Redukcja siły nacisku siłownika
Redukcja siły siłownika możliwa jest przy użyciu reduktora ciśnienia lub zmiany średnicy tłoka siłownika, jednak tego unikamy przy istniejących maszynach. Należy pamiętać, że siłownik posiada dwie wartości siły, zależne od strony zasilania – strona tłoczyska ma mniejszą średnicę.
Reduktory ciśnienia zazwyczaj mają określony kierunek przepływu, co oznacza, że najlepiej stosować redukcje ciśnienia przed zaworem sterującym konkretny siłownik. Można również użyć reduktora ciśnienia dwukierunkowego i zamontować go między wyjściem z zaworu a siłownikiem. W przypadku zastosowania jednokierunkowego reduktora ciśnienia, siłownik nie będzie się przesuwał na powrocie lub jego ruch będzie niestabilny i skokowy, co uniemożliwi prawidłową regulację.
Kolejnym istotnym parametrem jest minimalne ciśnienie zadziałania zaworów, które standardowo wynosi 2 bary. Jest to minimalne dopuszczalne ciśnienie dla przesterowania suwaka zaworu, wynikające z jego budowy. Nowoczesne zawory są zazwyczaj zbudowane w oparciu o zawór główny wykonawczy, kierujący przepływ z zasilania na komorę siłownika, oraz zawory sterujące, zwane pilotami. Są to małe zawory 3/2 wspomagające cewkę elektryczną w przesunięciu suwaka zaworu głównego. Dzięki temu cewki są dużo mniejsze, a ich pobór prądu jest minimalny.
W przeszłości stosowano cewki zasilane prądem 220V, jednak obecnie wszędzie używa się bezpiecznego zasilania o napięciu 24V.
Regulacja przy użyciu zaworu proporcjonalnego.
Podobnie jak w przypadku ręcznego reduktora ciśnienia istnieje możliwość automatycznego sterowani ciśnieniem (siłą siłownika). Przy użyciu sterowania zaprogramowanego w PLC dla np. danej receptury – produkowanego detalu. Do takiego sterowani służą zawory proporcjonalne sterowane.
Proporcjonalny reduktor ciśnienia to urządzenie, które reguluje ciśnienie wyjściowe zgodnie z przekazywanym sygnałem sterującym. Jest często wykorzystywany w automatyce przemysłowej, gdzie wymagana jest precyzyjna kontrola ciśnienia w różnych instalacjach i systemach.
W zależności od użytego rodzaju zaworu możemy sterować ciśnieniem w sposób płynny, monitorując ciśnienie na każdym etapie oraz zachowując precyzję w zakresie +/-2%. Sprawdza się to w przypadku aplikacji wymagających monitorowania i zapisu sił w celu certyfikacji wykonanego detalu, lub w przypadku produkcji ultradokładnych komponentów.
Przykład z użycia zaworu proporcjonalnego w maszynie
W naszych maszynach stosowaliśmy zawory proporcjonalne w przypadku obrotowych wrzecion z nożami tnącymi. Szczęki z narzędziami wirowały przy jednoczesnym ruchu noży promieniowo w głąb ciętego elementu. Noże dociskane były przy użyciu siłowników. Zastosowanie zaworów proporcjonalnych umożliwiło regulować siłę docisku w czasie cięcia, przy zmianie obrotów i średnicy ciętego elementu.
Zwiększenie siły przy tej samej średnicy tłoka
Czy można zwiększyć siłę siłowników, nie zwiększając ich przekroju?
Tak, jest to możliwe. Zachowując ten sam system mocowania, można zwiększyć siłę siłowników poprzez zastosowanie siłowników stopniowych. W takim rozwiązaniu korpus siłownika wydłuża się, ponieważ siłownik stopniowy to co najmniej dwa siłowniki połączone w jeden, umieszczone w linii, jeden za drugim, z tym samym tłokiem. Siłownik taki posiada dodatkową powierzchnię tłoka z dodatkowym zasilaniem.
W ofercie producentów mamy także możliwość użycia siłowników pneumo-hydraulicznych. Rozwiązanie często spotykane przy budowę pras półautomatycznych o niewielkich rozmiarach. Stosunkowo kompaktowa budowa siłownika wymagającego jedynie zasilania pneumatycznego jest prosta w obsłudze jak standardowy siłownik pneumatyczny, ale ma znacznie większe siły docisku.
Siłowniki dostępne są w dwóch wersjach:
dla maksymalnego ciśnienia roboczego 6 bar:
- ciśnienie robocze: 2 ÷ 6 bar
- siła nacisku: 10 ÷ 437 kN
- skok całkowity do 200 kN
- skok siłowy do 10 mm
dla maksymalnego ciśnienia roboczego 10 bar:
- ciśnienie robocze: 2 ÷ 10 bar
- siła nacisku: 10 ÷ 480 kN
- skok całkowity do 400 kN
- skok siłowy do 50 mm
Zaawansowane sterowanie siłą – siłownik elektryczne
Siłownik elektryczny przemysłowy to zaawansowane urządzenie wykorzystywane do precyzyjnego sterowania ruchem w różnych aplikacjach przemysłowych. Umożliwia on regulację siły oraz czasu wysuwu w sposób powtarzalny, co oznacza, że można dokładnie kontrolować parametry ruchu przy każdym cyklu pracy. Pomimo swoich zalet, takich jak wysoka precyzja i niezawodność, siłowniki elektryczne są obecnie dość kosztowne i rzadko stosowane jako alternatywa dla siłowników pneumatycznych.
Siłowniki elektryczne przemysłowe działają na zasadzie przesuwania tłoka za pomocą mechanizmu śruby i nakrętki kulowej. Wysuw tłoka realizowany jest przez sprzężony z śrubą silnik krokowy lub silnik serwo. W przypadku zastosowania silnika serwo mamy możliwość monitorowania siły i prędkości ruchu oraz wykrywania anomalii w procesie przesuwu. Możemy również ustawiać alarmy, jeśli siła działania siłownika będzie zbyt mała lub zbyt duża, albo jeśli zadane położenie tłoka nie zostanie osiągnięte. To rozwiązanie jest idealne do realizacji skomplikowanych i precyzyjnych ruchów w różnych aplikacjach przemysłowych.
Podsumowanie:
Istnieje szereg sposobów na dostosowanie siły z jaką działa prosty siłownik pneumatyczny. Regulacja siłą docisku jest niezbędna, szczególnie gdy mamy do czynienia z adaptacyjną siłę i zmiennością wymiarów, np. elementów chwytanych przy pomocy szczęk pneumatycznych.
Omówiliśmy szereg zastosować i alternatyw dla sterowania. Podsumowując sterowanie ciśnieniem zasilania siłownika jest tym czym dla motorduktora (silnika z przekładnią mechaniczną) falownik, o czym będziemy pisać w kolejnych artykułach edukacyjnych.
