Wprowadzenie
Pneumatyczne siłowniki i cylindry obrotowe stosuje się wtedy, gdy maszyna wymaga ruchu kątowego zamiast prostoliniowego. Obracają części, pozycjonują indeksowo oprzyrządowanie, obracają małe ramiona, odchylają bramki, ustawiają narzędzia i uruchamiają mechanizmy zaciskowe. W wielu systemach automatyki ruch o 90 lub 180 stopni łatwiej uzyskać za pomocą siłownika obrotowego niż siłownika liniowego z układem dźwigni.
Dobór elementów do ruchu obrotowego wymaga innego podejścia. Oprócz średnicy i skoku nabywcy muszą uwzględnić moment obrotowy, kąt obrotu, bezwładność obciążenia, dokładność zatrzymania, sposób montażu, podparcie wału, amortyzację oraz siłę działającą na końcu ramienia. Zbyt mały siłownik obrotowy może nie wykonać pełnego ruchu. Zbyt duży może uderzać ze zbyt dużą siłą i nadmiernie obciążać mechanizm.
HOMIPNEU oferuje siłowniki obrotowe, takie jak kompaktowe pneumatyczne siłowniki ze stołem obrotowym MSQB, kompaktowe siłowniki obrotowe CRQ2B, pneumatyczne siłowniki obrotowe CDRA1, pneumatyczne siłowniki obrotowe DSM, a także siłowniki obrotowo-zaciskowe serii MKB, ACK, MRB i SRC.
Kiedy warto stosować siłowniki obrotowe
Siłowniki obrotowe są przydatne, gdy maszyna wymaga kontrolowanego ruchu kątowego. Typowe przykłady obejmują zmianę orientacji małej części, ustawianie ramienia ogranicznika, obracanie płyty mocującej, odwracanie elementu lub otwieranie bramki.
Można zastosować siłownik liniowy z układem dźwigni, ale wymaga to dodatkowych części mechanicznych i zadbania o ich prawidłowe ustawienie. Siłownik obrotowy realizuje ruch kątowy w zwartej konstrukcji. Pozwala to uprościć projekt i ułatwić jego powielanie w kolejnych maszynach.
W kompaktowych urządzeniach siłowniki obrotowe pozwalają oszczędzić miejsce, ponieważ ruch odbywa się wokół korpusu siłownika, a nie wzdłuż długiego skoku cylindra.
Moment obrotowy i bezwładność obciążenia
Moment obrotowy to siła obrotowa wytwarzana przez siłownik. Wymagany moment zależy od masy obciążenia, odległości od środka obrotu, tarcia, kierunku ruchu i przyspieszenia. Niewielkie obciążenie zamocowane daleko od wału może wymagać większego momentu niż cięższe obciążenie zamocowane blisko wału.
Bezwładność obciążenia ma znaczenie przy szybkim ruchu. Nawet jeśli siłownik jest w stanie rozpocząć ruch, płynne zatrzymanie obciążenia może być trudne. Duża bezwładność może powodować uderzenie na końcu obrotu.
Przy doborze siłownika obrotowego należy obliczyć lub oszacować moment obrotowy z uwzględnieniem współczynnika bezpieczeństwa. Jeśli ruch odbywa się w pionie lub obejmuje podnoszenie wbrew sile grawitacji, wymagany moment może być większy niż przy prostym ruchu wahadłowym w poziomie.
Kąt obrotu
Typowe kąty obrotu to 90 i 180 stopni, ale niektóre siłowniki umożliwiają regulację kąta lub oferują szerszy zakres obrotu. Właściwy kąt zależy od funkcji maszyny. Jednostka przenosząca części może wymagać obrotu o 180 stopni, podczas gdy bramka lub ogranicznik mogą potrzebować 90 stopni.
Produkty takie jak regulowane cylindry obrotowe QGK oraz cylindry obrotowe QSW o kącie obrotu 360 stopni sprawdzają się w zastosowaniach, w których ważna jest elastyczność ustawienia kąta.
Po ustawieniu regulację kąta należy solidnie zablokować. Jeśli punkt zatrzymania zmieni się podczas pracy, czujniki i oprzyrządowanie w dalszej części układu mogą utracić prawidłowe ustawienie.
Stoły obrotowe do pozycjonowania
Siłowniki ze stołem obrotowym stosuje się, gdy obciążenie wymaga stabilnej, obracającej się platformy. Pneumatyczny stół obrotowy serii MSQB i kompaktowy siłownik ze stołem obrotowym MSQB nadają się do pozycjonowania indeksowego, obracania oprzyrządowania i kompaktowych zadań pozycjonowania.
W wielu zastosowaniach stół obrotowy zapewnia lepsze podparcie obciążenia niż prosty siłownik z wałem. Może być przydatny, gdy płyta, oprzyrządowanie lub niewielki zespół muszą obracać się przy zachowaniu stabilności.
Podobnie jak w przypadku siłowników ze stołem przesuwnym, istotna jest sztywność montażu. Siłownik należy zamontować na płaskiej, wytrzymałej powierzchni, aby zachować dokładność pozycjonowania.
Siłowniki obrotowo-zaciskowe
Siłowniki obrotowo-zaciskowe łączą obrót z zaciskaniem. Są powszechnie stosowane w oprzyrządowaniu, w którym ramię zaciskowe musi obrócić się do odpowiedniej pozycji, a następnie przytrzymać obrabiany przedmiot. Pozwala to oszczędzić miejsce, ponieważ ramię zaciskowe może odsunąć się podczas załadunku i wrócić podczas zaciskania.
Produkty HOMIPNEU, takie jak siłowniki obrotowo-zaciskowe MKB, siłowniki obrotowo-zaciskowe ACK, siłowniki obrotowo-zaciskowe MRB, oraz pneumatyczne cylindry obrotowe SRC znajdują zastosowanie w automatyzacji oprzyrządowania i systemach zaciskowych.
W przypadku siłowników zaciskowych kluczowe znaczenie mają długość ramienia i siła zacisku. Dłuższe ramię zmniejsza efektywną siłę zacisku i zwiększa obciążenie zginające. Należy stosować ramię o odpowiedniej długości i zapewnić właściwe podparcie montażowe.
Amortyzacja i ograniczniki końcowe
Ruch obrotowy często wymaga kontrolowanego zatrzymania. Jeśli siłownik uderza w ogranicznik końcowy ze zbyt dużą siłą, maszyna może drgać, obciążenie może się przesunąć lub siłownik może przedwcześnie się zużyć. Amortyzacja, amortyzatory i regulacja prędkości pomagają ograniczyć siłę uderzenia.
Nie należy regulować siłownika bez obciążenia i zakładać, że będzie zachowywał się tak samo z docelowym oprzyrządowaniem. Rzeczywista bezwładność ramienia, chwytaka lub oprzyrządowania zmienia sposób zatrzymywania.
W maszynach pracujących z dużą liczbą cykli płynne zatrzymanie na końcu obrotu chroni zarówno siłownik, jak i produkt.
Wskazówki dotyczące montażu i układu pneumatycznego
Należy dobrać zawór i przewody o wymiarach zapewniających przepływ powietrza wystarczający do uzyskania żądanej prędkości. Jeśli siłownik porusza się powoli, przed jego wymianą należy sprawdzić przepływ przez zawór, średnicę przewodów, złączki i ograniczenia przepływu na wylocie.
Śruby montażowe powinny być dobrze dokręcone, a obciążenie w miarę możliwości wyważone. Należy unikać dużych obciążeń wspornikowych, chyba że siłownik jest do nich przystosowany. Jeśli obciążenie wymaga dodatkowego podparcia, należy zastosować łożyska lub prowadnice zewnętrzne.
Do potwierdzenia pozycji po obrocie mogą być potrzebne czujniki. Należy umieścić je w miejscach umożliwiających regulację i chroniących je przed uszkodzeniem.
Typowe błędy przy doborze
Jednym z błędów jest szacowanie momentu obrotowego wyłącznie na podstawie masy obciążenia. W zastosowaniach obrotowych duże znaczenie ma promień. Lekkie narzędzie zamocowane na długim ramieniu może wymagać większego momentu niż oczekiwano, ponieważ siła działa daleko od środka obrotu.
Innym błędem jest pomijanie dokładności zatrzymania. W niektórych zastosowaniach wystarczy, aby element odchylał się do pozycji otwartej i zamkniętej. Inne wymagają dokładnego i powtarzalnego pozycjonowania kątowego. Jeśli maszyna wymaga precyzji, należy sprawdzić konstrukcję ograniczników, luzy, amortyzację oraz to, czy potrzebne są zewnętrzne ograniczniki mechaniczne.
Nabywcy powinni również sprawdzić, czy wał lub stół siłownika może bezpośrednio podtrzymywać obciążenie. Jeśli oprzyrządowanie jest ciężkie lub odsunięte od osi, może być potrzebne zewnętrzne podparcie łożyskowe. Siłownik powinien zapewniać obrót, a nie samodzielnie przenosić wszystkie obciążenia mechaniczne.
Praktyczne przykłady zastosowań
W maszynach pakujących siłownik obrotowy może otwierać i zamykać bramkę prowadzącą, obracać małe ramię odrzucające lub przemieszczać obrotowo głowicę ssącą między pozycjami pobierania i odkładania. W automatyzacji oprzyrządowania siłownik obrotowo-zaciskowy może odsunąć ramię zaciskowe podczas załadunku i przywrócić je do pozycji przytrzymującej obrabiany przedmiot. W urządzeniach montażowych siłownik ze stołem obrotowym może przenosić indeksowo małą część między stanowiskami.
W każdym z tych przykładów priorytet jest inny. Bramka prowadząca może wymagać szybkości i prostej powtarzalności. Siłownik zaciskowy potrzebuje siły trzymania i stabilnej pozycji ramienia. Stół obrotowy wymaga podparcia obciążenia i dokładności kątowej. Dopasowanie siłownika do rzeczywistego priorytetu jest bardziej niezawodne niż wybór wyłącznie na podstawie rozmiaru.
Powiązane produkty pneumatyczne
Siłowniki obrotowe współpracują z elektrozaworami, regulatorami prędkości, złączkami, przewodami, czujnikami i zespołami przygotowania powietrza. Kategoria HOMIPNEU siłowniki pneumatyczne obejmuje stoły obrotowe, kompaktowe siłowniki obrotowe, siłowniki łopatkowe, napędy niepełnoobrotowe i siłowniki obrotowo-zaciskowe.
Do ruchu liniowego prostszym rozwiązaniem mogą być standardowe lub kompaktowe siłowniki pneumatyczne. Do ruchu kątowego siłowniki obrotowe zwykle pozwalają uzyskać prostszą konstrukcję maszyny.
Najczęściej zadawane pytania
Do czego służy pneumatyczny siłownik obrotowy?
Służy do wykonywania kontrolowanego ruchu kątowego, na przykład obracania, pozycjonowania indeksowego, odchylania, zaciskania i obracania oprzyrządowania.
Jak dobrać moment obrotowy siłownika obrotowego?
Należy uwzględnić masę obciążenia, odległość od wału, tarcie, kierunek ruchu, prędkość i współczynnik bezpieczeństwa. Przy szybkim ruchu ważna jest bezwładność obciążenia.
Czym jest siłownik obrotowo-zaciskowy?
To siłownik, który obraca ramię zaciskowe do odpowiedniej pozycji i wytwarza siłę zacisku. Jest często stosowany w oprzyrządowaniu mocującym.
Czy siłowniki obrotowe mogą obracać się o 360 stopni?
Niektóre modele umożliwiają szerszy zakres obrotu lub ruch o 360 stopni, podczas gdy wiele standardowych siłowników jest przystosowanych do obrotu o 90 lub 180 stopni.
Dlaczego siłownik obrotowy uderza ze zbyt dużą siłą?
Możliwe przyczyny to nadmierna prędkość, duża bezwładność obciążenia, niewystarczająca amortyzacja, nieprawidłowe ustawienie regulacji przepływu lub zbyt duży siłownik.
Podsumowanie
Pneumatyczne siłowniki i cylindry obrotowe są przydatne, gdy urządzenia automatyki wymagają kontrolowanego ruchu kątowego. Prawidłowy dobór oznacza sprawdzenie momentu obrotowego, kąta, bezwładności obciążenia, montażu, amortyzacji i konstrukcji układu pneumatycznego. Odpowiednio dobrane siłowniki obrotowe pozwalają wykonywać operacje obracania, pozycjonowania indeksowego i zaciskania w sposób zwarty i powtarzalny.
