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. 

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. 

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.