Siłowniki pneumatyczne z hydrokontrolerem

Powszechnie stosowane elementy automatyki pneumatycznej posiadają szereg zalet, takich jak np. dostępność medium, prosta konstrukcja, niska waga czy łatwość sterowania, jednak rozwiązanie to posiada również wady. Jedna z najważniejszych wynika z faktu ściśliwości powietrza.

Jeżeli obciążenie siłownika jest stałe - nie ma to wielkiego znaczenia. Problem natomiast może wystąpić kiedy obciążenie jest większe, gdy podlega dużym zmianom w wyniku manipulowania przedmiotem, zmian kąta działania siły czy oddziaływania sił hamujących. W tego typu aplikacjach ruch uzyskany przy pomocy tradycyjnego siłownika najczęściej będzie niejednostajny, skokowy.

Rys. 1.

Rys. 2.

Rozwiązaniem w bardziej wymagających aplikacjach może być hydrokontroler instalowany przy działającym już siłowniku (rys. 1 hydrokontroler do montażu równoległego z siłownikiem pneumatycznym) lub siłownik z wbudowanym hydrokontrolerem (rys. 2 siłownik pneumatyczny wg standardu ISO 15552 z wbudowanym hydraulicznym układem kontroli ruchu).

Hydrokontroler znacząco poprawia płynność i przewidywalność ruchu siłownika. Efekt ten jest osiągalny dzięki zamkniętemu układowi hydraulicznemu, który jest sprzężony mechanicznie z tradycyjnym siłownikiem. Ponieważ olej charakteryzuje się mniejszą ściśliwością, uzyskujemy stabilizację, której układ z samym siłownikiem pneumatycznym nie jest w stanie zapewnić. Jest to proste i tanie rozwiązanie, które nie wymaga instalowania pompy hydraulicznej i dodatkowego osprzętu. (rys. 3 siłownik działający równolegle z hydrokontrolerem – rysunek poglądowy, kolorem żółtym oznaczono zamknięty obieg oleju hydraulicznego). 

Rys. 3.

Rys. 4.

Płynność ruchu siłownika to nie jedyna zaleta rozwiązania. Możliwość spowolnienia ruchu przy zachowaniu bezskokowej pracy jest często wykorzystywana przy manipulowaniu dużymi obciążeniami. Zakres regulacji prędkości wysuwu jest imponujący: od 60 do 10000 mm na minutę. W praktyce oznacza to brak niebezpiecznych drgań, co jest szczególnie istotne np. przy aplikacjach z elementami szklanymi (rys. 4 hydrokontroler Pneumax stabilizujący ruch ciężkiej ramy okiennej z szybą).

Regulacja płynności i szybkości ruchu może odbywać się w obu kierunkach lub tylko w jednym kierunku np. na wysuwie siłownika. W takim wypadku powrót siłownika realizowany jest przez standardową pneumatykę, co może skrócić całkowity czas cyklu pracy. Ciekawymi opcjami są również zawory „STOP" i „PRZESKOK", które są montowane bezpośrednio na hydrokontrolerze i umożliwiają dodatkową kontrolę nad aplikacją.

Zawór „STOP" pozwala na pozycjonowanie układu, czyli zatrzymanie ruchu pomiędzy położeniami krańcowymi. Jest ono dokładniejsze niż przy użyciu zwykłego siłownika. Zamknięty obieg nieściśliwego oleju powoduje, że zatrzymanie ruchu jest natychmiastowe.

Zawór „PRZESKOK" (z ang. „skip") pozwala natomiast na tymczasowe wyłączenie obiegu hydraulicznego, dzięki czemu można przykładowo przyspieszyć siłownik w początkowej fazie, by potem powrócić do pełnej kontroli ruchu z hydrokontrolerem. Do jednej z aplikacji tego typu należy obsługa ramienia piły w tartaku. W pierwszej fazie piła przecina tylko powietrze, więc ruch nie musi być stabilizowany, natomiast gdy piła trafia na opór (bela drewna) zawór „PRZESKOK" jest wyłączany i ruch piły od tego momentu jest płynny i jednostajny.

Przy doborze hydrokontrolera istotna jest również wiedza na temat maksymalnego obciążenia układu. Przykładowo, urządzenia włoskiej firmy Pneumax sklasyfikowane są w dwie grupy: do 600 kg (hydrokontrolery o średnicy tłoka 40mm) oraz do 1200 kg (średnica 63 mm).

Oczywiście taki stopień kontroli i stabilizacji nie jest wymagany w każdej aplikacji, jednak jest to ciekawa opcja wszędzie tam, gdzie wymagania co do ruchu siłownika są bardzo wysokie.