Muskuł pneumatyczny – zastosowanie i podstawowa konfiguracja

Lekkie, elastyczne, mocne i niedrogie muskuły pneumatyczne znajdują zastosowanie jako elementy napędowe w różnych urządzeniach automatyzacji. Wykorzystywane są także jako element napędowy (tzw. „sztuczne muskuły”) w robotach humanoidalnych i antropomorficznych, a także w protezach kończyn.

Muskuł pneumatyczny – co to jest?

Muskuł pneumatyczny to przewód, który skurcza się pod wpływem ciśnienia (tzw. system skurczu przepony). Jego konstrukcja przypomina budowę i działanie mięśni.

Innowacyjna zasada działania muskułu pneumatycznego polega na wykorzystaniu elastycznego przewodu wzmocnionego włóknami w kształcie siatki romboidalnej. Użyteczna siła rozciągająca osiąga swoje najwyższe parametry na początku skurczu, by następnie zmniejszać się w sposób niemalże liniowy w funkcji skoku.

Duża siła w bardzo ograniczonej przestrzeni to główna cecha muskułów pneumatycznych. Pracuje w ruchu płynnym nawet w dynamicznym przyspieszeniu. Hermetyczna konstrukcja muskułów pneumatycznych gwarantuje ochronę przed zanieczyszczeniami i wilgocią.

Zastosowanie muskułów pneumatycznych

Muskuły pneumatyczne mają szerokie zastosowanie w różnorodnych maszynach. Mogą pełnić funkcję dociskania – wykorzystują dużą siłę w połączeniu z małą średnicą. Wykorzystywane są np. w urządzeniach mocujących dla blach w zakładach spawalniczych do sprawnego wytwarzania termokomór. Taka praca muskułów pneumatycznych jest możliwa dzięki płynnych ruchom pozbawionych oporów, a także szczelnej konstrukcji.

Wibrowanie i wytrząsanie to kolejne „zdolności”, jakie posiadają muskuły pneumatyczne. Wykorzystywane są m.in. w ręcznych urządzeniach do wysokiej częstotliwości młotkowania połączeń zgrzewanych, aby zmniejszyć napięcia powierzchniowe. Muskuły pneumatyczne mają niezależne od siebie ustawienia amplitudy i częstotliwości (nawet 90 Hz).

Muskuł pneumatyczny stosowany jest również w sprężynach pneumatycznych. Można regulować siłę sprężyny (obsługa jest bardzo prosta). Dla przykładu może pełnić funkcję hamulca belki osnowy, aby optymalnie naprężać linie w krosnach. Napęd hermetyczny zapewnia ruch pozbawiony tarcia.

Podstawowa konfiguracja muskułu pneumatycznego

Muskuły pneumatyczne pracują bezobsługowo. Jednak aby muskuły pneumatyczne pracowały bez zastrzeżeń, konieczna jest odpowiednia ich konfiguracja. W konfiguracji muskułów pneumatycznych należy wziąć pod uwagę cztery parametry:

  •         skurcz (na poziomie<9%)
  •         ciśnienie operacyjne (Max ciśnienie operacyjne – 2 bary)
  •         sekwencja ruchów (reedukacja czasów w stanie bezciśnieniowym (-> ciśnienie resztkowe do 0,5 bar)
  •         częstotliwość (od >1 do 150 Hz)

Wszelkiego rodzaju działania powodujące skręcenie, wyboczenie i obrót są niedozwolone. Może to spowodować przedwczesne uszkodzenie membrany. Aby zapobiec skręcaniu czy wyboczeniu wstępne naprężenie powinno wynosić do 0,5%.