azzal. Az erősítési tényező ugyanis ugyanazon fizikai jellemzők (állapothatározók) viszonyát jellemzi, amíg az átviteli tényező pedig rendszerint különböző fizikai mennyiségek által képviselt jelek viszonyának kifejezésére szolgál. Az erősítő szerveknél – értelemszerűen – azonban az erősítési tényező és az átviteli tényező egymással megegyezik. Általános esetben egy tagnak több bemenő- és több kimenő jele is lehetséges. Az ún általános tag (27 ábra) tetszés szerinti bemenő- és kimenő jellel bír. xb1 xb2 xk1 xk2 xbn xkn 2.7 ábra Általános tag 2.53 Jelátviteli tagok dinamikus tulajdonságai Az előző, 2.52 fejezetben a tagok statikus viselkedését vizsgáltuk meg Közvetlen szemléleti úton is belátható, hogy az állandósult állapot létrejöttéig a jelek valamilyen időfüggvény szerint változnak. Az

állandósult állapot eléréséig sokszor jelentékeny időre van szükség Az időbeni késés oka az, hogy a tagok rendszerint valamilyen energiát tárolnak. Az 26 ábrán vázolt külső gerjesztésű motor például indításkor csak bizonyos idő elteltével veszi fel az előírt szögsebességet (fordulatszámot). A bemenőjel (Uk kapocsfeszültség) megváltozása nem jelenti a kimenőjel (ω) azonnali ugrásszerű megváltozását, mert a forgórész felgyorsításához a kinetikai energia megnövelése, a lelassításhoz pedig annak elvezetése szükséges. Az energiatároló ebben az esetben a motor forgórészének tehetetlensége. A gyakorlatban igen sokféle energiatároló fordul elő, ezek közül sorolunk fel néhányat: mozgó, illetve forgó tömegek tehetetlensége, rugók, villamos A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 35 ► Gépipari automatizálás A dokumentum használata | Tartalomjegyzék A szabályozástechnika alapjai Vissza

◄ 36 ► rendszerekben az induktivitás, a kapacitás, nagyobb méretű, illetve tömegű gépek, berendezések hőkapacitása stb. A szabályozási kör és ezen belül az egyes tagok dinamikus tulajdonságainak vizsgálata azért lényeges, mert a szabályozó rendszer minőségi jellemzőit jórészt annak dinamikus viselkedése határozza meg. A lineáris rendszernél érvényes a szuperpozíció elve, azaz a kimenő jelet meg lehet határozni az egyes bemenőjelek hatására létrejövő összetevők egyszerű összegzése útján. A szabályozási rendszerek átmeneti és állandósult viselkedése egyértelműen differenciálegyenletekkel írhatók le. A differenciálegyenletek egzakt megoldása sok esetben komoly nehézségekbe ütközik, ezért különböző módszereket dolgoztak ki a vizsgálatok leegyszerűsítése céljából A vizsgálati módszereket a 21 fejezetben már érintettük (lásd a 21 ábrát is!) Teljes szabályozási rendszerek vizsgálata az

egyébként is jelentkező nehézségeket csak fokozná, ezért először a jellemző tagok dinamikus viselkedését célszerű megvizsgálni. A jellemző tagok vizsgálati eredményei éppen a szuperpozíció érvényességének köszönhetően - közvetlenül felhasználhatók összetett szabályozási rendszerek vizsgálatára is, hiszen bármilyen összetett szabályozási rendszer leszármaztatható a 6 lineáris alaptagból (lásd a 24 fejezetben leírtakat is!) A differenciálegyenletekkel történő ún. időtartománybeli vizsgálat konkrét bemutatására ebben a jegyzetben nincs lehetőség, részben a jegyzet erősen korlátozott terjedelme, részben a tantárgyat tanuló hallgatók jelenlegi, feltételezett matematikai ismereteire (a differenciálegyenletek felírására, illetve megoldására gondolunk itt) figyelemmel. Természetesen a későbbi tanulmányok során lehetőség lesz ezen hiányosság pótlására, az időtartománybeli vizsgálat konkrét megismerésére

is. A téma iránt – behatóbban – érdeklődő hallgatók pedig a vonatkozó szakirodalomban megtalálhatják ezen vizsgálati módszer teljes ismeretanyagát is A már említett okok miatt kényszerűségből mellőzzük az átviteli függvény (ennek konkrét tárgyalásához a Laplace-transzformáció ismerete szükséges) meghatározására szolgáló operátoros módszer, továbbá a tagok stabilitásvizsgálata szempontjából igen fontos szerepet játszó frekvenciaanalízis konkrét tárgyalását is. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 36 ► Gépipari automatizálás A vezérléstechnika alapjai A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 37 ► 3. A vezérléstechnika alapjai 3.1 A vezérléstechnika tárgya, felosztása 3.11 A vezérléstechnika tárgya, fejlődési szakaszai A vezérléstechnika alapvető jellemzőivel az 1.51 fejezetben már foglakoztunk, amikor a szabályozást és a vezérlést, mint az irányítás

két alapvető formáját megkülönböztettük. A vezérlés működési vázlatát az 17 ábrán, egy konkrét megvalósítását pedig az 1.9 ábrán mutattuk be Megállapításaink lényegét – a 3.1 ábrán látható működési vázlatra is hivatkozással – az alábbiakban foglaljuk össze. A vezérlés hatáslánca nyitott, a beavatkozás eredményéről nincs visszajelzés, és így nem lehetséges az előre figyelembe nem vehető zavaró hatások kiküszöbölése sem. A vezérlő berendezés a beavatkozó szerv közbejöttével – a módosított jellemző révén – befolyásolja a vezérelt berendezést (szakaszt). 3.1 ábra A vezérléstechnika az első ipari forradalommal indult fejlődésnek és különösen a villamosítás elterjedésével nyert polgárjogot. Kezdetben a távbeszélő központokban, a villamos hálózatok és berendezések védelmi rendszereiben játszott a vezérlés fontos szerepet, de egyre kiterjedtebben alkalmazták az egyes technológiai

folyamatokban is A vezérléstechnikának ezt a csaknem száz éves első szakaszát az érintkezős (jelfogós, kapcsolós) kiviteli megoldások jellemzik. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 37 ► Gépipari automatizálás A dokumentum használata | Tartalomjegyzék A vezérléstechnika alapjai Vissza ◄ 38 ► A második fejlődési szakaszt az 1950-es évektől számítják, és erre a szakaszra az érintkező mentes (logikai áramkörös) kiviteli formák jellemzőek. A logikai áramkörös fejlődési szakasz létrejöttét az tette lehetővé, hogy megalkották a vezérelhető félvezetős eszközöket, így például a tranzisztorokat, tirisztorokat, integrált áramköröket, opto- és mágneses elemeket stb. A fejlődés harmadik szakaszát a digitális számítógépek megjelenésétől számítják Egyértelmű tendencia az, hogy a digitális számítógépek egyre inkább átveszik egyes vezérlési folyamatok teljes körű

irányítását. A második és a harmadik fejlődési szakasz eredményeként létrejött vezérléstechnikai ágazatokat közös néven digitális vezérléstechnikának is szokás nevezni. Maga a digitális elnevezés a latin digitus (ujj) szóból származik, és elsősorban a számlálási műveletekre, valamint a számjegyes formában megadott jelekre (információkra) utal Megjegyezzük, hogy ebben a fejezetben szinte kizárólag a digitális vezérléstechnika kérdéseivel foglalkozunk, és ebből adódóan a vezérlés, illetve a vezérléstechnika fogalmak alatt minden esetben digitális vezérlést, illetve digitális vezérléstechnikát fogunk érteni. A digitális számítógépek építőelemei az integrált áramköri (IC-) elemek, amelyek a tranzisztorhatást – különleges technológiai eljárásokkal kivitelezett – kisméretű, bonyolult áramköri megoldással oldják meg. Új fejlődési irányzatot képviselnek (tekinthetjük ezt a negyedik fejlődési

szakasznak) az ún. mikroprocesszorok Ezek igen nagy integráltságú elemek, egy-egy kb. bélyegnyi felületen több ezer kapcsolóegységet tömörítenek, és képesek összetett, bonyolult vezérléstechnikai feladatok akár önálló megoldására is. Az elektronikus digitális építőelemek összehasonlítását mutatja be a 31 táblázat Felmerülhet a kérdés: az integrált elemek, illetve a mikroprocesszok megjelenése és fokozatos térhódítása nem teszi-e feleslegessé a kevésbé korszerű elemekből felépített rendszereket és azok oktatását is? Vitathatatlan, hogy a tranzisztoros, de főleg a jelfogós rendszerek nem lehetnek versenyképesek az integrált áramkörökkel és a mikroprocesszorokkal. Az is tény viszont, hogy a gépipari vállalatoknál, cégeknél jelenleg is üzemelő vezérlések igen jelentős hányada még a korábbi generációkhoz tartoznak, biztonságos üzemeltetésükhöz, karbantartásukhoz pedig elengedhetetlen megfelelő szintű

ismeretük. És az is tény, hogy a legkorszerűbb vezérlések magukban foglalnak igen sok esetben a korábbi generációkhoz tartozó vezérléstechnikai elemeket is. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 38 ► Gépipari automatizálás A vezérléstechnika alapjai A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 39 ► 3.1 táblázat Év 1952-1957 1958-1963 1964-1969 1970- Generáció Első Második Harmadik Negyedik Fajlagos kapcsoló egységek száma Műveleti sebesség 1 /cm3 10 /cm3 1000 /cm3 = 1 mm3 100 mm3 1 ms 0,1 ms = 100μs 1 μs 0.1 μs Logikai elem megnevezése Elektroncső Tranzisztor IC, SSI, MSI Mikroprocesszor (MSI, LSI stb.) Jelmagyarázat: IC – integrált áramkör SSI – kismértékben integrált áramkör MSI – közepesen integrált áramkör LSI – csoportos integrálású áramkör Felvetődhet továbbá az a kérdés is: a vezérlő berendezések működési elveinek megértéséhez, azok

üzemeltetéséhez, illetve az egyszerűbb vezérlések megtervezéséhez szükséges-e a fentebb felsorolt elektronikus áramköri elemek működési elvének, a bennük végbemenő fizikai folyamatok elmélyült és alapos ismerete? Kétségtelen, hogy a felmerülő feladatokkal könynyebben boldogulnak azok a szakemberek, akik birtokában vannak alapos mikroelektronikai ismereteknek, de azok helyzete sem reménytelen, akiknek az ilyen irányú ismeretei hiányosak. A kereskedelemben kapható vezérlő logikai elemek (pl IC-elemek, mikroprocesszorok stb) ugyanis olyan funkcionális egységeknek tekinthetők, amelyekről elegendő azt tudni, hogy milyen vezérlési feladat ellátására képesek, a bennük – működésük folyamán – lezajló tényleges fizikai folyamatok ismerete elhanyagolható. Ezúttal is hangsúlyozzuk, hogy a vezérléstechnikában használatos építő elemek, egységek nemcsak villamos elven működhetnek, hanem igen nagy jelentőséggel bírnak a

pneumatikus, valamint a hidraulikus rendszerek is. Nagy számban fordulnak elő olyan konkrét vezérlési rendszerek is, amelyek a felsorolt villamos, hidraulikus és pneumatikus építőelemek va- A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 39 ► Gépipari automatizálás A dokumentum használata | Tartalomjegyzék A vezérléstechnika alapjai Vissza ◄ 40 ► lamilyen kombinációjaként (pl. elektropneumatikus, elektrohidraulikus stb.) valósulnak meg 3.12 A vezérlések felosztása A vezérlés a szabályozáshoz hasonlóan több szempont alapján is osztályozható. A vezérlés lehet • kézi és • önműködő vezérlés. a) A kézi vezérlésnél az ember is „tagja” a hatásláncnak, az ember indítja el a beavatkozást. b) Önműködő a vezérlés, ha a vezérlés műveletét - adott feltételek teljesülése esetén - maga a vezérlő berendezés indítja el, azaz a rendelkező jelet nem az ember adja ki. A 32 ábrán látható -

hidraulikus rendszerű - önműködő irányváltó berendezés (pl. köszörűgépeknél hosszmarógépeknél, hosszgyalugépeknél használnak hasonló megoldást) nem igényli az ember részvételét a vezérlési folyamatban. Az irányváltó tolattyú működtetését az asztal oldalán elhelyezett 1 és 2 ütközők „rendelik” el Az asztal – az ábra szerinti helyzetében – mozgásiránya: X+ A mozgás addig tart, amíg a mozgó asztalra erősített 1 ütköző el nem éri a 3 kart. Az 1 ütköző véghelyzetben működteti a 3 kart, amely a 4 tolattyúrudat a másik, bal oldali (diszkrét) helyzetébe váltja át. Ezen beavatkozás eredményeként a szivattyú felől érkező Qsz folyadékmenynyiséget (térfogatáramot) a henger jobb oldali terébe juttatja. Az irányváltás folyamata ezzel befejeződött, a dugattyú – és vele együtt az asztal is – X irányú mozgást végez A folyamatos irányváltás mindaddig fennmarad, amíg valamilyen külső (például

emberi) beavatkozással azt meg nem szüntetik. Az önműködő vezérlések tovább csoportosíthatók: • programvezérlésre, illetve • követővezérlésre. b.1 Az önműködő vezérlésekhez sorolják a különböző programvezérléseket is, amelyeknél az xr rendelkező jelet valamilyen programtároló biztosítja. Ilyen programtárolók lehetnek például az ütközők, a „bütykös” tárcsák, vezérlő hengerek, lyukkártyák, lyukszalagok, mágnessza- A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 40 ► Gépipari automatizálás A vezérléstechnika alapjai A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 41 ► lagok, újabban mágneslemezek is. A programvezérlések tovább csoportosíthatók a vezérlési feladat alapján A programvezérlés lehet: • • • • időbázisú térbázisú tér- és időbázisú, valamint lefutó programvezérlés. Részben időbázisú programvezérléssel működnek a hagyományos mechanikus

eszterga automaták, amelyeknél a programot egy ún. vezértengelyen elhelyezett bütykös tárcsák, vezérlő hengerek és kapcsolóművek testesítik meg, lényegében a megmunkálási időadatok alapján Az időbázisú programvezérlés lényegének megértéséhez hozzájárulhat a már ismertetett 2.4 ábra is, amelyen egy ilyen vezértengely látható néhány vezérlő elemmel együtt. 3.2 ábra Különösen a szerszámgépeknél (és az ipari robotoknál) igen gyakran alkalmazzák a térbázisú programvezérlést, amelynél a program bázisa a szerszám és a munkadarab kölcsönös térbeli (esetenként síkbeli) helyzete. Egy ilyen térbázisú programvezérlésre (marással történő megmunkálás) mutat példát a 33 ábra A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 41 ► Gépipari automatizálás A vezérléstechnika alapjai A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 42 ► 3.3 ábra A térbázisú programvezérlés is tovább

csoportosítható aszerint, hogy az adott munkadarab elkészítéséhez szükséges összes geometriai(helyzet) információ milyen hányadát testesíti meg a szerszám, illetve a szerszámgép kinematikája. Eszerint a térbázisú programvezérlés lehet: • mozgásprogrammal, illetve • programszerszámmal dolgozó vezérlés. A programszerszám (3.4 b) ábra) rendelkezik az összes geometriai(helyzet-) információval (a forgácsoló élét a munkadarab kontúrjához igazodva, annak geometriai alakjával megegyező módon alakították ki), ezért a tényleges forgácsoló mozgás igen egyszerű mozgás (vfx egyenes vonalú mozgás) lehet. A mozgásprogrammal (3.4 a) ábra) dolgozó szerszámgépeknél a helyzet éppen fordított; egyszerű (egy- vagy több élű) szerszámmal és – a munkadarab geometriáját követő – összetett (bonyolult) mozgások révén állítják elő az adott munkadarabot. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 42 ►

Gépipari automatizálás A vezérléstechnika alapjai A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 43 ► a) b) 3.4 ábra Tér- és időbázisú programvezérléssel működnek például a hőkezelő berendezések, ahol a térbázist a munkadarab geometriai alakja és méretei, az időbázist pedig a hőntartások ideje jelenti. Az ún. lefutó programvezérlés munkafolyamata ütemekre bontható, az egyes munkaütemek előre meghatározott sorrendben következnek egymás után A sorrendet az ún lefutási terv vagy másként az ütemdiagram rögzíti. Az ütemdiagram tartalmazza az egyes munkaütemek befejezésének és az azt követő ütem megkezdésének feltételeit A lefutó programvezérlés egyik fontos gyakorlati példája a pneumatikus vezérléseknél széleskörűen alkalmazott sorrendvezérlés. A vezérlési program hosszabb időre vonatkozóan állandó, magát a vezérlési programot a rendszert alkotó vezérlő elemek mindenkori állapota és az

elemeket összekötő csővezetékek együttesen hordozzák („fix logikájú” vezérlések). Megjegyezzük, hogy az egyre bonyolultabb sorrendvezérlési vezérlési feladatok megoldásához egyre gyakrabban alkalmaznak programozható logikai vezérléseket (PLC-ket), ezek hatékonyabb, rugalmasabb megoldást eredményezhetnek. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 43 ► Gépipari automatizálás A dokumentum használata | Tartalomjegyzék A vezérléstechnika alapjai Vissza ◄ 44 ► b.2 A követő vezérléseknél a programtárolót vezető szervnek, a vezető szerv által kiadott rendelkező jelet pedig vezető jelnek nevezik. Ilyen önműködő követővezérléssel működnek például a másoló szerszámgépek, amelyeknél a vezető szerv, a jeltároló lehet: mesterdarab, sablon, vagy akár maga a munkarabrajz is. A vezető jelet előállító érzékelő szerv a tapintó. 3.2 Digitális jelek, számrendszerek 3.21 Digitális jelek Az

irányítástechnikai jelek csoportosításával az 1.31 fejezetben foglalkoztunk A legfontosabb jeltípusokat az 12 ábrán foglaltuk össze Ebben a fejezetben a digitális jelekkel egy kicsi behatóbban is foglalkozunk. A vezérléstechnikában használatos építőelemekben gyakran lépnek fel kétállapotú (kétállású) jelek. Ezekhez a jól elkülöníthető állapotokhoz a 0 és az 1 szimbólumok rendelhetők. A 0-t és az 1-et bináris számjegyeknek (angolul: binary digit) nevezik, és röviden 0-s, illetve 1-es bit-ről beszélnek. Egyúttal a bit az információ (hasznos közlemény) egysége is, dimenzió nélküli szám, egy 0 Æ 1, illetve 1 Æ 0 jellegű döntés egy bit információt jelent. A bit két, egymástól jól elhatárolt, ellentétes állapot jellemzésére szolgál. Ilyen ellentétes állapotok például: igen-nem, zárt-nyitott, vezet-nem vezet, gerjesztett-nem gerjesztett, átvilágított-nem átvilágított. A bináris jeleket egyértelműen a

digitális vezérléstechnikában alkalmazzák. A gyakorlatban alkalmazott fontosabb digitális jelekre vonatkozóan mutat be példákat a 3.5 ábra Az ábrával kapcsolatban a következő megjegyzéseket tesszük: • A b) ábrán feltüntetett impulzusok száma egy-egy t időtartamon belül eltérő. Az információ megadása ebben az esetben az impulzusok számával történik (ez az információtárolási módszer különösen fontos egyes pozícionáló rendszerekben). • A c) ábrán látható impulzusok első ránézésre erősen hasonlítanak a b) ábra impulzusaira. Alapvető eltérés közöttük az, hogy a c) ábrán ábrázolt impulzusok helye is lényeges, mert információ tárolására ad lehetőséget Az első helyen (t időtartamon belül) levő impulzus (digitális jel, rövid ideig tartó „lökésszerű” jel) információtartalma (értéke) A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 44 ► Gépipari automatizálás A vezérléstechnika

alapjai A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 45 ► 20 = 1, a második helyen lévőé 21 = 2, míg a harmadik helyen ábrázolt impulzusé 22 = 4. Fontos tisztán látnunk, hogy ebben az esetben az egyes impulzusok információs értéke tehát eltérő, a 2 hatványai szerint nő, vagy éppen csökken, a súlyuk alapján. Az ilyen információszerzést (illetve -tárolást vagy -továbbítást) kódoltnak nevezik, és fontos szerepet játszik a vezérléstechnikában. Minthogy a különböző helyértékű és súlyú impulzusok sorosan helyezkednek el egyetlen információs csatornán, az ilyen jeleket sorosan kódolt digitális jeleknek nevezik. A logikai 1-et az adott impulzus jelenléte, míg a logikai 0-t az impulzus hiánya jellemzi. 3.5 ábra Külön bizonyítás nélkül is belátható, hogy az azonos t időtartam alatt szerezhető, tárolható vagy továbbítható információ mennyisége lényegesen felülmúlja a b) ábra szerinti változat

lehetőségeit. Ha az ábráinkat összehasonlítjuk, belátható az, hogy például 3 „darab” impulzussal a b) A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 45 ► Gépipari automatizálás A vezérléstechnika alapjai A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 46 ► ábra szerinti változatban 3 „darab” információ jeleníthető meg, míg a c) ábra szerinti kódolt megadással 8 különféle információ azonosítható. • Lényegesen áttekinthetőbb és biztonságosabb megoldást szemléltet a d) ábra, amelyen párhuzamosan kódolt impulzusokat ábrázoltunk. A három párhuzamos csatornán meglévő, illetve hiányzó impulzusok értéke (súlya) is 2 hatványai szerint változik. Az előzőekben leírtak alapján megállapíthatjuk, hogy a kódolt formájú információ szerzése, tárolása és továbbítása történhet: • sorosan • párhuzamosan és • vegyes üzemmódban. Ebben a fejezetben is gyakran használtuk az

információ fogalmát, indokolt tehát röviden kitérnünk azokra a legfontosabb információelméleti alapfogalmakra, amelyek a további tárgyaláshoz is elengedhetetlenül szükségesek. 3.22 Információ, entrópia, redundancia Mit értünk információ alatt? Az információ – a legáltalánosabban megfogalmazva – hasznos közlemény. Az információ alatt legáltalánosabban emberek közötti ismeretközlést értenek, de nyilvánvalóan az információcsere végbemehet gépek, illetve gépek és emberek között is. Számunkra csak a két utóbbi eset lényeges Az információáramlás kiindulópontja az információforrás, az adó (36 ábra) Az információt a vevőhöz a jelvivő csatorna viszi el. Az információ továbbítását gyakran különböző zavaró hatások nehezítik, esetenként gátolják 3.6 ábra Az információnak egyrészt minősége, másrészt pedig mennyisége van. Az információközlésben részt vevő jelek minden egyes kódját, jelképét A

dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 46 ► Gépipari automatizálás A vezérléstechnika alapjai A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 47 ► általánosan egy eseménynek (üzenetnek) tekintjük, és például A1, A2,. An jelölésekkel láthatjuk el. Az egyes események, üzenetek bekövetkezésének valószínűségét általánosan p1, p2, pn-el jellemezhetjük A továbbiakban feltételezzük, hogy ún teljes eseményrendszerről beszélünk, ezekre fennáll, hogy p1 + p2 + pn = 1 (3.1) Bizonyítás nélkül beláthatjuk, hogy két eseményből (üzenetből) álló eseményrendszer esetén a legtöbb információt az a rendszer adja, amelyben az események bekövetkezésének valószínűsége egyenlő; 50-50%-osak. Példaképpen vizsgáljuk meg a következő eseteket: A1.A2 0,99.0,01 A legtöbb információt a B1, B2 eseményekből (üzenetekből) álló, a legkevesebbet pedig az A1, A2 eseményekből álló eseményrendszer

adja. A középső példánk azért is fontos, mert éppen ezt az esetet választották az információ egységének. Azaz: Egységnyi információt hordoz az az üzenet (esemény, jelkép), amely két üzenetből (eseményből, jelképből) áll és az üzenetek (események, jelképek) bekövetkezésének valószínűsége azonos (50-50%). Az információnak ez az egysége a bit. Általánosságban is igaz, hogy N számú, azonos valószínűségű jelkép (esemény, üzenet) közül egynek a kiválasztásához H = - 2 log 1 = - 2 log P (3.2) N 2 információra van szükség. A (32) összefüggésben : H - az információ mennyisége, az ún. entrópia, N - a jelképek (események, üzenetek) száma. Valamely üzenetforrás ki nem használt információmennyiségét redundanciának (terjengősségnek) nevezik. Meghatározható a maximális és a valóságos entrópia különbségeként: A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 47 ► Gépipari automatizálás

A vezérléstechnika alapjai A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 48 ► ⎡ bit ⎤ Δ H = Hmax − H ⎢ ⎥ (3.3) ⎣ jelkép ⎦ Gyakrabban használják a viszonylagos (relatív) redundanciát, amelyet úgy értelmeznek, hogy a redundanciát (terjengősséget) a maximális entrópiához viszonyítják: R= H max − H H =1− (3.4) H max H max 3.23 Számrendszerek A vezérléstechnikában különböző számrendszereket használnak. A számlálási műveleteket gyakran például a kettes számrendszerben végzik el, mert ezt lehet a legkönnyebben áramkörileg kivitelezni. Ugyanakkor a kijelzésekhez célszerűen a decimális (tízes) számrendszert használják. Előfordul még a hármas és a nyolcas számrendszer is Előzőek miatt is fontos, hogy tisztában legyünk a különböző alapú számrendszerek közötti kapcsolattal. Írjunk fel példaképpen egy háromjegyű számot: x = 283 = 2. 102 + 8 101 + 3 100 (35) ahol 2, 8, 3 – a tízes alapú

számrendszer néhány számjegye 10 – a számrendszer alapja. Általánosan felírva: M x= ∑ a n . R n −1 (36) n =1 ahol R – a számrendszer alapja, an– valamelyik számjegy, M – a számjegyek száma n – futóindex (fenti példánkban: n = 1, 2, 3) Összesen N = RM A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 48 ► Gépipari automatizálás A vezérléstechnika alapjai A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 49 ► féle szám írható fel. Példánkban maximálisan N = 103 = 1000 féle számot írhatnánk le. A fenti példaképpen választott X = 273 számot írjuk fel kettes számrendszerben. Az átíráshoz többféle módszer is használható, mi válasszuk ezek közül az ismételt osztás módszerét. A kettővel való osztást elvégezve (3.7a) ábra), a maradékot leírva, majd megfelelő irányban, alulról felfelé haladva, ezekből a számjegyekből végül is az x = 283-at kettes számrendszerben kapjuk meg:

28310 = 1000110112 = 1.28 + 027 + 026 + 025 +124 +123 +022 + 121 + 120 (3.7) A számítás helyességét a 3.7 a) ábra alapján lehet ellenőrizni Gyakorlásképpen ugyanezt a számot felírtuk 8-as és 3-as számrendszerben is Ennek alapján felírható: 28310 = 4338 = 1011113 = 1000110112 Megjegyezzük, hogy a 5-8-as számrendszer számjegyei: a 0, 1, 6.7 számjegyek, a 3-as számrendszeré: a 0, 1 és a 2 számjegyek, míg a 2-es számrendszeré: az 0 és az 1 számjegyek. Az tehát véletlen hogy választott példánkban a 3-as számrendszerbeli alakban nem szerepel 2-es számjegy. A kettes számrendszerben átlagosan 1g 10 = 3,3-szor több helyértékre van szükség (példánkban kereken háromszoros), mint a tízesben. Ezt a kétségtelen hátrányt igyekszik csökkenteni a binárisan kódolt decimális számrendszer, az un BCD-rendszer. Használják a tetrádos elnevezést is Lényege az, hogy a számot továbbra is decimális számrendszerben fejezik ki (a helyértékek

változatlanul megmaradnak), ugyanakkor az egyes számjegyeket külön-külön átszámítják a kettes számrendszerre. Példánknál maradva: 28310 = 2.102 + 8101 + 3100 = (102) 102 + (10002)101 + (112)100 (38) Ez a felírási mód nehezen tekinthető át, szerencsére ilyen felírásra rendszerint nincs is szükség. A tízes számrendszerbeli számjegyek kifejezéséhez maximálisan négy bináris számjegy szükséges (innen származik a tetrádos elnevezés is) Nem hanyagolható el a különböző számrendszerek estén az sem, hogy a tárolni kívánt információ milyen lyukszalagot igényel. A 37 b) ábrán feltüntettük a példánkbeli információ ábrázolási lehetőségeit a különböző számrendszerek esetén. A 10-es, a nyolcas viszonylag kevés párhuzamos A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 49 ► Gépipari automatizálás A vezérléstechnika alapjai A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 50 ► csatornát,

viszont hosszú lyukszalagot eredményeznek, míg a kettes és a hármas számrendszerbeli információábrázolás sok csatornát rövid lyukszalaggal. Ebből a szempontból is kedvező megoldás a BCD-rendszer, mert négy csatornát igényel csupán, és a lyukszalag hosszát sem növeli aránytalanul. Ennek a tulajdonságnak köszönhető, hogy például a szerszámgépek vezérlő berendezéseiben, ahol még lyukszalagos az információtárolás, a számjegyes információkat szinte kizárólag BCD-kódban rögzítik a lyukszalagon. A vezérlőberendezések egyik részében sor kerül bináris aritmetikai műveletekre is. Elsősorban a terjedelmi korlátok miatt ezek elvégzésének módját nem ismertetjük, mindössze azt említjük meg, hogy a kettes számrendszerben például elvégezhető a négy alapművelet; az összeadás, a kivonás, a szorzás és az osztás. a) b) 3.7 ábra A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 50 ► Gépipari automatizálás

A vezérléstechnika alapjai A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 51 ► 3.24 Kódolás, dekódolás A kód szó a francia code szóból származik. A kódolás egyáltalán nem a közelmúlt felfedezése, a hadseregek már régen használják rejtjelezett üzenetek továbbítására. Állítólag már Julius Cézár is élt a rejtjelezés lehetőségével A kódolás kulcsának megfejtése az ellenfelet juttatja jelentős előnyhöz, ezért a kódok megfejtése (lásd később a dekódolás műveletét is) önálló tudományággá fejlődött Kódolásnak nevezzük azt a műveletet, amikor egy bizonyos abc jeleit (jelképeit, karaktereit) egy másik abc jeleihez (jelképeihez, karaktereihez) rendelik hozzá. A hozzárendelés módját a „kódkulcs” szabja meg Kódolás alatt tehát lényegében két jelképhalmaz (szimbólumhalmaz) egymáshoz történő rendelését értik. Az egyes abc-k természetesen nemcsak betűkből, hanem számokból és más

különleges jelekből is állhatnak. A szimbólumkészletet az információk jellemzésére használt elemi szimbólumok (karakterek, jelképek) összessége adja. Szokás a betűket és a számokat együttesen alfanumerikus szimbólumoknak is nevezni. A kódolás műveletével kapcsolatban gyakran találkozunk a kód-szó fogalmával is. Kód-szó alatt az elemi szimbólumokból valamilyen előírás szerint képzett szimbólum-(jelkép-) csoportot értünk. A kódolást úgy is értelmezhetjük, mint az információ kifejtését (kifejezését) kódokkal, kódszavakkal. Dekódolásnak a kódolás fordított műveletét nevezzük, amikor is a kód-abc jelképeihez rendeljük az adott alfanumerikus abc szimbólumait (jelképeit). A kódolás és a dekódolás műveleteit szemlélteti a 38 ábra A kód-abc-nek nem kell feltétlenül binárisnak lennie. A leggyakrabban a decimális számjegyek kódolására van szükség A decimális számjegyeket a kettes számrendszerben a már

említett tetrádokkal lehet célszerűen kódolni. A 32 táblázatban a legfontosabb tetrád-kódokat hasonlítottuk össze 3.8 ábra A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 51 ► Gépipari automatizálás A vezérléstechnika alapjai A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 52 ► Az eredeti BCD, a szimmetrikus AIKEN- és az ugyancsak szimmetrikus STIBITZ-kódot a vezérléstechnikában aritmetikai műveletek végrehajtására használják. A GRAY-kódot elsősorban az analóg-digitális jelátalakításnál alkalmazzák, ugyanis számlálás közben mindig csak egy bináris számjegy változik (lásd a 32 táblázatot), és így a tévesztés lehetősége kisebb Ugyanezért az előnyös tulajdonságáért gyakran alkalmazzák a GRAYkódot útmérő rendszerekben a kiolvasási hibalehetőség elkerülése érdekében (pl. abszolút-digitális útmérő rendszerekben) Könnyen belátható, hogy a kódolásra használt tetrád-kódok

alkalmazása redundanciát (terjengőséget) eredményez. A decimális szimbólumok száma 10, a tetrád-kódok esetében pedig: N = 2n 16, mert négy bináris számjegyet használunk fel. A (33) összefüggés alapján meghatározhatjuk a redundancia értékét: Δ H = Hmax − H = − 2log ⎡ bit ⎤ 1 1 − 2log = 4 − 3,33 = 0,67 ⎢ ⎥ 16 10 ⎣ jelkép ⎦ 3.2 táblázat Decimális számjegy BCD-kód 8421 AIKEN-kód 2421 STIBITZ-kód GRAYkód 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 0000 0001 0010 0011 0100 0101 1100 1101 1110 1111 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 1100 0000 0001 0011 0010 0110 0111 0101 0100 1100 1101 A viszonylagos redundancia a (3.4) összefüggés segítségével határozható meg: R= 3,33 H max − H =1− = 0,17 4 H max A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 52 ► Gépipari automatizálás A dokumentum használata | Tartalomjegyzék A vezérléstechnika alapjai Vissza ◄

53 ► A kód redundanciájának növelése lehetőséget ad a biztonság fokozására, ugyanakkor nagyobb kihasználatlanságot eredményez és a költségek is emelkednek. A vezérlőrendszerek biztonsága, illetve megbízhatósága szempontjából fontosak az ún. hibajelző- és hibajavító kódok, ezek relatíve magas redundanciával bírnak A hibajavító kódok ismerésére ebben a jegyzetben - elsősorban a terjedelmi kötöttségek miatt - nincs lehetőség. 3.3 Logikai függvények értelmezése és realizálása 3.31 A logikai algebra alapfogalmai A korszerű érintkezős és érintkező mentes vezérlések elmélete a logikai algebra (más néven: BOOLE-algebra) segítségével tanulmányozható. A korábbi fejezeteinkben megállapítottuk, hogy a digitális vezérléstechnikában meghatározó szerepet játszanak a kétállapotú elemek (pl. bekapcsoltés kikapcsolt-, gerjesztett- és gerjesztetlen állapot, impulzus érkezik és nem érkezik, áramvezetés van és

szünetel, a magas és az alacsony feszültségszint stb.) A kétállapotú vezérléstechnikai elemek matematikai tárgyalásmódja nagyon hasonlít a logikai ítéletek tárgyalásmódjához. A logikai ítéletek is kétfélék lehetnek: igazak vagy hamisak. A szoros kapcsolatra utal a logikai algebra elnevezés is. A logikai algebra alapjait még ARISZTOTELÉSZ rakta le, majd teljes rendszerré BOOLE angol matematikus fejlesztette tovább. Jelfogós rendszerek vizsgálatához SHANNON amerikai mérnök alkalmazta (1936). A BOOLE-algebra a korszerű félvezetős rendszerek leírását is lehetővé teszi. A félvezetős „kapuk” működésének leírása a logikai algebrával történik, ezért ezeket logikai elemeknek szokás nevezni. A logikai algebra a műszaki és ezen belül a gépészeti gyakorlatban azért is jelentős, mert nemcsak a villamos és elektronikus elven működő vezérlő elemek és rendszerek, hanem - a nagyfokú hasonlóság, az analógia miatt - a

pneumatikus és a hidraulikus vezérlő elemek és rendszerek működésének matematikai leírására is eredményesen használható. A logikai algebrában a változók csak két értéket vehetnek fel: a 0-t és az 1-et. Ezekhez az értékekhez - tetszés szerint - rendelhető a vezérlő elemek valamelyik határozott állapota; pl. az érintkezők (vagy szelepek) nyitott, illetve zárt, a tekercsek gerjesztett, illetve gerjesztetlen állapota stb. A logikai algebra halmazelméleti alapjaival hallgatóink már találkoztak a Matematika tantárgy keretében, ezért az ott megtanult alapfogalmakat (pl. a BOOLE-algebra azonosságait és törvé- A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 53 ► Gépipari automatizálás A vezérléstechnika alapjai A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 54 ► nyeit) ismertnek tételezzük fel, és esetenként azokat fel is fogjuk használni a későbbiekben. Ugyancsak ismertnek tételezzük fel a logikai

alapműveleteket, elsősorban az alábbi három alapművelet biztos ismeretére lesz szükség: • a NEM-művelet • az ÉS-művelet • a VAGY-művelet Miután erre a három logikai alapműveletre építünk a logikai függvények tárgyalásánál, ezért indokoltnak tűnik a legfontosabb jellemzőiknek rövid, tömör átismétlése. • A NEM-művelet (tagadás, negáció) értelmezése: ha A (logikai változó, BOOLE-változó) igaz, akkor A (olvasd: „A nem”) nem igaz, azaz hamis. Részletezve: ha például A = 1, akkor: A =0 és ha A=0 akkor: A =1 Logikai változó Logikai művelet (ítélet) A 0 1 X= A 1 0 1 igaz ítélet 0 hamis ítélet a) NEM-művelet Logikai változó A 0 0 1 1 Logikai művelet (ítélet) B X=AB 0 0 1 0 0 0 1 1 b) ÉS-művelet Logikai változó A 0 0 1 1 B 0 1 0 1 Logikai művelet (ítélet) X=A+B 0 1 1 1 c) VAGY-művelet 3.9 ábra Az ítéletet X változóval (logikai függvénnyel) jelölik, ennek bevezetésével a NEM-művelet

(-függvény) kifejezése: X = A (3.9) Az X ítélet helyessége VENN-diagram (ismertnek tételezzük fel!), vagy az ún. igazság-táblázat alapján ellenőrizhető A NEM-művelet igazságtáblázatát a 39a) ábra tünteti fel A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 54 ► Gépipari automatizálás A vezérléstechnika alapjai A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 55 ► • A konjunkciót, a logikai szorzást az ÉS-művelettel fejezzük ki. és a BOOLE-algebra segítségével írjuk le: X = AB (3.10) Igazságtáblázata a 3.9b) ábrán látható Megemlítjük azt, hogy például két sorba kapcsolt érintkező teljesíti az ÉS-műveletet. Ennek igazsága a 3.14 ábra alapján szemléleti úton is könnyen belátható Arra is tudunk példát bemutatni, hogy nemcsak villamos úton lehet az ÉSműveletet (ÉS-függvényt) realizálni, hanem pneumatikus úton is Az 5.5 ábrán egy ún pneumatikus kétkezes indítás látható, amely

pneumatikus úton megvalósított ÉS-kapcsolaton alapul • A diszjunkció, a logikai összeadás pedig a VAGY-művelet formájában valósul meg: X = A + B (3.11) Igazságtáblázatát a 3.9 c) ábrán mutatjuk be Összefoglalásképpen megállapíthatjuk, hogy a halmazok és az ítéletek logikájának tételei kiterjeszthetők az érintkezős és félvezetős logikai kapcsolásokra. 3.32 A logikai függvények értelmezése A vezérlő rendszerek működése többnyire jellemezhetők valamilyen logikai függvénnyel, illetve logikai függvényekkel. A 310 ábrán látható a logikai függvény általános értelmezése úgy is, mint a logikai kapcsolatok rendszere. A kiindulási feltételek (logikai változók) és a következményként jelentkező események (változások) között a logikai függvény teremt kapcsolatot. 3.10 ábra A logikai függvény értelmezésének jobb megértéséhez válasszunk egy elemi példát. Vizsgáljuk meg egy hétköznapi esemény, az

autóbuszról tör- A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 55 ► Gépipari automatizálás A vezérléstechnika alapjai A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 56 ► ténő leszállás körülményeit, és állapítsuk meg azt, hogy az autóbuszról történő leszállás, mint esemény milyen feltételektől és hogyan függ. Ennek érdekében bontsuk mozzanatokra a leszállás folyamatát: Az autóbusz utasa, amikor le szeretne szállni, megnyomja a megfelelő jelzőgombot (3.11 ábrán ezt a logikai változót G-vel jelöltük), hogy szándékáról értesítse az autóbusz vezetőjét Az értesítésnek ez szükséges, de nem elégséges feltétele, hiszen lehetséges, hogy a vezetőfülkében a jelzőlámpa - pl. valamilyen meghibásodás miatt - a G jelzőgomb megnyomása ellenére sem fog világítani. Az egyéb lehetséges - további - feltételeket figyelmen kívül hagyva (pl. a vezető figyelemmel kíséri-e a jelzőlámpát)

megállapíthatjuk, hogy az autóbuszvezető csak akkor szerez tudomást, ha sor kerül a G jelzőgomb megnyomására ÉS jó, működőképes a J jelzőlámpa, azaz egy logikai ÉS-kapcsolat létrejötte szükséges ennek a részeseménynek (a 3.11a) ábrán ezt T-vel jelöltük) a bekövetkezéséhez a) b) c) d) 3.11 ábra Az eddigi ismereteinket összefoglalva: a vezető csak akkor szerez tudomást (T) a leszállási szándékról, ha a jelzőgombot (G) megnyomták és a jelzőberendezés (J) jó. Mindezek alapján megrajzolhatjuk a T részesemény igazságtábláját és működési vázlatát. Tételezzük fel, hogy távolsági autó- A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 56 ► Gépipari automatizálás A vezérléstechnika alapjai A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 57 ► buszon utazik utasunk, és utaskísérő is utazik az utasokkal együtt. Az utaskísérőnek külön jelzőgombja (K) is van, amelyik ugyancsak alkalmas

a leszállási szándék jelzésére. Ezek után a vezető már kétféle módon is értesülhet a leszállási szándékról, VAGY az utas, VAGY az utaskísérő jelzése alapján. A VAGY logikai kapcsolat könnyen felismerhető- ezt a részeseményt jelöljük V-vel, és írjuk fel az igazságtáblázatát (311 b) ábra) Ezek után adott-e minden feltétel a leszálláshoz? Lehetnek még további, és eddig még figyelembe nem vett feltételek is; ha pl. útépítés vagy közműépítés miatt a megálló (ideiglenesen) megszűnt (M), a vezető nem fog megállni. Másként fogalmazva; a vezető csak akkor fog megállni, ha NEM szűnt meg a megálló. Itt a logikai tagadás, a NEM művelet érvényes (311 c) ábra). A leszállás feltétele ezek után a V részesemény bekövetkezése ÉS a megálló nem szűnt meg, R = M igaz értéke lesz. Ezzel kialakul a leszállás (L) logikai kapcsolatrendszere, logikai függvénye. A logikai függvény általános vázlatát a logikai

részkapcsolatok értelemszerű összeillesztésével a 311 d) ábrán tüntettük fel Írjuk fel a logikai algebra jelöléseivel az egyes részesemények és a végső eredmény feltételrendszerét: T = GJ V=T+K R= M L = VR = (T + K) M = (GJ + K) M (3.12) Ezzel felírtuk egy példaképpen választott esemény bekövetkezésének feltételrendszerét, a logikai függvényét. Megállapíthatjuk, hogy négy logikai változónk (feltételünk) van, ezek értékeitől (0,1) függően lesz a logikai függvény értéke is 0 vagy 1. A logikai függvény általános alakban: Fnk = f (A, B, C, N) (3.13) ahol Fnk – a logikai függvény függő változója (az esemény, a változás) n – a felső index k – az alsó index (értelmezésére a későbbiekben még kitérünk) A, B, C.N – független (logikai) változók A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 57 ► Gépipari automatizálás A vezérléstechnika alapjai A dokumentum használata |

Tartalomjegyzék Vissza ◄ 58 ► Mind az F függő, mind az A, B, C N független változók – természetesen – csak diszkrét értékeket (0,1) vehetnek fel, ebből eredően meghatározható, hogy összesen mennyi F logikai függvény értelmezhető segítségükkel. A lehetséges logikai függvények száma a független változók számával rohamosan nő Bizonyítás nélkül közöljük, hogy n logikai változó esetén összesen [ ] N = 22 n (3.14) véges számú logikai függvény állítható elő. Egy (n = 1) változó esetén tehát [ ] négy, kettő (n =2) változó esetén N = 2 2 2 = 16 logikai függvény állítha- tó elő. Az egyes függvények megjelölésére kettős indexet használnak; a felső index (n) a változók számát, az alsó (k) pedig a függvény sorszámát jelöli. Az alsó index meghatározásának módszerét az ÉS logikai elem tárgyalásánál bemutatjuk majd 3.33 A logikai függvények leírásmódjai A logikai függvények

az ÉS, VAGY, NEM logikai alapműveletek segítségével az alábbi szabatos formákban írhatók le: • • • • igazságtáblázattal, algebrai alakban, grafikus ábrázolással és jelképekkel (szimbólumokkal). a) Az igazságtáblázat már az eddigi példáinkban is előfordult (pl. a 39 ábrában is!). Az igazságtáblázatban feltüntetik a logikai (független) változók értékeinek valamennyi variációját, valamint az egyes variációkhoz rendelt függő változó értékeket Az igazságtáblázatok tehát a logikai függvény teljes értékkészletére kiterjednek b) Az algebrai alakban történő függvényleírás az egyik leggyakrabban alkalmazott módszer, mert ezáltal válik lehetővé a BOOLE-algebra azonosságainak, törvényszerűségeinek tudatos felhasználása. Az algebrai leírásmód speciális esete a logikai függvények szabályos (kanonikus) alakban történő előállítása. A logikai függvények szabályos alakja mintermek, illetve maxtermek

segítségével származtatható. A minterm elnevezés arra utal, hogy segítségével a logikai függvény minimális számú taggal írható le; a maxterm pedig ennek az ellenkezőjére. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 58 ► Gépipari automatizálás A vezérléstechnika alapjai A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 59 ► A logikai függvény minterm alakja, illetve teljes diszjunktív alakja azt jelenti, hogy mintermek (alapszorzatok) összegéből tevődik össze. A logikai függvény maxterm alakja a maxtermek (alapösszegek) szorzatából állítható elő. A 3.3 táblázat két és három változó esetére tartalmazza valamennyi mintermet és maxtermet. A mintermek, illetve a maxtermek indexe könnyen megállapítható. Például az ABC kifejezésnek (mintermnek) a számjegyes alakja 1012 a kettes számrendszerben, ennek decimális számrendszerbeli megfelelője, tehát a minterm sorszáma: 5. Az m5 = A B C felírás

egyezik a 3.3 táblázatbeli alakkal Hasonlóképpen az A + B + C = M3. Megjegyezzük, hogy a BOOLE-algebrából megismert ún. dualitás szabálya ezúttal is érvényes 3.3 táblázat Minterm m0 = A B Maxterm M3 = A + B Minterm m0 = A B C Maxterm M7 = A + B + C m1 = A B M2 = A + B m1 = A B C M6 = A + B + C m2 = A B m3 = A B M1 = A + B m2 = A B C M5 = A + B + C M0 = A + B m3 = A B C M4 = A + B + C m4 = A B C M3 = A + B + C m5 = A B C M2 = A + B + C m6 = A B C m7 = A B C M1 = A + B + C M0 = A + B + C Az előbbiekben leírtak felhasználásával egy n változós logikai függvény minterm alakja: 2n −1 Fkn ( A,B,. ) = ∑ x i m ni (315) i=0 ahol a 2 n számú xi közül bármelyik lehet 1 vagy 0 értékű attól függően, hogy az adott minterm szerepel-e vagy sem a logikai összegben. Az n változós logikai függvény maxterm alakja: A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 59 ► Gépipari automatizálás A vezérléstechnika alapjai

A dokumentum használata | Tartalomjegyzék 2n −1 ( Vissza ◄ 60 ► ) Fkn = ∏ y i + M in (3.16) i=0 ahol yi = 1, akkor, ha az adott maxterm nem szerepel és yi = 0, ha előfordul. c) A logikai függvények grafikusan is ábrázolhatók. A grafikus ábrázolás módszerei: • VENN-diagramokkal, • igazságtáblákkal és • működési diagramokkal. • A VENN-diagramokat a korábban leírtak értelmében ismertnek tételezzük fel. • Az igazságtáblák (másként VEITCH-táblák, vagy KARNAUGHtáblák) erősen eltérnek – a már megismert – és hasonló hangzású igazságtáblázatoktól. Az igazságtábla áttekinthetően, grafikus formában tünteti fel a logikai függvény mintermjeit, illetve maxtermjeit. A (315) összefüggésből látszik, hogy a logikai függvényt valójában az xi együtthatók határozzák meg, hiszen az m in mintermek adottak. Minthogy n logikai változó esetén 2 n számú minterm írható fel, a grafikus ábrázoláshoz is 2 n

elemi négyzetre, sejtre van szükség. Példaképpen a 312 ábrán négyváltozós minterm táblákat mutatunk be. Az a) ábrán feltüntettük a 16 darab mintermet, igaz, nem pontos sorrendben. A később bemutatásra kerülő logikai függvény-egyszerűsítéshez ugyanis a 3. és 4 sort, továbbá a 3 és a 4 oszlopot fel kell cserélni A gyakorlatban a mintermeket ki sem írják (lásd 3.12c) ábra), vagy csak az alsó indexeket (lásd 312b) ábra) A VEITCH-táblával történő egyszerűsítés kapcsán további sajátosságok megismerésére is sort kerítünk. a) b) c) 3.12 ábra A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 60 ► Gépipari automatizálás A dokumentum használata | Tartalomjegyzék A vezérléstechnika alapjai Vissza ◄ 61 ► • A működési diagramok a vezérléstechnikai elemek vagy rendszerek állapotát az idő függvényeként ábrázolják. Az időfüggő jelfogós áramkörök leírásához az ütemdiagramokat használják

Példákat az ütemdiagramokra a következő, 364 fejezetben, az egyes logikai alapelemek ismertetésénél mutatunk be. A logikai függvények jelképekkel, szimbólumokkal is leírhatók. Bizonyos nehézséget okoz, hogy a logikai alapelemek jelképei eltérőek; így a magyar, a német (DIN) és az amerikai (AS) szabvány szerinti jelképek erősen különböznek. Mi a továbbiakban csak a magyar a szabvány szerinti jelképekkel dolgozunk. 3.34 Logikai alapelemek A digitális vezérlő rendszerek alapvető „építőkockái” a logikai elemek (kapuk), a melyek a korábbiakban tárgyalt logikai műveleteket képesek áramköri úton végrehajtani, és működésük megfelel a BOOLE-algebra (logikai algebra) szabályainak. A logikai alapelemek elsődlegesen elektronikus alkotó elemekből (diódákból, tranzisztorokból, integrált áramköri elemekből), ellenállásokból, kondenzátorokból stb. épülnek fel, de használnak a gépiparban pl pneumatikus, illetve fluid logikai

elemeket is A logikai alapelemek valójában logikai függvények egy, illetve két változóval. A következőkben az alábbi logikai alapelemeket tárgyaljuk: • • • • • a NEM logikai elem (NEM kapu), az ÉS logikai elem (ÉS kapu), a VAGY logikai elem (VAGY kapu), a NEM-VAGY (NV) logikai elem (NOR kapu), a NEM-ÉS (NÉ) logikai elem (NAND kapu). a) A NEM logikai elem (NEM kapu) A NEM egy bemenetű logikai elem a bevezető példánkban is előfordult. A NEM (NOT) kapu kimenőjele a bemenőjel negáltja, inverze, komplemense. Igazságtáblázatát már megismertük (lásd 311 ábrán), a további ábrázolási, megadási módjait a 3.13 ábrán mutatjuk be A NEM kaput önmagában csak elvétve használják, más elemekkel kombinálva viszont gyakran. A 313 c) ábrán látható, hogyan kell a tagadást jelképi formában feltüntetni. VEITCH-táblája (313 b) ábra) két sejtből áll, és a NEM függvényt a felső sejtbe beírt 1 számjeggyel egyértelműen megadhatjuk

Itt A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 61 ► Gépipari automatizálás A vezérléstechnika alapjai A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 62 ► érdemes megemlíteni, hogy a VEITCH-táblából a logikai függvény algebrai alakja is előállítható. A módszer lényege a következő: A változót jelképező vonalat – önmagával párhuzamosan – mozdítsuk el vízszintes irányban, ezáltal az alsó sejtet – képzeletben – „lefedtük” Az ilyen módon „lefedett” sejtben nincs 1-es számjegy A függvényt ebben az esetben az A változó negáltja írja le: X = A . A módszer leírását - több változó esetére a későbbiekben még kiegészítjük A NEM logikai alapelem jelfogós (relés) megvalósítását a 3.13e) ábrán mutatjuk be Ha az NA = A bemenőjel: akkor az A = 1, a JA relé „megszólal”, az A (nyitó, nyugalmi) érintkező nyit, és az X lámpa nem világít. Természetesen, ha A = 0, akkor a

lámpa világít (X = 1). a) c) e) b) d) 3.13 ábra b) Az ÉS logikai elem (ÉS kapu) Az ÉS logikai elem ugyancsak előfordult bevezető példánkban (lásd 3.11 ábrát). Az ÉS kapu két bemenetű logikai elem, működését kétváltozós logikai függvény írja le. Már megállapítottuk, hogy összesen N = 16 különböző kétváltozós függvény képezhető Ezek között helyezkedik el az ÉS függvény is, jele: F12 = AB (3.17) Az ÉS kapu igazságtáblázatát, VEITCH-tábláját, jelképét és relés megvalósítását szemlélteti a 3.14 ábra A NEM kapu ismertetésénél bemutatott A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 62 ► Gépipari automatizálás A vezérléstechnika alapjai A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 63 ► módszert – kissé kiegészítve – ebben az esetben is használhatjuk az ÉS kapu logikai függvényének előállításához, ha ismerjük a VEITCH-tábláját (3.14 b) ábra) Az A változó

jelzővonalát elmozdítva először „0”, majd „1” sejtet fed le. Ha a B változó jelzővonalát függőlegesen lefelé mozdítjuk el, hasonló eredményt kapunk Az A és a B változók tehát külön-külön és együttesen is lefedik az m 32 mintermet, amely egyúttal a logikai függvényt is megadja, hiszen a többi sejt zérus (0). Tehát: X = m 32 = AB a) b) c) e) d) 3.14 ábra A d) ábrán feltüntettük az ÉS kapu idődiagramját is, amely félvezetős elemekkel történő realizálásnál játszik szerepet. Az 1 jel lehet pozitív feszültség, vagy egy adott feszültségszintnél magasabb feszültségszint, ilyenkor pozitív logikáról beszélnek. Ellenkező estben negatív logikához jutunk (Ezek az ún. statikus áramkörök) Az 1 jel lehet egy áramimpulzus fellépése vagy hiány is (Ezeket nevezik dinamikus áramköröknek) Az e) ábrán az ÉS kapu működési viszonyainak szemléltetésére a relés megvalósítást is feltüntettük. Az ábra alapján

könnyen belátható, hogy a kimeneten csak akkor lesz jel (az X lámpa csak akkor világít, azaz X = 1), ha mindkét bemeneten az NA és az NB nyomógombokat (A = 1 és B = 1) egyidejűleg működtetjük. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 63 ► Gépipari automatizálás A vezérléstechnika alapjai A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 64 ► c) A VAGY logikai elem (VAGY kapu) A VAGY logikai elem a logikai összeadást (a diszjunkciót) megvalósító alapelem. A VAGY logikai kapcsolat is szerepelt a bevezető példánkban (lásd a 3.11 ábrát is) A VAGY kapu legfontosabb jellemzői a 315 ábrán foglaltuk össze. Az igazságtáblázat (az a) ábra) azt mutatja, hogy az X kimenőjel csak akkor lesz zérus (0), ha egyik bemenetre sem érkezik jel A korábbiak ismeretében a VEITCH-tábla, a logikai szimbólum, a az idődiagram már nem igényel külön magyarázatot. A relés kapcsolással (az e) ábra) kapcsolatban is csupán

egy megjegyzést teszünk; a VAGY logikai feltétel (függvény) az A és B (záró-) érintkezők párhuzamos kapcsolása esetén teljesül. A későbbiek szempontjából is igen fontos, hogy az eddig felsorolt 3 alapelem (NEM, ÉS, VAGY) segítségével bármely logikai függvénykapcsolat felírható mintermek vagy maxtermek alakjában, ezért a három alapelem funkcionálisan teljes rendszert alkot. Ezt a funkcionálisan teljes rendszert gyakran jelölik N-É-V alakban is. a) b) c) e) d) 3.15 ábra d) A NEM-VAGY (NV) logikai elem (NOR kapu) A kétbemenetű NEM-VAGY (NOR) logikai elem igazságtáblázata (316.a) ábra) szerint az X kimeneten csak akkor van jel, ha mind az A, mind a B bemeneten 0 jel érkezik, azaz a VAGY logikai alapelem tagadása, inverze. Elnevezése is tükrözi ezt a kapcsolatot Rövidített jelölése lehet: NV, vagy az elterjedtebben használatos, az angol elnevezésből származó A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 64 ►

Gépipari automatizálás A vezérléstechnika alapjai A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 65 ► rövidítés: NOR. A NOR (Not OR= NOR) logikai elem a tranzisztoros és integrált áramkörös megoldásokban természetes elem, azaz a bennük megvalósuló tényleges működés éppen a NOR logikai függvénynek felel meg. A NOR függvény algebrai alakban: F82 = A + B (3.18) Alkalmazzuk – az ismertnek feltételezett – BOOLE algebra tételei közül a DE MORGAN-tételt: F82 = X = A + B = A. B (319) Megjegyezzük, hogy a NOR logikai elemet leíró kétváltozós logikai függvény (3.19) összefüggésében az F felső indexe a változók számát, az alsó indexe – a korábbiakban már leírtakkal összhangban – a függvény sorszámát jelenti. Az alsó index azért 8, mert az igazságtáblázatában csak az első sorban (ennek a sornak a súlya 23, azaz éppen 8) szerepel logikai 1 érték. A 3.16 ábrán feltüntettük a NOR kapu

VEITCH-tábláját b) ábra), a logikai jelképét c) ábra), és idődiagramját d) ábra). A relés megvalósítás e) ábra) két sorba kapcsolt nyitó (0) érintkezőt tartalmaz. Látható, hogy az X jelzőlámpa csak akkor világít, ha egyik bemeneten sincs logikai 1 jel A NOR kapu párhuzamosan kapcsolt záró (1) érintkezőkkel is realizálható (lásd 3.16 f) ábrán!) a) c) e) f) b) d) 3.16 ábra A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 65 ► Gépipari automatizálás A vezérléstechnika alapjai A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 66 ► e) A NEM-ÉS (NÉ) logikai elem (NAND kapu) A kétbemenetű NEM-ÉS, NÉ (Not AND=NAND) logikai alapelem igazságtáblázata (3.17a) ábra) szerint az X kimeneten mindig logikai 1 jel van, kivéve, ha mindkét bemeneten 1 logikai jel van. Az ÉS kapu tagadása, inverze, elnevezése is ebből ered a) b) c) d) e) f) 3.17 ábra A NAND logikai elem – a NOR kapuhoz hasonlóan – a

tranzisztoros és az integrált áramköri építőelemek működését jellemző logikai függvény szerint működik, tehát az ilyen rendszerek leírásánál bír nagy jelentőséggel. Írjuk fel a NAND függvényt (ezúttal is felhasználjuk a DE MORGAN tételt): F142 = X = AB = A + B (3.19) Az F142 kétváltozós logikai függvény alsó indexe az igazságtáblázatból egyértelműen megállapítható; miután az első három sorban logikai 1 érték szerepel, ezek összege: 23 + 22 + 21 = 14. A NAND logikai elem legfontosabb jellemzőit a 317 ábrán tüntettük fel; VEITCH-tábláját a b), jelképét a c), idődiagramját pedig a d) ábrán tüntettük fel. A relés megvalósítást ezúttal is két változatban rajzoltuk meg (az e) és az f) ábrák). Mindkét esetben igaz, hogy az X jelzőlámpa csak egy esetben nem világít (X=0), ha mindkét bemeneten logikai 1 jel van. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 66 ► Gépipari automatizálás A

dokumentum használata | Tartalomjegyzék A vezérléstechnika alapjai Vissza ◄ 67 ► Megjegyezzük, hogy további kétváltozós logikai kapukat is használnak, igaz, hogy ritkábban. Ilyenek például: az ekvivalencia-, az inhibició-, és az implikáció kapuk. Ismertetésükre nincs lehetőségünk Több helyen is megemlítettük, hogy a tranzisztoros és az integrált áramkörökben a NOR és a NAND logikai kapuk a meghatározó jelentőségűek. Ezért is fontos a NOR és a NAND kapuk logikai függvényei és a N-É-V függvényei közötti kapcsolat ismerete. Az egyik rendszerből a másik rendszerbe történő áttéréshez használható összefüggéseket (a DE MORGAN szabály alapján) a (3.18) és a (319) összefüggések tartalmazzák. Bizonyítás nélkül közöljük csak azt is, hogy a NEM, a VAGY és a ÉS logikai kapuk megvalósíthatók, realizálhatók mind a NOR, mind a NAND kapuk segítségével. Előzőekből az is adódik, hogy külön-külön mind a

NOR, mind NAND kapu is funkcionálisan teljes rendszert alkot. Végül még egy fontos megjegyzést teszünk; a logikai alapelemek nemcsak két bemenetű kapuk lehetnek, hanem 3, 4 stb. bemenettel is rendelkezhetnek 3.35 A logikai függvények egyszerűsítése A szabályos alakban kifejezett logikai függvény egyszerűsítési eljárása során elérhető a minimális terjedelmű függvényalak (terjedelmen az előforduló betűk, logikai változók számát értik). A minimális terjedelmű függvényalak előállítása alapvető fontosságú, mert ennek a legegyszerűbb függvényalaknak a megvalósítása igényli a legkevesebb építő elemet, logikai kaput. A realizáláshoz szükséges logikai kapuk száma pedig értelemszerűen a megvalósítás költségeire van kihatással Jelfogós hálózatoknál például egyértelműen a logikai függvény legegyszerűbb alakjához (ún. minimál alakhoz) tartozik a legkevesebb építőelem (érintkező, jelfogó) A minimális

terjedelmű függvényalak előállítására alkalmas egyszerűsítési eljárások közül csak kettővel foglakozunk: • egyszerűsítés összevonással • egyszerűsítés grafikus módszerrel. A módszereket ezúttal is egy egyszerű példa segítségével mutatjuk be. A példa szöveges megfogalmazása: Egy (programvezérlésű) marógép előtolása (F) elindítható az A kézi kapcsolóval vagy egy B helyzetkapcsolóval, amelynek működését üzemszerűen ütköző váltja ki, de kézi úton is működtethető. A marógép asztala A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 67 ► Gépipari automatizálás A vezérléstechnika alapjai A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 68 ► azonban csak akkor végezhet előtoló mozgást, ha a C véghelyzetkapcsoló nincs benyomott állapotban, azaz az asztal nincs véghelyzetében. Feladatunk legyen a logikai függvény megfogalmazása, a legegyszerűbb alakjának előállítása, és

például relés, illetve tranzisztoros megvalósítása. Ebben az egyszerű esetben a logikai függvény felírása nem igényel külön magyarázatot, szemléleti úton előállítható a háromváltozós logikai függvény: F3 = ( A + B) C (3.20) Nyilvánvaló, hogy összetettebb feladatok esetén ez az út nem járható. A feladat megfogalmazásának ismeretében viszont a logikai függvény igazságtáblázata könnyen megfogalmazható. Példánk igazságtáblázata a 318a) ábrán látható. a) b) c) d) e) f) 3.18 ábra A feladat megfogalmazásánál leírt feltételeket az m2, az m4 és az m6 mintermek elégítik ki, ennek segítségével felírhatjuk a logikai függvény minterm (másként megfogalmazva: teljes diszjunktív) alakját: 7 FK3 = ∑ x i m 3i = m 32 + m 34 + m 36 = ABC + ABC + ABC (3.21) i =0 A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 68 ► Gépipari automatizálás A vezérléstechnika alapjai A dokumentum használata |

Tartalomjegyzék Vissza ◄ 69 ► A (3.15) általános érvényű összefüggésbe helyettesítettünk be; a lehetséges mintermek száma: N = 23 = 8, ebből példánkban csak az X2, X4 és X6 együtthatók értéke 1, a többi együtthatóé pedig 0. Az igazságtáblázatban az F3 függvényt ugyancsak az Xi együtthatókkal jellemeztük. a) Egyszerűsítés összevonással A példabeli Fk3 függvény minterm alakja a BOOLE algebra alapvető azonosságai és tételei segítségével összevonható, egyszerűsíthető (megjegyezzük, hogy egyúttal jó alkalom a BOOLE algebra azonosságainak átismétlésére is!). Vizsgáljuk meg az Fk3 (321) összefüggés szerinti alakját, és vegyük észre, hogy a C mindhárom mintermben előfordul, a disztributivitás törvénye alapján „kiemelhető”: ABC + ABC + ABC = ( AB + AB + AB) C (3.22) A zárójelen belüli két tagból kiemelhető az A változó, és a B + B = 1 alapvető azonosság felhasználásával további

összevonást, egyszerűsítést érhetünk el: ( AB + AB + AB)C = [ AB + A( B + B)]C = ( AB + A )C Az ún. abszorpciós törvény felhasználásával még ez az alak is tovább egyszerűsíthető, hiszen az AB + A = B + A = A + B azonos átalakítást elvégezve a logikai függvény legegyszerűbb (minimális terjedelmű) alakja a következők szerint adódik: FK3 = ( A + B) C (3.23) Eredményünk pontosan megegyezik a szemlélet alapján felírt (3.20) szerinti függvényalakkal Hasonló módon kellett volna eljárnunk, ha a függvényt maxterm alakban kívántuk volna előállítani b) Egyszerűsítés grafikus módszerrel A korábbiakban már szerepelt, hogy a logikai függvények maxterm, illetve minterm alakjaival egyenértékű azok ábrázolása VEITCH- (logikai-, KARNAUGH-) táblák segítségével, mert egy-egy sejt egy-egy mintermet (illetve maxtermet) képvisel. Ez az ábrázolásmód lehetőséget teremt az A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 69

► Gépipari automatizálás A vezérléstechnika alapjai A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 70 ► egyszerűsítésre is, sőt feleslegessé teszi a függvény szabályos (minterm, vagy maxterm) alakjának előállítását is. A grafikus egyszerűsítés módszerét a minterm tábla segítségével mutatjuk be. A példabeli háromváltozós logikai függvény minterm tábláját a 3.18b) ábrán tüntettük fel A minterm tábla értelmezéséből adódik (de egyébként is könnyen belátható), hogy az egymás melletti, „szomszédos” mintermek csak egy változó állapotban különböznek, azaz a VEITCHtábla szomszédos sejtjeiből „tömböket” lehet képezni. Ez a művelet tulajdonképpen két minterm összevonásával egyenértékű művelet Az így nyert tömb „rendszáma”: 1. A 318b) ábrán az m2 és az m6 mintermek szomszédosak, tehát tömbösíthetők (I tömb) De vajon a tömbösítéssel nem követünk-e el hibát? A

bizonyításhoz vizsgáljuk meg ezeknek a szomszédos sejteknek a mintermjeit: m 2 = ABC ;illetve: m 6 = ABC Valóban csak egyetlen változóban (A, illetve A ) különböznek egymástól, ezért össze is vonhatók: ABC + ABC = ( A + A ) BC = BC (3.24) hiszen: A + A = 1 (alapvető BOOLE azonosság). Alkalmazzuk most az I. tömbre vonatkozóan a VEITCH-táblára érvényes „kiolvasási” szabályt, és írjuk fel az I tömb „összevont” termjét A kiolvasás szabályát a NEM logikai elem vizsgálatánál már megismertük. A 3.18b) ábráján lévő VEITCH-táblán az A változót jelképező egyenes vonal elmozdításával az I tömb csak részben „fedhető” le, ezért az A változót az összevont term felírásánál nem kell figyelembe venni A B változó ugyanakkor teljesen, míg a C változó egyáltalán nem fedi le az I. tömböt Írjuk fel mindezt algebrai alakban is: BC (3.25) Megállapíthatjuk, hogy a (3.24) eredményünkkel megegyező algebrai alakhoz

jutottunk, és a feltett kérdésünkre is egyértelműen pozitív választ adhatunk, a tömbösítéssel és a tömbökre felírt összevont termekkel nem követünk el hibát, a BOOLE algebra szabályait nem sértjük meg. A 3.18b) ábra VEITCH-tábláján feltüntettünk egy II jelzésű tömböt is. A tömbösítés így is megengedett, mert az így tömbösített mintermek, A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 70 ► Gépipari automatizálás A vezérléstechnika alapjai A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 71 ► sejtek is „szomszédosak” egymással (logikai értelemben véve), hiszen csak egy változóban térnek el egymástól: m 4 = ABC ; és m 6 = ABC Azaz: csak a B változóban van eltérés. Általánosan is igaz, hogy az ilyen módon felépített VEITCH-tábla szélső elemei tömbösítés szempontjából szomszédosaknak tekinthetők. Előzőek alapján tehát az m4 és m6 (érvényes, azaz logikai 1

együtthatójú) sejtek tömbösíthetők. Az így nyert II tömb összevont termje: AC (3.26) Az összevont term felírásánál a B változót nem kell figyelembe venni, hiszen a II. tömb (rendszáma: 1) egyik elemét fedi csak le, a másikat nem Az A változó a II. tömböt lefedi (A), a C változó pedig nem ( C ) Valamennyi xi = 1 sejtet tömbösítettünk ezzel, így a logikai függvény az összevont termek logikai összegeként előállítható: FK3 = AC + BC = ( A + B) C (3.27) Az eredményként kapott logikai függvényt úgy állítottuk elő, hogy felhasználtuk a tömbösítés eredményeként kapott termeket (lásd a (3.25) és (3.26) összefüggéseket), ezek logikai összegzése után kapott függvényalakból kiemeltük a C logikai változót Megjegyzés: bármelyik sejt akár többször is felhasználható a tömbösítés során, több tömbnek is lehet alkotó eleme. Megállapíthatjuk, hogy az így nyert logikai függvény teljesen azonos az összevonással

nyert (3.23), illetve a szemléleti úton felírt (320) logikai függvényekkel. Megjegyezzük, hogy a VEITCH-tábla segítségével végrehajtott egyszerűsítés eredményeként kapott logikai függvény esetenként tovább egyszerűsíthető a BOOLE algebra szabályai szerint. Példánkban ezt jelentette a C logikai változó kiemelése, amely művelettel a korábbi alakban szereplő A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 71 ► Gépipari automatizálás A vezérléstechnika alapjai A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 72 ► négy változó háromra csökkent, miközben a logikai függvény tartalmilag változatlan maradt. Összefoglalásképpen megállapíthatjuk, hogy mindkét egyszerűsítési eljárással azonos eredményt kaptunk. A (327) szerinti egyszerűsített függvényalakot a (321) szerinti teljes diszjunktív alakban felírt logikai függvényalakkal összevetve leszűrhetjük azt, hogy az egyszerűsítés

eredményeként a logikai változók száma 9-ről 3-ra csökkent, és a (N-É-V) logikai műveletek száma is hasonló módon; 5-ről 3-ra csökkent. A 318 c) és d) ábrákon megrajzoltuk a logikai függvényt megvalósító jelfogós hálózatokat a minimalizálás előtti szabályos (teljes diszjunktív), illetve a minimalizált függvénylakra vonatkozóan. Bár a kapcsolások egyenértékűek, mégis feltűnő, hogy a d) szerinti kapcsolás lényegesen egyszerűbb, hiszen 9 érintkező helyett mindössze 3 érintkezőt tartalmaz Ezzel egyúttal azt is bebizonyítottuk, hogy jelfogós realizálás esetén - a logikai függvények egyszerűsítésének eredményeként - az érintkezők száma a logikai függvényt leíró betűk (változók) számával azonos mértékben csökken. Ez a pontos megfelelés tranzisztoros és integrált áramköri megvalósítás esetén nem érvényes. Nyilvánvaló, hogy az egyszerűsített logikai függvény realizálható NOR és NAND kapukkal is.

A (327) szerinti függvényalakot a BOOLE algebra szabályainak felhasználásával - célszerűen - átalakítva; például az (A+B) kétszeres tagadása és a DE MORGAN azonosság felhasználásával csak NOR logikai kapukat tartalmazó függvényalak nyerhető: [ ] F3 = ( A + B) C = ( A + B)C = ( A + B) + C (3.28) Bár a kapott eredmény alakja kissé bonyolult, de az így is leolvasható belőle, hogy a példánkbeli logikai függvény megvalósításához mindössze kettő két bemenetű NOR logikai kapu szükséges. A konkrét megvalósítást a 3.18e) ábra szemlélteti A NAND kapukkal történő realizáláshoz ugyancsak az egyszerűsített logikai függvény célszerű átalakításával juthatunk el. Az egyes lépéseket külön nem részletezve: [ ][ ] F3 = ( A + B) C = AC + BC = AC + BC = AC BC (3.29) A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 72 ► Gépipari automatizálás A dokumentum használata | Tartalomjegyzék A vezérléstechnika alapjai

Vissza ◄ 73 ► A NAND függvényekkel történő realizálás a 3.18f) ábra alapján követhető A C logikai változó előállításához szükséges egy inverter, és további három NAND kapu is. Megjegyezzük, hogy a - logikai függvényekkel leírt - egyes vezérlőrendszerekben vannak olyan változó értékkombinációk (mintermek vagy maxtermek), amelyek a vezérlő berendezés szerkezeti adottságai miatt nem következhetnek be, vagy amelyeket nem kell figyelembe venni, azaz közömbös, hogy ezeknek logikai értéke 1 vagy 0. Ezeket a megvalósíthatatlan, illetve közömbös, figyelmen kívül hagyható, közömbös kombinációkat redundanciáknak (felesleges közleményeknek) nevezik A redundancia fogalmát a korábbiakban már tisztáztuk A közömbös értékű kombinációk is bevonhatók az egyszerűsítésbe, ennek konkrét példán történő bemutatására - a terjedelmi korlátok miatt - nincs lehetőség Végül foglaljuk össze a grafikus egyszerűsítés

legfontosabb szabályait: 1. Minden 1 logikai értékű sejtnek szerepelnie kell legalább egy tömbben 2. Törekedni kell arra, hogy s létrehozott tömbök rendszáma maximális legyen, a tömbök száma pedig minél kisebb. 3. Csak olyan tömbök hozhatók létre, amelyekben a tömbösített sejtek száma 2-nek egész számú hatványa. 4. Tömbösítésnél a szélső elemek „szomszédosnak” és ezáltal tömbösíthetőnek tekinthetők. 5. A redundáns, közömbös értékű kombinációk mintermjei tetszés szerint bevonhatók a tömbösítésbe, ezáltal növelhető a tömbök rendszáma 6. A tömbökre felírható termek logikai összege adja az egyszerűsített logikai függvényt. 7. Az egyszerűsített logikai függvényben - a disztributivitás törvénye alapján - kiemeléssel további összevonás, illetve egyszerűsítés végezhető el A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 73 ► Gépipari automatizálás Pneumatika és elektropneumatika

A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 74 ► 4. Pneumatika és elektropneumatika 4.1 Pneumatikai alapfogalmak A műszaki tudományok azon területét, mely a levegő nyomását információhordozásra illetve munkavégzésre használja fel, pneumatikának nevezzük. Történeti áttekintés: • Először több mint 2000 évvel ezelőtt fogták munkára a sűrített levegőt. • A 12. századig komoly alkalmazás nem volt Ekkortól alkalmazták a szélmalmokat, amely a szél sebességét használja, így nem tekinthető szorosan véve pneumatikának. • 17-19. században jelent meg az ipar szűkebb területén Az alkalmazás a 19. században erőteljesen fellendült (csőposta, vasúti fék, légkalapács, ütve fúró stb.) • Rohamos fejlődés a II. világháború után tapasztalható, különösen a tipizált elemek megjelenése után (pótlólagos automatizálás, robotizálás stb.) A sokoldalú hasznosíthatóság miatt sok ága alakult ki, melynek

egyik csoportosítási lehetősége az alkalmazott nyomásszint. Kis nyomású pneu. Normál nyomású pneu. Nagy nyomású pneu. Igen nagy nyomású pneumatika p<0,2 bar 0,2<p<2 bar 2<p<10 bar p>10 bar Kizárólag irányítási feladatra (ún. fluid technika) Irányítási feladatok, mérőkészülékek (leggyakrabban membrános) Ipari pneu. leggyakrabban alk nyomástartománya (automatizálás, fék, festés, szállítás stb.) Motorindítás, repüléstechnika, hajók stb. (törekvés a nagy teljesítménysűrűségre) A pneumatika előnyei: • A levegő kis viszkozitású, kis súrlódású, ezért nagy sebességgel és hosszú vezetékben vezethető (a hidraulikával szemben). • Az üzemelés külső körülményeire nem érzékeny, tűzveszélyes helyen is jól alkalmazható. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 74 ► Gépipari automatizálás A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Pneumatika és elektropneumatika Vissza

◄ 75 ► • Az üzemi jellemzők könnyen irányíthatók (erő, nyomaték, sebesség, fordulatszám). • A forgó motor (levegős) teljesítmény/súly aránya kisebb, mint az elektromotoroké. Kézi szerszámoknál előnyös • A munkafolyamatok jól automatizálhatók. • Lineáris mozgások könnyen megvalósíthatók. • Központi energiaforrás viszonylag egyszerűen kiépíthető, illetve az üzemek nagy részében rendelkezésre áll. • A fáradt energiahordozó elvezetése nem okoz gondot. • Irányváltás egyszerűen megoldható. • Túlterhelhető, mert a nyomás felső határát könnyű korlátozni, illetve összenyomható. • Munkavégző közegre kisebb figyelmet kell fordítani, mert mindig friss, nem öregszik, mint az olaj. • Környezetbarát: mágneses, radioaktív stb. térre érzéketlen, környezetét nem szennyezi. • Hőmérsékleti ingadozásra nem érzékeny. • Elemei tipizáltak, így egyszerűen, gyorsan összeépíthetők,

élettartamuk nagy. • Kezelése, gyártása, javítása, szerelése egyszerű, olcsó, pontatlanságokra kevésbé érzékeny. A pneumatika hátrányai: • • • • A levegő összenyomható. Sűrített levegő hálózat kiépítése drága. A fáradt levegő energiája nem hasznosítható. Viszonylag kis erőket tud és az erő-, illetve terhelésváltozásra érzékeny: - sebességállandósítás nehéz; - szinkronjáratás nehéz; - hajlamos az akadozó csúszásra (kis sebességeknél). • A nagy nyomású levegő érzékeny a szennyezettségre. • Szabadban, alacsony hőmérsékleten az expanzió miatt lefagyás veszély. • A kiáramló levegő zajos lehet. Ezen tulajdonságok indokolják a pneumatika sokoldalú és nagyarányú elterjedését a gépiparban éppen úgy, mint az ipar más területén. Előnyö- A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 75 ► Gépipari automatizálás A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Pneumatika és

elektropneumatika Vissza ◄ 76 ► sen alkalmazzák a gépiparban pótlólagos automatizálásra, anyagmozgató berendezéseknél, készülékeknél, robotok és robotmegfogók építésénél, járműiparban mind a gyártás, mind a felhasználás területén (fékberendezések működtetése, utas ajtók működtetése), bútoriparban és más tűzveszélyes helyen, élelmiszeriparon belül (konzervipar, tejipar, mindenféle palackozóban) stb. A pneumatikus rendszerek általános felépítését az 4.1 ábra tartalmazza, amely alapvetően két fő részre bontható: • általános üzemi adottságok (a sűrített levegő előállításának eszközei); • tervező által tervezendő irányító rendszer. Az „általános üzemi adottságok” között felsorolt eszközök közül csak a kompresszorokkal foglalkozunk. Tervező által tervezendő irányító rendszer (tervezés alatt a rendszertervet és a tipizált egységek kiválasztását értjük): • Levegő

előkészítő egység 1. levegőszűrő 2. nyomáscsökkentő 3. olajköd kenő 1. A levegőszűrővel egyszerűsége miatt nem foglalkozunk A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 76 ► Gépipari automatizálás Pneumatika és elektropneumatika A dokumentum használata | Tartalomjegyzék ◄ Vissza 77 ► 4.1 ábra 2. Nyomáscsökkentők: Feladata: • az eszköz utáni nyomás beállítása; • a beállított nyomás állandó értéken tartása. Működésük: Ha a c1 rugóval beállított nyomásnál kisebb a p2 nyomás értéke, akkor a membránra hatóerő kicsi, és az ülékes szelep nyitva van lehetővé téve a p1 p2 irányú áramlást. Ha p2 nyomás a beállított érték fölé nő, a membrán segítségével a szelep lezár (4.2 ábra) a) b) c) d) 4.2 ábra A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 77 ► Gépipari automatizálás Pneumatika és elektropneumatika A dokumentum használata | Tartalomjegyzék

Vissza ◄ 78 ► 3. Olajköd-kenő: Működése: A Bernoulli egyenlet értelmében a szűkülő keresztmetszetben a levegő sebessége megnő, a nyomása lecsökken, így a kenőolaj a csövön keresztül felfelé halad, kicsepeg a csőből és hozzáadódik a levegőhöz, miközben el is porlad. Ezzel megvalósítja az olajköd kenést A csepegés mértéke fojtószeleppel változtatható (43 ábra) 4.3 ábra 4.11 Irányítórendszer Az irányítási feladatokat ellátó elemek összességét a pneumatikában szelepeknek nevezzük. Az 4.1 ábrán látható felosztáson túlmenően a következő felosztást is alkalmazhatjuk. Felosztásuk: • működésmód szerint - áramlás irányát meghatározó szelepek (útváltók) - záró szelepek - mennyiségirányítók - nyomásirányítók • működtetés módja szerint - mechanikus - pneumatikus közvetlen működtetésű távvezérelhető - elektromos közvetett működtetésű ] • záróelem jellege szerint - ülékes -

szögelfordulással zárók A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 78 ► Gépipari automatizálás Pneumatika és elektropneumatika A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 79 ► ÚTVÁLTÓK Az útváltók az áramlás kezdetét, végét és az áramlás irányát határozzák meg. A vezérlőjel hatására a kapcsolási állapotát változtatják meg úgy, hogy különböző nyomásszintű tereket egymással összekötnek, illetve elválasztanak. Digitális működésmódot valósítanak meg: • nyitott (1) • zárt (0) Jellemzésükre egy törtet használunk, ahol • a számláló az útváltó által realizált csatornák számát jelenti, • a nevező pedig az útváltó kapcsolási helyzeteinek számát. Például: 3/2 útváltó • az útváltó által használt csatornák száma: 3 • az útváltó kapcsolási helyzeteinek száma: 2 Példák különböző útváltó típusokra: (az alaphelyzetet a 4.4 és 45 ábrán a bal

oldali ábrarész jelzi) 4.4 ábra A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 79 ► Gépipari automatizálás Pneumatika és elektropneumatika A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 80 ► 4.5 ábra Útváltók működtetési lehetőségei és jelképei: Útváltók alkalmazása: • 2 utú útváltók: - pneumatikus kéziszerszámoknál - jeladóként: készülékekben forgácsoló megmunkálás gépeinél • 3 utú útváltók: két darab két utú útváltó célszerű összeépítésének eredménye a 6. ábra szerint 3/2 útváltók alkalmazása: • a rendszer nyomás alá helyezése, illetve nyomásmentesítése; • egyszeres működésű hengerek és forgó motorok irányítása; • jeladó elemként (végállás kapcsoló); • logikai elemként. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 80 ► Gépipari automatizálás Pneumatika és elektropneumatika A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza

◄ 81 ► 4.6 ábra • 4 utú és 5 utú útváltók: Funkciójuk visszavezethető 2 darab egyidejűleg működtetett 3/2-es útváltóra. A kéthelyzetű útváltók lehetnek monostabil és bistabil kivitelűek. Monostabil a rugó visszatérítésű, amelyek lehetnek • alaphelyzetben zárt, • alaphelyzetben nyitott kivitelűek. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 81 ► Gépipari automatizálás Pneumatika és elektropneumatika A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 82 ► A levegő-működtetésűek lehetnek • nyomásnövekedésre kapcsolók, • leszellőztetésre kapcsolók. Fontos konstrukciós szempont, hogy az útváltó kis átfolyási ellenállású legyen. Az útváltók globális, a teljesség igénye nélküli áttekintése után ismerkedjünk meg egy különleges, a pneumatikus rendszerek védelme szempontjából fontos útváltóval, a feltöltő modullal, amely nem más, mint célszerűen összekapcsolt

két útváltó (4.7 ábra) 4.7 ábra Feltöltő modul jelképe (4.8 ábra): 3/2 monostabil, pneumatikus vezérlésű útváltó 2/2 differenciál tolattyúfelületű, mindkét oldalról pneumatikus vezérlésű 4.8 ábra A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 82 ► Gépipari automatizálás Pneumatika és elektropneumatika A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 83 ► Működése (a működés leírása mind a metszeti mind a jelképes ábrára vonatkozik): A modul rajzolt helyzete az alaphelyzet. Ha az X12 vezérlőjel értéke „1” akkor a 3/2 útváltó tolattyúja baloldalra mozdul. Az „1” levegő, ezért a „2” csatornában a nyomás lassan növekszik. (Nyomásnövekedés sebessége a fojtószeleppel beállítható) Ha a feltöltődő rendszer nyomása eléri az üzemi nyomás 75-80%-át, a differenciálfelületű 2/2 útváltó tolattyúja átvált, így „1” „2” átmenet ellenállás nélküli átáramlást

tesz lehetővé. Ha X12 vezérlőjel megszűnik, a 3/2 útváltó tolattyúja a beépített rugó segítségével jobbra mozdul, így a modul mögötti rendszer a „3” csatornán keresztül leszellőzik. Ennek az elemnek az az előnye, hogy a rendszer bekapcsolásakor vagy például vészstop gomb használata utáni működtetés esetén előforduló váratlan, még rendszertelen, gyors mozgások, melyek balesetet vagy törést eredményezhetnek, nem fordulhatnak elő. ZÁRÓSZELEPEK • Jellemző: A levegő áramlását az egyik irányban lezárja, a másik irányban szabaddá teszi. Csak az áramlás irányát befolyásolja, az áramlás idejét nem (szemben az útváltókkal). • Fajtái: a) Visszacsapó szelep 1 2 áramlási irány: levegő szabad áramlása 2 1 áramlási irány: nincs áramlás, zárt A visszacsapó szelepek általában ülékes kivitelűek, rugóterhelésűek, átáramlás esetén kicsi rajtuk a nyomásesés (Δp ≅ 0,1-0,3 bar). Létezik rugó nélküli

kivitelben, de ezt a típust feltétlen függőlegesen kell beépíteni. Jelképe a 49 ábrán látható 4.9 ábra A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 83 ► Gépipari automatizálás Pneumatika és elektropneumatika A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 84 ► b) Vezérelt visszacsapó szelep (jelképét a 4.10 ábra mutatja) 4.10 ábra Vezérlőjel nélkül úgy működik, mint egy sima visszacsapó szelep. Működés: 1 2: szabad levegőátfolyás minden esetben 2 1: „X” vezérlőjel = 0: áramlás nincs „X” vezérlőjel = 1: szabad átáramlás Van olyan változat is, mely esetben a vezérlőjel a szelep nyitását akadályozza. c) Kettős visszacsapó szelep, vagy váltószelep (4.11 ábra) 4.11 ábra Két, golyóval lezárható bemenete (Be1 és Be2), valamint egy kimenete van. Logikai VAGY elemnek tekinthető, mert a kimeneten (Ki), akkor van levegőkiáramlás, ha VAGY a Be1 bemeneten, VAGY a Be2 bemeneten van

levegő beáramlás. Ha egy időben mindkét bemeneten van levegő beáramlás, akkor a nagyobb nyomású levegő jelenik meg a kimeneten. Táblázatosan: Be1 0 0 1 1 Analitikusan: Ki = Be1 + Be2 A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Be2 0 1 0 1 Ki 0 1 1 1 Vissza ◄ 84 ► Gépipari automatizálás Pneumatika és elektropneumatika A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 85 ► d) Kettős zárószelep (4.12 ábra) 4.12 ábra Ezen az elemen keresztül CSAK akkor áramlik levegő, ha mindkét bemeneten van jel, és ebben az esetben a kisebb nyomású levegő jelenik meg a kimeneten. Ez az elem valósítja meg a logikai ÉS elemet. Táblázatosan: Be1 0 0 1 1 Be2 0 1 0 1 Analitikusan: Be1 • Be2 = Ki Ki 0 0 0 1 e) Gyorsleürítő szelep (4.13 ábra) 1: bemenet 2: kimenet 3: leürít 4.13 ábra p1 > p2: áramlás 1 2, töltés üzemmód (3-as csatorna zárva) p1 < p2: p2 nyomás a golyót jobbra tolja, 2 3 nyitva; a 3-as csatorna

nagy keresztmetszetű, így gyorsan leürít Hengerek sebességének növelésére alkalmas. MENNYISÉGIRÁNYÍTÓ ELEMEK • Cél: az áramló levegő mennyiségének csökkentése. • Megvalósítás: áramlás útjába mesterséges gátat, ellenállást építenek. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 85 ► Gépipari automatizálás A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Pneumatika és elektropneumatika Vissza ◄ 86 ► • Fajtái: 4. fojtószelep - állandó fojtású (4.14a) ábra) - változtatható fojtású (4.14b) ábra) 5. fojtó-visszacsapó szelep (415 ábra) a) b) 4.14 ábra 4.15 ábra Mindkét elemnek lehet feladata hengerek sebességének vezérlése. A fojtóvisszacsapó szelep alkalmas például időkésleltetés megvalósítására is NYOMÁSIRÁNYÍTÓK Jellemzőjük, hogy vagy az elem kimenetén, vagy az elem bemenetén befolyásolja a levegőnyomást. a) Nyomáscsökkentő: (nyomásszabályozó) – A kimeneti nyomást

korlátozza; – Működésével és szerkezetével a 4. oldalon foglalkoztunk. b) Nyomáshatároló: (biztonsági szelep) A bemeneti nyomást korlátozza úgy, hogy a rendszerbe párhuzamosan kell bekötni. Ha a bemeneti nyomás nő, a szabadba engedi a „felesleget”. Nyitónyomás a rugóval beállítható A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 86 ► Gépipari automatizálás Pneumatika és elektropneumatika A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 87 ► c) Követő szelep: Ez is egyfajta biztonsági szelep, csak az áthaladó levegőt nem a szabadba engedi, hanem a rendszer további részébe, ahol felhasználásra kerül. Pl: ha valamilyen szorítási művelet megtörtént - p1 nyomás megnövekedett-a rendszer a 2es csatornáról ekkor működhet tovább. IDŐSZELEPEK Vezérlési feladatoknál szükség lehet jelek érvényesülésének késleltetésére, hosszan tartó jelek megszüntetésére. Ilyen esetben időszelepet kell

alkalmazni Három alapeset lehetséges: 1. bekapcsolás késleltetése; 2. kikapcsolás késleltetése; 3. impulzus megszakítása Bekapcsolás késleltetése: Pozitív jelváltás Negatív jelváltás Kikapcsolás késleltetése A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 87 ► Gépipari automatizálás Pneumatika és elektropneumatika A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Pozitív jelváltás Vissza ◄ 88 ► Negatív jelváltás Impulzus megszakítása Pozitív jelváltás Negatív jelváltás Az időszelepek ábrázolásánál a „K” a kézi kapcsoló működtetésére, míg a „T” a távműködtetett 3/2-es pneumatikus működtetésű, rugó visszatérítésű szelep működésére utal. Az „I” az impulzus megszakítót jelöli A késleltetés egy fojtó-visszacsapó szelep és egy légkamra segítségével oldható A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 88 ► Gépipari automatizálás Pneumatika és

elektropneumatika A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 89 ► meg. A késleltetési idő a fojtás állításával beállítható Visszacsapó szelepre azért van szükség, hogy késleltetés csak az egyik irányban történjen. Késleltetett működésű szelepek a kereskedelemben általában kaphatók, de speciális esetekre külön tervezést igényel, ami nehézséget egyáltalán nem jelent. 4.12 EGYENES VONALBAN MOZGÓ DUGATTYÚ 4.121 Munkavégzés egyenes vonalú mozgással 4.1211 Energiaátalakítás menet közben Egyoldali működésű hengerek Levegő általi munkavégzés csak az egyik irányban történik, a másik irányú mozgást a rugó segítségével végzi, ami munkavégzésre nem alkalmas. A rugó miatt a löket hossza korlátozott. a) Normál egyoldali működésű henger: Levegő működtetésű és rugó visszatérítésű + mozgás ← − mozgás • Membrán henger: - egyszerű felépítésű - kis löket, nagy erő ⇒

szorításra alkalmas A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 89 ► Gépipari automatizálás Pneumatika és elektropneumatika A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 90 ► • Tömlőhenger: Jellemzők: - kis beépítési méret; - elvi lökethossz 80%-a használható, külső lökethossz-határoló szükséges; - szöget bezáró felületek között is használható; - erő a lökethossz mentén változik, erőmaximum összenyomott állapotban. Alkalmazás: - emelés, szorítás, löketcsillapítás, rezgésszigetelés stb. • Teleszkóphenger: - kis helyigényű; - nagy a lökethossza; - a közbülső henger dugattyúrúd is egyúttal; - saját súlya vagy külső terhelés téríti alaphelyzetbe. • Egyszeres működésű szögletes henger: Ez a különösen lapos henger szögletes dugattyúrúdjával magába foglalja a lineáris vezető és pneumatikus működtetés funkcióját kompakt módon. b) Kétoldali működésű

munkahengerek: (4.16 ábra) Mindkét irányban képes munkavégzésre. Készül löketvégi csillapítással vagy csillapítás nélkül. 4.16 ábra A hengerek önmagukban általában nem építhetők be, ezért különböző segédelemeket alkalmazunk felfogatásukra. 4.122 Munkavégzés forgó mozgással Kis helyigényű, kis súlyú, terheléshez jól alkalmazkodó, rugalmas hajtást biztosítanak. Hasonlítsuk össze az elektromotorral A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 90 ► Gépipari automatizálás A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Pneumatika és elektropneumatika Vissza ◄ 91 ► • Előnye: - egyszerű, külső hatásokra érzéketlen, karbantartásigénye kicsi, beépítési helyzet tetszőleges; - túlterhelhető, teljes terheléssel is indítható; - gyorsan eléri az üzemi fordulatot (kis időállandójú), túlpörgésre érzéketlen; - lökésszerű terhelésre érzéketlen; - fordulatszám és nyomaték fokozatmentesen

állítható; - kedvező teljesítmény/súly arány, ami kéziszerszámoknál előnyös; - maximális fordulat 100 000/min is lehet; - hőingadozásra érzéketlen, nedvességre és porra nem érzékeny, tűzés robbanásveszélyes helyen is alkalmazható. • Hátránya: - sűrített levegő vezetése bonyolultabb, mint az elektromos vezetés; - rosszabb hatásfok; - fordulatszáma erősen terhelésfüggő; - zajos; - erőteljes expanzió miatt lehűl, lefagyás-veszélyes. • Alkalmazási hely: - munkagépek hajtása: emelő, szállító, daru, öntödei fordító, ventillátor; - tankhajó-szivattyú stb.; - szerszámok hajtása: fúró, maró, csavarhúzó, köszörű stb.; - segédberendezések hajtása: előtoló, pozicionáló készülékek pl. gázvezeték áróberendezéseinek működtetése 4.1221 Korlátlan szögelfordulású motorok a) „V” dugattyús motorok: A gőzgépek működéséhez hasonló működésű. A „V” elrendezés miatt járása egyenletes. Ma már

nem gyártják b) Axiáldugattyús motor: Gyors fordulatúak, ezért lassító hajtóművel együtt alkalmazzák. Kis tehetetlenségi nyomatékú, kis helyigényű motor. A dugattyúk száma általában páratlan. c) Radiáldugattyús motor: A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 91 ► Gépipari automatizálás Pneumatika és elektropneumatika A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 92 ► Dugattyúk száma itt is páratlan, így legalább kettőben van nyomás. Már kis fordulatszám esetén is nagy nyomatékú. Általános technikai adatok: P = 2-20 kW n = 700-1800 ford/min d) Membránmotorok: Bár nem kimondottan dugattyús gépek, de elvben azokat utánozzák, ezért ebbe a csoportba soroljuk. Kis súrlódás és jó volumetrikus hatásfok jellemzi őket Radiál gördülőmembrános (radiáldugattyús motor rokona): A súrlódás mértéke nagyon kicsi, ezért már kis nyomatéknál is megbízhatóan működik. 4.1222 Korlátozott

elfordulási szögű forgató a) léghenger hajtókarral: Kis szögelfordulásnál használható. Egyszerű felépítésű. b) fogaskerék-fogasléc. 4.1223 Munkavégzés forgó mozgással: a) Korlátlan forgásszög b) Korlátozott forgásszög 4.13 EGYSZERŰ PNEUMATIKUS KAPCSOLÁSOK 4.131 Egyszeres működésű hengerek működtetése: Közvetlen kézi működtetés: alaphelyzet működtetve Automatikus működtetés: A levegő rákapcsolása után mindaddig működik a rendszer, amíg kívülről be nem avatkozunk (4.17 ábra folyamatos vonallal rajzolt ábrarész) Ak- A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 92 ► Gépipari automatizálás Pneumatika és elektropneumatika A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 93 ► kor használatos, ha a „−” mozgáskor erőkifejtésre nincs szükség. Az ábra szaggatott része a kívülről történő beavatkozás lehetőségeit mutatja. K1 útváltó a „+” véghelyzetben történő

megállítást, míg K2 útváltó a „−” véghelyzetben történő megállítást teszi lehetővé. Az S1 fojtó-visszacsapó szelep a „+” mozgás, az S2 fojtó-visszacsapó szelep a „−” mozgás sebességének vezérlésére szolgál. (A C henger és az F főszelep közé sorba kötve kell beépíteni) 4.17 ábra Öntartó körök egyszeres működésű hengernél (18. ábra): Kikapcsolásra domináns: Bekapcsolásra domináns: 4.18 ábra A „kikapcsolásra domináns” kapcsolásnál a KI gomb nyomva tartása esetén a BE gombot hiába működtetjük, a henger nem fog működni. A „bekapcsolásra domináns” kapcsolásnál a BE gomb nyomva tartása esetén a A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 93 ► Gépipari automatizálás Pneumatika és elektropneumatika A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 94 ► KI gombot hiába működtetjük, a henger nem működik. Mindkét kapcsolásra jellemző, hogy a

visszacsatolás állandósítja a pillanatnyi vezérlőjelet Egyszeres működésű henger többkezelő-helyes kapcsolása: Ha egy berendezés meghatározott mozgásformáját a berendezés különböző helyeiről kell tudni előidézni, akkor több útváltót kell alkalmazni úgy, hogy a bekötésük VAGY kapcsolatot valósítson meg (4.19 ábra) 4.19 ábra A 4.19 ábrán C henger plusz mozgást végez, ha VAGY K1-et, VAGY K2-t megnyomjuk. A két útváltó együttes működtetésével az alábbi működéseket idézhetjük elő Egyszeres működésű henger kétkezes indítása (4.20 ábra): 4.20 ábra Azonos felépítésű 3/2-es, alaphelyzetben zárt útváltók sorba kapcsolásával oldható meg a legegyszerűbben a kétkezes indítás. (Egyszerű ÉS kapcsolat) Hátránya ennek a kapcsolásnak, hogy az egyik útváltó állandó működtetése esetén egy kézzel is indítható A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 94 ► Gépipari automatizálás

Pneumatika és elektropneumatika A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 95 ► 4.132 Kettős működésű hengerek működtetése: A működtetéshez 5/2 vagy 4/2 útváltót használunk. A dugattyúsebesség változtathatósága érdekében fojtószelepeket építünk a vezérlőkörbe. 5/2 szelep alkalmazásakor a kétirányú mozgás sebessége egymástól függetlenül beállíthatók. 4/2 szelep esetén a dugattyú mindkét teréből ugyanazon a fojtáson keresztül áramlik a levegő, így csak az egyik irányú sebesség állítható be függetlenül. Mindig a folyóágat fojtsuk (4.21 ábra) 4.21 ábra Távműködtetés az egyik irányban (4.22 ábra): Ebbe az ágba időtagot építhetünk be, aminek az eredménye: + késleltetés bekapcsolásra; + késleltetés kikapcsolásra; + impulzus megszakítás 4.22 ábra A 4.22 ábra szerinti kapcsolás esetén a C henger csak addig végez „+” irányú mozgást, amíg K kapcsolót nyomva tartjuk. A

dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 95 ► Gépipari automatizálás Pneumatika és elektropneumatika A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 96 ► Távműködtetés mindkét irányban (4.23 ábra): 4.23 ábra A 4.23 ábrán levő kapcsolási rajzon K1 a henger pozitív, míg K2 a henger negatív irányú működését eredményezi. A problémát a K1 és K2 egyidejű működtetése jelenti, mert ez esetben nem dönthető el egyértelműen, hogy a henger milyen irányú mozgást fog végezni. Több sebesség megvalósítása differenciáldugattyús hengerrel (4.24 ábra ) : 4.24 ábra Működés: • • • • alaphelyzetben C henger negatív véghelyzetben tartózkodik; K1 nyomva, K2 nem: C lassan, kis erővel „+” irányba mozog; előbb K2, majd K1: C nagy sebességgel „+” irányba (ütés); K1 és K2 egyidejűleg működtetve C normál sebességgel „+” irányba. Henger félautomatikus működtetése:

Félautomatikusnak mondjuk a henger működését, ha elindítva egy pozitív és egy negatív mozgást végez, azaz egy teljes ütem megtétele után megáll. Újabb teljes ütem megtétele érdekében újra kell indítani (4.25 ábra) A C A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 96 ► Gépipari automatizálás Pneumatika és elektropneumatika A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 97 ► henger működteti az X1,2 útváltót, amely most a végállás kapcsoló szerepét tölti be. 4.25 ábra Félautomatikus működtetés + sebességvezérlés: Erre a működésmódra az alábbi út-idő diagram a jellemző. A ciklus részei: 1. gyors megközelítés (s1 út) 2. előtoló mozgás (s2 út) 3. gyors visszafutás (s1+s2 út vissza) v1 sebesség előállításához más fojtás szükséges, mint v2 sebességhez, ezért löket közben az s1 út megtétele után fojtást kell váltani, amihez egy olyan xv jelű útváltót használunk, amely

csak egyik irányban érzékeli a henger mozgását (4.26 ábra) s1 fojtással a v1 sebesség, s2 fojtással a v2 sebesség állítható be. Ha a viszszafutás sebességét is akarjuk állítani, akkor F főszelep másik „b” kipufogó ágába is kell egy állítható fojtást beépíteni. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 97 ► Gépipari automatizálás Pneumatika és elektropneumatika A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 98 ► 4.26 ábra 4.14 KÉTKEZES INDÍTÁSOK A kétkezes indítók egy részének bemutatására a kettős működésű henger félautomata üzemmódját használjuk fel. a) A legegyszerűbb egyben a legigénytelenebb megoldás, ha 2 darab 3/2es rugó visszatérítésű, alaphelyzetben zárt útváltót sorba kapcsolunk (ÉS kapcsolat). Ennél a megoldásnál az egyik indítókapcsoló könnyedén kiiktatható, ezért balesetveszélyes helyen nem is használható (427 ábra). 4.27 ábra b) Jobb megoldás,

ha végérvényesen nem iktatható ki egyik indító nyomógomb sem. Ennél a megoldásnál egy alaphelyzetben nyitott és egy alaphelyzetben zárt 3/2-es nyomógombot használunk (4.28 ábra) A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 98 ► Gépipari automatizálás Pneumatika és elektropneumatika A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 99 ► 4.28 ábra K1 és K2 együttes működtetése a feltétele a C henger pozitív mozgásának. Elindítás után valamelyik nyomógomb elengedhető, a henger mozgása folytatódik. Ha mindkét nyomógombot elengedjük, akkor C henger pozitív mozgása azonnal befejeződik, (akár véghelyzet előtt), és visszatér alaphelyzetbe. Ha valamelyik nyomógombot kiiktatjuk (folyamatosan nyomva tartjuk), akkor a hengerrel egy alkalommal tudunk mindössze egy fél ütemet megtenni. 4.15 Egy henger automatikus működtetése 4.29 ábra Automatikus a működés, ha a K kapcsoló bekapcsolása után a C henger

mindaddig mozog az X1,1 és X1,2 végállás kapcsolók között, amíg K kapcsolóval meg nem állítjuk. A K kikapcsolása után a plusz véghelyzetben fog a C henger megállni. Ezt a biztonság érdekében meg is kell tenni! 4.2 Elektropneumatikai alapfogalmak Az elektropneumatika (rövidítve EP) fogalma: • jelátvitel elektromosan (24 V DC vagy 230 V AC); • munkavégzés sűrített levegővel (ált. 4-6 bar) történik A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 99 ► Gépipari automatizálás Pneumatika és elektropneumatika A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 100 ► KIEGÉSZÍTÉS: nyomás mértékegységek p= F A 1 bar = 0,1 MPa 1 bar = (1 atm = 1 kp / cm 2) 4.21 Jelek A jel fogalma: adat, információhordozó. Jellemzői: létrehozható, átvihető, feldolgozható, tárolható. Megjelenési formái: fizikai jellemző változása szerinti lehet. Analóg: folyamatos értékváltozás (4.30 ábra) • határok között

tetszőleges értéket felvehet. • jelfeldolgozás folyamatosan működő elemekkel történik. 4.30 ábra Digitális (=diszkrét): véges értéktartományú (4.31 ábra) • Minden értéktartományhoz meghatározott információ tartozik pl. digitális kijelzésű műszer számértékei 4.31 ábra Bináris: kétértékű, amely lehet „0” vagy „1” (4.32 ábra) A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 100 ► Gépipari automatizálás Pneumatika és elektropneumatika A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 101 ► • Például: - ún. logikai „0”: alaphelyzet, kikapcsolt állapot, - ún. logikai „1”: működtetett helyzet, bekapcsolt állapot 4.32 ábra • Alkalmazások: számítástechnika, vezérléstechnika; • Tartományok: - felső értéktartomány (High) = 1, - alsó értéktartomány (Low) = 0. 4.22 Elektropneumatikus elemek Általános szabályok: • Nemzetközileg szabványosított (ISO, DIN),

egyszerűsített jelképek használata kötelező. • Az elemeket általában alaphelyzetben kell ábrázolni. • A működtetett állapotot (pl. jeladóknál) kiegészítő nyíl jelzi • Balesetvédelmi/biztonságtechnikai okból az elemek is alaphelyzetből induljanak és oda is álljanak vissza (A berendezésektől függően vannak kivételek!). Főbb elem csoportok: • Jeladók • Jelfeldolgozó elemek • EP átalakító és szabályozó elemek • Munkavégző elemek • Kiegészítő elemek 4.221 Jeladók: működtetéskor valamilyen módon érintkezők állapotát változtatjuk meg Működtetési módok (egyezik a pneumatikában és hidraulikában): A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 101 ► Gépipari automatizálás Pneumatika és elektropneumatika A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 102 ► Érintkezők: jelek továbbítására vagy megszakítására alkalmasak. Három típusa van: (4.33 ábra) • záró, •

nyitó, (bontó) • váltó (átkapcsoló). 4.33 ábra Nyomógombok: csak a működtetés ideje alatt adnak jelet (4.34 ábra) 4.34 ábra A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 102 ► Gépipari automatizálás A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Pneumatika és elektropneumatika Vissza ◄ 103 ► Kapcsolók: kapcsolt helyzetüket újabb működtetésig megtartják. Érzékelők: típustól függően változó módon szintén érintkezőket működtetnek. Két csoportba sorolhatók: • Érintésre működők: általában görgős helyzet- vagy végálláskapcsolók. Jellemzőik: nagyobb méret, kopás, működési bizonytalanság, érintkezők beégése előfordul (4.35 ábra és 436 ábra) 4.35 ábra 4.36 ábra • Érintés nélküliek (ún. közelítéskapcsolók): hosszú élettartamúak, kisméretűek Mindegyik típusnál fontos az érzékelési tartomány és a terhelhetőség (általában 100-200mA) - Mágneses: REED-érzékelő

néven ismert (gyakori a Reed-relé megnevezés is, de nem relé szerepe van). Működési elvük: a dugattyúrúdon vagy a dugattyún rögzített mágnesgyűrű egy védőgázzal töltött üvegcsőben (átmérője 3-5 mm) elhelyezett záró vagy bontó érintkezőt működtet. A kapcsolt állapotot LED jelzi. Ez az érzékelő kis helyigényű, a hengeren mozgatható és rögzíthető. Zavaró mágneses környezetben nem használható. Beépítési és működtetési vázlata (4.37 ábra): A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 103 ► Gépipari automatizálás Pneumatika és elektropneumatika A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 104 ► 4.37 ábra • Induktív érzékelő: csak fémet érzékel. Lehetnek egyen (10-30 VDC) vagy váltóáramúak (20-250 VAC/50Hz). Működési elvük: egy tekercsből és kondenzátorból álló LC-rezgőkör nagy frekvenciával változó mágneses mezőt hoz létre, amelyik az érzékelő aktív

felületéből kilép. A rezgés amplitudóját az érzékelési tartományba került fém tárgy csökkenti, ezáltal az oszcillátor feszültsége lecsökken és ennek hatására a trigger (ez ún küszöbáramkör) jelet ad ki Beépítésük történhet síkba építve és süllyesztve. Az induktív érzékelők kiviteli vázlata és szimbolikus jele (4.38 ábra): 4.38 ábra A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 104 ► Gépipari automatizálás Pneumatika és elektropneumatika A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 105 ► • Kapacitív érzékelő: nemfémes anyagokat, pl. folyékony, szemcsés, porszerű) is érzékel. Használata figyelmet igényel, mert jelet ad pl forgács, az érzékelési tartományába kerülő idegen tárgy stb hatására Működési elvük: egy RC kondenzátor kapacitása az érzékelő aktív zónájába került tárgy hatására megváltozik, ezáltal a trigger jelet ad ki. Beépítésük történhet

síkba vagy süllyesztve. Alkalmazási szempontok: - A kapacitív érzékelők érzékenyek a szennyeződésre és a nedvességre. - Az érzékelési tartomány egyes típusnál potencióméterrel változtatható. - Alkalmasak vékony (s<4mm),nem fémes anyagú rétegeken keresztül olyan anyagok érzékelésére, amelynek dielektromos állandója a réteghez viszonyítva legalább négyszeres. Szimbolikus jelképe és egy gyakorlati alkalmazás (4.39 ábra) 4.39 ábra • Optikai érzékelők: optikai és elektronikai elemeket tartalmaznak. Gyakori a fénykapu és a fényfüggöny megnevezés is. A fényforrás (adó) leggyakrabban világító dióda, a vevő fotodóda vagy fototranzisztor. A működtető fény nagyobb távolságoknál és zavaró fényhatások kiküszöbölése miatt infravörös, más esetekben a szemmel is észlelhető vörös. Működési elvük háromféle lehet: Tárgyreflexiós: a tárgyról visszavert fényt érzékeli. Működési módok szerinti

jelölései: - NO (Normally Open= alaphelyzetben nyitott érintkezős): az érzékelő akkor ad jelet (kimenete zár), ha előtte van tárgy; - NC (Normally Close= alaphelyzetben zárt érintkezős): az érzékelő akkor ad jelet (kimenete zár), ha előtte nincs tárgy. Alkalmazási szempontok: • az adó és a vevő egy egységbe épített; A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 105 ► Gépipari automatizálás Pneumatika és elektropneumatika A dokumentum használata | Tartalomjegyzék • • • • Vissza ◄ 106 ► kicsi az érzékelési tartománya; a fényt szórtan visszaverő, tükröződő és a fényt részben áteresztő tárgyakat is érzékeli, viszont a sötét színűeket nem; nem csak az oldalirányból, hanem a szemből érkező tárgyakat is érzékeli; háttér kioltással a tárgy a környezetéből elkülöníthető. Megjegyzés: a háttérkioltás az érzékelendő tárgy mögötti objektumok észlelésének

megakadályozását jelenti. Ez az érzékelő aktív tartományának pontos beállításával érhető el (pl. szereléskor, egyes típusoknál pedig az érzékelőn található potenciométerrel). Reflexiós: egy prizmáról (reflektor) visszavert fényt érzékeli. Alkalmazási szempontok: - az adó és a vevő egy egységbe épített; - nagy az érzékelési távolsága és biztonsága (típustól függően lehet 1-10m); - a fényt szórtan visszaverő, tükröződő és a fényt részben áteresztő tárgyakat is érzékeli; - a prizma (gyakori szóhasználat még a reflektor, a tükör) beállítása és tisztán tartása fontos. Érzékelési vázlata és szimbolikus vázlata (4.40 ábra): 4.40 ábra Egyutú érzékelő: adó-vevő egységből áll Alkalmazási szempontok: - nagy az érzékelési távolsága és biztonsága, valamint pozicionálási pontossága kisebb tárgyak esetén is; - a tárgy fényvisszaverő képességére érzéketlen, de az átlátszó objektumokat

nem érzékeli. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 106 ► Gépipari automatizálás Pneumatika és elektropneumatika A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 107 ► A kapcsolási mód szerint a reflexiós és az egyutú optikai érzékelők kétfélék: - NO (Normally Open = alaphelyzetben nyitott érintkezős): akkor ad jelet (a vevő egység kimenete akkor zár), ha a fénysugarat semmi nem szakítja meg; - NC (Normally Close = alaphelyzetben zárt érintkezős): akkor ad jelet (a vevő egység kimenete akkor zár), ha a fénysugarat valami megszakítja. Érzékelési vázlata és szimbolikus jelképei (4.41 ábra): 4.41 ábra Ultrahangos érzékelő: nagyfrekvenciás hanghullámok terjedése vagy visszaverődése alapján működik. Típustól (gyártótól) függően régebben egyutas (külön adó/vevő) és az utóbbi időkben kétutas (egy egységben adó/vevő) ismert. Alkalmazási szempontok: • Széles (100-1000 mm/max. 10

m) az érzékelési tartományuk; • Kisméretű objektumokat, pontos helyzeteket is képesek érzékelni; • Az érzékelendő tárgy környezetéből származó zavaró jeleket szűrőkapcsolással lehet megszüntetni; • Hangot elnyelő anyagok (pl. szövet, szivacs) érzékeléséhez megfelelően választott szenzor szükséges; • Megfelelő anyagú és méretű terelőlappal az ultrahang irányítható, így közvetlenül hozzáférhetetlen részletek is érzékelhetők. Infra érzékelők: infravörös fény működteti. Nagyobb távolságok esetén és pontos pozícionálásra is alkalmasak. Kamerák: objektumok alakjának és helyzetének felismerésére is alkalmasak, ezért különösen szerelő munkahelyeken gyakori használatuk. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 107 ► Gépipari automatizálás Pneumatika és elektropneumatika A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 108 ► 4.222 Jelfeldolgozó elemek Jelfogó

(relé): olyan egység, amelyben jel hatására elektromágnese behúz és érintkezőt (nyitó, záró, váltó ún. munkaérintkező) vagy egyidejűleg több érintkezőt működtet. A relék egyen- vagy váltóáramúak lehetnek (442 ábra). 4.42 ábra Alkalmazási szempontok: • Egy működtető jellel egyidejűleg több érintkező is működtethető (azaz több áramút helyezhető feszültség alá). • Az érintkezőkkel vezérléstechnikai kapcsolások oldhatók meg (pl. öntartó kapcsolások) • A relé elektromágnese kis áramot vesz fel, így 100–200 mA-ig terhelhető közelítéskapcsolóval a munkaérintkezőkön keresztül nagyobb áramfelvételű egység is működtethető (pl. 24V-os 30W-os visszajelző izzólámpa 1,25 A –t vesz fel). • A relét működtető 12 vagy 24V-al az érintkezőkön keresztül 220V-os egység is működtethető (pl. egy oktatási modellnél 220V-os kis teljesítményű egyfázisú villanymotor) A relén feltüntetett

terhelhetőséget figyelembe kell venni! • Viszonylag nagy a helyigénye. • Az érintkezők között fennáll az ívképződés vagy az „összehegedés” veszélye, amelynek következtében pl. egy záró érintkező a relé feszültség nélküli állapotba kerülésekor nem bont • Korlátozott az élettartamra jellemző kapcsolási szám, valamint a kapcsolási sebesség. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 108 ► Gépipari automatizálás Pneumatika és elektropneumatika A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 109 ► A relék egyes érintkezőit megfelelő azonosító jelöléssel abba az áramkörbe rajzoljuk, amelyikben levő elemet (pl. mágnes, izzólámpa) feszültség alá helyezi (gyakori a „kapcsolja” szóhasználat is, bár a relének nem kapcsoló a szerepe). Megjegyzés: a relés, más szóval „huzalozott” vezérlések helyett korszerű berendezéseknél a PLC-k alkalmazása gyakoribb. A relés technika

egyszerűbb gépeknél, készülékeknél viszonylagos alacsony ára miatt előfordul Az utóbbi időben több gyártó programozható reléket fejlesztett ki. Ezek a vezérlők nem PLC-k, de egyszerű berendezéseknél kiválthatók velük a hagyományosnak tekinthető relék. Főbb jellemzőik: • • • • • Az alapkészüléknél az I/O (be/kimenetek) száma: 6/4, 8/6, 10/8, 12/10; Bővítő modulokkal az I/O számok növelhetők; A tápfeszültség 24V DC vagy 220V AC; A relés kimenetek általában 8 A vagy 10 A –ig terhelhetők; Programozásuk nyomógombjaik segítségével létradiagramos megjelenítéssel történik, amely a kisméretű képernyőjén látható. Időrelék: késleltetett meghúzású vagy késleltetett elengedésű, valamint egyes gyártóknál mindkét időzítés beállítására alkalmas típus ismert. • Késleltetett meghúzású: ha a működtető jel (az ún. bemenő jel) megjelenik, az érintkezőkön csak a beállított időtartam

leteltével jelenik meg jel (az ún. kimenő jel) A bemenő jel megszűnésével kimenő jel sem lesz (4.43ábra) 4.43 ábra A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 109 ► Gépipari automatizálás Pneumatika és elektropneumatika A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 110 ► • Késleltetett elengedésű: a bemenő jellel egyidejűleg a kimenő jel megjelenik. Ha a bemenő jel megszűnik,a kimenő jel a beállított időtartam leteltével szűnik meg (4.44 ábra) 4.44 ábra Mágnesek (mágneskapcsolók): egyen- vagy váltóáramúak lehetnek. Sok berendezésben előfordulnak. Például: • Relékben (bővebben lásd előbb); • Útváltószelepekben (bővebben lásd később). Áramúttervekben szimbolikus jelképe (4.45 ábra) 4.45 ábra Mágneskapcsoló (ún. teljesítményrelé): olyan elektromágneses kapcsoló, amelyik kis vezérlőteljesítménnyel az érintkezőin (záró, nyitó, váltó) keresztül nagy teljesítményeket

kapcsol pl. villanymotoroknál, hűtő/fűtőberendezéseknél stb (446 ábra) 4.46 ábra A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 110 ► Gépipari automatizálás Pneumatika és elektropneumatika A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 111 ► Polarizált jelfogó: alkalmazása célszerű, ha kicsi a működtetéséhez szükséges vezérlő teljesítmény. Öntartó (remanens) jelfogó: a vezérlőimpulzus megszüntetése vagy áramkimaradás esetén is megtartja kapcsolt helyzetét (ún. mágneses öntartás) 4.223 EP átalakító és szabályozó elemek Szabályozó szelepek: pl. fojtószelep, nyomásszabályozó szelep (Megjegyzés: ezeknek az elemeknek szerkezete, működése a pneumatikából ismert). Útszelepek: feladatuk a levegő megfelelő áramlási irányának biztosítása. Jelölési rendszerük a pneumatikából már ismert, de a működtető elem elektromágnes. Általában a szelepek elővezérelt kialakításúak,

amelyet a szimbólum is jelöl. Megjegyzés: az útszelepek szerkezeti kialakításait a fejezethez tartozó PowerPoint bemutató tartalmazza. Az útszelepek gyakran használt típusainak jelképei: 4/2-es monostabil 5/2-es elővezérelt monostabil 4/2-es bistabil 5/2-es elővezérelt bistabil Pneumatikus-elektromos jelátalakítók (PE): pneumatikus jelre (nyomásra) egy kisméretű dugattyú vagy membrán elmozdul, és egy mikrokapcsolót működtet, amelynek záró, bontó vagy váltó érintkezője lehet. A nyomás megszűnésekor a dugattyút vagy membránt egy rugó alaphelyzetébe állítja. Nyomáskapcsoló: egy beállított nyomás (x: bemenő jel) elérésekor jön létre elektromos (kimenő) jel. A kapcsolási nyomásértéket (1-10 bar) egy rugó előfeszítésével változtathatjuk. Alkalmazásának egyik példája: hajlító készülékben a lemezt rögzítő biztonságos szorítóerő biztosítása. 4.224 Munkavégző elemek Egyenes vonalú mozgást létrehozó hengerek,

elfordulásokhoz lengőhengerek vagy forgómozgáshoz levegőmotorok A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 111 ► Gépipari automatizálás Pneumatika és elektropneumatika A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 112 ► 4.23 Működés, mozgási folyamatok és kapcsolási helyzetek • Szöveges leírás: a berendezés felépítése és működési módjának ismertetése, amely már tartalmazza a vezérlési rendszer jelöléseit. Például: jeladóknál Signal(geber) S1, S2 érzékelőknél Sensor S5, S6 hengereknél A, B vagy 1.0 2.0 • Működési vázlat: síkban vagy axonometrikusan ábrázolt berendezés vagy egysége. Alkalmas a főbb elemek jelölésére (pl hengereknél) • Mozgások rövid leírása: - előremenet (munkalöket) - hátramenet (üresjárat) - Például: A+, B+, A-, B- + − Megjegyzés: a berendezéstől függően a munkalöket és az üresjárat az előzőtől eltérő is lehet. Fontos: baleset- és

munkavédelmi okból induláskor a hengerek alaphelyzetben álljanak és oda térjenek vissza. • Mozgási diagramok - Út-lépés diagram: a munkavégző egységek (pl. hengerek, motorok) működési folyamatát ábrázolja a lépések függvényében. - Lépés: egy elem állapotának változása (pl. alaphelyzetből munkamenet) - A diagramban célszerű jelölni a mozgásokat elindító érzékelőket. - Út-idő diagram: a mozgási állapot ábrázolása az idő függvényében. Az időléptékek jól érzékeltetik az időtartamokat. • Vezérlő diagram: a jeladó és a jelfeldolgozó elemek kapcsolási állapotát ábrázolja a lépések függvényében. A kapcsolási időket nem veszi figyelembe • Működési diagram = mozgási diagram + vezérlő diagram A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 112 ► Gépipari automatizálás A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Pneumatika és elektropneumatika Vissza ◄ 113 ► 4.24

ELEKTROPNEUMATIKUS KAPCSOLÁSOK TERVEZÉSE A feladatok megoldásánál a következő fő szempontokat célszerű betartani: • A szöveges ismertetésből vagy a működési vázlatból megállapítható(k) a munkavégző elem(ek) és darabszámuk (Pl. „ Egy berendezésben három kettősműködésű munkahenger”) • A fenti dokumentációban megtalálható(k) a választandó vagy választható útszelep(ek) (pl. monostabil, bistabil) • A kapcsolódó tantárgyak (pl. pneumatika) ismeretanyagát alkalmazva kell kiválasztani a szükséges útszelepet (pl. kettősműködésű hengerhez legalább 4/2-es útszelep szükséges). - Megállapítandó(k) vagy választható(k) a jeladó(k), az indítási feltétel(ek) (pl. ún kétkezes indítás) és az érzékelő(k) - Biztonságtechnikai okból alkalmazni kell főkapcsolót és VÉSZ/STOP kapcsolót. • Megállapítandó a henger(ek) mozgásciklusa (Lásd a mozgás rövid leírása egy kettőslökettel vagy alternáló

mozgással). • Több henger esetén szükséges az út-lépés diagram, amelyet célszerű működési diagrammá bővíteni. • Meg kell rajzolni a pneumatikus körfolyam vázlatát, amelyben alkalmazni kell a megfelelő jelöléseket (pl. hengerek és érzékelők azonosító jele, elhelyezése). • Áramútterv összeállítása jelölésekkel. Ajánlatos az áramutak számozása, a relék áramútja alá pedig a munkaérintkezőiket tartalmazó táblázat elkészítése. Az áramúttervek a jeladóktól a működtető elemekre nézve direkt vagy indirekt jelátvitellel készíthetők. • Direkt áramútterv egyszerű rendszereknél alkalmazható, de nem teszi lehetővé kapcsolások bővítését, valamint terhelhetőségi gondokat okozhat (pl. az elemek áramfelvétele) • Indirekt áramúttervekben relék (munka)érintkezői továbbítják a kapcsoló jeleket. Ilyen kapcsolások a gyakoriak és célszerűek Példa (447 ábra): A dokumentum használata | Tartalomjegyzék

Vissza ◄ 113 ► Gépipari automatizálás Pneumatika és elektropneumatika A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 114 ► Pneumatikus kapcsolási vázlat Áramúttervek 4.47 ábra 4.25 Tartó kapcsolások Egyes kapcsolási vázlatokban a választott elemektől függően szükség van ún. villamos jeltárolásra Például, ha a jeladó nyomógomb és monostabil útszelepet működtet, akkor a szelep mágnese csak a nyomógomb nyomva tartásáig kap jelet. A henger dugattyúja csak akkor érheti el első helyzetét, ha a nyomógomb jelét a lökethossz alatt „megőrzi” a kapcsolás. Két öntartó kapcsolás ismert és ezek alapján a jeltárolás elve más esetben is alkalmazható (4.48 ábra) Domináns BE (ún. jelbeíró) Domináns KI (ún. jeltörlő) 4.48 ábra A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 114 ► Gépipari automatizálás Pneumatika és elektropneumatika A dokumentum használata | Tartalomjegyzék

Vissza ◄ 115 ► A jeltárolás (a relé „öntartó” lesz) elve: ha a relé jelet kap, zárja a „K2” jelű érintkezőjét, amelyen keresztül a „KI” gomb megnyomásáig feszültség alatt is marad. A két alapkapcsolás közötti különbség a relé működtetése szempontjából úgy vizsgálható, ha a „BEkapcsoló” és a „Kikapcsoló” nyomógombot egyszerre működtetjük és ilyen esetben melyik lesz meghatározó (=domináns) szerepű. A domináns „BE” kapcsolásnál a relé mindig kap jelet és érintkezőin keresztül további áramutakat helyezhet feszültség alá. A „KI” gomb csak a tartó ágat szakítja meg. A domináns „KI” kapcsolásnál a relé nem kap jelet, tehát a két gomb közül meghatározó a „KI” gomb. Gyakorlati alkalmazások a domináns „KI” kapcsolás szerint: • a „KI” gomb egy rendszer leállítását végezheti; • a „KI” gombbal sorba kell kötni a „VÉSZ-STOP” kapcsolót; • a „KI” gomb

helyett beköthető egy dugattyú első helyzeti érzékelője (Lásd: a következő gyakorló feladatban). 4.26 Lezárójel lekapcsolása Vezérlési feladatokban gyakran előfordul, hogy ugyanaz az elem (pl. egy útszelep mágnese) egyidejűleg két különböző jeladótól kap jelet. Ilyen esetekben az egyik vezérlőjelet (ami a másikra nézve lezárójel) le kell kapcsolni Mintafeladat: Egy berendezés hengereinek út-lépés diagramja és a működés rövid leírása következő (4.49 ábra): 4.49 ábra A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 115 ► Gépipari automatizálás Pneumatika és elektropneumatika A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 116 ► A feladat megoldható bistabil, monostabil vagy ezek kombinációjával. BISTABIL útszelepek alkalmazása (4.50 ábra) 4.50 ábra Lépésenként vizsgálva a következők a jelállapotok: - - Az 1. Lépésben az A+ mozgás indulásához az Y1 mágnesnek kell jelet adni,

amelyik az S5 startjel és működtetett állapotú S1 érzékelő együttes jele. Ez a két jel viszont nem lehet hatásos, mert az S3 jelű érzékelő is jelet ad az útszelep Y2 mágnesének, vagyis az útszelep mindkét mágnese egyidejűleg feszültség alatt van, ezért nem tud átváltani. Az A+ mozgáshoz tehát meg kell szüntetni (=le kell kapcsolni) az S3 jelét. A 3. Lépésben a B+ mozgáshoz az S2 ad jelet az Y3 mágnesnek, a B – mozgáshoz pedig az S4-től kap jelet az Y4 mágnes. Ebben a lépésben szintén jelátfedés van, nem tud átváltani az útszelep, mert mindkét mágnese egyidejűleg feszültség alatt van! A B – mozgás indulásához tehát feszültségmentesíteni kell Y3-t, vagyis le kell kapcsolni az S2 jelét. A fent említett jel-lekapcsolások érdekében az elemeket (vagyis az útszelepek mágneseit) úgy kell ún. lekapcsoló vezetékekhez csatlakoztatni, hogy mindig csak a megfelelő kapjon feszültséget. Ezt a következő áramúttervben a K1

relé 4. És 6 Ágban levő záró és bontó érintkezője biztosítja (4.51 ábra) A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 116 ► Gépipari automatizálás Pneumatika és elektropneumatika A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 117 ► 4.51 ábra A jel lekapcsolás tervezésének általános szabályai: 1. a hengerek mozgási ciklusait az ún rövid leírás alapján úgy kell csoportosítani, hogy ugyanabban a csoportban azonos jelű ne szerepeljen A fenti feladatban: 2. A csoportok számával azonos lekapcsoló vezetéket kell alkalmazni 3. Az elemeket úgy kell a lekapcsoló vezetékre csatlakoztatni, hogy a megfelelő időben kapjanak feszültséget, így elkerülhető a jelek átfedése A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 117 ► Gépipari automatizálás Hidraulika A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 118 ► 5. Hidraulika 5.1 Alkalmazása, előnyei, hátrányai Alkalmazása: a

modern termelési és gyártási folyamatban széles területen alkalmazzák. 5.11 A hidraulikus berendezés feladatai: Hidraulika: A munkafolyadék által létrehozott erők és mozgások összessége. A hidraulika görög eredetű szóösszetétel. A „hydor” jelentése víz az „aulos” jelentése cső. Az első hidraulikával foglalkozó gondolkodók tehát a görög tudósok voltak, akiknek nevét ma is ismerjük, pl: Heron, Archimédes, Ktesibios. Természetesen a ma hidraulikája nagy eltérést mutat az ókori görög hidraulikától, melyek csupán a vízzel, mint - rendelkezésre álló - hidraulika folyadékkal foglalkoztak. A görögök a vizet használták, többnyire szivattyúzásra. Az emberiség 2000 éve foglalkozik a folyadékok hasznosításával. A technikai fejlődés megőrizte ezt a szót, ebből alakult ki a ma is használt kifejezés. Hidraulika kifejezés alatt hidromechanikát kell érteni. Hidromechanika: a folyadékok erőtana. Két nagy területe

van: HIDROMECHANIKA HIDROSTATIKA HIDRODINAMIKA A hidrostatika (folyadékok egyensúlytana) jellemzői: (energiaközvetítés a folyadéknyomás segítségével) Ebben a jegyzetben a későbbiekben hidraulika néven hidrostatikával foglalkozunk A 6.1 ábrán egy víztornyot lát, melyből két kifolyási lehetőség van az „A” és a „B”. A két kifolyónyílást megnyitva hol lesz nagyobb a víz nyomása? A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 118 ► Gépipari automatizálás Hidraulika A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 119 ► 5.1 ábra Az „A” kifolyásnál a folyadék (víz) „erősebben” áramlik. Ennek oka, hogy felette nagyobb a folyadékoszlop magassága. s1 > s2 A hidrostatikus nyomás - p - tehát függ a folyadékoszlop magasságától Nyomás: p = s * ρ g ahol p: a hidrosztatikus nyomás [N/m2]; s: a folyadékoszlop magassága [m]; ρ: a folyadék sűrűsége [kg/m3]; g: nehézségi gyorsulás 9,81

m/s2 - 10 m/s2 A hidrosztatika az energiaátvitelben a folyadékok helyzeti és nyomási energiáját használja fel. 5.12 A hidraulika csoportosítása: • telepített (helyhez kötött), • mozgó (kerekeken mozgó) berendezéseket. Telepített (stabil) hidraulika alkalmazása: • emelő, szállító eszközök, • prések, • fröccsöntő gépek, • hengersorok, • nehézipar (kohó– és hengerművek), • felvonók, • szerszámgépek: szerszám- illetve munkadarab befogók, • zsilipek és duzzasztók, A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 119 ► Gépipari automatizálás Hidraulika A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 120 ► • hídműködtető szerkezetek, • turbinák stb. Jellemzője: lecsavarozott hidraulika, gépeknél használt. Építőelemekből összeépíthető, tipizálható, majd tömlővel összeköthető és működtethető. Mozgó hidraulika alkalmazása: • építőipari gépek • markolók,

rakodógépek • emelők • kotrók és daruk • gépjárműgyártás Összehasonlítva a hidraulikát az elektronikával és a pneumatikával: Szivárgások Elektro-technika HIDRAULIKA Pneumatika Robbanásveszély, bizonyos területen hőmérséklet érzéketlenség Hőmérséklet ingadozásokra érzékeny, tűzveszély a szivárgásoknál Korlátozott, gázok segítségével 100 m-ig áramlási sebesség v = 2 – 6 m/s; jelsebesség 1000 m/s – ig v = 0,5 m/s Robbanásbiztos, hőmérséklet érzékeny Energia tárolha- Nehéz, csak kis tósága mennyiségben (elem, akku) Energiaszállítás Korlátlan, energiaveszteséggel Munkavégző sebesség Energiaellátás költségei Könnyű 1000 m–ig áramlási sebesség v = 20 – 40 m/s; jel-sebesség 20 – 40 m/s v = 1,5 m/s Csekély Magas Igen magas 0,25 1 2,5 Egyszerű, munkahengerekkel a sebesség jól szabályozható, igen Egyszerű, munkahengerekkel korlátozott erők, a sebesség erősen Lineáris mozgás

Nehéz és drága, kis erők, a sebesség szabályozása csak nagy ráfordí- A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 120 ► Gépipari automatizálás Hidraulika A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Forgómozgás Pozicionálási pontosság Értékmegtartás Erők tással nagy erők Egyszerű, nagy Egyszerű, nagy teljesítményű lehet forgatónyomaték alacsony fordulat-szám ± 1μ - nél is jobb A ráfordításoknak megfelelően ± 1μ megvalósítható Mechanikus köz- Jó, mivel az olaj benső tagokkal közel összeigen jó nyomhatatlan, ezen kívül a nyomásszint jóval magasabb, mint a pneumatikában Nem terhelhető Túlterhelés biztúl, a rákapcsolt tos, 600 bar–ig mechanikus tagok lehetséges a miatt rossz hatás- rendszernyomás, fok, igen nagy és igen nagy erők erők realizálhatók hozhatók létre: F < 3000 kN Vissza ◄ 121 ► terhelésfüggő Egyszerű, csak kis teljesítmény, nagy fordulatszám Terhelésváltozás

nélkül 1/10 mm Rossz, a levegő összenyomható Túlterhelés biztos, az erőket a levegő nyomása és a hengerátmérő korlátozza: F < 30 kN 6 bar – ig 5.1 táblázat A hidraulika előnyei: • kis elemek alkalmazásával nagy erők átvitele; • megbízható pozícionálás; • a legnagyobb terheléssel indulás alaphelyzetből; • lágy működés és átkapcsolás; • jól vezérelhető és szabályozható; • kedvező hőelvezetés; • a sebességek egyszerűen állíthatók. A hidraulika hátrányai: A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 121 ► Gépipari automatizálás Hidraulika A dokumentum használata | Tartalomjegyzék • • • • • • Vissza ◄ 122 ► 122 ► kifolyt olaj szennyezi a környezetet; tűzveszélyes, balesetveszélyes; elszennyeződésre érzékeny; nagy nyomásból adódó veszély (töréskor erős folyadéksugár); hőmérsékletfüggés (viszkozitás); kedvezőtlen hatásfok (csősúrlódás).

5.13 Az energia átalakulása hidraulikus berendezésben 5.2 ábra 5.2 Hidraulikus berendezések alkotórészei 5.3 ábra A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ Gépipari automatizálás A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Hidraulika Vissza ◄ 123 ► 5.21 Energiaellátó • hidraulikus szivattyú: biztosítja a szükséges energiát. • folyadék-előkészítő egység: a szennyező anyagok, gázok, levegőmentesítő. 5.22 Munkafolyadék • tápegységtől a meghajtórészhez közvetíti az energiát. Ezeket hidraulikaolajoknak nevezzük 5.23 Szelepek • útváltók: a folyadék áramlási irányát határozzák meg. • nyomásirányítók: a rendszerben a nyomás befolyásolása a feladatuk. Rugó egyenlíti ki az erőket. • áramirányítók: ezzel vezérelhető a munkavégző elem sebessége. • záró elemek: - visszacsapó szelep: a folyadékot csak egy irányba engedi, másikban zár; - vezérelt visszacsapó szelep: mindkét

irányba lehetséges az áramlás, ha a zárást egy jel feloldja. 5.24 Munkahengerek A hidraulikus energiát mechanikai mozgássá alakítják. Működésük szerint: • egyszeres működésű • kettősműködésű 5.25 Motorok • forgó mozgást végző berendezések • lengőhajtások 5.3 A hidraulika fizikai alapjai A hidraulika azon erők és mozgások tana, amelyet folyadékok közvetítenek. E tanok a hidromechanikához tartoznak 5.31 Hidrosztatikus nyomás A folyadékoszlop súlyából eredő nyomás (5.4 ábra) A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 123 ► Gépipari automatizálás Hidraulika A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 124 ► 5.4 ábra Azonos folyadékoszlop magasságánál a nyomás azonos. ps = ρ * g h ahol ρ: a folyadék sűrűsége [kg/dm3] g: nehézségi gyorsulás: 9,81 [m/s2] h: a folyadékoszlop magassága [m] 5.32 Külső erők által létrehozott nyomás 5.5 ábra Minden test az

alátámasztási felületre meghatározott nyomást fejt ki. (55 ábra) p= F: erő [N] 1 Pa = 1 N m2 1N = F [Mpa] A kgm s2 1 bar = 105 Pa; 1 bar = 10-1 Mpa A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 124 ► Gépipari automatizálás Hidraulika A dokumentum használata | Tartalomjegyzék 1bar = Vissza ◄ 125 ► 10 N 1cm 2 1 bar = 1 daN/cm2 = 100.000 N/ m2 = 100000 Pa = 105 Pa = 0,1 MPa Pascal törvénye: zárt térben F erő hatására azonos nyomás hat minden pontra, mely merőleges az edény falára. Különbséget teszünk abszolút és relatív nyomás között: • abszolút nyomás: a skála nullapontja az abszolút vákuumnak felel meg; • relatív nyomás: a skála nullapontja az atmoszférikus nyomásnak felel meg. Az atmoszférikus nyomás alatti értékek az abszolút mérőrendszerben 1nél kisebb, a relatív mérőrendszerben 0-nál kisebb értékek lesznek. 5.33 Nyomás, erő, felület, elmozdulás Erőátalakítás 5.6 ábra

Hidraulikus mérleg: a két erő nem egyforma, mivel a két dugattyú mérete sem azonos (5.6 ábra) F F p1 = 1 [Mpa] p2 = 2 [Mpa] A1 A2 Mivel p1 = p2, ezért F F1 = 2 [Mpa] A2 A1 F 2 = F 1* A2 [N] A1 Erőátalakító, mert F2 > F1 A dugattyú felületei egyenesen arányosak az azokat terhelő erőkkel. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 125 ► Gépipari automatizálás Hidraulika A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 126 ► Útátalakítás Ha az 1-es dugattyú s1 távolságra mozdul el, akkor V térfogatú folyadékot kényszerít elmozdulásra, aminek következtében ugyanez a V térfogatú folyadék fogja elmozdítani a 2-es dugattyút. A folyadéktérfogat felírható: V = A1 * s1 V = A2 s2 , tehát A1 * s1 = A2 s2 s2 = s1 A1 A2 Útátalakítás, mert s1 > s2 Az előzőek alapján könnyen belátható, hogy azonos térfogatváltozások létrejöttéhez különböző dugattyú-felületeknél, különböző

elmozdulásokra van szükség. Mivel a térfogat állandósága igaz, így a nagyobbik dugattyú által megtett út annyiad része a kisebbik dugattyú által megtettnek, ahogy a felületeik egymáshoz aránylanak. Mindig a kisebb átmérőjű dugattyú tesz meg hosszabb utat. A dugattyúk felülete a reájuk ható erővel egyenesen, az általuk megvalósított elmozdulással fordítottan arányos. Két különböző nagyságú dugattyút egy merev rúddal összekötünk (5.7 ábra 1. és 2 dugattyú) Ha az A1 dugattyú felületét p1 nyomással terheljük, akkor az 1. dugattyún F1 erő ébred Az F1 erő a merev rúdon keresztül az A2 dugattyú felületre adódik át és, p2 nyomást hoz létre. Mivel az A2 kisebb, mint A1, így a p2 nyomásnak nagyobbnak kell lennie, mint p1 Nyomásátalakítás 5.7 ábra A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 126 ► Gépipari automatizálás Hidraulika A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 127 ►

Ebből az egyenletből meghatározhatók az F1 és F2 erők. F1= p1 * A1 [N] F2 = p2 * A2 [N] Mivel a két erő egyenlő nagyságú: F1= F2, ezért A1 p1 * A1 = p2 A2 p2 = p1 A2 [bar] 5.34 Térfogatáram Térfogat áram alatt azt a folyadékmennyiséget értjük, amely egy meghatározott időegység alatt egy csövön átáramlik. Hidraulikában a térfogatáramot Q–val jelölik. Q= V [m3 /sec] t Az áramlás folyamatosságának törvénye Egy - közbenső becsatlakozások nélküli - csőszakaszban, - melynek keresztmetszete változó - folyadék áramlik. Mit tapasztalunk? (58 ábra) 5.8 ábra V A* s Q= t t s mivel = v ezért Q=A*v t Azonos idő alatt a cső bármely keresztmetszetén azonos mennyiség folyik át. Q= A kontinuitás egyenlete: A1 * v1 = A2 v2 = A3 v3 = An vn = állandó 5.35 Áramlásfajták A hidraulikus rendszerben a folyadék áramlása kétféle módon történhet: lamináris, vagy turbulens formában. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék

Vissza ◄ 127 ► Gépipari automatizálás Hidraulika A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 128 ► Lamináris áramlás (5.9 ábra): a csőben lévő folyadék rendezett hengeres rétegben mozog. Mozgásuk (az áramlás) biztosításához csupán a folyadék belső súrlódásának a legyőzése szükséges. Ekkor a belső folyadékrészecskék sebessége nagyobb, mint a külsőké, a csővezeték falánál nulla 5.9 ábra Turbulens áramlás: (5.10 ábra) a részecskék már nem rendezett rétegben mozognak, a csőközeli részecskék oldalra törekednek, ekkor egymásba ütköznek, egymást hátráltatják, és örvény keletkezik Turbulens áramlás esetén a folyadék a csővezetékben szinte azonos sebességgel mozdul el, függetlenül a folyadékrészecske helyétől. A folyadékrészecskék áramlás közben egymásba ütköznek, így az áramlási veszteség sokkal nagyobb. A munkafolyadék áramlása lamináris áramlásból akkor lesz

turbulens, ha a folyadék sebessége megnő. Azt a sebességet, amelytől az áramlás turbulens lesz, kritikus sebességnek nevezzük. 5.10 ábra Milyen csővezeték-kialakítások okoznak turbulenciát? 1. Keresztmetszet változás: A keresztmetszet változás minden esetben – legyen az szűkület, vagy bővülés - örvényképző hatást kelt. 2. Folyadékáram irányváltozása: A csővezetékben - nagy sebességgel - mozgó folyadék tekintélyes mozgási energiával rendelkezik. Az áramlás megváltozása azt eredményezi, hogy a folyadék nem képes követni a csővezeték által szigorúan meghatározott A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 128 ► Gépipari automatizálás Hidraulika A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 129 ► áramirányt, az éles sarkokon ütközik, túlfut, a holtterekben örvényeket kelt. 3. A vezeték falának belső érdessége: Tudjuk, hogy tökéletesen sima felület nem létezik. A

vezetékben áramló folyadék – több-kevesebb – ellenállásba ütközik, melyek az érdességből származnak. A sima csőben kialakuló áramlásfajta meghatározását a Reynolds-féle szám teszi lehetővé. Re = v * dh ν ahol v: az áramló folyadék sebessége [m/s] dh: a hidraulikus csőátmérő [m] υ: a folyadék kinematikai viszkozitása Sima cső esetén: ha Re < 2300, akkor az áramlás lamináris ha Re > 2300, akkor az áramlás turbulens. Ha az áramlás turbulenssé vált, nem válik azonnal laminárissá, ha az Rekrit alá kerül, csak kb. ˝ Rekrit értéknél érhető el ismét a lamináris áramlás vkrit = Re krit *ν 2300 *ν = [m/s] dh dh A turbulens áramlás súrlódással jár, ez pedig energiaveszteséget okoz. Ahhoz, hogy ez ne okozzon energia veszteséget, az Rekrit értéket nem kellene átlépni. A kritikus sebesség nem egy rögzített szám, mivel függ a folyadék viszkozitásától és a cső hidraulikus átmérőjétől és

alakjától. A cső hidraulikus átmérője: dh = 4A [mm] K ahol A: a cső keresztmetszete K: a cső kerülete. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 129 ► Gépipari automatizálás Hidraulika A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 130 ► Kör keresztmetszetű vezeték esetén dh = d. A vezetékekben az áramlási sebesség irányértékei vkrit– ra a következők: • Nyomóvezeték: 50 bar üzemi nyomásig: 4,0 m/s 100 bar üzemi nyomásig: 4,5 m/s 150 bar üzemi nyomásig: 5,0 m/s 200 bar üzemi nyomásig: 5,5 m/s 300 bar üzemi nyomásig: 6,0 m/s • Szívóvezeték: 1,5 m/s • Visszafolyó vezeték: 2,0 m/s 5.36 Az energia-megmaradás törvénye: Milyen energiája van a folyadéknak? (Bernoulli törvénye) A csővezetékben mozgó folyadék a következő energiafajtákkal rendelkezik: 1. mozgási energia, (a folyadék áramlási sebességéből), 2. nyomási energia, (a terhelésből), 3. helyzeti energia, (a

földfelszíntől számított magasságból) Egy folyadékáram összes energiája változatlan marad, ha nem visznek be kívülről, vagy nem vezetnek el kifelé energiát (Energia megmaradásának törvénye). Egy folyadékáram összes energiája felírható: Bernoulli - egyenlet Helyzeti energia + Nyomási energia + Mozgási energia = állandó ρ*gh+ F v2 +ρ* = állandó 2 A Helyzeti energia: amellyel egy test (folyadék) rendelkezik, ha „h” magasságra emelik. Nyomási energia: abból a nyomásból ered, amit a folyadék az összenyomással szemben fejt ki. Mozgási energia: amellyel a test (folyadék) rendelkezik, ha meghatározott sebességgel mozog. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 130 ► Gépipari automatizálás Hidraulika A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 131 ► A gépek, szerkezeti egységek viszonylag kis magassága miatt, a helyzeti – magasságtól függő – energiaváltozás nagysága

elhanyagolható. A nyomás és folyadéksebesség összefüggése (5.11 ábra): Változó keresztmetszetű csővezetékben áramlik a folyadék. Mi történik? (A helyzeti energiaváltozást, - mely a földszinttől számított magasságváltozás függvénye - ne vegyük számításba!) 5.11 ábra Amikor a keresztmetszet-csökkenés következtében megnő a sebesség, a mozgási energia megnő. Mivel az összenergia állandó marad, a helyzeti energiának és/vagy a nyomási energiának csökkennie kell a keresztmetszet-csökkenés következtében. A helyzeti energia változása alig mérhető. A statikus nyomás azonban a torlónyomás függvényében, azaz az áramlási sebesség függvényében változik. Keresztmetszet szűkületnél megnő a sebesség, nagyobb lesz a mozgási energia, a helyzeti energia nem változik, a nyomási energia csökken. 5.37 Súrlódás okozta energia vesztesége 5.12 ábra A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 131 ►

Gépipari automatizálás Hidraulika A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 132 ► A csővezetékben létrejövő nyomáscsökkenés függ: a vezeték hosszától: a vezeték hidraulikus átmérőjétől: a folyadék áramlási sebességétől: a folyadék sűrűségétől: a csősúrlódási tényezőtől: l (növeli) dH (csökkenti) v (növeli) ρ (növeli) λ (növeli) Δp = p1 – p2 l *v2 ρ Δp = λ * 2 * dh A „csősúrlódási tényező” hasonló, mint elektrotechnikában a fajlagos ellenállás. A hidraulika esetében a követezőektől függ: Lamináris áramlás esetén: λL = 64 Re Turbulens áramlás esetén: λT = 0.364 4 Re Áramló folyadékban a súrlódás miatt hő keletkezik (hőenergia), ez a nyomási energia csökkenését okozza. A súrlódás függ: • • • • • a vezeték hosszától, a csőhajlatok számától, a vezeték keresztmetszetének alakjától, a cső belső falának érdességétől, az áramlás

sebességétől stb. 5.4 Hidraulikus szivattyúk és motorok A hidraulika – szivattyúknak az a feladatuk, hogy a mechanikus energiát (forgató-nyomaték, fordulatszám) hidraulikus energiává (térfogatáram, nyomás) alakítsanak át. Az áramló folyadékkal szembenálló ellenállások miatt a rendszerben létre jön a nyomás, melynek nagyságát az összellen- A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 132 ► Gépipari automatizálás Hidraulika A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 133 ► állás határozza meg, ez a külső és belső ellenállásokból és a térfogatáramból tevődik össze. • Külső ellenállások: hasznos terhelés, mechanikai súrlódás, statikus terhelés, gyorsító erő; • Belső ellenállások: vezetékek és elemek súrlódása (folyadéksúrlódás), áramlási veszteségek (fojtási helyek). A hidraulikus motorok (hidromotorok) hidraulikus energiát alakítanak át mechanikus energiává,

és forgómozgást hoznak létre (forgó hajtások). Lengőmozgást végző motorokról akkor beszélünk, ha a forgómozgás csak egy meghatározott szögtartományban megy végbe. A hidraulikus rendszer folyadéknyomását tehát nem a szivattyú határozza meg, hanem az ellenállások hozzák létre. Ez a nyomás olyan nagy is lehet, hogy az elemek törését is okozhatja, azonban ez elkerülhető, ha a szivattyú után nyomáshatárolót építünk be, amely így biztonsági szelepként is működik. Hidraulikus szivattyúk A szivattyúk jellemzői: Q térfogatáram Munkatérfogat: az a folyadékmennyiség, amit a szivattyú egy körülfordulás alatt szállít (q). A percenként szállított folyadéktérfogat a Q térfogatáram a q kiszorítási térfogatból és az n fordulatszámból határozható meg: Q = n * q [l/min] ahol n a szivattyú fordulatszáma [1 / min]. η hatásfok A szivattyúk a mechanikus teljesítményt hidraulikus teljesítménnyé alakítják át, eközben

teljesítményveszteségek keletkeznek. Ennek mértékét fejezi ki a hatásfok A szivattyúk összhatásfokának kiszámításakor figyelembe kell venni a térfogati és a hidromechanikai hatásfokot is. η összes = ηV * ηhm A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 133 ► Gépipari automatizálás A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Hidraulika Vissza ◄ 134 ► ahol ηV : térfogati (volumetrikus) hatásfok: a szivattyú, szelepek külső és belső résveszteségiből származik; ηhm: hidromechanikus hatásfok: a szivattyúk, motorok súrlódásából adódik. Ha a hatásfok 80% alá csökken, akkor cserélni kell, mert utána rohamosan csökken. Hidromotorok A hengerekhez hasonlóan a hidromotorok is meghajtó tagok. A hidromotorok is átalakítják a hidraulikus energiát mechanikussá, azzal a különbséggel, hogy forgó, vagy lengő mozgást hoznak létre Jellemzőjük: • • • • • • nyelési térfogat: q [cm3] nyomás: p

[MPa] teljesítmény: P [W] nyomaték: M [J] térfogatáram: Q [dm3/min] fordulatszám: n [1/min] - p = M/q [Mpa] - Q = n * q [dm3/min] - P = 2 * π n M [W]; [kW] (Nm/sec) A szivattyúk megítéléséhez a gyakorlatban jelleggörbéket használnak, melyeknél a következő jelöléseket alkalmazzák: • Q: térfogatáram • p: nyomás • η: hatásfok A nyomás függvényében ábrázolt térfogatáramot a szivattyú jelleggörbéjének nevezzük. A szivattyú jelleggörbéje megmutatja, hogy az effektív szállítási mennyiség (Qeff) a létrejövő nyomás függvényében csökken A hatásos szállítási mennyiséget (Qw) akkor kapjuk meg, ha a szivattyú résolaj mennyiségét (QL) is figyelembe vesszük (5.13 ábra) Egy csekély résolaj mennyiség a szivattyúban a kenéshez szükséges! Az ábra egy új és egy elhasználódott (hibás) szivattyú jelleggörbéjét mutatja. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 134 ► Gépipari automatizálás

Hidraulika A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ A szivattyú jelleggörbéjéből kiolvasható: • p = 0 esetén a szivattyú a teljes Q mennyiséget szállítja, • p > 0 esetén a Q a szivattyúrés olajvesztesége miatt kisebb, • a jelleggörbe felvilágosítást ad a szivattyú térfogati hatásfokáról ( 135 ► ). V Az új szivattyú jelleggörbéje: a szivattyú résolajárama 6% 230 bar nyomásnál. Ebből adódik: 5.13 ábra Q (p = 0) = 10,0 [dm3/min] Q (p = 230) = 9,4 [dm3/min] QL = 0,6 [dm3/min] ηv = 9,4dm3 / min = 0,94 10,0dm3 / m min ηv = 0,94 5.41 A hidraulikus szivattyúk csoportosítása A szállított térfogat alapján a szivattyúk három alaptípusát különböztetjük meg: • Állandó munkatérfogatú szivattyúk; • Változtatható munkatérfogatú szivattyúk; • Önszabályzó szivattyúk: a nyomás, a térfogatáram ill. a teljesítmény szabályozása, szabályozott mennyiség. A hidraulikus szivattyúk

felépítése különböző, de mindegyik a térfogatkiszorítás elve szerint működik. A munkafolyadék kiszorítása a munka- A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 135 ► Gépipari automatizálás Hidraulika A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 136 ► végző elem felé történhet. Fogaskerékkel, lapátokkal, dugattyúkkal, vagy csavarorsóval. 5.14 ábra 5.42 Külső fogazású fogaskerék-szivattyúk és motorok 5.15 ábra Működése: A fogaskereket (7) a hajtóművel (elektromotor, dieselmotor stb.) tengelykapcsoló köti össze Az egyik fogaskerék a hajtott (7), a másik a fogazás miatt elforog (8), ha a hajtott forgó mozgást végez A fogaskerekeket (7, 8) a csapágygyűrűk (4, 5) segítségével úgy helyezik el, hogy a forgómozgás közben minimális játékkal kapcsolódjanak. A siklócsapágyak a szivattyúházban nincsenek rögzítve (úszó, vagy lebegőcsapágyak). A kiszo- A dokumentum használata |

Tartalomjegyzék Vissza ◄ 136 ► Gépipari automatizálás Hidraulika A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 137 ► rított térfogat a fogoldalak, a ház belső fala (1) és a csapágygyűrűk (4, 5) homlokfelületei között képződnek. Ha egy fog a fogárokból kilép, akkor ott térfogat-növekedés jön létre, amely vákuumot okoz a szívótérben. A berendezés üzembe helyezésekor a kamrák először a szívóvezetékben lévő levegőt szállítják az S szívócsonktól a P nyomócsonkig, a szívóvezetékben ez által vákuum keletkezik. A növekvő vákuum hatására a folyadék a tartályból a szívóvezetékbe áramlik, amíg a szivattyút el nem éri. Ekkor a folyadék a fogak által közrefogott kamrákban áramlik tovább és a szivattyú nyomócsonkján keresztül jut a hidraulikus rendszerbe. A szivattyú működésének előfeltétele tehát az, hogy a fogak közötti kamrák elég tömítettek legyenek ahhoz, hogy a levegőt,

illetve a folyadékot csaknem veszteségmentesen szállítani tudják. 5.43 Belső fogazású fogaskerekes szivattyúk és motorok (5.16 ábra): 5.16 ábra Működése: A fogazott forgórész a hajtóműhöz kapcsolódik. A fogazott forgórész és az üreges kerék forgómozgása következtében a fogoldalak által közrezárt térfogat nő, a szivattyú szívóhatást fejt ki. Ez a térfogat-növekedés kb 120ª-os elfordulási szögben történik. A kiszorított térfogat ezáltal nem lökésszerűen, hanem viszonylag lassan telítődik, ez rendkívül nyugodt futást és jó szívóhatást eredményez. A töltődarabnál a folyadék térfogatváltozás nélkül halad tovább A töltődarab utáni tér a nyomócsonkra van kötve. A fogoldalak által közrezárt térfogat csökken, a folyadék kiszorul onnan. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 137 ► Gépipari automatizálás Hidraulika A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 138

► 5.44 Csavarorsós szivattyúk 5.17 ábra A csavarorsós szivattyúk házában 2–3 tengely található. A hajtóművel összekötött jobbmenetes tengely további, mindig balmenetes tengely(ek)re viszi át a forgómozgást. Működése: A tengelyek menetei között zárt tér keletkezik, amely térfogatának megváltozása nélkül mozog a szivattyú szívócsonkjától a nyomócsonkig. Ez egyenletes, folytonos, lökésmentes térfogatáramot és egyenletes működést eredményez. A belső fogazású fogaskerék – szivattyúkhoz hasonlóan a csavarorsós szivattyúk is különlegesen alacsony zajszintjükkel tűnnek ki, éppen ezért színházak és operaházak színpadi berendezéseiben alkalmazzák. 5.45 Egylöketű szárnylapátos szivattyú és motor 1. Belső beömlésű: 2. Közvetlen vezérlésű: a) b) 5.18 ábra A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 138 ► Gépipari automatizálás Hidraulika A dokumentum használata |

Tartalomjegyzék Vissza ◄ 139 ► A térfogat a kör alakú állórész, a forgórész és a szárnyak között jön létre. A szállított folyadék mennyisége az excentricitástól függ. (518 a) ábra) A szárnyak alternáló mozgását egy kör alakú belső pályával rendelkező gyűrű korlátozza. A löketállító gyűrűt ezeknél a szivattyúknál három állítóelemmel lehet szabályozni: • Lökettérfogat-állító csavar: A gyűrű és a forgórész távolsága közvetlenül meghatározza a szivattyú által szállított térfogatáramot. • Magasságállító csavar: Ezzel függőleges irányban változtatjuk a löketállító gyűrű helyzetét. • A maximális üzemi nyomást beállító csavar: A maximális üzemi nyomást a rugó-előfeszítés határozza meg (5.18 b) ábra) 5.46 Duplalöketű szárnylapátos szivattyúk A szárnyak alternáló mozgását egy kör alakú belső pályával rendelkező gyűrű korlátozza. A forgórészhez képest

excentrikusan elhelyezkedő gyűrű okozza a kiszorított térfogat megváltozását. A kamrák feltöltődése (szívás), illetve kiürülése elvben megegyezik az egylöketű szárnylapátos szivattyúkéval, de itt a gyűrű, vagy állórész belső felülete kétszeresen excentrikus 5.19 ábra Az állórész kétszeresen excentrikus belső görbülete miatt fordulatonként a kiszorítási folyamat kétszer megy végbe. Működése: A kiszorított térfogat ott a legkisebb, ahol a forgórész és a gyűrű közötti távolság a legkisebb. A forgórész forgómozgása következtében a kiszorított térfogat növekszik. Mivel a szárnyak pontosan követik a gyűrű vonalát, a kiszorított térfogat tömítése majdnem teljesen tökéletes. Vá- A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 139 ► Gépipari automatizálás Hidraulika A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 140 ► kuum alakul ki. A kiszorított térfogatot oldalsó

vezérlőrések kötik össze a szívócsonkkal. A vákuum következtében folyadék áramlik a kiszorított térbe. A szivattyú elérte a maximális térfogatot, a szívócsonkkal való öszszeköttetés megszűnik A további forgómozgás során csak a kiszorított térfogat csökken. A vezérlőtárcsa oldalsó rései a folyadékot egy csatornán keresztül a szivattyú nyomócsonkjához vezetik. Ez a folyamat fordulatonként kétszer ismétlődik. 5.47 Radiáldugatttyús szivattyúk és motorok Magas nyomástartomány (400 bar feletti üzemi nyomás) esetén radiáldugattyús szivattyúkat alkalmaznak. Présgépeknél, műanyag-feldolgozó gépeknél, a feszítő-hidraulikában szerszámgépeknél és még sok más felhasználási területen 700 bar-ig terjedő nyomásra van szükség Ilyen magas nyomás mellett csak a radiáldugattyús szivattyúk felelnek meg tartós üzem esetén. Külső dugattyútámasztással: a) b) 5.20 ábra Működése (5.20a) ábra): A

radiáldugattyús szivattyúknál a dugattyúk csillag alakban helyezkednek el. A dugattyúk mozgása sugárirányú A dugattyúk az álló külső gyűrűben végeznek bolygómozgást A dugattyú löketét az „e” excentricitás adja. Működése (5.20b) ábra): A hajtótengelyt (1) a szivattyúelemek között (2) excentrikusan alakították ki. A szivattyúelem a dugattyúból (3), a hengerperselyből (4), a gömbfejből (5), egy nyomórugóból (6), a szívószelepből (7), és a nyomószelepből (8) áll A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 140 ► Gépipari automatizálás Hidraulika A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 141 ► A gömbfejet becsavarozták a házba (9). A dugattyú az un csúszósaruval illeszkedik az excenterre A nyomórugó segítségével az excentertengely forgómozgása közben a csúszósaru mindig ráfekszik az excenterre, a hengerpersely pedig a gömbfejen támaszkodik. A radiáldugattyús

szivattyúknak rendszerint páratlan szivattyúelemük van. Páros számú elem esetén az egyes szivattyúelemek térfogatáramának átfedése lökésszerű térfogatáramot eredményez. Létezik belső dugattyútámasztású is. 5.48 Axiáldugattyús szivattyú és motor Az axiáldugattyús egységek olyan energia-átalakítók, amelyeknél a dugatytyúk axiálisan egy hengertömbben vannak elhelyezve. Ezek a dugattyúk a meghajtó-tengelyhez képest ferdén helyezkednek el. Az axiáldugattyús gépeknek két változata van: • ferde tengelyű (5.21 a) ábra) • ferde tárcsás (5.21 b) ábra) a) b) 5.21 ábra Ferde tengelyű: Miközben a tengely bolygómozgást végez, a dugattyúk a hengerben a billenési szögtől (α) függően emelkedő mozgást végeznek. A szállított folyadék mennyisége tehát a tengely billenési szögétől függ Szivattyúüzem: A folyadékot a szívóvezetékből a dugattyúk úgy nyerik, hogy a szívóoldalon az elülső végállásból a

hátsó végállásba mozognak. Elforduláskor a dugattyútárcsa lezárja a dugattyúteret. A kiürítés úgy zajlik, hogy a nyomóoldalon a dugattyú az első végállásból a hátsó végállásba megy A szivaty- A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 141 ► Gépipari automatizálás A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Hidraulika Vissza ◄ 142 ► tyúhoz a folyadékot az alacsonynyomású (belépő) oldalon vezetik be, és azt a dugattyúk a magasnyomású (kilépő) oldalon a rendszerbe továbbítják. Motorüzem: A szivattyúüzemmel ellentétben itt nyomás alatt lévő olajat vezetünk be. A dugattyúk löketet végeznek, amelyet a dugattyúk csuklói a hajtótárcsán forgó mozgássá alakítanak át. A hengert a dugattyúk magukkal viszik, és a hajtótengelyen hajtónyomatékot állítanak elő. A kilépő folyadék visszafolyik a rendszerbe (tartályba) Ferde tárcsás: A ferdetárcsás hajtómű olyan kiszorításos elven

működő gép, amelynek kiszorítást végző dugattyúi a meghajtótengelyhez képest tengelyirányban vannak elhelyezve, és ferde tárcsára támaszkodnak. Szivattyúüzem: A meghajtótengely forgatásakor a hengert a fogazás viszi magával. Eközben a dugattyúk egy löketet tesznek meg, amely a csúszótárcsa (ferde tárcsa) helyzetéből adódik A nyomófolyadék a szivattyú alacsony nyomású (belépő) oldalán lép be és azt a dugattyúk a magas nyomású (kilépő) oldalon a rendszerbe továbbítják. Motorüzem: A szivattyúüzemmel ellentétben itt a nyomás alatt lévő folyadékot vezetünk be. A dugattyúk löketet végeznek és eközben a hengert magukkal viszik, amely azután a fogazás segítségével forgatja a hajtótengelyt. A közeg az alacsony nyomású (kilépő) oldalon távozik a rendszerbe Billenési szög: Az állandó térfogatáramú egységnél a csúszótárcsa ferdesége a ház kialakításával rögzített. Az állítható térfogatáramú

egységeknél a ferde tárcsa hajlásszöge bizonyos határok között fokozatmentesen állítható. A hajlásszög változtatásával a dugattyúlöketek és ezáltal a kiszorítási térfogatok változtathatók. A ferde tárcsa elvén működő, állandó, vagy változtatható lökettérfogatú axiáldugattyús egységek hidraulikus szivattyúként, vagy hidromotorként is működtethetők. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 142 ► Gépipari automatizálás Hidraulika A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 143 ► Szivattyúként történő alkalmazáskor a szállított térfogatáram a meghajtó fordulatszámmal és a billenési szöggel arányos. Ha az egységet motorként használjuk, a kihajtó fordulatszám a bevezetett térfogatárammal és a hajlásszöggel arányos. Összefoglalva: Hidraulikus szivattyú Hidraulikus motor (forgó mozgást létrehozó) Nem állítható Állítható Nem állítható Állítható Fogaskerék

szivattyú X X Csavarorsós szivattyú X Csúszólapátos szivattyú X X X X Radiáldugattyús szivattyú X X X X Axiáldugattyús szivattyú X X X X Hidraulikus rajzjelek Energiaforrás, átvitel, előkészítés A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 143 ► Gépipari automatizálás A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Hidraulika Vissza ◄ 144 ► 144 ► Mérőműszerek Hidraulikus tápegység Hidraulikus szivattyúk és motorok állandó változtatható munkatérfogatú A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ Gépipari automatizálás Hidraulika A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 145 ► 5.5 Hidraulika hengerek Feladata: A hidraulikus energia mechanikai energiává történő átalakítása. Mivel egyenes vonalú mozgást hoz létre, lineáris motorként is felfogható. A maximálisan lehetséges „F” hengererő, ha a súrlódást elhanyagoljuk, a maximálisan megengedhető „p”

üzemi nyomástól és az „A” hatásos felülettől függ: F = p * A [N] Munkagépek egyenes vonalú mozgásánál a következő előnyei vannak a hidraulikus hengerrel történő hajtásnak: • a hidraulikahengerrel való közvetlen hajtás szerkezetében egyszerű és könnyen beszerelhető; • a forgómozgás egyenes vonalú mozgássá történő átalakításának hiánya miatt jó hatásfok; • a henger által kifejtett erő a löket kezdetétől a végéig állandó; • a beömlő térfogatáramtól és felülettől függő dugattyúsebesség is állandó a teljes lökethossz alatt; • felépítéstől függően a henger nyomó, vagy húzó erő átadására alkalmas; • a hidraulika hengerek méretezése lehetővé teszi nagy teljesítményű, kis beépítési mérettel rendelkező hajtások megvalósítását. 5.51 Csoportosításuk működésük szerint: • egyszeres működésű hidraulika hengerek, • kettősműködésű hidraulika hengerek. Egyszeres

működésű hengerek: 1. Búvárdugattyús henger: 5.22 ábra A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 145 ► Gépipari automatizálás Hidraulika A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 146 ► Működése: Csak az egyik irányban képesek erőkifejtésre. A dugattyú visszaállítása csak rugó, a dugattyú önsúlya, vagy külső erőhatás segítségével történhet. Az egyszeres működésű hengernek csak egy hatásos felülete van. Alkalmazás: olyan helyeken, ahol egy határozott irányú erő a dugattyú kiindulási helyzetébe való biztos visszaállítást tesz lehetővé, pl. alsó dugattyús présekben, emelőszerkezetekben 2. Rugós visszaállítású hengerek: 5.23 ábra Alkalmazás: ahol egyik irányban van szükség nagy erőre. Mivel a rugó csak korlátozott nagyságú erőt képes kifejteni és csak kis lökethossz esetén használható, ezért főleg kis hengerekben fordul elő. Készüléktervezésben

feszítőhengerként, vagy szerelőszerszámként alkalmazzuk. Kettős működésű hengerek: Két ellentétes hatásos felülettel rendelkeznek; a hatásos felületek vagy azonosak, vagy különböző nagyságúak. Ezeket két egymástól független vezetékcsatlakozóval látják el. Az „A” vagy „B” csatlakozón belépő nyomóközeg segítségével a dugattyú mindkét irányban képes nyomó - és húzóerő átadására Ezt a hengertípust majdnem minden területen alkalmazzák Csoportosításuk: • differenciál hengerek; • mindkét irányban azonosan működő hengerek. Differenciál hengerek: 1. Egyoldali dugattyúrúddal (524 ábra): A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 146 ► Gépipari automatizálás Hidraulika A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 147 ► 5.24 ábra A differenciál hengereknek olyan dugattyújuk van, amelyet egy kisebb átmérőjű dugattyúrúdhoz rögzítettek, amely egyik irányban nyúlik ki

a hengerből. A „differenciálhenger” elnevezés a hatásos felületek különböző nagyságára vezethető vissza. A dugattyú- és gyűrűfelület arányát nevezik ϕ tényezőnek. Abban az esetben, ha a dugattyú a hengerből kifelé halad a munkahenger hosszúsága növekszik. Ezért az ilyen irányú mozgást pozitív mozgásnak, azt a hengerteret melybe folyadékot vezetve ez következik be, pozitív hengertérnek nevezzük. (Ez jelenleg a bal-oldali hengertér) Ellentétes – hengerbe való járás – irányát és hengerterét negatívnak hívjuk. A maximális átvihető erő kitoláskor a dugattyúfelülettől, behúzáskor a gyűrűfelülettől és a maximálisan megengedhető üzemi nyomástól függ. Azonos üzemi nyomás mellett a kitoló erő a ϕ tényezővel nagyobb a behúzó erőnél. A megtöltendő terek a löketnek megfelelően hosszúkban azonosak, de a dugattyú- és a gyűrűfelület különbözősége miatt térfogatukban különböznek. Emiatt a

löketsebesség a felülettel fordítottan arányos: Q nagy felület lassú v= [m/s] AD haladás Q kis felület gyors [m/s] v= AGy haladás Kimeneti löketnél az erő: Kimeneti löketnél a sebesség: Bemeneti löketnél az erő: Kimeneti löketnél a sebesség: FK > FB A dokumentum használata | Tartalomjegyzék FK = P * AD Q vK = [m/s] AD FB = p * AGY Q vB = [m/s] AGY vK < vB Vissza ◄ 147 ► Gépipari automatizálás Hidraulika A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 148 ► Mindkét irányban működő henger 1. Mindkét oldalon azonos átmérőjű dugattyúrúddal 5.25 ábra A mindkét irányban azonosan működő henger olyan dugattyúval rendelkezik, amelynek két kisebb átmérőjű rúdja van, és ezekhez rögzítették. A maximális átvihető erő mindkét mozgásirányban azonos nagyságú gyűrűfelületektől és a maximálisan megengedhető üzemi nyomástól függ. Azonos üzemi nyomás esetén mindkét mozgásirányban azonos

nagyságú erők hatnak. Mivel a felület és a lökethossz mindkét oldalon ugyanakkora, ugyanaz érvényes a megtöltendő terekre is. Ebből következik, hogy a sebesség is azonos mindkét irányban 2. Különböző átmérőjű dugattyúrúddal 5.26 ábra Az erők és a sebességek – a differenciálhengerekhez hasonlóan – a két gyűrűfelület arányával (ϕ) viszonyulnak egymáshoz. Az egyszeres és kettős működésű hidraulikahengerek különleges fajtái Előfordul, hogy a hagyományos egyszeres, vagy kettősműködésű hengereket csak körülményesen, különleges kiegészítésekkel lehet alkalmazni. Leggyakoribb eset: nagy lökethosszra van szükség rendkívül kis beépítési méret mellett, ill. kis dugattyúátmérő mellett nagy erőket kell átvinni A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 148 ► Gépipari automatizálás Hidraulika A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 149 ► Az ilyen és ehhez hasonló

körülmények egy sereg speciális henger megjelenéséhez vezettek, amelyek előállítása nehezebb és költségesebb. 1. Tandemhengerek (527 ábra): 5.27 ábra A tandem - kettősműködésű hengerekben két hengert kapcsolnak össze oly módon, hogy az egyik henger dugattyúrúdja a másik fenékrészén keresztül annak dugattyúfelületére nyomódik. Az elrendezés következtében összeadódnak a felületek és helytakarékos külső átmérővel, az üzemi nyomás növelése nélkül nagy erők átvitelére nyílik lehetőség. Ezeknél a hengereknél figyelembe kell venni a nagyobb beépítési hosszt. 2. Teleszkóphengerek A beépítési méret az egymásba tolódó dugattyúrudak miatt az összlökethossz és a fokozatok hányadosával plusz a munkalöket mérettel (fenékvastagság, vezetékek hossza, tömítés vastagsága rögzítéssel) egyenlő. Ez azt jelenti, hogy a beépítési hossz alig nagyobb egy fokozatnál. Egy behúzott teleszkóphenger hossza általában

a löket hosszának fele - negyede. A beépítési mérettől függően ezek a hengerek 2; - 3; - 4; - 5 fokozatos kivitelben készülnek. Csoportosításuk: 1. Egyszeres működésű teleszkóphengerek 2. Kettősműködésű teleszkóphengerek Egyszeres működésű teleszkóphengerek A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 149 ► Gépipari automatizálás Hidraulika A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 150 ► Ha a dugattyúkat az „A” vezetékcsat-lakozón terheljük nyomással, egymás után toljuk ki azokat. A nyomás a terhelés nagyságához és a hatásos felülethez igazodik, ezért a legnagyobb hatásos felülettel rendelkező dugattyú halad először kifelé. Állandó nyomás és térfogatáram mellett a kitolás nagy erővel és kis sebességgel kezdődik és nagyon kis erővel, de nagy sebességgel végződik. A löketerő megválasztásánál a legkisebb hatásos dugattyúfelületet kell alapul venni. Az egyszeres

működésű teleszkóphengereknél a külső erő (teher) által végzett behúzás sorrendje fordított. Ez azt jelenti, hogy először a legkisebb felületű dugattyú éri el a véghelyzetet. 5.28 ábra Kettősműködésű teleszkóphengerek Működése: A kettősműködésű teleszkóphengereknél a kitolás fázisa az egyszeres működésű teleszkóphengerével azonos módon történik. A behúzási sorrend (az egyes fokozatok behúzási sorrendje) a gyűrűfelület nagyságához és a külső terheléshez igazodik. Ha a dugattyút a „B” vezetékcsatlakozón terheljük nyomással, a legnagyobb gyűrűfelülettel rendelkező dugattyú éri el először a véghelyzete. (A kettősműködésű teleszkóphengereket mindkét irányban azonosan működő teleszkóphengerként is kivitelezhetik. Ennél a változatnál a különböző fokozatok egy időben mozognak befelé, illetve kifelé.) 5.29 ábra A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 150 ►

Gépipari automatizálás Hidraulika A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 151 ► Lőket végi csillapítás A munkahenger dugattyúja – mozgás közben – a hengercsőben nagy sebességre tehet szert. A hengerfedélre ilyen sebességgel ütközve – s közben még a teher is növeli a mozgási energiát – a dugattyú felverődne, vagy rosszabb esetben a dugattyúrúdról leszakadna. Ezért, mielőtt a dugattyú felütközése bekövetkezik, csökkentsük a sebességét annyira, hogy az ütközés következtében felszabaduló energia ne károsítsa a hengert és a dugattyút. 5.30 ábra A fékezést a hengerfedélbe épített fojtó-visszacsapó szeleppel oldjuk meg. A dugattyú közeledik a hengerfedélhez (5.30 ábra) Az átömlési keresztmetszetet a dugattyúrúdon lévő hengeres váll zárja A fedélbe beépített visszacsapó-szelep szintén zárt. Folyadék csak az állítható fojtószelepen keresztül képes a dugattyú negatív

hengerteréből távozni. A fojtószelep mindenkori beállításával meg tudjuk határozni az ütközés sebességét. Miért van beépítve a visszacsapó-szelep? Indítsuk a dugattyút negatív irányba! Ekkor a folyadékáram nyitja a visszacsapó-szelepet, azon nagy mennyiségben áramlik át és a dugattyú gyorsan indul. Amennyiben ez a szelep nem lenne beépítve, a dugattyú löketének kezdetén lassan mozogna – csak a fojtáson keresztül kap folyadékot – majd, ha a hengeres váll a hengerfedél furatából kilépett, sebessége ugrásszerűen megnövekedne. 5.6 Szelepek A hidraulikus berendezésekben a szivattyú és a fogyasztó között az energiaátvitel megfelelő csővezetékekben történik. Ahhoz, hogy a fogyasztó a megfelelő értékeket (erő, forgatónyomaték, fordulatszám, forgásirány) létre tudja hozni, és a berendezésekben ezek tartósan fennmaradjanak az A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 151 ► Gépipari

automatizálás A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Hidraulika Vissza ◄ 152 ► üzemi feltételek mellett, a csővezetékekbe energiavezérlő elemeket, szelepeket építenek be. Minden szelep egy ellenállást hoz létre A szelepeket különböző szempontok szerint csoportosítják: • felépítés • építési mód • működtetés módja Feladatuk szerint: • nyomásirányító szelepek • útszelepek • zárószelepek • áramirányító szelepek. Építési mód szerint: • Tolattyús szelepek A szennyezett hidraulikaolajból kis szilárd részecskék kerülhetnek a tolattyú és a furat közé. Hatásuk olyan, mint a dörzspapíré, és megnövelik a furatot, aminek résolaj-növekedés a következménye • Ülékes szelepek A szelep vezérlő éleit az olajáram megtisztítja a szennyező részecskéktől, ezért az ülékes szelepek relatívan szennyeződés érzéketlenek. Ha mégis egy kis piszokdarab kerül az ülékre, akkor a szelep nem zár

tökéletesen. Ez kavitációt okoz • Elzáró szelepek A hidraulikus rendszerekben az elzárószelepeknek az a feladatuk, hogy egy térfogatáramot főként egy irányban lezárják, ellenkező irányban pedig szabad áramlást tegyenek lehetővé. Ezeket visszacsapószelepeknek is nevezik Az elzárószelepeket ülékes kivitelben készítik, és ennek megfelelően szivárgásmentesen zárnak. Záróelemként golyót, lapot, kúpot, vagy lágy tömítéssel ellátott kúpot alkalmaznak. • Elzáróelemek: • egyszerű visszacsapószelepek, • vezérelt (hidraulikusan nyitható) visszacsapószelepek. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 152 ► Gépipari automatizálás Hidraulika A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 153 ► 5.61 Zárószelepek Rúgóterhelésű visszacsapószelep 5.31 ábra A zárókúpra a (p1) nyomás hat, ez a kúpot felemeli az ülékről, az átfolyás szabad lesz, ha a szelep nem rugóterhelésű.

Emellett le kell győzni a p2 ellennyomást. Mivel az ábrán lévő szelep rugóterhelésű, a p2 ellennyomás mellett a rugóerő is hat a zárókúpra, az átfolyás akkor jön létre, ha a p1 nyomás nagyobb, mint a p2 + a rugóerőből származó nyomás. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 153 ► Gépipari automatizálás Hidraulika A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 154 ► 5.62 Útszelepek Az útszelepek olyan hidraulikus elemek, amelyek a hidraulikus berendezésben a folyadékátfolyás útját megváltoztatják, nyitják, vagy zárják. Ezzel vezérelhető a munkavégző elem mozgásiránya és megállítása. Az útszelepek ábrázolása a DIN ISO 1219 történik Az útszelepek jelölésére érvényes: • • • • Minden egyes helyzet egy – egy négyzetben van ábrázolva. Az irányok, az átfolyási utak jelölése nyíllal történik. A zárt csatlakozások jelölése keresztirányú vonalkával. A résolaj

csatlakozások ábrázolása szaggatott vonallal, és jelölésük is különbözik a vezérlő csatlakozásokétól. (L) • Működési helyzetek jelölése egyesével, általában balról jobbra a, b,. és a háromállású szelepeknél az alaphelyzet 0, (nem szabványos), balról jobbra 1, 2 (az alaphelyzet itt is 0). • Az útváltóval az indítást, a megállást, valamint a munkafolyadék folyásirányát vezéreljük, és ezzel végeredményben a fogyasztó (henger, vagy hidromotor) mozgás-irányát, vagy megállási helyzeteit határozzuk meg. • Az útváltók megjelölése a munkaági csatlakozó nyílások száma (a vezérlő csatlakozásokat nem számítva) és a működési helyzetek száma szerint történik. Így az olyan szelepet, amelynek 4 munkaági csatlakozó nyílása és 3 működési helyzete van, 4/3–as (négyutas, háromállású) útváltónak nevezünk (5.32c) ábra) a) b) c) 5.32 ábra P: nyomóági csatlakozás (szivattyúcsatlakozás) T:

tartálycsatlakozás A, B: fogyasztócsatlakozások A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 154 ► Gépipari automatizálás Hidraulika A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 155 ► Nyugalmi helyzetnek (alaphelyzetnek) azt az állapotot nevezzük, amikor a mozgó alkatrészeket valamilyen erő (pl. rugó) egy meghatározott helyzetben rögzíti Az útváltók típusai: Felépítésüket és működésüket tekintve három különböző típusú útváltó típus létezik: • tolattyús útváltó • ülékes útváltó • forgótolattyús útváltó Tolattyús útváltók A tolattyús útváltók olyan szelepek, amelyek házfuratában egy mozgatható tolattyú helyezkedik el. A házba a vezérelni kívánt utak számának megfelelően 2, vagy több gyűrűcsatornát esztergálnak, melyek koncentrikusan, vagy excentrikusan helyezkednek el egy furat körül, ezáltal a házban a vezérlődugattyú éleivel együtt működő

vezérlőélek alakulnak ki. A tolattyút illesztési játékkal kell beépíteni, aminek következménye az állandó résáram, ami térfogatveszteséget okoz a szelepnél. Azért, hogy a tolattyú ne szoruljon a ház falának, palástfelületén körbefutó hornyokat készítenek. A tolattyú eltolásakor csak folyadéksúrlódás lép fel. 5.33 ábra A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 155 ► Gépipari automatizálás Hidraulika A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 156 ► Ülékes útváltók Az ülékes útváltók olyan útváltók, amelyek házfuratában (furataiban) egy, vagy több alakzáróan beillesztett ülékdugattyú (golyó, kúp, vagy tányér alakú) van mozgathatóan elhelyezve. A növekvő munkanyomás ennél a típusnál fokozza a tömítettséget. 5.34 ábra Forgótolattyús útváltó A forgótolattyús szelep egy, vagy több tolattyúból áll, melyek egy hengeres furatban forognak. 5.35 ábra Ezek közül

a tolattyús útváltókat használják a leggyakrabban, számos előnyük miatt, például: • egyszerű felépítés, • jó nyomáskiegyenlítés, ezért a működtetésükhöz szükséges erő csekély, • nagy kapcsolási teljesítmény • alacsony veszteségek, • a vezérlőfunkciók sokrétűsége. Tolattyús útszelepek (alakzáró szelepek) Előnyei: • egyszerű felépítés, • jó nyomáskiegyenlítés, ezért a működéshez szükséges erő csekély, A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 156 ► Gépipari automatizálás Hidraulika A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 157 ► • nagy kapcsolási teljesítmény, • alacsony veszteségek, • a vezérlőfunkció sokrétű. Útszelepeknél a csatlakozások és a működési helyzetek száma szerint megkülönböztetünk (jelölése a működtetési mód elhagyásával): 2/2 - útszelep alaphelyzet: „zárt” (P-A) alaphelyzet: „nyitott” (P-A) 3/2 - útszelep

alaphelyzet: „zárt” (P, T-A) alaphelyzet: „nyitott” (P-A, T) 4/2 - útszelep alaphelyzet: „átfolyás” (P-B, A-T) A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 157 ► Gépipari automatizálás Hidraulika A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 158 ► 4/3 - útszelep középhelyzet: „zárt” (P, A, B, T) középhelyzet: „szivattyú körforgás” (P-T, A, B) „H” középhelyzet: (P-A-B-T) középhelyzet: „munkavezeték tehermentesítve” (P, A-B-T) középhelyzet: „átáramlás” (P-A-B, T) 5.37 ábra 3/2 – útszelep A 3/2-es útszelepnek egy munkacsatlakozója (A), egy nyomóági csatlakozója (P) és egy tartálycsatlakozója (T) van. A szelep a térfogatáramot a következő módon vezérli: 5.38 ábra A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 158 ► Gépipari automatizálás Hidraulika A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 159 ► nyugalmi helyzet: P zárt és A

a T felé nyitva; működtetett helyzet: T felé az átfolyás zárt, átfolyás P-től A felé. Alkalmazása: • egyszeres működésű munkahenger vezérlése: • megkerülő ág alkalmazása: 4/2 – útszelep A 4/2-es útszelepeknek két munkacsatlakozója (A, B), egy nyomóági (P) és egy tartálycsatlakozója (T) van: nyugalmi helyzet: P-től B felé és A–tól T felé nyitott; működtetett helyzet: P-től A felé és B-től T felé nyitott. 4/2-es útszelep három vezérlőtolattyúval 5.39 ábra Kettősműködésű munkahenger vezérlése: (a baloldalon a kapcsolási, a jobb oldalon a metszeti rajz) 5.40 ábra A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 159 ► Gépipari automatizálás A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Hidraulika Vissza ◄ 160 ► A 4/2–es útszelepeket készítik két vezérlőtolattyúval is. Ezeknek a szelepeknek nincs szükségük résolajcsatlakozásra Ennél a kivitelnél figyelembe kell venni, hogy a T

tartálycsatlakozó és az A és B munkacsatlakozók kivezetése a szelep zárófedelén keresztül történik. A szelepek kiválasztásánál jelentősége van a közbenső helyzetnek, ezért adják meg ezeket a részletes jelképben. Mivel itt nem tényleges működési helyzetről van szó – átkapcsolási túlfedés, ezért a jelölés vékonyabb, szaggatott vonallal történik 1. pozitív átkapcsolási túlfedés: Pozitív túlfedés: A tolattyú vezérlőélének szélessége nagyobb, mint a vezérelt csatornáé. Biztos zárt helyzetet valósít meg, tehát a fogyasztó bármilyen helyzetben megállítható. A tolattyú átváltásakor - nyitás, vagy zárás - erős folyadéklökések jelentkeznek. A pozitív átkapcsolási túlfedés jellemzői: • nincsenek véletlenszerű mozgások, • nyomáscsúcsok alakulnak ki. 2. negatív átkapcsolási túlfedés: Negatív túlfedés: A tolattyú vezérlő élének szélessége kisebb, mint a vezérelt csatornáé. Nem hoz

létre zárt helyzetet Ez ok miatt a fogyasztó mozgása ekkor ellenőrizhetetlen. (Amennyiben a munkahenger dugattyújára erő hat, úgy annak irányába elmozdul) Úszóhelyzetet, vagy tehermentesítést biztosít A tolattyú átváltásakor nem jelentkeznek erős folyadéklökések. Kapcsolása lágy A negatív átkapcsolási túlfedés jellemzői: • lágy átkapcsolás (egy pillanatra minden összenyit) • nincs dinamikus rángatás A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 160 ► Gépipari automatizálás Hidraulika A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 161 ► A 4/2-es útszelepek alkalmazási lehetőségei: • bal- és jobbfordulatú motorok vezérlése; • két hidraulikus kör vezérlése • kettősműködésű hengerek vezérlése. Nulla túlfedés: A tolattyú vezérlő élének szélessége megegyezik a vezérelt csatornáéval. Ezt a megoldást a szokásos hidraulikában nem alkalmazzuk Felhasználási területe

elsősorban a szabályozástechnika. (Szervo-szelepek) Ülékes útszelepek (erőzáró szelepek) 2/2-útszelep Jelképes jelölés: Az ülékes szelepeket gyakran ábrázolják úgy, hogy a jelölésbe berajzolják az üléket (nem szabványos). Ez a szelep is létezik olyan alaphelyzettel, ahol az út P-től A felé nyitott. 3/2-útszelep alaphelyzet: alaphelyzet: működtetett helyzet: P-től A felé nyitott, a T csatlakozás zárt. A-tól T felé az összeköttetés nyitott, a P csatlakozás el van zárva, a rugó rányomja a golyót az ülékre. a jobb oldali golyó eltávolodik az ülékről, a bal oldali golyó rányomódik az ülékre. 4/2-útszelep Az ülékes kivitelű 4/2-útszelepek költségesek, mert azokat két 3/2útszelepből építik össze. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 161 ► Gépipari automatizálás Hidraulika A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 162 ► Forgótolattyús útváltók A hidraulika

kezdeti időszakában 70 bar üzemi nyomásig gyakrabban alkalmaztak forgótolattyúkat. A nagyobb üzemi nyomást megcélzó fejlődés ezt a típust egyre inkább elhanyagolta, mivel a nem tökéletes nyomáskiegyenlítés miatt a működtetéshez túl nagy erők szükségesek. 5.63 Nyomásirányító szelepek A nyomásirányító szelepek feladata, hogy a hidraulikus berendezésben, vagy annak egy részében a nyomást vezéreljék és szabályozzák. Megkülönböztetünk: • Nyomáshatároló szelepeket: ezekkel állítják be és korlátozzák egy berendezés nyomását. • Nyomáscsökkentő szelepek: ezek redukálják változó bemeneti nyomásnál a kimeneti nyomást. 5.41 ábra A nyomáshatároló szelepek ülékes, vagy tolattyús kivitelben készülnek. Nyugalmi helyzetben egy nyomórugó egy tömítő elemet a bemeneti csatlakozóhoz nyom, vagy egy tolattyút tol a tartálycsatlakozó nyíláshoz. A nyomáshatároló szelepek működési elve: A dokumentum

használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 162 ► Gépipari automatizálás A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Hidraulika Vissza ◄ 163 ► A bemeneti nyomás (p) a szelep mozgó elemének felületére hat és létre hozza az F = p1 * A1 erőt. Azt a rugóerőt, amivel a rugó a szelep mozgó elemét az ülékhez nyomja, állítani lehet. Ha nő az erő a rugóerő ellenében, amelyet a bemeneti nyomás hoz létre, akkor a szelep nyitni kezd. Ekkor az átáramló folyadékmennyiség egy része a tartályba folyik. Ha a bemenő nyomás tovább nő, akkor a szelep oly mértékig nyit, hogy a szivattyú teljes szállítási mennyisége a tartályba folyik. Nyomáscsökkentő szelepek: Ezeket csak akkor alkalmazzák, ha egy berendezésben különböző nyomások szükségesek. 5.64 Áramlásirányító szelepek Az áramlásirányító szelepeket azért alkalmazzák, hogy egy henger sebességét, vagy egy motor fordulatszámát csökkenteni lehessen. Mivel mind a

sebesség, mind a fordulatszám a térfogatáramtól függ, ezért ezt kell csökkenteni. Az állandó térfogatáramú szivattyúk mindig egyformanagyságú mennyiséget szállítanak. A munkavégző elemre jutó térfogatáram csökkentése a következő elv szerint történik: Az áramirányító szelepben az átfolyási keresztmetszet csökkentése a szelep előtt nyomásnövekedést okoz. Ez a nyomás kinyitja a nyomáshatároló szelepet, és így létre jön a térfogatáram megosztása A térfogatáram megosztása lehetővé teszi, hogy a fordulatszámhoz, ill. a sebességhez szükséges mennyiség jusson a munkavégző elemhez, a felesleges mennyiséget pedig a határoló szelep elvezeti. A felesleges térfogatáram nagy nyomáson folyik a határolón keresztül, ezért nagy az energiaveszteség. Azért, hogy az energiával takarékoskodjunk, változtatható munkatérfogatú szivattyúkat lehet alkalmazni, ekkor a nyomásnövekedés a szivattyú állítóegységére hat. Az

áramirányító szelepeket vezérlő és szabályozófunkciójuknak megfelelően felosztják: • terhelésfüggőkre; • terhelés függetlenekre. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 163 ► Gépipari automatizálás Hidraulika A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 164 ► 5.42 ábra A fojtószelepek lehetnek viszkozitásra érzékenyek és érzéketlenek. A fojtó és szűkítő (blende) szelepek átfolyási ellenállást jelentenek. Ez az ellenállás függ az átfolyási keresztmetszettől és annak geometriai alakjától, valamint a munkafolyadék viszkozitásától. Az átfolyási ellenálláson átáramláskor a súrlódás és az áramlási sebesség növekedése miatt nyomáscsökkenés lép fel. A nyomásesés azon része, amelyik a súrlódásból keletkezik, a szűkítő-geometriával erősen csökkenthető A szűkítő alkalmazásával akkor tudjuk elérni a kívánt ellenállást, ha az áramlási sebesség

növelésével turbulenciát hozunk létre (kisebb keresztmetszet, mint az alkalmas fojtónál). Ekkor a szűkítő ellenállását a turbulencia határozza meg, és elértük a viszkozitástól való függetlenséget Ott, ahol hőmérséklet és viszkozitás függetlenség szükséges, szűkítős (blendés) szelepeket alkalmaznak, mint például az átfolyásmérő készülékeknél. Sok vezérlésnél meghatározott értékű nyomásesés szükséges, ezeknél fojtószelepeket alkalmazunk. A fojtó és szűkítő szelepek egy nyomáshatároló szeleppel együtt vezérlik a térfogatáramot. A szelepek előtt a szelep ellenállása miatt nyomás lép fel, a határoló kinyit, ha a fojtószelep ellenállása nagyobb lesz, mint a beállított nyitási nyomás. Ekkor létrejön az áramlás megosztása A szivattyú szállítási áramlásának egy része a fogyasztóhoz folyik, a többi rész nagy nyomáson a határolón keresztül távozik (nagy teljesítményveszteség). A fojtási

helyen átfolyó részáram a Δp nyomáskülönbségtől függ. A Δp és a Qfelhaszn közötti összefüggés: Δp ~ Q2felhaszn. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 164 ► Gépipari automatizálás Hidraulika A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 165 ► A beömlési nyomást a szelepnél a határoló állandó értéken tartja. A felhasználó rész terhelésváltozása a Δp nyomáskülönbséget megváltoztatja, ennek következménye, hogy a fogyasztó felé folyó térfogatáram változik, azaz: a fojtószelepek terhelés függőek, ezek tehát nem alkalmasak állandó térfogatáram beállítására változó terhelés esetén. Állítható fojtók Az állítható fojtók kritériumai: • ellenállás létrehozása; • változatlan ellenállás a folyadék változó hőmérsékleténél, azaz viszkozitás függetlenség; • finombeállíthatóság: a fojtó beállíthatósága többek között függ a keresztmetszet

felület és a felület kerületének arányától; • kedvező költségű beépítési mód. Az állítható fojtók a különböző konstrukciós elvei az egyes kritériumoknak különféleképpen felelnek meg: Fojtó – visszacsapószelep A fojtó – visszacsapószelep, amelynél a fojtás csak az egyik irányban hatásos, a fojtószelep és a visszacsapószelep kombinációja. A fojtószelep terhelés-függően vezérli egyik irányban a térfogatáramot Az ellentétes irányban a teljes keresztmetszet nyitott, ezért a visszameneti löket mozgása a szivattyú teljes szállítási mennyiségével történhet. Ezt teszi lehetővé a fojtó – visszacsapó-szelep. Működése a következő: A folyadékáram az A – B átfolyási irányban fojtott. A fojtószelephez hasonlóan az áramlás megosztása jön létre. A munkavégző elemre jutó térfogatáram csökken, és ennek megfelelően csökken a sebesség is. Az ellenkező irányban B – A nincs fojtás, mivel a

visszacsapószelep záróeleme a szelepülékről felemelkedik, és így a teljes átfolyási keresztmetszetet szabaddá teszi. Állítható fojtó – viszsacsapószeleppel a fojtás csökkenthető, vagy növelhető. 5.43 ábra A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 165 ► Gépipari automatizálás Hidraulika A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 166 ► Áramállandósító szelep A fojtószelepnél leírtak szerint összefüggés áll fenn a nyomásesés Δp és a térfogatáram között: Δp ~ Q2. Változó terhelésnél a fogyasztóhoz jutó állandósult térfogatáramhoz tehát az szükséges, hogy a Δp nyomáscsökkenés a fojtási helyen állandó legyen. Az áramállandósító szelepbe egy kívánt térfogatáramot megválasztó – beállítófojtó (2) és egy nyomáskülönbség állandósító szelep (1) van beépítve (ez utóbbi nyomásmérleg feladatot lát el). A nyomáskülönbség állandósító a

beállítófojtó be- és kimeneti között a nyomásesést állandó értéken tartja, így az átfolyás mennyisége a terhelésváltozástól független. Az áramállandósító a határoló szeleppel együtt hozza létre a folyadékáram megosztását. 5.44 ábra A nyomáskülönbség állandósítót (1) a beállító-fojtó (2) elé, vagy mögé is be lehet építeni. A szelep nyugalmi állásban nyitott. Ha a folyadék átjárja, akkor a beállító-fojtó előtt p1 bemenő nyomás jön létre A beállító-fojtónál a Δp nyomásesés keletkezik, azaz: p2 < p1 Azért, hogy a nyomáskülönbség állandósító egyensúlyban maradjon, az F2 oldalra rugót kell beépíteni Ez a rugó hozza létre a konstans nyomáskülönbséget a beállító-fojtón keresztül. Ha a fogyasztó terhelésnövekedése a szelep kimenetére jut, akkor a nyomáskülönbség állandósító annyival csökkenti az ellenállást, amennyivel a terhelés nőtt. A dokumentum használata |

Tartalomjegyzék Vissza ◄ 166 ► Gépipari automatizálás PLC programozás A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 167 ► 6. PLC programozás 6.1 Alapfogalmak A PLC a programozható vezérlők egy különleges típusa. Az angol nyelvű szakirodalomban „programozható logikai vezérlő”, a német nyelvű szakirodalomban „tárolt programú vezérlő” néven ismert. A „PLC” betűszó értelmezése: • magyarul PLV = Programozható Logikai Vezérlő • angolul PLC = Programmable Logic Controller • németül SPS = Speicherprogrammierbare Steuerung Az egyes rövidítéseknek főbb jellemzői: • a programmal történő működtetés gyors és rugalmas változtatási lehetőséget biztosít. • A programbevitel történhet a vezérlőn elhelyezett nyomógombokkal, a vezérlő programozó készülékével vagy számítógéppel. • a „logikai” szó azt jelenti, hogy a programban megadott bemeneti és kimeneti jelek között logikai

kapcsolat van. Ezek a programban adhatók meg • a „vezérlő” olyan mikroszámítógépnek tekinthető, amelynek bemeneti egysége általában jeladóktól fogad jeleket (a rendszer „szeme”), a jeleket a programban értelmezett kapcsolatok/műveletek szerint feldolgozza és a kimeneti egysége végrehajtó elemeket működtet (a rendszer „keze”). A PLC-k jellemző egységei (6.1 ábra): 6.1 ábra A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 167 ► Gépipari automatizálás PLC programozás A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 168 ► A PLC-k bemeneti egysége általában a PLC nyomógomboktól, kapcsolóktól vagy érzékelőktől kap jelet. A kimeneti egységhez csatlakoztatható jelzőlámpa, mágnes, villamos motor stb. (62 ábra) 6.2 ábra A PLC-ben a jeltovábbítás potenciálmentesen optocsatolóval (galvanikus elválasztás) történik. A PLC-k kialakítási módja: • Kompakt készülékek: a főbb egységek közös

házba építettek, állandó számú be-és kimenettel rendelkeznek. Bővítésük további készülékekkel lehetséges, de ezek nem tartalmaznak központi egységet Tipikus PLC típusok: OMRON, KLÖCKNER MOELLER, TELEMECANIQUE, FESTO. • Moduláris készülékek: az egységek elemenként választhatók és bővíthetők. Felfogó sínen rögzíthetők, az egységek közötti kommunikációt A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 168 ► Gépipari automatizálás PLC programozás A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 169 ► szalagkábel vagy belső BUSZ biztosítja. Tipikus a SIEMENS SIMATIC S5 és S7 PLC sorozat (6.3 a–b) ábra) 6.3 a) ábra 6.3 b) ábra Az utóbbi időben néhány ismert, PLC-ket gyártó cég kompakt kivitelű, egyszerűen programozható logikai kapcsoló / vezérlőmodulokat fejlesztett ki. Ezek a készülékek kisebb vezérlési feladatok megoldására alkalmasak, tartalmaznak időzítő és számláló

funkciókat is. Programozásuk a készülék nyomógombjaival vagy PC-vel lehetséges. Ismert készüléktípusok (64 ábra): • LOGO (Siemens) • ZELIO Logic (Telemecanique) • EASY (Klöckner Moeller) • ZEN (Omron) 6.4 ábra A PLC-k főbb műszaki jellemzői: • a be / kimenetek száma: pl. 6/4 8/8 12/8 • a tápfeszültség: 24V DC / 220 V AC • a kimenetek típusa és terhelhetősége: félvezetős: 100-500 mA relés: 5-10 A A dokumentum használata | Tartalomjegyzék triac: 10 A felett Vissza ◄ 169 ► Gépipari automatizálás A dokumentum használata | Tartalomjegyzék PLC programozás Vissza ◄ 170 ► A PLC-k alkalmazásának jellemzői: Előnyök • • • • • • • • a vezérlő kis mérete és helyigénye a vezérlőszekrény többi eleméhez formailag is illeszkedik lényegesen kevesebb a huzalozási munka programozása egyszerű, áttekinthető, a berendezés működése programmódosítással esetenként szerelés nélkül is

változtatható könnyű üzembe helyezés és hibakeresés programírás és futtatás szakaszosan is végezhető, a program és a berendezés működése szimulációval tesztelhető rendkívül megbízható, hosszú élettartamú széles felhasználási terület Hátrányok • a vezérlő és a program viszonylag drága 6.2 Programozási ismeretek A gyártó cégek vezérlőikhez ún. fejlesztő programokat (a vezérlő „operációs rendszere”) dolgoztak ki, amelyekkel adott vezérlési feladat megoldására munkaprogramok készíthetők A programok közvetlenül egymásba nem konvertálhatók, de a grafikus kezelőfelületek és a lefutásuk nagyon hasonló. A PC-ken a régebbiek DOS, az újabbak Windows alatt használhatók A programok megjelenítése a képernyőn, egyben a programírás jelkészlete lehet (kiemelve a gyakoribb szakmai szóhasználattal német, zárójelben angol betűszavakkal) (6.5 és 66 ábra): • KOP (LAD): Kontaktplan = (Ladder Diagram) =

áramútterves • AWL (STL): Anweisungsliste = (Statement List) = utasításlistás • FUP (CSF): Funktionsplan = funkcionális jelekkel • Graphcet: = folyamatábrás A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 170 ► Gépipari automatizálás PLC programozás A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 171 ► A fenti ábrákon a címzések a SIEMENS S5 vezérlő német nyelvű programjának megfelelőek. ÉS kapcsolat VAGY kapcsolat 6.5 ábra 6.6 ábra A be- és kimeneti jeleket (változókat), a belső változókat (merkerek), valamint az időzítőket, számlálókat címezni kell. A címzés ún. műveleti elem, amely jellemző betűből (operandus/változó) és számból (paraméter) áll A betűk ún mnemok, amelyek a műveleti szavak jellemző első betűi A számok byte/bit címek (6.7 ábra) 6.7 ábra A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 171 ► Gépipari automatizálás PLC programozás A

dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 172 ► Műveletek és jelük Műveleti elem Jele (német) Jele (angol) Bemenet E (= Eingang) Kimenet A (= Ausgang) I (=Input) O / Q =(Output/Quit) Merker (belső változó) Állandó Időtag Számláló Program egység Hálózat Működési egység M (= Merker) F (= Flag) K (=Konstans) T (= Timer) Z (= Zahler) P NW (= Netzwerk) F K (=Konstans) T (= Timer) C (= Count) P NW (= Network) F Bitműveletek: Művelet Jele (német) Jele (angol) Logikai összeadás Logikai szorzás Logikai tagadás Betöltés O (= Oder) U (= Und) N (= Nicht) L (= Laden) NOP (= Nicht Operandus) O (= Or) A (= And) N (= No) L (= Load) NOP (= No Operandus) = = Nullművelet Hozzárendelés kimenethez A munkaprogramok ún. lépésprogramok A programszerkezet legfontosabb szabályai: • a programozandó folyamatot lépésekre kell bontani (gyakori szóhasználat a lépésekre „hálózat” is). • a lépéseknek sorszámot és nevet

kell adni (Megjegyzés: a „név” programonként változó! pl. Step, Schritt, Netzwerk, Network, Rung, Segment). A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 172 ► Gépipari automatizálás A dokumentum használata | Tartalomjegyzék PLC programozás Vissza ◄ 173 ► • programfutás a lépések sorrendjében történik, kivéve, ha valamelyik lépésben egy későbbi lépésre ún. ugró utasítást adunk • minden lépés elején általában feltételeket adhatunk meg logikai kapcsolatokkal: leggyakoribb az ÉS, VAGY, NEM). • a lépések második részében végrehajtó utasítások adhatók: leggyakoribb a kimenet(ek)be-/kikapcsolása, idő vagy számláló tag indítása. • a ciklikus ismétlődés érdekében a program végét jelző szó vagy rövidítése szükséges pl. End, PE (Programmend), BE (Bausteinende) A fenti szabályok általános érvényűek. Eltérés a gyártók programjai szerint előfordulnak. A programírás szintaktikai

(„nyelvhelyességi”) szabályai szintén program függőek, amelyek a programok kezelési utasításaiból vagy a „Help”-ből megismerhetők. A programok futása két elv szerint valósul meg: • Lépésenként működő vezérlők: a program addig vár, amíg a bemeneti feltételek nem teljesülnek. Ha ez megtörtént, működteti a programban megadott kimeneteket, majd a következő lépés lesz aktuális. Ha valamelyik lépésben a bemeneti feltételek nem teljesülnek, ott a program leáll. • Ciklikus vezérlők: a rendszer „ms” ciklusidővel a bemeneti állapotot állandóan lekérdezi. Ha az állapot változik, a bemeneti jelek aktualizálódnak és a programozott műveletek elvégzése után a kívánt kimeneti jelek létrejönnek. A PLC-k bemeneti jeleit általában jeladók biztosítják, amelyek lehetnek: • • • • nyomógombok: csak működtetésükig adnak jelet; kapcsolók: állapotukat újabb működtetésig megtartják; érzékelők: többféle

típus lehet; bemeneti jelként még használhatók merkerek, idő- és számláló tagok. A kimeneti jelekkel sokféle végrehajtó elem működtethető (pl. lámpa, mágnes, motor). Ciklusidő: az az időtartam, ami alatt a processzor egyszer végigfut a programon. Értéke a programtól és moduljaitól függően változó, „ms” nagyságrendű Ciklusellenőrzési idő: a processzor (CPU) indítja el a program feldolgozása előtt. A ciklusellenőrzési idő indítása után a CPU a bemenetek tárképét A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 173 ► Gépipari automatizálás PLC programozás A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 174 ► betölti a rendszerterületre és az utasítások értelmében feldolgozza a jeleket. A kimeneti jelállapotok előbb egy átmeneti rendszertárolóba, az ún kimeneti tárképbe kerülnek, majd a ciklus végén jelennek meg kimenetként. A ciklusidő mindig kisebb legyen, mint a

ciklusellenőrzési idő! Ellenkező esetben a vezérlő STOP-ba áll. Egy ciklus alatt a kimeneti tárkép nem változik, mert a processzor mindig egy ciklust az utolsó bemeneti tárkép jelállapota szerint dolgoz fel. PLC-s feladatok dokumentumai A programozandó folyamat/rendszer működési leírása alapján a következőket kell elkészíteni: 1. A rendszer (pneumatikus, hidraulikus, elektromos) kapcsolási vázlata: ebből ismerhetők fel az alkalmazott vezérlő (pl. útszelepek) és munkavégző (pl munkahengerek) elemek Célszerű jelölni az érzékelők helyét (6.8 ábra) 6.8 ábra 2. Út – lépés diagram: a munkavégző elemek (pl hengerek, villamos motorok) mozgási ciklusait ábrázolja Célszerű jelölni a mozgásokat indító érzékelőket (6.9 ábra) A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 174 ► Gépipari automatizálás PLC programozás A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 175 ► 6.9 ábra 3. Be- és

kimeneti változók listája (gyakori a „hozzárendelési lista” kifejezés is) Általános a táblázatos elrendezés Mindig kell adni ún abszolút címzést a változóknak, mert ezeket „érti” a vezérlő CPU-ja. A címzések gyártó/eszköz/program függőek. A programozás és a rendszer kezelője érdekében célszerű szimbolikus címzés és magyarázó megjegyzések („kommentár”) megadása. Ezt a funkciót a programok kinyíló ablakban rendszerint fel is ajánlják. Abszolút címzés E1 E2 . A1 . Szimbolikus címzés Megjegyzés S1 „A” henger alaphelyzeti érzékelője S2 „A” henger első helyzeti érzékelője . . K1 vezérlés kikapcsoló reléje . . 4. PLC huzalozási (bekötési) vázlata: a be- és kimenetek csatlakozási helyeit mutatja (610 ábra) 6.10 ábra A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 175 ► Gépipari automatizálás A dokumentum használata | Tartalomjegyzék PLC programozás Vissza ◄ 176 ► 5.

Program: a programnak és a lépéseknek szintén adhatók nevek, megjegyzések A programírás rendszerint „Editor”-ban történik. Ezt követi a szintaktikai tesztelés, majd a PLC-be töltés. Áttöltéskor a vezérlő „STOP” üzemmódba vált, amelyről típustól függően értesít vagy nem A program aktivizálása („inicializálás”) a megfelelő kapcsoló RUN állapotában lehetséges! 6.3 Alapkapcsolások A programok a legtöbb esetben ÉS, VAGY valamint NEM kapcsolatokból állnak (6.11 a-b) ábra) 6.11 a) ábra 6.11 b) ábra „VAGY-ÉS” kapcsolat „ÉS - VAGY” logikai kapcsolat AWL-ben a "VAGY" kapcsolatokat zárójelbe kell tenni, így a program előbb a párhuzamos kapcsolatokat „értékeli” ki (6.12 és 613 ábra) A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 176 ► Gépipari automatizálás A dokumentum használata | Tartalomjegyzék 6.12 ábra PLC programozás Vissza ◄ 177 ► 6.13 ábra A merkerek ún.

belső változók/tárolók „Megjegyeznek” programon belüli részműveleti eredményeket Közvetlenül nem használhatók kimenetként A programban több alkalommal is felhasználhatók Nagymértékben megkönnyítik a PLC-k programozását (6.14 a–b) ábra) 6.14 b) ábra A dokumentum használata | Tartalomjegyzék 6.14 a) ábra Vissza ◄ 177 ► Gépipari automatizálás PLC programozás A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 178 ► Feladat: készítse el a következő áramútterv és AWL program alapján a KOP és FUP tervet (6.15 ábra)! 6.15 ábra Gyakran előfordul olyan eset, amikor valamelyik jeladó záró vagy nyitó érintkezős, de a rendszer működése és a programozás során a záró helyett nyitó, a nyitó helyett záró érintkező szükséges. Az érintkező típusa szoftveresen a programban „megváltoztatható” Feladat: A K1 relé kapjon jelet (húzzon be), ha az S1-et működtetjük, az S2-t nem működtetjük.

(Megjegyzés: a relé helyett alkalmazható pl lámpa, duda, mágnes) A PLC csak a bemenetén megjelenő jelállapotot („0” vagy „1”) érzékeli. A jel állapota független a létrehozó jeladó érintkezőjének (záró vagy nyitó) típusától és állapotától (alaphelyzetű vagy működtetett) (6.16 ábra) A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 178 ► Gépipari automatizálás PLC programozás A dokumentum használata | Tartalomjegyzék S1/S2 záró S1 záró, S2 nyitó Vissza ◄ 179 ► S1/S2 nyitó 6.16 ábra Öntartó kapcsolások programozása Tartó kapcsolásokra – más néven jeltárolásra vagy jeltörlésre – gyakran van szükség a rendszerek programozása során. Két alapeset lehetséges (6.17 és 618 ábra): A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 179 ► Gépipari automatizálás PLC programozás A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 180 ► Domináns „BE” =

jeltároló/jelbeíró programrész 6.17 ábra Domináns „KI” = jeltörlő programrész 6.18 ábra A programrészekben látható „R – S” az ún. tartó/tároló tag Másik változata az „S – R” tag Az „S = Set” bemenetre adott „1” jel hatására a kimenet állapota is „1” lesz Ha az „R = Reset” bemenet lesz „1” szintű, a kimenet törlődik Ha egyszerre kap mindkét bemenet „1” jelet, akkor az „S – R” vagy „R – S” tárolótól függően mindig a másodiknak van meghatározó (domináns) szerepe. Időzítés programozása Az időzítések programozásának szintaktikai szabályai programonként változók. Alapesetben késleltetett meghúzású vagy késleltetett elengedésű lehet (6.19 és 620 ábra) Mindegyik programban közös jellemzők: • létre kell hozni szükség szerint egy vagy több időtagot; • az időtagokat angol és német nyelven is „T”-vel jelölni és számozni kell; A dokumentum használata |

Tartalomjegyzék Vissza ◄ 180 ► Gépipari automatizálás PLC programozás A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 181 ► • időértéket kell adni; • az időzítés indítása valamelyik lépésben a programozandó folyamattól függ; • a következő lépésben feltételként le kell „kérdezni”, le telt-e az idő, mert a program csak ezután fut tovább; • ugyanaz az időtag a programban többször is felhasználható. 6.19 ábra 6.20 ábra Számlálás programozása A számlálás programozásának szintaktikai szabályai programonként változók. Alapesetben egy adott értéktől indulva előre (felfelé, inkrementáló” vagy vissza (lefelé, dekrementáló) számláló lehet. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 181 ► Gépipari automatizálás PLC programozás A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 182 ► Mindegyik programban közös jellemzők: • létre kell hozni szükség

szerint egy (ritkán több) számlálótagot; • az időtagokat angolul „C” és német nyelven „Z” –vel jelölni és számozni kell; • kezdő értéket kell adni; • a számlálás indítása célszerűen már az első lépések valamelyikében történjen (pl. számlálás nélküli dugattyúmozgás ne legyen); • a lépések valamelyikében le kell „kérdezni” a számlálótag aktuális értéket. A számláló művelettel együtt a program összehasonlítást is végez: az aktuális számlált értéket összehasonlítja az adottal (kezdő vagy elérendő érték). Ha azt eléri vagy attól indulva a „0”-t éri el, akkor a program a felépítésétől, „logikájától” függően fut tovább, ismétlődnek a mozgások vagy leáll. 6.21 ábra 6.22 ábra 6.4 A FEC típusú PLC programozása A Széchenyi István Egyetem Közlekedési és Gépészmérnöki Intézetének jól felszerelt irányítástechnikai laborjában FEC (Festo) vezérlők progra- A

dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 182 ► Gépipari automatizálás PLC programozás A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 183 ► mozásával ismerkednek meg a hallgatók. Az előzőkben ismertetett általános programozási fogalmak erre a vezérlőre is használhatók A FEC fontosabb kezelő elemei (6.23 ábra): 1: csatlakozás 9 pólusú kommunikációs vezetékkel a PC soros portjára 2: bővítő modul csatlakozása 3. RUN / STOP kapcsoló 4: potencióméter analóg rendszer programozásához 5: bemenetek 24 V-s tápellátása (+) 6: bemenetek csatlakozó dugaljak (0.0-011) 7: bemenetek 0 V-s tápellátása (-) 8: kimenetek csatlakozó dugaljak (0.0 – 07) 9: kimenetek 0 V-s tápellátása (-) 6.23 ábra A FEC vezérlő főbb műszaki jellemzői: • a tápellátás 24 V DC (programozás előtt a tápellátást biztosítani kell!); • a bemenetek száma 12 db 24 V DC (+), galvanikusan leválasztott; • a kimenetek száma 6 db

tranzisztoros 24 V DC max. 0,4 A-ig terhelhető és 2 db 24 V DC relés 3 A-ig terhelhető Programozási jellemzők: • a program a mellékelt CD-ről angol vagy német nyelven telepíthető; • a vezérlő AWL-ben programozható; • a programozás előtt először projektet kell létrehozni (Project New). A lenyíló ablakban ki kell választani a FEC Compact vezérlőt; A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 183 ► Gépipari automatizálás A dokumentum használata | Tartalomjegyzék PLC programozás Vissza ◄ 184 ► • a következő lépés egy új program nyitása (Program New). Egy projekten belül több program is írható; • a kinyíló ablakban a jobb egérgombbal ki kell választani ismét a FEC vezérlőt és meg kell adni a be- és kimenetek címzési előtagját. A felajánlott „0”-kat el kell fogadni; • a program ezután felkínálja a szerkesztő munkalapot és a parancsok egérrel mozgatható parancsmezőjét; •

programíráskor a mező megfelelő parancsára klikkelve a szerkesztő mezőn megjelenik; • a program PLC-be töltésekor előzetes figyelmeztetés nélkül STOP üzemmódba áll! (jelző LED narancssárga lesz), majd a STOP / RUN kapcsoló csúszkájának váltásával lesz aktív a program (jelző LED zöld). 6.5 Időzítés programozása Az időzítési művelet(ek) időtag(ok)-al történik. Szintaktikai szabályát a mintafeladat mutatja. Műveletei: • a program első lépésében feltételek nélkül időváltozót / változókat és időtartamot / tartamokat kell megadni; • az időalap a FEC vezérlőknél 0,01 sec, amelyet nem kell megadni; • az időtag(ok) elindítása („meghívása”) a programban a feladattól függően történik; • a következő lépésben feltételként „le kell kérdezni”, letelt-e az idő?; • egy programban több időzítés is alkalmazható; • ugyanaz az időtag egy programban többször is „meghívható”. Mintafeladat: Egy

kettősműködésű hengert monostabil szelep vezérel. A rendszer indítása egy nyomógombbal történik. A dugattyú egy kettőslöketet végez Az első véghelyzet elérése után 4 másodpercig vár, majd alaphelyzetbe áll (627 ábra) Angolul STEP 1 THEN LOAD V400 TO TP2 STEP 5 A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Németül SCHRITT 1 DANN LADE K400 NACH TV2 SCHRITT 5 Vissza ◄ 184 ► Gépipari automatizálás PLC programozás A dokumentum használata | Tartalomjegyzék IF I0.0 THEN SET O0.1 STEP 10 IF I0.1 THEN SET T2 STEP 15 IF N T2 THEN RESET O0.1 STEP 20 IF NOP THEN JMP TO 1 Vissza ◄ 185 ► WENN E0.0 DANN SETZE A0.1 SCHRITT 10 WENN E0.1 DANN SETZE T2 SCHRITT 15 WENN N T2 DANN RESET A0.1 SCHRITT 20 WENN NOP DANN SP NACH 1 Az időzítés működése: 6.27 ábra Feladat: Egy rendszerben kettősműködésű hengert bistabil szelep vezérel. Az indítás 2 jeladó VAGY kapcsolatával történik, a leállítás egy kapcsolóval lehetséges. A

dugattyú alaphelyzetét Reed-relé, az első helyzetét induktív érzékelő ismeri fel A dugattyú folyamatos (ún alternáló) mozgást úgy végezzen, hogy alaphelyzetében 5 másodpercig, első helyzetében 3 másodpercig várjon. Elkészítendő: • a változók listája táblázatosan, • a program, • az összeszerelt rendszer. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 185 ► Gépipari automatizálás PLC programozás A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 186 ► 6.6 Számlálás programozása A számlálás történhet adott értékig előre (inkrementáló), vagy adott értéktől visszafelé (dekrementáló). Az előre számlálás szintaktikai szabályát a mintafeladat mutatja. A programozás lépései: • a program első lépésében feltételek nélkül kell számlálási változót/változókat és értéket adni; • a számlálási művelet (azaz a számláló változó aktivizálása) indítása már a következő

lépésben célszerű. Oka például, ha a program a második lépésben egy henger szelepét bekapcsolja, a dugattyú első mozgását is számlálni kell; • a program valamelyik lépésében (ez a feladattól függ) valamilyen feltétellel/feltételekkel a számlálási változót léptetni kell (azaz aktuális értékét 1-el növelni vagy csökkenteni kell); • az utolsó lépésben „le kell kérdezni” a számlálási változó értékét (azaz elérte-e az első lépésben adott értéket?) és a ciklikus programfutás érdekében a megfelelő lépésre kell hivatkozással „ugrani”. Mintafeladat: Egy adagolóhenger dugattyúja 4 kettőslöketet végezzen, majd álljon le. A hengert monostabil szelep vezérli Az indítás egy nyomógombbal történik A számláló léptetését a dugattyú alaphelyzeti érzékelője végezze (6.28 ábra) Angolul STEP 1 THEN LOAD V4 TO CP 2 STEP 5 I F I0.0 THEN SET C2 STEP 10 IF I0.3 THEN SET O0.1 STEP 15 IF I0.1 Németül SCHRITT 1 DANN

LADE K4 NACH ZV 2 „START” SCHRITT 5 WENN E0.0 DANN SETZE Z2 „dugattyú SCHRITT 10 alaphelyzetben” WENN E0.3 DANN SETZE A0.1 „dugattyú első SCHRITT 15 helyzetben” WENN E0.1 A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 186 ► Gépipari automatizálás PLC programozás A dokumentum használata | Tartalomjegyzék THEN RESET O0.1 STEP 20 IF I0.3 THEN INC CW2 STEP 25 IF C2 THEN JMP TO 10 OTHRW JMP TO 5 Vissza ◄ 187 ► 187 ► DANN RESET A0.1 „dugattyú SCHRITT 20 alaphelyzetben” WENN E0.3 DANN ZV ZW2 SCHRITT 25 WENN Z2 DANN SP NACH 10 SONST SP NACH 5 A számlálás működése: 6.28 ábra A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ Gépipari automatizálás A dokumentum használata | Tartalomjegyzék CNC - Computer Numerical Control Vissza ◄ 188 ► 7. CNC - Computer Numerical Control 7.1 NC vezérlések és jellegzetes alkalmazásaik A gyártásban (és ezen belül is elsősorban a gépkocsigyártásban) a XX.

század elején megvalósult a tömeggyártás (szalagszerű szerelés, mechanikus automaták). A XX század közepén újabb forradalmi változás következett be az elektronika, a számítástechnika, általánosabb értelemben az informatika alkalmazása révén. Elkészült (1952-ben) az első (kísérleti) számjegyes vezérlésű marógép (használatos elnevezései: korábban; NC, Numerical Control, napjainkban; CNC, Computer Numerical Control), amely gyorsan kicserélhető lyukszalagon tárolt program segítségével alkalmas volt tetszőleges kialakítású munkadarabok gyártására. Napjainkban a CNC vezérlésekben már nagy teljesítményű számítógépek működnek, ezeknek is köszönhetően kialakult a rugalmas automatizálás A CNC szerszámgépek továbbfejlesztéseként a szerszámok automatikus cseréjével kialakult a megmunkáló központ (MC, Machining Center), majd a munkadarabok automatikus tárolásával és cseréjével a rugalmas (flexibilis) gyártócella

(Flexible Manufacturing cell, FMC), és végül a szállítás és a raktározás automatizálása révén a rugalmas gyártórendszer (Flexible Manufacturing System, FMS). A hazánkba települt csúcstechnológiát reprezentáló autógyártó cégek (pl. AUDI, OPEL stb) például ilyen rugalmasan automatizált gyártócellákban és gyártórendszerekben gyártanak, állandó és megbízható minőségben, korábban elképzelhetetlennek tartott pontosságú és geometriájú alkatrészeket, illetve termékeket. Megemlítjük, hogy a minőség növekedése a használt anyagok tisztaságában, a munkadarabok pontosságát jellemző paraméterek állandó javulásában is tükröződik. Kialakult a szubmikronos gyártás (pl az ultrapreciziós esztergálás), a nanotechnológia, ahol a munkadarabok tűréseit már nanométerekben adják meg. Ezeknek a csúcstechnológiát reprezentáló technológiai berendezéseknek az üzemeltetése nem képzelhető el automatizálás nélkül. 7.11

Mi az NC? A számjegyvezérlés (Numerical Control = NC) a szerszámgépek automatizálásában új távlatokat nyitott. Az NC vezérlő a megmunkáláshoz szükséges parancsokat (az irányítási utasításokat) az ún. alkatrészprogram- A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 188 ► Gépipari automatizálás CNC - Computer Numerical Control A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 189 ► ból ismeri. Az alkatrészprogramot többnyire a programozó technológus készíti el, de a számítógépes tervező (szakértői) rendszerek egy része ma már lehetővé teszi a számítógépes úton megtervezett alkatrész NC megmunkáló programjának – ugyancsak számítógép segítségével történő – elkészítését is. Szerszámgépek irányítása A szerszámgép vezérléseknek az alábbi három alapvető feladatot kell megoldaniuk: • a szerszám és a munkadarab viszonylagos helyzetének biztosítása, a pontos

pozícionálás, • az előírt mozgássebességek biztosítása, • a szerszámgépen történő megmunkálás mozzanatainak, elemi mozgásainak előírás szerinti logikai sorrendben történő végrehajtásának biztosítása (az ún. mozgásszekvenciák biztosítása) A továbbiakban a szerszámgépek számjegyes vezérlésének (NC, CNC) legfontosabb ismereteit foglaljuk össze. Az alkatrészprogramot nemzetközileg szabványosított alfanumerikus (betűk és számjegyekből álló) karakterek alkotják. Az alkatrészprogramok • geometriai adatokat és • kapcsolási információkat tartalmaznak. Az NC-vezérlő ezt az alkatrészprogramot fejti meg (dekódolás), dolgozza fel és szolgáltat vezérlő jeleket az irányítási utasításokat a szerszámgép és ezen belül a végrehajtó szabályozó kör (szervohajtás) számára. Az NC (CNC) vezérlés elvi felépítését a 3.20 ábra, a belső adatfeldolgozás tevékenységeit részletesebben bemutató sematikus vázlatot

pedig a 3.21 ábra tartalmazza. 3.20 ábra A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 189 ► Gépipari automatizálás A dokumentum használata | Tartalomjegyzék CNC - Computer Numerical Control Vissza ◄ 190 ► A geometriai adatok a szerszámpályák – a szerszám és a munkadarab relatív helyzeteinek – meghatározásához szükségesek. A kapcsolási információk a mozgások sebességét (fordulatszám, előtolások), a szerszámváltásokat, továbbá az egyéb funkciók (hűtőfolyadék ki- és bekapcsolása, program közbeni megszakítások) működését irányítják. A számjegyvezérlés a megvalósítás módja szerint lehet: • rögzített logikájú és • szabadon programozható logikájú. A rögzített logikájú számjegyvezérlés (a hagyományos NC) ma már elavultnak tekinthető, az elkészített program csak nehezen módosítható, a programozó munkája bonyolult, hosszadalmas. A szabadon programozható logikájú

számjegyvezérlés (CNC – Computer Numerical Control) digitális számítógép segítségével oldja meg a logikai (és a számítási) feladatokat. Az alkatrészprogram készítésének fontos részfeladatait is átveszi a számítógép (a programok ellenőrzése, a koordinátaértékek, illetve pályavezérlésnél a közbenső pályaadatok meghatározása, a szerszámkorrekció számítása, gépállapotok ellenőrzése stb.), ezáltal jelentősen megkönnyíti a programozó technológus munkáját. 7.12 A számjegyvezérlés alapelve Mint ismeretes az irányítástechnikában megkülönböztetnek vezérlést és szabályozást. A vezérlés nyílt láncú, az adott parancs végrehajtását nem ellenőrzik. Azt csak az adott információkkal előre meghatározzák, majd végrehajtják. A vezérlés elvén működő gépeket programkapcsolású gépeknek nevezik Ilyenkor a tárolóban elhelyezett program csak az egymás után következő műveletek sorrendjét adja meg. Tehát

a vezérlő berendezés minden egyes művelethez, csak indító és leállító parancsot ad, de vezérelt munkaciklusban a munkát végrehajtó szerkezet nem áll a vezérlő szerv befolyása alatt. A szabályozás zárt láncú, a kiadott utasítást a végrehajtott folyamat paramétereivel visszacsatolás útján összehasonlítják és ennek eredményeként a folyamatot korrigálják. Ha szerszámgép irányító szerkezete zárt láncú, tehát szabályozási folyamatot lát el, a gépet programvezérlésű szerszámgépnek nevezik. (Az így régebben már meghonosodott elnevezés helytelen, mert nem vezérlésről, hanem szabályozásról van szó.) Ilyenkor az irányító szerkezet nemcsak az egyes munkaelemek egymásutánját határozza meg, hanem az egyes mun- A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 190 ► Gépipari automatizálás A dokumentum használata | Tartalomjegyzék CNC - Computer Numerical Control Vissza ◄ 191 ► kaciklusok

lefolyását is szabályozza. (Például megmunkálás közben érzékeli a munkadarab méretét, és ha szükséges, a szerszámot utánállítja A számvezérlésen olyan vezérlést értenek, ahol a gép megmunkálást végző részei mozgásának sorrendjét, nagyságát, sebességét a gépben, vagy a gépen kívül elhelyezett berendezéssel, például kapcsolókkal, lyukszalaggal előre beállítják, és a gép ennek alapján a műveleteket elvégzi. A vezérlő információk rögzíthetők mágnesszalagon is, vagy az egész szerszámgépet a számítógép technikában használatos memóriaegységben rögzített adatok alapján vezérlik. A programozás lehet teljes, de részleges is, amikor például csak egy munkaciklust, vagy csak egy tevékenységet (pl. szerszámváltás) végez el önműködően a szerszámgép. A kívánt egyszerű program megadható ütközők, végállás-kapcsolók segítségével is, azonban a bonyolultabb követelményeket a nyugvó elemes

(dugaszos, nyomógombos, forgókapcsolós) és még inkább a mozgóelemes tárolók (lyukkártya, lyukszalag, mágnesszalag stb.) biztosítják Az irányító berendezésnek a munkafeladat teljesítéséhez információra van szüksége. Az információkat jelekkel teszik érzékelhetővé A jelek lehetnek analóg és digitális jelek Analóg a jel, ha a jellemezni kívánt paramétert valamely folyamatos fizikai állapottényező (pl.: feszültség) meghatározott értékével fejezik ki Digitális a jel, ha a paramétert számokban meghatározott jelek sorozataként adják meg. A digitális jelet szakaszos függvény írja le Kódolt információ az adatok analóg vagy digitális jelekben kifejezett alakja. Végállás-kapcsolók v. lovasok szerepe tulajdonképpen egyszerű fizikai kapcsoló. Első sorban a gép munkaterének behatárolására szolgál, végállás-kapcsolóként, illetve vészvégállás-kapcsolóként Másik feladata a szánok jeladóinak a referenciajeleit

segíti adott pozícióban felvenni Kvalifikálja a null-impulzusok jeleit, és mikor az NC referenciapont felvétel üzemmódban áthalad ezen a kapcsolón, akkor a legközelebbi nullimpulzus jelenti a gépi referenciapontot. PLC: Nem csak forgácsoló szerszámgépek, hanem más gépek automatizálása céljából fejlesztették ki a PLC (Programmable Logic Controler) vezérlést. A PLC vezérlőegység közepes bonyolultságú munkafolyamatokat vezérel. A bemenő oldalon helyzetkapcsolók, nyomógombok, a kimenő oldalon pedig tengelykapcsolók, hidraulikus szelepek, mágneskapcsolók A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 191 ► Gépipari automatizálás A dokumentum használata | Tartalomjegyzék CNC - Computer Numerical Control Vissza ◄ 192 ► működnek. A vezérlőberendezés programozása egyszerű, lehet áramutas, Boole-algebrai írásmód, vagy PLC programnyelv is. A fejlettebb berendezések időzítő és számláló feltétel nélküli

és feltételes ugró utasítások, szubrutinhívó utasítások, aritmetikai utasítások betáplálásával megközelítik egy folyamatirányító számítógép teljesítményét. A vezérlés és a szerszámgép közötti kapcsolat koordinálását a PLC végzi. A technológiai feladatok megoldásához a szánok mozgatásán kívül szükség van: • részben a szerszámgép állapotának jelzésére a vezérlő felé (részegységek üzemkészsége, vészállapotok stb.); • részben a programozható, nem szánmozgás jellegű parancsok közvetítésére a szerszámgép felé. A CNC vezérlések többsége ezt a feladatot úgy oldja meg, hogy a vezérlő szabványokban rögzített értelmű 24V szintű jelet ad ki, ill. fogad Ezeket a jeleket erre a célra készített berendezés -PLC- csatolja és alakítja át a konkrét szerszámgép igényei szerint. Ezek a logikai egységek: • értelmezik a szerszámgép felől érkező jeleket, • dekódolják, illetve dialógusokra

bontják a vezérlőtől érkező parancsokat, • ellátnak önálló, általában időfüggvényhez kötött feladatokat (pl. szánkenő ciklusok) Az NC a programokat tárolja, azok parancsait lebontja és közvetíti a szervók és a PLC felé. Kezelőpanel (7.1 ábra): Tartalmazza a kijelző egységet, valamint a nyomógombokat A nyomógombok két részből állnak Az NC tasztaturából, amelyek a szerkesztő, adatbevivő és funkció gombokat tartalmazzák, valamint a gépi tasztatúrából, amely az üzemmódváltó, tengelymozgató stb. gombokat foglalja magában. A gépi tasztatúra be lehet integrálva a vezérlésbe A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 192 ► Gépipari automatizálás CNC - Computer Numerical Control A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 193 ► 7.1 ábra Kezelőpanelek A CNC-megmunkálás megismerésének feltételei Ha valaki CNC-gépen akar dolgozni, alapfeltétele, hogy ismerje a hagyományos

működtetésű megmunkálási módokat. Meg tudja határozni az alapvető technológiai adatokat, ismerje a gép működését. A hagyományos megmunkálás technológiai ismeretei fokozatosan bővíthetők, amíg a gyakorlat segítségével eljutunk a CNC-programozás és a gép kezelésének biztos megismeréséig. A munkavégzés minősége is változik, magasabb műszaki színvonalat képviselő munkaeszköz, a CNC-gép fejlődése további ismeretbővítést igényel. A CNC-technika segítségével az alkatrész meghatározott műveleti sorrendben készül, de ha az első alkatrész már elkészült, akkor a sorozat többi darabja már az egyszer kipróbált program futtatásával automatikusan készül el. Az első alkatrész elkészítése előtt: 1. Meg kell írni a programot 2. A szerszámok helyzetét be kell mérni 3. A nyersdarabot be kell fogni 4. A programot be kell juttatni a vezérlő berendezésbe (CNC) 5. A programot először a gép működése nélkül ellenőrizni

kell a vezérlőberendezésen belül 6. El kell készíteni az alkatrészt Ezek részben programozói, részben gépkezelői feladatok, mint hogy azonban ismerni kell egymás tevékenységét is, ezért beszélünk CNC-meg- A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 193 ► Gépipari automatizálás CNC - Computer Numerical Control A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 194 ► munkálási ismeretekről, amelyekre a szakmunkásnak, technológusnak, művezetőnek, üzemmérnöknek egyaránt szüksége van. A CNC-technika megismerésének személyi feltételei: • • • • matematikai alapismeretek, logikus gondolkodás, koncentrálási képesség, legyen kedve ahhoz, hogy az elkészült programot a legjobb (optimális) formáig javítsa, módosítsa, • felelősségérzet, • pontosság, alaposság. A CNC-szerszámgép általában négyszer drágább az azonos nagyságú hagyományos szerszámgépnél, ezért az üzembeállítás, majd

az üzemeltetés során sokkal nagyobb figyelemmel kell foglalkozni vele. A gyártás során nagyobbak a berendezés iránti követelmények, így természetesen a gépet működtető CNC-szakemberek iránt is. A 72 ábra bemutatja ezeknek a gépeknek a gazdaságosságát és alkalmazhatóságát. 7.2 ábra A CNC-vezérlőberendezések messzemenően figyelembe veszik a forgácsoló szakmában elterjedt jelöléseket, műveleteket, szakmai fogásokat. Ez is megkönnyíti az új technikával való ismerkedést. 7.2 Koordináta rendszerek Most, hogy megismerkedtünk az alapvető elemek funkcióival és vázlatos felépítésükkel, beszélnünk kell az alkatrészek gépen való geometriai meghatározásáról is. Azt kell tehát tisztázni, hogy a majdani programkészítés A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 194 ► Gépipari automatizálás A dokumentum használata | Tartalomjegyzék CNC - Computer Numerical Control Vissza ◄ 195 ► során a

szerszámgépen milyen főirányokat kell figyelembe venni. A koordináta rendszereket, nevezetesen a derékszögű (Descartes-féle) koordináta rendszert már az általános iskolai tanulmányok során is használtuk pontok, egyenesek ábrázolására. A 73 ábra szabványos elrendezést mutat (DIN 66217). 7.3 ábra Jobbsodrású koordináta rendszer A műszaki gyakorlatban is ezt használjuk kibővítve a „jobb sodrású” kifejezéssel, amelynek egyértelmű magyarázatát a 7.3 ábra adja Az első főtengelyt X, a második főtengelyt Y, a harmadik főtengelyt pedig Z-nek nevezték el A koordináta rendszer kezdőpontját (origóját) legtöbbször a gép alaphelyzetének megfelelő pontra helyezik. Ez eszterga típusú gépeknél – ennek megfelelően – a munkadarab befogó (pl.: tokmány) homlokfelülete és a munkadarab forgási tengelyének metszéspontja, tengelyeit pedig a szánmozgások irányának megfelelően választják meg. Egyezményesen tehát a főorsó

tengelye a „Z”, a keresztszán mozgatása az „X” tengelyt jelöli ki. A forgásszimmetria miatt az „Y” tengelyre nincs szükség 7.4 ábra Esztergagép koordináta-rendszere A programozási koordináta rendszer felvételének vezérelve, hogy a „Z” tengelyirány mindig a szerszámgép főorsójának szimmetriatengelye legyen, és a szerszám pozitív „Z” irányú mozgásakor a munkadarab és a szerszám közötti távolság növekedjen. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 195 ► Gépipari automatizálás CNC - Computer Numerical Control A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 196 ► A 7.5 ábra DIN 66217 szerint 7.5 ábra 3 tengelyes marógép Az így Z tengely iránya és értelme segítségével a teljes koordinátarendszer felállítható. Pl az X mozgásirány akkor pozitív, ha a szerszám távolodik a munkadarab forgástengelyétől. A pozitív irány felvételénél a matematikában is használatos első

térnegyed a mérvadó Ha a szerszámgép kialakítása miatt vannak olyan részek, melyek párhuzamosan mozdulnak el a főtengelyekkel, ezek jelölése U, V, W (7.6 ábra). 7.6 ábra 4 tengelyes marógép és esztergagép Egyes gépeken a munkadarab a koordinátatengelyek körül elfordulhat. Erre szükség lehet például megmunkáló-központoknál, ahol egy felfogásban kell egy munkadarab több oldalát megmunkálni. Az elfordulás irányának meghatározását is a 77 ábra mutatja A forgó tengelyeknek A, B, C, a szabványos elnevezése, amelyek pozitív forgásirányát a körasztalra merő- A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 196 ► Gépipari automatizálás CNC - Computer Numerical Control A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 197 ► leges lineáris tengely pozitív iránya határoz meg (A X, B Y, C Z). Mikor valamelyik tengely nem mindig párhuzamos az X, Y, Z, tengellyel, akkor P, Q, R, betűvel jelölhető (DIN

66217). A függőleges főorsójú marógépeknél legtöbbször a tárgyasztal végzi az X tengely irányában a műveleti mozgásokat 7.7 ábra 7.3 Vonatkoztatási pontok A koordinátatengelyeken kívül a számvezérlésű szerszámgépeken meghatározott pontokat is megjelölnek, amelyeknek a programozás és gépkezelés során van jelentőségük. (78 ábra) 7.8 ábra Vonatkoztatási pontok Jelölésük szabványos az alábbi felsorolás ismerteti. A fontosabb vonatkoztatási pontokat a következőkben röviden ismertetjük A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 197 ► Gépipari automatizálás A dokumentum használata | Tartalomjegyzék CNC - Computer Numerical Control Vissza ◄ 198 ► Gépi nullpont, M: A gépi nullpont a gép nem változó - nem eltolható koordináta rendszerének kezdőpontja (nullpontja). Ezt a pontot a gép gyártója lovasokkal rögzíti, és a gépen lévő összes további koordináta rendszer és vonatkoztatási pont

kiindulási pontja. Referenciapont, R: A referenciapontot a szerszámgép gyártója választja meg, amelyet azért rögzítenek, hogy a szerszámot (pl. a munka megkezdése előtt) pontosan meghatározott kiindulási helyzetbe lehessen beállítani A referenciapont a szerszám- és szánmozgás mérőrendszerének hitelesítésére és ellenőrzésére alkalmas és használatos. A referenciaponttal a mérőrendszernek egy alkalommal, például a gép bekapcsolása után tájolást adnak, ezáltal a gép munkaterében minden pont egyértelműen elérhető. A referenciapont általában a munkatér határán található, és automatikusan elérhető. A referenciapont beállítása a vezérlőberendezés bekapcsolása után lehetővé teszi az útmérő rendszer hitelesítését. A referenciapont koordinátái a gépi nullapontra vonatkoztatva mindig ugyanazok, pontosan ismert számértékek. Munkadarab nullpontja, W: A munkadarab nullapontja a munkadarab koordinátarendszerének

kezdőpontja (nullapontja). Ez a pont szabadon választható, és gép beállításakor vagy a program kezdetén a gépi nullapontra, illetve a referenciapontra vonatkoztatva rögzítik. A munkadarab nullapontját ne tetszőlegesen jelöljük ki, hanem mindig arra gondolva, hogy lehetőleg megkönnyítsük a programozási munkát. A koordinátákat lehetőség szerint közvetlenül a műhelyrajzról vegyük át. A rajz méretmegadását figyelembe kell venni. A mukadarab nullpot és a gépi nullpont közötti távolság az úgynevezett nullponteltolás. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 198 ► Gépipari automatizálás CNC - Computer Numerical Control A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 199 ► Szerszám vonatkoztatási pontja, a szerszám koordinátarendszerének kezdőpontja. Ebben a koordinátarendszerben értelmezzük a szerszámkorrekciót 7.4 A számvezérlésű gépek vezérlési rendszerei Az előző fejezetben megismert

alapfogalmakra építve most már nézzük meg, mit is csinál egy szerszámgéppel összekapcsolt vezérlő berendezés. A vezérlőberendezés feladata, hogy a betáplált információknak megfelelően a kapcsolási, a helyzet-meghatározási feladatokat, valamint az egész munkafolyamat együttes irányítását megoldja. Ilyen kapcsolási feladatok a különféle fő- és mellékmozgások sebességeinek, segédüzemi berendezéseknek megfelelő időben való be- és kikapcsolása. A helyzet-meghatározási feladatok alatt a munkadarab és a szerszám egymáshoz viszonyított helyzetének, tehát a szánok mozgásának meghatározását értik. A helyzetre állás szempontjából készülnek: 1. pontvezérlésű, 2. szakaszvezérlésű és 3. pályavezérlésű szerszámgépek A pontvezérlésű gépeknél nincs funkcionális összefüggés a különféle koordináta irányú mozgások között. A vezérelt elmozdulás közben megmunkálás nincs Egyidejűleg két koordináta

irányban is lehetséges elmozdulás (79 ábra) 7.9 ábra Pontvezérlés alkalmazása Tipikus példája az ilyen gépnek a koordináta fúrógép. Az egyes megmunkálási pontokat a nullpontból (origóból) induló X, Y koordinátákkal kell megadni. Szakaszvezérlésnél szintén nincs összefüggés a különféle koordináta irányú mozgások között. A szerszám viszont a szánmozgásoknál valamely A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 199 ► Gépipari automatizálás CNC - Computer Numerical Control A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 200 ► koordináta irányában fogásban lehet. A szerszám a kiinduló ponttól a befejező pontig egyenes mentén mozog valamely tengely irányában Előfordulhat különböző előtoló-mozgások egyidejű bekapcsolásával a koordinátatengellyel meghatározott szög (általában 45 fok) alatti egyenes vonalú mozgás létesítése is (7.10 ábra) 7.10 ábra Szakaszvezérlés A pont és

szakaszvezérlésű gépeknél nem követelmény a tengelyenkénti önálló mellékhajtómű és a fokozatmentes sebesség. Felépítés szempontjából ezek a gépek hasonlítanak legjobban a hagyományos gépekre A pályavezérlésű szerszámgépeknél a különféle irányú mozgások között funkcionális összefüggés van. Így a szerszámok és a munkadarabok egymáshoz viszonyított mozgása valamilyen függvénykapcsolattal adható meg. Ilyenek például a profilköszörűk és profilesztergák A kontúrvonalat megadó görbét a gép elemi útszakaszok sorozatával közelíti meg, vagyis a pályát szakaszokra bontja és azt valamilyen más görbével közelíti meg. A pályavezérlésnél az információs adatok száma sokkal nagyobb, mint a pont- és szakaszvezérlésű gépeknél. A gép az adatok feldolgozását, vagyis a pálya közelítőgörbéje adatainak meghatározását a CNC belső számítógépével végzi el. Ezt a berendezést interpolátornak nevezik

Pályavezérlésű gépeknél minden tengelyen önálló, fokozatmentesen szabályozható sebességű mellékhajtómű szükséges. Az interpolátor az egyes tengelysebességek folyamatos változtatásával biztosítja a mindenkor szükséges térbeli pályamenti eredő sebességvektor beállítását. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 200 ► Gépipari automatizálás CNC - Computer Numerical Control A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 201 ► 7.11 ábra 2D pályavezérlés Ahány tengely összhangban vezérelhető, annyi dimenziós pályavezérlésről (D) beszélhetünk. Tehát a dimenziószám az eredő sebességvektor különböző tengelyek irányába eső sebességkomponensek száma Ha a CNC nem képes minden tengelyt összhangban mozgatni (azaz pálya-vezérelni) a fennmaradó (csak szakasz-vezérelhető) tengelyeket fél dimenziószámmal jelölték. A 711 ábra 2D pályavezérlést, a 712 ábra 2,5D pályavezérlést

mutat. Ez utóbbi „teraszos” megmunkálást jelent, azaz síkban (2D) pályavezérelhető és a harmadik tengely mentén szakaszos elmozdulást, léptetést eredményez. 7.12 ábra 2,5D pályavezérlés 7.13 ábra 3D pályavezérlés Valódi térbeli alakzatok általában 5D pályavezérléssel munkálhatók meg, mert a geometria lekövetése mellett a maró optimális élszögeit is be kell A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 201 ► Gépipari automatizálás A dokumentum használata | Tartalomjegyzék CNC - Computer Numerical Control Vissza ◄ 202 ► állítani. A 713 ábra egy térbeli alakzat megmunkálását mutatja Az 714 ábrán látható 5 tengelyes megmunkálóközpont. 7.14 ábra 5 tengelyes megmunkálóközpont 7.5 CNC és DNC vezérlésű gépek Az NC gépek programjainak elkészítésekor igen sok számítási feladatot kell megoldani, hogy a munkadarab felfogási, geometriai adatait, szerszámmozgási adatokat, szerszámadatokat,

a technológiai adatokat olyan formába hozzuk, hogy azt a szerszámgép vezérlőberendezése megértse és az utasításoknak megfelelően a feladatot egyértelműen végrehajtsa. Ilyen számítási feladat lehet – a munkadarab pontjainak pl. furatközéppontjai koordinátáinak meghatározása, a munkadarab körvonalának egyenes és körív szakaszokra bontása –, a technológiai adatoknak pl. a forgácsolási sebességnek, előtolásnak kiszámítása. Mindezek a számítási feladatok elvégezhetők hagyományos módon, de számítógép segítségével is Pályavezérlésű gépeknél gépbe beépített interpolátor, mint ismeretes egy időben a vezérlési adatok betáplálásával elvégzi a támaszpontoknak megfelelő sűrűségben a megmunkált pályavonal koordinátáinak kiszámítását, illetve a pályaegyenes vagy valamilyen görbe szakaszokra való bontását. Az interpolátor általában azonos módon számítja a pályaelemeket, tehát viszonylag egyszerű

berendezés. Az egyéb számítási feladatok viszont a munkadarab adataitól függően változóak és a számítási feladatok az általános célra épült számítógépekkel oldhatók meg. A számítógép alkalmazásával takarékoskodni lehet az idővel, a szakképzett munkaerővel és a számítási hibák valószínűsége is kisebb A számítógépre rábízható programhordozó (lyukszalag, mágnesszalag elkészítése is úgy, hogy az a gép vezérlésére már közvetlenül felhasználható Kezdetben a számítógép szerszámgépbe való be- A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 202 ► Gépipari automatizálás A dokumentum használata | Tartalomjegyzék CNC - Computer Numerical Control Vissza ◄ 203 ► építése igen költséges volt. Ma azonban a mikroprocesszorok kifejlesztésével lehetőség nyílt a megfelelő kapacitású és gyorsaságú számítógép beépítésére Azokat a számvezérlésű gépeket, amelyek számítógéppel

működnek, számítógépes vagy röviden CNC (Computer Numerical Control) szerszámgépeknek nevezik. A CNC vezérlésű gépek előnyösek, mert: • Rugalmasak, a vezérlés megfelelő programokkal megváltoztatható anélkül, hogy a vezérlő berendezés elektronikáján valamit is kelljen változtatni. • A számítógép tároló, memóriaegysége a különféle munkadarab programok tárolására felhasználható. A program bármikor lehívható, így nem kell a gépnek mindig az adatokat beolvasnia. • Egyszerre több program is tárolható a memóriában. A tárban lévő programot kijelzőn meg lehet jeleníteni. • A már tárolt programok könnyen javíthatók, módosíthatók. • Lehetőség van programok láncolására, programciklusok kialakítására. • Egyszerűbbé válhat a gép kezelése, a szövegesen megjelenő kijelzések lehetővé teszik a „beszélgetést” a számítógéppel. • Szerszámkorrekciós mezők száma nagy. • Lehetőség van a

távadatközlésre vagy DNC rendszerhez való csatlakozásra. • A számítógép lehetővé teszi szerszámgép egyes részeinek hibáiból származó pontatlanságok kompenzálását (pl. orsók menetemelkedési hibái). • Megfelelő hajtás esetén az adaptív szabályozás megfelelő szoftverrel megoldható. • A CNC rendszerű gépek megbízhatósága jobb, az NC gépek négyötszöröse. • A CNC vezérlés lehetővé teszi a diagnosztikai és tesztprogramok használatát. Az ellenőrző programokkal a kezelő személyzet könnyen megállapíthatja a CNC vezérlés hibáját, annak helyét (öndiagnosztika). A korszerű modulelemek részegységek cseréjével a hiba gyorsan kijavítható. • A gép elavulása viszonylag lassú, mert új programokkal az új szolgáltatások beilleszthetők. • A gép karbantartási igénye minimális, viszont magasan kvalifikált szakembereket követel. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 203 ► Gépipari

automatizálás A dokumentum használata | Tartalomjegyzék CNC - Computer Numerical Control Vissza ◄ 204 ► A CNC rendszerű szerszámgépek számítógépre is kapcsolhatók. Ilyenkor a gép vezérlését biztosító programot a szerszámgép memóriájában, az irányítási, felügyeleti és adatbank jellegű adatok programjait a központi számítógép memóriájában tárolják. Lehetőség nyílik a központi számítógép elhagyásával arra is, hogy néhány CNC szerszámgépet összekapcsoljanak. Az összekapcsolt vezérlés, az alkatrész gyártási folyamatának megfelelően a manipulációs műveletek elvégzésére is lehetőséget ad. Egy munkás ilyenkor az egész gépcsoport irányítását, felügyeletét ellátja. Takarékossági okokból az összekapcsolt CNC vezérlőberendezések közül gyakran csak egyet látnak el leolvasó berendezéssel. Ez a vezér CNC gép adja a programot a többi gépnek is A NC gépeknek igen sok fajtáját dolgozták ki.

Készülnek olyan CNC szerszámgépek is, amelyek teljes kézi szervo vezérléssel is működtethetők. Ezeknél a gépeknél tulajdonképpen elvégezhető a programozás egy mintadarab legyártásával. Ezek a CMC (Computer Manuál Control) gépek Ha sok, esetleg egy egész üzemrész NC gépei egy nagy számítógép, mint folyamatirányító vezérlőegység irányítja, akkor a szerszámgépek közvetlen (direkt) úton innen kapják az utasításokat. A gépkezelő a szerszámgépen egy központi számítógépről tud programokat behívni, ezért ezt a rendszert DNC (Direct Numerical Control) nevezik. A központi számítógép és szerszámgépek között kábel-összeköttetésen keresztül áramlik az információ, a rendszert On-line üzemnek is nevezik. A vezérlőegység vezérelhet hagyományos NC gépeket kiiktatott szalagolvasóval, CNC gépeket, manipulátorokat, különféle szervo hajtásokat Az alkatrészek programja - az NC gépek DNC kiegészítő berendezésének

segítségével - a központi vezérlőberendezéstől hívható le. Az egyes gépeken próbafutások végezhetők, a programok kinyomtathatók, változtathatók. A DNC rendszer előnyei, hogy a központi folyamatirányító számítógép összekapcsolható a gyár központi számítógépével, így a technológiai folyamatot beépíthetik a vállalat adatfeldolgozási rendszerébe. Az egész gyártási folyamat integrálható és automatizálható. A tárprogramozott vezérlőberendezések olyan számítógépes készülékek, amelyeket programozható ipari vezérlési feladatokra fejlesztettek ki. Teljesítőképességüket döntően a szoftver határozza meg. A tárprogramozott vezérlések feldolgozóegységként PLC-t, (ld a 6 fejezetben foglaltakat!) mikroszámítógépet vagy folyamatterminált használnak A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 204 ► Gépipari automatizálás CNC - Computer Numerical Control A dokumentum használata |

Tartalomjegyzék Vissza ◄ 205 ► 7.6 A programozás általános alapjai 7.61 Előkészítés A CNC program elkészítéséhez szükséges gyártástervezést végezni, ha már ismerjük az előgyártmányt, a megmunkáló gépet, rendelkezésre állnak szerszámadatok, gyártástechnológia. A CNC gyártástervezés szempontjai: 1. A felfogási terv tartalmazza a munkadarab azonosításához szükséges adatokat, a munkadarab vázlatát a felfogáshoz szükséges főbb méretekkel, a munkadarab koordinátáit a gép koordinátáihoz viszonyítva, valamint a befogókészülék megnevezését. Az elkészítéséhez szükséges segédleten fel kell tüntetni a gép felfogóelemeinek jellemző méreteit, a programozható munkatartományt. Segédletként szerepelnek a különböző készülékek, katalógusok is 2. A megmunkálási terv a művelettervhez, műveleti utasításhoz hasonlóan tartalmazza a munkalépéseket, a technológiai adatokat, a szerszámterv azonosítási

számát és a munkadarab azonosításához szükséges adatokat. A segédletek a technológiai tervezéshez szükséges szempontokat tartalmazzák. 3. A szerszámterv a műveleti sorrendnek megfelelő szerszámok adatait és a hozzájuk tartozó technológiai adatok kódjeleit, a szerszámok vázlatát, beállítási méretét tartalmazza. Segédletként szerszámkártyákra van szükség, amelyeken feltüntetik a szerszámok jellemző adatait, a különböző anyagminőségekhez és az adott géphez tartozó technológiai adatok kódjelét. 4. A koordinátaterv a munkadarabnak a programozás koordinátarendszerében való ábrázolása Elkészítésének alapja a felfogási terv, mint segédlet A koordinátaterv tartalmazza a megmunkáláshoz szükséges öszszes útinformációt, a munkadarab és a szerszám relatív pályáját 5. A programlap az előbbi tervek alapján állítható ki és a megmunkálási terv szimbolikus leírását tartalmazza. Segédletként a gép

kódtáblázatára van szükség, amely a gépen beállítható technológiai adatok kódjelét tartalmazza. 7.62 Programnyelv szerkezete A CNC vezérlések programozási nyelve – hasonlóan a számítógépi programnyelvhez – speciális szintaxissal és szemantikai szabályokkal rendelkezik. Ma már kizárólag a címkódos rendszert használják A címzési eljárás A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 205 ► Gépipari automatizálás CNC - Computer Numerical Control A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 206 ► segítségével a szavak a mondaton belüli helyüktől függetlenül dekódolhatók, így a szavak sorrendje kötetlen. A programlap tartalmazza a megmunkáláshoz szükséges valamennyi kapcsolási és útinformációt is Az egyes utasításokat általában „szó”-nak nevezik és a több szóból álló „mondat” legtöbbször a megmunkálási folyamat valamely ciklusának egy szakasza (pl. szerszám

előrefutás, visszafutás) A szimbolikus nyelv lehet betűkből (alfabetikus), számjegyekből (numerikus) és betű és számjegyekből álló (alfanumerikus). Ez utóbbi a legelterjedtebb A program mondatokból áll Egy mondat minden olyan adatot tartalmaz, amely egy művelet végrehajtásához szükséges (pl. X50 F5) Minden mondat több szóból áll. Minden szónak meghatározott jelentése van (pl. F5 05 mm/ford előtolás) A szó egy betű és számjegyek kombinációja A betűt címnek nevezzük X 50 cím szám A programmondat felépítési szabályait a programozási utasítások tartalmazzák, ezek vezérlőberendezésenként különböznek egymástól. Az eltérő programozási utasításokban azonban sok azonos kód is van. Az alfanumerikus nyelv esetében az egyes utasítások betű- és számjelekből állnak. A betűjel mint „címzés” alapján kerülnek az egyes utasítások a funkciónak megfelelő tároló- vagy elosztóegységbe. A számjelek az egyes

funkciókon belüli utasításadatokat tartalmazzák. Az alfanumerikus rendszernél az utasítások sorrendje (szórend) nem kötött, változatlan utasításokat nem kell még egyszer leírni A programozás egyszerűbb Általánosságban megemlítjük azokat az információkat, amelyeket egy programrésznek tartalmazni kell. Ezek a következők (MSZ 9226-73 szerint): • • • • • • • • a programazonosító, a mondatformátum sorszáma (mondatszám) (N), koordinátaértékek, geometriai információk (X, Y, Z, A, B, C, I, H, K), művelet-előkészítő (G) funkciók, kapcsolási, vagy más néven segédfunkciók (M), fordulatszám kódja (S), szerszám kódja (T), szerszámkorrekció kódja (H, D), A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 206 ► Gépipari automatizálás CNC - Computer Numerical Control A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 207 ► • előtolás kódja (F), • programciklusra vonatkozó utasítások. A

szavak tartalmilag négy nagyobb csoportba sorolhatók: programtechnikai, geometriai, technológiai, programszervezési. A szó általában egyetlen gépi funkcióra vonatkozó utasítás. A mondat egy pályaelemhez vagy akár egy teljes műveletelemhez tartozó össze utasítást tartalmazza. A vezérlés a cím megfejtésével (dekódolás) értelmezi az adatokat. Elvileg teljesen közömbös, a különböző gépfunkciókhoz milyen címbetűket rendelünk hozzá Az egységesítés azonban elengedhetetlen feltétel, így az egyes vezérlések az ISO előírásokhoz ragaszkodnak A következőkben összefoglaljuk az MSZ 9226 és az MSZ 9227 alapján a szabványos művelet-előkészítő funkciókat. Szabványos művelet-előkészítő funkciók Kód Funkció Kód Funkció G01 G03 G05 G07 G09 G11 G13-G16 G18 G20 G22 G24 lineáris interpoláció (rendes méret) X Y Z X körüljárási irány (normál méret) várakozás G00 nem foglalt lassulás lineáris interpoláció (rövid

méret) tengelykiválasztás G06 G08 G10 Z-X sík kiválasztása X← Y← Z← X körüljárási irány (hosszú méret) kapcsolt mozgások, pozitív G17 G19 nem foglalt A dokumentum használata | Tartalomjegyzék G02 G04 G12 G21 G23 helyzetbeállítás gyorsmenettel X← Y← Z← X körüljárási irány (normál méret) adott időtartamú késleltetés nem foglalt gyorsulás lineáris interpoláció (hosszú méret) háromdimenziós (3D) interpoláció X-Y sík kiválasztása Y-Z sík kiválasztása X← Y← Z← X körüljárási irány (rövid méret) kapcsolt mozgások, negatív Vissza ◄ 207 ► Gépipari automatizálás CNC - Computer Numerical Control A dokumentum használata | Tartalomjegyzék G30 G32 G34 G36-G39 G41 G43 G45 G47 G49 G51 G53 Vissza állandó jelleggel nem foglalt G31 menetvágás, menetemelkedés növekvő állandó jelleggel nem foglalt G33 X Y Z X körüljárási irány (rövid méret) menetvágás, menetemelkedés

állandó menetvágás, menetemelkedés csökkenő szerszámkorrekció törlése szerszámkorrekció jobb oldali szerszámkorrekció, negatív szerszámkorrekció +/szerszámkorrekció -/+ szerszámkorrekció 0/szerszámkorrekció -/0 szerszámkorrekció bal oldali szerszámkorrekció, pozitív szerszámkorrekció +/+ G35 G40 G42 G44 G63 G65-G79 G81 rögzített (fix) 1. ciklus G80 G83 G85 G87 rögzített (fix) 3. ciklus rögzített (fix) 5. ciklus rögzített (fix) 7. ciklus G82 G84 G86 G59 G61 ► G26-G29 G46 G48 G50 G52 G57 208 X Y Z X körüljárási irány(hosszú méret) nem foglalt szerszámkorrekció -/szerszámkorrekció 0/+ szerszámkorrekció +/0 kezdőpont eltolásának törlése kezdőpont eltolása (Y koordináta) kezdőpont eltolása (X és Y koordináták) kezdőpont eltolása (Y és Z koordináták) helyzetbeállítás, 2. pontosság menetfúrás csak helyzetbeállításra G55 ◄ A dokumentum használata | Tartalomjegyzék G54 G56 G58 G60 G62 G64

kezdőpont eltolása (X koordináta) kezdőpont eltolása (Z koordináta) kezdőpont eltolása (X és Z koordináták) helyzetbeállítás, 1. pontosság gyors helyzetbeállítás fordulatszám-, illetve előtolásváltás rögzített (fix) ciklus törlése rögzített (fix) 2. ciklus rögzített (fix) 4. ciklus rögzített (fix) 6. ciklus Vissza ◄ 208 ► Gépipari automatizálás CNC - Computer Numerical Control A dokumentum használata | Tartalomjegyzék G89 G91 G93-G99 rögzített (fix) 9. ciklus növekményes méretmegadás nem foglalt Vissza ◄ 209 G88 G90 rögzített (fix) 8. ciklus abszolút méretmegadás G92 nullpont eltolás ► Ahhoz, hogy a forgácsolás létrejöjjön, a munkadarab és a szerszám relatív elmozdulása szükséges. Sebességviszonyaik vonatkozásában lehetnek gyorsmenetű pozícionálások vagy programozott előtolással végrehajtott mozgások. Az ismétlődő utasításokat nem kell megadni (általában), mert egy utasítás

addig van érvényben, amíg újabb eltérő (azt felülíró értelmű) nem jön. Az utasítások öröklődnek A következőkben ismerjünk meg néhány fontosabb geometriai utasítás jelentését ábrák segítségével Gyorsmeneti pozícionálás egyenes mentén (7.15 ábra) A CNC gépek értelemszerűen gyorsmenettel nem tudnak mozogni pl. körív mentén, hiszen ez a mozgás a levegőben történik és a legrövidebb úton. A gyorsmeneti pozícionálás sebességértéke konstans Gyorsmeneti sebesség gépenként változó A tényleges értéket a szerszámgép gépkönyve határozza meg. Ez a sebesség programban nem változtatható, a szerszámgép legnagyobb sebessége, melyet a gyártó állít be Értéke géptől függően 5-30 m/min lehet. 7.15 ábra G00 mondattípus A G00 mondattal – mint a 7.15 ábrán is látszik – a munkadarabhoz közelítjük a szerszámot vagy eltávolodunk tőle Az alkatrészprogram geometriai adatait a munkadarab koordinátarendszerben

célszerű megadni A vezérlés viszont a gépi koordinátarendszerben a szerszámnak egy pontosan meghatározott pontját mozgatja. A gépi koordináta-rendszer a programozó számára adottnak tekintendő, melyhez alkalmazkodnia kell a munkadarab koordinátarendszerének megválasztásakor Fő szabály a programozott elmozdulás meghatározásánál, hogy mindig a szerszám mozog a munka- A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 209 ► Gépipari automatizálás CNC - Computer Numerical Control A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 210 ► darabhoz képest. Mivel az NC egy pontot vezérel a gépi koordinátarendszerben, ezért ezt a pontot mérjük be (a szerszám egy pontját) a munkadarabhoz képest A szerszámok programozott pontjai: Eszterga: - a tengelyekkel párhuzamos érintők metszéspontja, vagy a csúcssugár origója. Fúró: - a fúró csúcspontja. Maró: - marószerszám középpontja. A kontúr egyes szakaszait, íveit

külön-külön mondatokban programozzuk. Lineáris interpoláció a l7.16 ábrán látható Az elmozdulás szintén egyenes mentén történik, de programozott előtolással. 7.16 ábra G01 mondattípus F cím: előtolás érték programozása. F címen programozott érték a pálya menti sebességet határozza meg. Mértékegysége: G94 - parancsállapotban: mm/min. G01 használata esetén értéket kell adni az előtolásnak, mivel a mozgás sebessége éppen ez az érték. A programozás korlátai: G94 - mm/min parancsállapotban az F címre írt adat nem lehet nagyobb, mint a tényleges gyorsmenete a szerszámgépnek. A programozott F érték átírásáig érvényben marad, és vonatkozik minden mozgásra, kivéve: • a gyorsmeneti pozícionálást és • a menetvágást. Álló főorsó mellett a szánok csak G94 parancsállapotban mozgathatók. JOG mozgás esetén a vezérlőmű átmenetileg feltételezi ezt a parancsállapotot. Körinterpoláció az óramutató

járásával megegyező és ellentétes irányban. A DIN 66025 2 lapja szerint az óramutató járásával megegyező irány A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 210 ► Gépipari automatizálás CNC - Computer Numerical Control A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 211 ► illetve az óramutató járásával ellentétes irány megadását az adott síkra merőleges tengely negatív irányában nézve érvényes a szerszám relatív mozgására. (717 ábra) A programban meg kell adni azt a síkot, hol értelmezzük a körívet, melyik a megmunkálási sík. Ezekre a G17 X-Y, G18 X-Z, és a G19 Y-Z síkok vonatkoznak. A körüljárási irány értelmezése: G02 marásnál esztergálásnál és G03 marásnál esztergálásnál és 7.17 ábra Körinterpolációnál ugyanúgy, mint a G00 és G01 útfeltételeknél a célpont koordinátáit a G02, illetve G03 útfeltétel után adjuk meg. Mindkét megvalósítási módnál észre kell

azonban venni, hogy megegyező kiindulási koordináták, megegyező célkoordináták ill megegyező útfeltételek mellett is végtelen sok különböző körív állhat elő. Csupán ezekkel az adatokkal a körívet nem határoztuk meg egyértelműen. Egy körívet akkor határozunk meg egyértelműen, ha például a kiindulási és végpontja mellett a kör középpontját is megadjuk. Ezek szerint a CNC vezérlést még a körközéppont helyzetéről is tájékoztatni kell Erre szolgálnak az I, J, K interpolációs paraméterek. Az I határozza meg a körközéppont X irányú, a J az Y irányú és a K a Z irányú helyzetét A kezdőponthoz képest növekményesen és előjelhelyesen kell megadni a középpont helyét. Ha az A pontból haladunk és a kör középpontja az M pont. Az A ponthoz képest kell tehát az M pont helyzetét I és J koordináta értékkel (relatív) előjelhelyesen megadni Persze az I és J az X-Y sík miatt van (G17-es kód). A körközéppontok

helyzetének leírására számos lehetőség kínálkozik. A rendelkezésre álló gép programozásakor annak kezelési útmutatóját, ill. programozási kézikönyvét kell segítségül hívni. Ezekben adott esetben az előforduló kiegészítő programozási lehetőségek alkalmazását is ismertetik. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 211 ► Gépipari automatizálás A dokumentum használata | Tartalomjegyzék CNC - Computer Numerical Control Vissza ◄ 212 ► Mielőtt a programozást megkezdenénk a szerszám útjának leírásával, a vezérlésnek meg kell adni, mire vonatkoznak a programban szereplő koordináták (pl. X20 Z-5) Elvileg két lehetőség van a méretmegadásra Abszolút méretmegadás G90-es kóddal. A G90 megadásával azt az információt közöljük a vezérléssel, hogy a következő koordináták értékei abszolút méretek, amelyek a munkadarab-nullpontra vonatkoznak. Azokat a koordinátákat kell ezután megadni,

ahová a szerszám a munkadarabnullponthoz képest elmozdul. A növekményes méretmegadást a G91 szóval adhatjuk meg a vezérlés számára. A relatív méretmegadáskor azt határozzuk meg, hogy a célpont eléréséhez mennyivel és milyen irányban (pozitív vagy negatív) kell a szerszámnak elmozdulni az aktuális kiindulási pontból. A munkadarab rajzán feltüntetett méretek több bázisfelület-elemet is figyelembe vesznek. Ezért a műhelyrajzokon találunk abszolút és relatív méretmegadásra is példát. Mivel célszerű programozni a rajzi méreteket, ezért mind a két méretmegadási módot alkalmazzuk, és ezt vegyes programozásnak nevezzük. Nagyon fontos, hogy amikor váltunk egyikről a másikra, azt csak külön programmondatban tehetjük meg. Mivel a G90 és a G91 is öröklődő utasítás, ezért ezt elfelejteni nem szabad a programozás során. A CNC megmunkálás minden lépését a vezérlés számára egy-egy programsorként, egy mondatként adjuk

meg. A mondatokat a programtárolóból adott sorrendben olvassa ki és dolgozza fel a vezérlés, és azok alapján szerszámmozgásokat vagy kapcsolási műveleteket hajt végre. Az N mondatszám az egyes mondatok azonosítására szolgál. A program elején természetesen technológiai információkat kell megadni pl. az előtolásról, fordulatszámról. Bizonyos kapcsolási feladatokat is elengedhetetlenek, mint szerszámváltás, főorsó forgási iránya stb. Most csak geometriai információkat nézünk, melyek a szerszámmozgás módját és a koordináták adatait tartalmazza Feladat: CNC program a kontúr leírásához a haladási irányt figyelembe véve, és a 0 pontból indulva, majd ugyan oda visszatérve. A szerszám kiindulási helyzete a 0 pont felett van 100 mm-rel A munkadarab nullpontja 0-0 pontban van. N1 G90 G0 X40 Y30 Z1 (Növekményesen: N1 G91 G0 X40. Y30 Z-99) N2 G1 Z-5 (Növekményesen: N2 G1 Z-6) A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄

212 ► Gépipari automatizálás A dokumentum használata | Tartalomjegyzék CNC - Computer Numerical Control Vissza ◄ 213 ► N3 Y120 N3 Y90 N4 X210 N4 X170 N5 Y30 (Növekményesen: N5 Y-90) N6 X160 (Növekményesen: N6 X-50) N7 Y70 (Növekményesen: N7 Y40) N8 X90 (Növekményesen: N8 X-70) N9 Y30 (Növekményesen: N9 Y-40) N10 X40 (Növekményesen: N10 X-50) N11 G1 Z1 (Növekményesen: N11 G1 Z6) N12 G0 X0 Y0 Z100 (Növekményesen: N12 G0 X-40 Y-30 Z99) Mint a programból látható a G90, G91, G0, és a G1 is öröklődő funkció. Az N mondatszám (angolul number) mivel a mondatokat megjelöli, ezért csupán egy programtechnikai információt hordoz. Vezérléstől függően opcionális a megadása. Célszerű megadni, mert a mondatkeresést megkönnyíti A következő példa körív megmunkálását mutatja be abszolút értékes programozással. A körközéppont koordinátái automatikusan növekményes értékek Vannak olyan vezérléstípusok, amelyeknél az I,

J, K értékét nem automatikusan értelmezi. Minden esetben a programozási utasítást kell figyelembe venni az adott szerszámgépnél. Feladatunk hasonló az előző esethez A kontúrt kell leírni CNC mondatokkal N1 G90 G0 X20. Y20 Z1 N2 G1 Z-5. N3 G3 X60. Y60 I0 J40 N4 G2 X90. Y90 I30 J0 N5 G3 X110. Y110 I0 J20 N6 G2 X170. Y110 I30 J0 N7 G3 X210. Y70 I40 J0 N8 G2 X230. Y50 I0 J-20 N9 G1 Z1. N10 G0 X0. Y0 Z100 A szerszám egy pontját vezettük végig a kontúron, de ez nem a valóságban forgácsoló pont. Figyelembe kell venni az átmérőjét is A szerszám programozott pontja és a megmunkálandó kontúron lévő célpont nem esik egybe. Ugyanakkor célszerű, ha az alkatrészprogramban a rajzról leolvasható koordináta értékek szerepelnek A korszerű számítógépes számvezérlés alkalmazása esetében nem szokás bevonni a forgácsoló szerszám A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 213 ► Gépipari automatizálás A dokumentum használata

| Tartalomjegyzék CNC - Computer Numerical Control Vissza ◄ 214 ► sugarát a munkadarab körvonalának számításába. A CNC vezérlés mikroszámítógépe és szoftvere a programozó helyett elvégzi az egyen távolságú pálya meghatározását. Ehhez meg kell adni a vezérlés számára a lekerekítési sugár nagyságát és az elméleti szerszámcsúcs helyét Ezeket az adatokat a gépkezelő a gép beállításakor egyéb szerszámadatokkal együtt adja be a korrekciós tárolóba. Ahhoz, hogy az egyen távolságú pályát a vezérlés egyértelműen meg tudja határozni, meg kell adni, hogy a korrekció a munkadarab beprogramozott körvonalától balra vagy jobbra történjen-e. G41 vagy G42 hatására a vezérlés a szerszámátmérő ismeretében az alkatrészprogramban leírt kontúrral ekvidisztáns pályát határoz meg. A DIN 66025 szerint G41/G42 útfeltételeknél a szerszám „a szerszám relatív mozgásának irányában nézve a munkadarab felületének

bal/jobb oldalán” található. Ez azt jelenti, hogy a programozó elméletileg követi a szerszám útját, közben előre az előtolás irányába fordítja tekintetét. G41 - akkor alkalmazzuk, amikor a szerszám a munkadarab szélétől balra található. G42 - akkor alkalmazzuk, amikor a szerszám a munkadarab szélétől jobbra található. G4O - A vezérlő alaphelyzetben a szerszám elméleti csúcspontját vezeti a programozott kontúr mentén. 7.63 Technológiai információk Előtolás: Az F (feed) címkóddal lehet az előtolás értékét megadni. Esztergálásnál általában mm/főorsófordulat-ban adják meg az előtolást, tehát például az F0.4 körülfordulásonként 0,4mm-es előtolást határoz meg Maráskor legtöbbször mm/perc-ben történik a megadás, tehát például az F300 egy 300mm/perc-es előtolásnak felel meg. Az előtolás mértékegységei között a G94 illetve a G95 útfeltétellel lehet választani Szerszám: A szerszámokat a T (tools)

címkóddal lehet kiválasztani (pl. T01). T címre általában 2 jegyű szám írható be, de ez gépfüggő Ez a számjegy: a kiválasztott szerszámot (revolverfej esetén a pozíciót) határozza meg. T címre írt érték öröklődik, csak átírással változtatjuk meg A T-re írt számjegy megváltozása esetén a gép a műszaki leírásban rögzített mó- A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 214 ► Gépipari automatizálás CNC - Computer Numerical Control A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 215 ► don szerszámváltást hajt végre, illetve szerszámot keres. M6-ra beváltja a szerszámot. (Ennek módját a szerszámgép gépkönyve ismerteti) H címen hosszkorrekciók behívása az alábbi módon történik: A vezérlő kiszámítja az új és korábbi hosszkorrekció értékek különbségét, majd ezzel az értékkel módosítja a pillanatnyi helyzetként nyilvántartott koordinátaértéket. Tényleges elmozdulás

az új korrekcióérték lehívásakor nem történik, de a következő pozícionáláskor a vezérlő az új értékből kiindulva számítja ki a programozott végpontig megteendő utat. G43 paranccsal az adott H értéken levő korrekciót veszi figyelembe. D címen a szerszám átmérőjét adjuk meg, melyet a vezérlő G41/42 parancsok esetén vesz figyelembe. Szerszámcsere: (7.18 ábra) M6-os kódra a vezérlő szerszámcserét hajt végre, ha előtte T címen szerszámkiválasztás történt. A főorsóban levőt kiveszi és az előválasztottat helyezi be Végrehajtása gépfüggő, a gyártó határozza meg. 7.18 ábra Szerszámcsere Fordulatszám: Az S címkód az angol „spindle speed function” kifejezésből származik. Az S szó (pl S2500) informálja a vezérlést a beállítandó fordulatszámról, tehát a példában a fordulatszámot 2500 1/perc-ben határoztuk meg. Esztergálásnál a G96 útfeltétellel állandó forgácsoló sebességre lehet válltani A G96

S200 sorral 200m/perc-es állandó forgácsoló sebességet lehet meghatározni A G97 megadásával a fordulatszám ismét visszaáll az eredeti 1/perc-es mértékegységre (pl. Sinumeric 810T) Fokozatmentes főhajtás esetén a főorsó fordulatszáma az alábbi módon szabályozható: S címen ekkor a fordulatszám tényleges értékeit kell megadni. S címre írt 4 jegyű szám alsó és felső korlátját a konkrét szerszámgép tulajdonságai határozzák meg (lásd a szerszámgép gépkönyvét). Szabványos M (segéd) funkciók A CNC gépek különféle építési módjától függően (eszterga-, maró-, köszörű-, mérő-, szikraforgácsoló-gépek stb.) segédfunkciók állnak rendelke- A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 215 ► Gépipari automatizálás CNC - Computer Numerical Control A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 216 ► zésre az adott gépre vonatkozóan, amelyek meghatározott kapcsolási feladatokat

teljesítenek. A következő kódok a DIN 66025 2 lapjából vett kivonat, amely sok géptípusra érvényes. A gyakorlatban a rendelkezésre álló gép programozásakor az adott vezérléskezelési útmutatóját kell segítségül hívni. M00 Feltétlen program „ÁLLJ” Az orsófordulat, a hűtés és az előtolás leállítása. A program folytatása „START” nyomógombbal lehetséges. M01 Feltételes program „ÁLLJ” A vezérlés csak akkor veszi figyelembe az utasítást, ha a kezelő a feltételt megadta (pl. egy kapcsolóval) Ha a megállásra adott a feltétel, akkor megegyezik az M00-val Ha a dolgozó nem avatkozott be az érvényesítése végett, akkor a program feldolgozása tovább folytatódik megállás nélkül. M02 Program „VÉGE” A mondat összes utasításainak végrehajtása után leállítja az orsót, a hűtést és az előtolást. Általában végtelenített szalagok, kézi szerszámcserék, kézi munkadarab-fordítások stb. esetén alkalmazzák

7.19 ábra M03 Orsóforgás OJM irányban Az orsó megindítása olyan forgásirányban, amellyel jobb-menetű csavar a munkadarabba behatolna. M04 Orsóforgás OJE irányban Az orsó megindítása olyan forgásirányban, amellyel a jobb-menetű csavar a munkadarabból kicsavarodna. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 216 ► Gépipari automatizálás CNC - Computer Numerical Control A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 217 ► M05 Orsóleállítás Az orsó leállítása a leghatásosabb módon (fékezéssel, ha van fék), a hűtés egyidejű leállítása mellett 7.20 ábra A 7.20 ábrán a baloldali ábrarész M3, a jobboldali ábrarész M4 hatását mutatja be esztergagép esetén. M06 Szerszámcsere Utasítás a szerszám vagy szerszámok kézi vagy automatikus cseréjére. Automatikusan kikapcsolja a hűtést és az orsóforgást A szerszámkiválasztást ez a funkció nem végzi el. M07 2. hűtési mód (pl ködhűtés)

bekapcsolása M08 1. hűtési mód (pl elárasztó) bekapcsolása M09 Hűtés leállítása. Minden hűtési folyamat vagy egyéb egyenértékű segédfunkció (pl. M50 kenés) leállítása. M13 M03 + M08 M14 M04 + M08 Hűtés orsóforgással. 7.21 ábra A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 217 ► Gépipari automatizálás CNC - Computer Numerical Control A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 218 ► M30: Program „VÉGE” (7.21 ábra) A vezérlő a mondat végrehajtása után leállítja a főorsó forgását, kikapcsolja a hűtővizet, az előtolást. Számolja a befejezett programfutások számát, majd megszünteti a program végrehajtás állapotát és AUTOMATA üzemmód kezdetére áll. Ez jelentheti a programtároló visszaállást, esetleg palettacserét is. A program ismételt végrehajtása - elejétől kezdve - CIKLUS START nyomógomb megnyomásával kezdeményezhető (szalagviszszafutással) M19 Főorsó indexelt

megállása: A tájolt orsómegállás szükséges a szerszámcserénél, speciális szerszámok használatánál (pl. furatban alászúrás stb) Tervezőrendszerek A műhelyi programozás mellett a programozás gyakran a munka előkészítő részlegekben zajlik. Ezzel a CNC gépek állásideje lecsökken és a programozást egy zajmentes helyen végezhetjük, így egy koncentráltabb, hiba mentesebb programozás válik lehetővé. Ettől függetlenül az optimalizálást és a programkorrekciót továbbra is a gépnél kell végezni, tehát a gépkezelőnek ismernie kell az ide vonatkozó programszerkezetet és a vezérlés teljes programozását. A kézi programozó-helyeken a PC-t ugyan úgy kell programozni, mint a gépet. Csak a gép kezelőpultját váltja fel a PC billentyűzet A CNC programot közvetlenül át lehet vinni a szerszámgépre A szoftver szimulálja a programot, szerszámadatok bevitele után figyelembe veszi azokat, szintaktikai hibákra figyelmeztet, kirajzolja

a szerszámpályákat stb. 5 tengelyes huzalos szikraforgácsoló A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 218 ► Gépipari automatizálás A dokumentum használata | Tartalomjegyzék CNC - Computer Numerical Control Vissza ◄ 219 ► Gépi programozásnál a programot már nem CNC mondatokban adjuk meg a PC-n, hanem az adott rajz alapján mértani alapelemek segítségével határozzuk meg a munkadarabot. A megmunkálási sorrendet és a munkadarab körvonalának megmunkálási pályáját a képernyőn rögzíthetjük Ezekből az információkból a technológiai és kapcsolási adatok hozzárendelése után előáll a forrásprogram. Ez a szerszámmozgások meghatározását egy általános formában tartalmazza Így azokat a gépi programozó helyeken is lehet szimulálni. A poszt-processzor (program) a forrásprogramot az adott vezérlésre jellemző CNC programra fordítja Minden CNC vezérlés-típushoz külön speciális posztprocesszor

szükséges. Nagy előnye, hogy a munkadarabot különböző vezérlésű gépeken is egyszerűbb legyártani, mivel a megmunkálás rajza, a forrásprogram rendelkezésre áll, (és csak egyszer kell elkészíteni) és csak az adott vezérléshez kell posztprocesszálni. Pályavezérlés huzalos szikraforgácsoló-gépen és marógépen A rajzok elkészítésénél egyre nagyobb jelentőséggel bírnak a CAD rendszerek. Miután elkészült a rajz, a munkadarab alakjának összes adata geometriai alapelemek (pontok, egyenesek, körök stb) formájában áll rendelkezésre Ezeket az adatokat a CNC program elkészítésekor használja fel a rendszer. A megfelelő program segítségével csak a megmunkálás sorrendjét és a technológiai adatokat kell a geometriai információkkal összekapcsolni. Ugyanúgy, mint a gépi programozó-helyeknél egy forrásprogram készül, amelyet a posztprocesszor CNC programmá fordít le. Az ilyen, a tervezéstől a gépi megmunkálásig terjedő

koncepciót nevezzük CAD-CAM rendszernek A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 219 ► Gépipari automatizálás A dokumentum használata | Tartalomjegyzék CNC - Computer Numerical Control Vissza ◄ 220 ► Az alkatrészprogram előkészítő munkahely működéséhez szükséges adatok adatbázisokban vannak tárolva. Ezeket az adatbázisokat egy központi adatbázis-kezelő rendszeren keresztül érik el az egyes modulok Az adatbázis-kezelő rendszer biztosítja a rendezett adattárolást, a gyors adatelérést a programok közötti adatforgalmat, az adatátvitelt, az adatbázisok karbantartását, valamint egységes adatkezelési módot nyújt a felhasználó számára. Az adatbázis-kezelő rendszer szolgáltatásai az egyes programmodulokon keresztül automatikusan, illetve a felhasználó által előírt módon érhetők el. A kezelés döntő mértékben menütechnikával, rámutatásos alapon történik, gépeléssel csak a legszükségesebb

esetekben kell adatot megadni. Az adatbázisok telepítése úgynevezett „fa” rendszerű. Egy adott adathoz egy azonosító, vagy azonosítók láncolatának kijelölése útján jutunk. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék Vissza ◄ 220 ►