Siłowniki pneumatyczne – jak dobrać odpowiedni model do Twojej instalacji?

Siłowniki pneumatyczne odgrywają kluczową rolę w automatyzacji procesów przemysłowych, przekształcając energię sprężonego powietrza w ruch mechaniczny. Ich odpowiedni dobór do specyficznych aplikacji jest niezbędny dla zapewnienia efektywności i niezawodności systemów automatyki.

Rodzaje siłowników pneumatycznych

Siłowniki liniowe

Siłowniki liniowe przekształcają energię sprężonego powietrza w ruch prostoliniowy. Wyróżniamy wśród nich:

• Siłowniki jednostronnego działania: W tych siłownikach sprężone powietrze doprowadzane jest tylko do jednej komory, co powoduje ruch tłoka w jednym kierunku. Powrót tłoka do pozycji wyjściowej realizowany jest za pomocą sprężyny. Tego typu siłowniki są stosowane tam, gdzie wymagana jest realizacja ruchu tylko w jednym kierunku.
• Siłowniki dwustronnego działania: W siłownikach tego typu powietrze doprowadzane jest naprzemiennie do obu komór, co umożliwia ruch tłoka w obu kierunkach. Dzięki temu mogą one generować znacznie większą siłę, co sprawia, że są powszechnie stosowane w większości procesów produkcyjnych w przemyśle.

Siłowniki obrotowe

Siłowniki obrotowe przekształcają energię sprężonego powietrza w ruch obrotowy. W zależności od konstrukcji i zakresu obrotu, możemy wyróżnić:

• Siłowniki półobrotowe: Zapewniają ruch obrotowy o ograniczonym zakresie, zwykle do 180 stopni. Są stosowane w aplikacjach wymagających precyzyjnego sterowania kątem obrotu, takich jak systemy regulacji czy maszyny pakujące.
• Siłowniki tłokowo-obrotowe: Łączą ruch liniowy i obrotowy w jednym urządzeniu. Dzięki zintegrowanemu układowi mechanicznemu, tłok wykonuje zarówno ruch posuwisto-zwrotny, jak i obrotowy, co pozwala na realizację skomplikowanych operacji, takich jak jednoczesne przemieszczanie i obracanie elementów w procesach montażowych.

Kluczowe parametry techniczne siłowników pneumatycznych

Przy doborze siłownika pneumatycznego do konkretnej aplikacji należy zwrócić uwagę na następujące parametry techniczne:

Siła działania

Siła generowana przez siłownik zależy od średnicy tłoka oraz ciśnienia roboczego. Standardowe ciśnienie pracy dla siłowników tłoczyskowych wynosi od 1 do 10 barów, jednak w wersjach na szpilkach może osiągać do 16 barów. Przykładowo, siłownik o średnicy tłoka 50 mm przy ciśnieniu 6 barów może wygenerować siłę około 1178 N. 

Siłę teoretyczną w ruchu wysuwu liczy się ze wzoru F = p × π × d² / 4, gdzie p to ciśnienie w MPa (6 bar = 0,6 MPa), a d to średnica tłoka w mm. W ruchu powrotnym siła jest mniejsza o powierzchnię tłoczyska. Do wyniku trzeba doliczyć zapas na tarcie i dynamikę ruchu, dlatego w praktyce dobiera się siłownik o sile większej, niż wynika z samego obciążenia.

Średnica tłoka	Siła teoretyczna przy 6 bar (wysuw)	Typowy standard
8 mm	30 N	ISO 6432
10 mm	47 N	ISO 6432
12 mm	68 N	ISO 6432
16 mm	121 N	ISO 6432
20 mm	188 N	ISO 6432, ISO 21287
25 mm	295 N	ISO 6432, ISO 21287
32 mm	483 N	ISO 15552, ISO 21287
40 mm	754 N	ISO 15552, ISO 21287
50 mm	1178 N	ISO 15552, ISO 21287
63 mm	1870 N	ISO 15552, ISO 21287
80 mm	3016 N	ISO 15552, ISO 21287
100 mm	4712 N	ISO 15552, ISO 21287
125 mm	7363 N	ISO 15552

Skok siłownika

Skok, czyli maksymalna odległość, na jaką tłok może się przemieścić, powinien być dostosowany do wymagań aplikacji. Zakres skoków siłowników pneumatycznych jest bardzo szeroki i może wynosić od kilku milimetrów do kilku metrów, z dokładnością do 1 mm.

Prędkość ruchu

Prędkość ruchu tłoka wpływa na wydajność procesu i zależy od parametrów takich jak przepływ powietrza, średnica przewodów oraz charakterystyka zaworów sterujących. Typowe prędkości ruchu tłoka mieszczą się w zakresie od 0,1 do 1,5 m/s.

Środowisko pracy

Warunki środowiskowe, takie jak temperatura, wilgotność czy obecność substancji chemicznych, mają wpływ na wybór materiałów, z których wykonany jest siłownik. Na przykład, w środowiskach agresywnych chemicznie zaleca się stosowanie siłowników z tłoczyskiem wykonanym ze stali nierdzewnej AISI 316 oraz uszczelnień z materiału VITON. 

Przykład zastosowania siłowników pneumatycznych

W przemyśle spożywczym, na liniach pakujących, często stosuje się siłowniki pneumatyczne do precyzyjnego pozycjonowania opakowań. W takim przypadku, wybór siłownika dwustronnego działania o odpowiedniej sile i skoku zapewnia szybkie i dokładne przemieszczanie produktów, co przekłada się na zwiększenie wydajności procesu pakowania.

Odpowiedni dobór siłownika pneumatycznego, uwzględniający specyfikę instalacji oraz parametry techniczne, jest kluczowy dla efektywności i niezawodności systemów automatyki przemysłowej.

Kryteria wyboru siłownika do aplikacji

Charakterystyka obciążenia

Przy doborze siłownika pneumatycznego istotne jest określenie charakterystyki obciążenia, które będzie on musiał przemieszczać. Należy uwzględnić masę elementu, siły zewnętrzne działające na siłownik oraz dynamikę ruchu. Na przykład, w aplikacjach wymagających precyzyjnego pozycjonowania ciężkich ładunków, konieczne jest zastosowanie siłowników o odpowiednio dużej sile działania i wysokiej sztywności.

Warunki montażu

Warunki montażu siłownika obejmują dostępność przestrzeni, sposób mocowania oraz orientację pracy. W ograniczonych przestrzeniach zaleca się stosowanie siłowników kompaktowych lub o specjalnej konstrukcji, umożliwiającej montaż w nietypowych pozycjach. Ważne jest również, aby siłownik był zamontowany w sposób eliminujący siły boczne, które mogą prowadzić do przedwczesnego zużycia komponentów.

Częstotliwość cykli pracy

Częstotliwość cykli pracy, czyli liczba operacji wykonywanych przez siłownik w jednostce czasu, wpływa na jego trwałość i niezawodność. W aplikacjach o wysokiej częstotliwości cykli zaleca się wybór siłowników o zwiększonej żywotności, wyposażonych w uszczelnienia o niskim współczynniku tarcia oraz systemy smarowania minimalizujące zużycie. 

Jak dobrać średnicę siłownika?

Średnica wpływa bezpośrednio na uzyskiwaną siłę roboczą.

• D16–D25 – lekkie aplikacje
• D32–D50 – standardowe zastosowania
• D63–D100 – większe obciążenia

Jak dobrać skok?

Skok powinien odpowiadać wymaganej długości ruchu mechanizmu.

• 25 mm
• 50 mm
• 100 mm
• 200 mm
• 500 mm

ISO 6432 czy ISO 15552?

ISO 6432 stosowany jest w mniejszych aplikacjach. ISO 15552 to standard przemysłowy do większych obciążeń.

W naszej ofercie znajdziesz siłowniki okrągłe ISO 6432, siłowniki ISO 15552, siłowniki kompaktowe ISO 21287 oraz mocowania siłowników pneumatycznych.

Najczęstsze błędy

• zbyt mała średnica
• zły skok
• brak zapasu siły

Praktyczne zastosowania siłowników pneumatycznych

W przemyśle motoryzacyjnym, podczas montażu karoserii, stosuje się siłowniki pneumatyczne do precyzyjnego pozycjonowania i łączenia elementów. W takim przypadku, wybór siłownika dwustronnego działania o dużej sile i precyzji ruchu zapewnia wysoką jakość i powtarzalność procesu montażu.

Odpowiedni dobór siłownika pneumatycznego, uwzględniający charakterystykę obciążenia, warunki montażu oraz częstotliwość cykli pracy, jest kluczowy dla efektywności i niezawodności systemów automatyki przemysłowej.

Najczęstsze pytania