Siłowniki beztłoczyskowe CPP PREMA

Siłowniki beztłoczyskowe CPP PREMA to pneumatyczne napędy liniowe przeznaczone do aplikacji, w których wymagany jest długi przesuw roboczy bez klasycznego wysuwającego się tłoczyska. Ruch przenoszony jest na suwak lub karetkę poruszającą się wzdłuż profilu siłownika. Takie rozwiązanie pozwala uzyskać dużą długość skoku przy znacznie korzystniejszej długości zabudowy niż w przypadku tradycyjnego siłownika tłoczyskowego. Seria jest przeznaczona do transportu liniowego, pozycjonowania, przesuwu zespołów roboczych, manipulacji detalem i budowy osi pneumatycznych w maszynach przemysłowych.

Pełna grupa produktowa jest dostępna w sklepie CPP PREMA jako siłowniki beztłoczyskowe. Kategoria obejmuje wiele odmian konstrukcyjnych: wersje standardowe, skrócone, z prowadzeniem, równoległe, chwytakowe, tandemowe oraz zblokowane dwustronnego działania. Dzięki temu użytkownik może dobrać napęd nie tylko według średnicy i skoku, ale także według sposobu przenoszenia obciążenia, wymaganej sztywności, momentów działających na karetkę oraz charakteru pracy mechanizmu.

Podstawowa różnica między siłownikiem beztłoczyskowym a klasycznym siłownikiem z tłoczyskiem wynika ze sposobu przeniesienia ruchu. W siłowniku tłoczyskowym skok wymaga wysunięcia tłoczyska poza korpus. Przy długich skokach oznacza to dużą długość całkowitą, większe wymagania przestrzenne i ryzyko wyboczenia tłoczyska. W siłowniku beztłoczyskowym tłok porusza się wewnątrz profilu, a ruch jest przenoszony na zewnętrzny suwak. Dzięki temu napęd zachowuje zwartą geometrię nawet przy długich przesuwach.

Konstrukcja siłowników beztłoczyskowych opiera się na bezpośrednim połączeniu zespołu tłoka z suwakiem przez kanałek tulei. W praktyce oznacza to, że karetka zewnętrzna porusza się równolegle do osi cylindra i może przenosić ruch na element roboczy maszyny. Wersje z dodatkowymi prowadzeniami zewnętrznymi zwiększają możliwość przenoszenia większych obciążeń i momentów. Jest to szczególnie ważne wtedy, gdy karetka nie tylko przesuwa element, ale również utrzymuje jego masę, prowadzi uchwyt, obsługuje manipulator albo pracuje jako oś liniowa.

Zakres skoków standardowych wynosi od 0 do 6000 mm. To jedna z najważniejszych zalet tej grupy produktowej. Siłowniki beztłoczyskowe sprawdzają się tam, gdzie klasyczny siłownik tłoczyskowy byłby zbyt długi albo trudny do zabudowy. Długie przesuwy są potrzebne w podajnikach, systemach transportu wewnętrznego, przesuwach poprzecznych, stołach pneumatycznych, manipulatorach, układach odbioru detali, mechanizmach odkładania i urządzeniach pakujących. Inne skoki mogą być dobierane indywidualnie po analizie aplikacji.

Siłowniki beztłoczyskowe pracują jako napędy dwustronnego działania. Sprężone powietrze steruje ruchem w obu kierunkach, co pozwala kontrolować przesuw karetki tam i z powrotem. W położeniach krańcowych stosowana jest regulowana amortyzacja pneumatyczna. Regulacja amortyzacji pozwala dopasować zachowanie napędu do masy przesuwanego elementu, prędkości ruchu i dynamiki cyklu. To ważne, ponieważ przy długich skokach i większych prędkościach energia kinetyczna karetki może być znacząca.

Ciśnienie pracy wynosi od 2 do 8 bar. Medium roboczym jest sprężone powietrze filtrowane do 40 μm i naolejone albo suche, wolne od oleju powietrze filtrowane do 10 μm. Taki podział ma znaczenie eksploatacyjne. Dla stabilnej pracy trzeba zapewnić odpowiednią jakość medium, stałe ciśnienie, prawidłowy dobór zaworów i właściwą regulację przepływu. Nieprawidłowe sterowanie bez regulacji prędkości może powodować zbyt duże przyspieszenia, nadmierną energię kinetyczną i przeciążenie siłownika lub jego wyposażenia.

Zakres średnic obejmuje D18, D25, D32, D40, D50 i D63. Przy ciśnieniu 6 bar siły teoretyczne wynoszą odpowiednio około 140 N dla D18, 270 N dla D25, 440 N dla D32, 680 N dla D40, 1060 N dla D50 oraz 1680 N dla D63. Dobór średnicy powinien uwzględniać masę przesuwanego elementu, opory prowadzenia, przyspieszenie, prędkość, pozycję montażu i wymagany zapas siły. Przy siłownikach beztłoczyskowych ważna jest nie tylko siła liniowa, ale również momenty działające na karetkę.

Wersje standardowe typu ZS są przeznaczone do typowych przesuwów liniowych. Wersje ZK mają skróconą konstrukcję, co ułatwia zabudowę tam, gdzie liczy się minimalna długość całkowita napędu. Obie wersje mogą być dobierane z różnymi wariantami przyłączy: standardowymi, od spodu albo z jednej strony z boku. Taka elastyczność ułatwia prowadzenie przewodów pneumatycznych w maszynie i pozwala dopasować siłownik do dostępnej przestrzeni montażowej.
Wersje ZSS i ZKS z prowadzeniem są przeznaczone do przenoszenia większych obciążeń roboczych. Zespół prowadzący zamontowany na zewnątrz siłownika umożliwia przenoszenie większych momentów i obciążeń niż w wersjach bez dodatkowego prowadzenia. To rozwiązanie warto stosować wtedy, gdy karetka ma przenosić detal, uchwyt, narzędzie, element chwytaka albo inny zespół roboczy generujący moment względem osi siłownika. Maksymalne skoki robocze dla tych wykonań wynoszą 1500 mm, a inne skoki mogą być wykonywane na zamówienie.

Wersje ZP równoległe pozwalają budować układy, w których funkcja przesuwu wymaga innej konfiguracji karetki i zabudowy. Warianty ZG chwytakowe są przeznaczone do chwytania elementów z zewnątrz, od wewnątrz, obejmowania większych przedmiotów oraz otwierania i zamykania mechanizmów. Wersje tandemowe ZT umożliwiają zwiększenie siły działania przy zachowaniu określonej koncepcji ruchu liniowego. Wersje zblokowane ZD służą do specjalnych aplikacji dwustronnego działania. Tak szeroki zakres odmian pozwala dobrać siłownik do zadań, które wykraczają poza prosty przesuw punkt-punkt.

Wszystkie siłowniki beztłoczyskowe posiadają magnes do współpracy z czujnikami położenia tłoka. To ważne w automatyce maszyn, ponieważ sterownik PLC musi często otrzymywać informację o położeniu karetki, osiągnięciu końca skoku albo poprawnym zakończeniu cyklu. Czujniki ułatwiają kontrolę sekwencji pracy, diagnostykę braku ruchu, wykrywanie zatrzymań i zabezpieczenie kolejnych kroków procesu. W aplikacjach transportowych i manipulacyjnych informacja zwrotna jest kluczowa dla bezpiecznej pracy osi.

Materiały konstrukcyjne obejmują profil wyciskany z aluminium, uszczelnienia z elastomerów olejoodpornych oraz tworzywa sztuczne. Aluminiowy profil zapewnia korzystną relację sztywności do masy, a jednocześnie pozwala budować długie osie liniowe o rozsądnej masie własnej. Uszczelnienia i elementy ślizgowe muszą pracować stabilnie w całym zakresie skoku, dlatego jakość powietrza, regulacja prędkości i prawidłowe ustawienie obciążenia mają bezpośredni wpływ na trwałość napędu.

Typowe zastosowania siłowników beztłoczyskowych obejmują przesuw detali między stanowiskami, transport elementów wzdłuż maszyny, podawanie komponentów, odbiór produktów, ruch poprzeczny w liniach montażowych, obsługę chwytaków, przesuw ograniczników, pozycjonowanie prowadnic oraz budowę pneumatycznych osi liniowych. Siłownik beztłoczyskowy jest szczególnie korzystny tam, gdzie wymagany jest długi ruch, a miejsce za siłownikiem nie pozwala na wysunięcie klasycznego tłoczyska.

Dla konstruktora kluczowe są cztery parametry: skok, średnica, typ prowadzenia i obciążenie karetki. Skok określa zakres ruchu. Średnica wpływa na siłę. Typ prowadzenia decyduje o zdolności przenoszenia momentów. Obciążenie karetki określa, czy wystarczy wersja standardowa, czy potrzebna jest wersja z prowadzeniem. Przy większych masach, długich ramionach, asymetrycznym montażu lub szybkim ruchu należy analizować momenty Mx, My i Mz oraz dobierać wykonanie z odpowiednim zapasem.

Dla utrzymania ruchu ważne są stabilna regulacja prędkości i kontrola energii kinetycznej. Siłowniki beztłoczyskowe mogą pracować z prędkością do 2 m/s, zależnie od obciążenia. Dla wolnych przemieszczeń należy redukować natężenie przepływu powietrza, aby uzyskać stabilną pracę przy małych prędkościach. Regulację prędkości realizuje się za pomocą zaworów dławiąco-zwrotnych. To nie jest dodatek, ale element konieczny przy poprawnym uruchomieniu osi pneumatycznej.

W praktyce eksploatacyjnej trzeba regularnie kontrolować stan uszczelnień, czystość prowadnic, jakość powietrza, stabilność ciśnienia, ustawienie amortyzacji oraz mocowanie obciążenia na karetce. Nieprawidłowo ustawione obciążenie może powodować przekroczenie dopuszczalnych momentów i skrócić żywotność prowadzenia. Zbyt gwałtowne sterowanie może generować uderzenia w położeniach krańcowych. Prawidłowo dobrany i wyregulowany siłownik beztłoczyskowy pracuje płynnie, powtarzalnie i przewidywalnie w cyklu maszyny.

Siłowniki beztłoczyskowe CPP PREMA są rozwiązaniem dla aplikacji, w których klasyczny siłownik tłoczyskowy nie zapewnia korzystnej zabudowy przy długim skoku. Łączą duży zakres przesuwu, kompaktową długość całkowitą, możliwość pracy z czujnikami położenia, wersje z prowadzeniem oraz szeroki wybór odmian funkcjonalnych. Dzięki temu sprawdzają się w nowych projektach maszyn, modernizacjach linii produkcyjnych, układach transportu wewnętrznego i automatyzacji procesów wymagających długiego, powtarzalnego ruchu liniowego.