Ako správne vybrať pneumatické valce

Kde všade nájdeme pneumatické valce
Výhody pneumatických valcov
Kritériá pre výber pneumatického valca
Prehľadná ponuka pneumatických valcov

Pneumatický valec a jeho konštrukčné výhody

Pneumatický valec prevádza energiu stlačeného vzduchu na mechanický pohyb so silou úmernou ploche jeho valca a pracovnému tlaku.

Pneumatické valce teda slúžia ako lineárne pohony napríklad v jednoduchých manipulátoroch, ktoré majú prenášať v priamom smere diely alebo polotovary menšej nosnosti. Valce sú schopné realizovať nielen lineárny, ale aj otočný alebo kyvný pohyb. To sa hodí na ovládanie chápadiel, periférnych prvkov robotov a zariadení automatizovaných pracovísk.

Príklad využitia pneumatického valca v manipulátore

Pneumatické pohony sú hojne používané v potravinárstve, kde je potrebné zaistiť čistotu prevádzok (preto sa tam nehodia hydraulické systémy).

Kde všade nájdeme pneumatické valce

v otočných a lineárnych polohovacích systémoch v automatizačných sústavách
v pneumatickom náradí, napr. v pneumatických kladivách (zbíjačkách), ručných manipulátoroch atď.
v systémoch vzduchových bŕzd, pneumatickom odpružení, v podvozkoch, v ovládaní prevodových skríň, pantografoch a pod.
v upínacích ovládačoch, upínacích hlaviciach a pod.,
v ovládaní priemyselných armatúr v chemickom priemysle, energetike, potravinárstve atď.

Výhody pneumatických valcov

Veľmi jednoduchá konštrukcia zaručuje spoľahlivú prevádzku pri minimálnej údržbe.
Nízka cena, nízka hmotnosť
Valce pracujú v širokom rozmedzí pracovných teplôt –20 °C až +80 °C v bežných prevedeniach až –40 °C až +250 °C v špeciálnych prevedeniach.
Možno ich použiť aj v nebezpečných prostrediach napr. s nebezpečenstvom výbuchu (ATEX).
Úniky stlačeného vzduchu vo vedení alebo vo valci nie sú nebezpečné pre obsluhu stroja.

Kritériá pre výber pneumatického valca

1. Typy pneumatických valcov

jednočinný, dvojčinný
s magnetom, bez magnetu
kruhového alebo nekruhového prierezu
vyhovujúce normám (ISO 6432, ISO 15 552, CNMO)
s nastaviteľným tlmením
s piestnicou, bez piestnice

@KATEGORIE@(/valce-a-prislusenstvi--jednocinne-a-dvojcinne/)(20,random)(slider)

2. Rozmery valca: podľa požadovanej ťažnej alebo tlačnej sily stanovíme vhodný priemer piestu

3. Zdvih piestu

4. Spôsob upevnenia valca v pneumatickej sústave

5. Okolité prostredie – teplota, vlhkosť, prašnosť a pod.

Jednočinný a dvojčinný pneumatický valec?

Jednočinný valec

V jednočinnom valci je vzduch privádzaný k piestu len z jednej strany, takže sila vyvinutá tlakom vzduchu pôsobí na plochu piestu iba v jednom smere. Po prerušení prívodu stlačeného vzduchu do valca je piestnica vrátená do východiskovej polohy silou pružiny. Jednočinné valce sa používajú pre zdvihy do 50 mm. Na ovládanie jednočinných valcov sa používajú najmä 3/2 ventily.

Jednočinné pneumatické valce je možné použiť na upínanie polotovarov, ako vyhadzovače pri rôznych prípravkoch na podávanie polotovarov, ich zdvíhanie a pre ďalšie operácie. V porovnaní s dvojčinnými pneumatickými valcami rovnakých rozmerov majú menšiu spotrebu vzduchu. Sila skrutkovej pružiny pôsobí proti sile vyvinutej tlakom vzduchu na plochu piestu, takže využiteľná sila je menšia o silu pružiny. Jednočinné valce sú oproti dvojčinným valcom s rovnakým priemerom a zdvihom dlhšie (o rozmer pružiny).

Princíp funkcie jednočinného pneumatického valca

Dvojčinný valec

Vzduch je privádzaný k piestu z oboch strán, takže oba pohyby, vpred aj vzad, sú realizované pomocou stlačeného vzduchu. Vďaka tomu môžu dosahovať väčšie zdvihy (až 2 m) než jednočinné valce. Na ovládanie dvojčinných valcov sa používajú najmä 5/2 a 5/3 ventily. Pracovný pohyb nie je ovplyvňovaný vratnou pružinou a spätný chod je rýchly a rovnomerný. Okrem toho je možné nastaviť rýchlosti pohybu piestu v oboch smeroch. Rozsah pohybu sa väčšinou vymedzuje zarážkami piestu vo valci.

Pri zasúvaní piestnice vyvinú dvojčinné pneumatické valce menšiu silu než pri vysúvaní, pretože účinná plocha piestu je menšia o plochu danú priemerom piestnice. To je potrebné vziať do úvahy, ak má valec pracovať s rovnakým zaťažením piestnice v oboch smeroch.

Princíp funkcie dvojčinného pneumatického valca

Pneumatický valec s magnetom

Pokiaľ potrebujete sledovať polohu piestu, zvoľte valec s magnetom. Na valec sa inštaluje snímač polohy (na obrázku je snímač inštalovaný do drážky pneumatického valca), ktorý cez stenu valca deteguje pole magnetu integrovaného v pieste.

Snímač polohy piestu na pneumatickom valci

Valce nekruhového prierezu

Tam, kde je potrebné zamedziť otáčaniu piestu okolo osi piestnej tyče, zvoľte nekruhový prierez pneumatického valca. Tieto valce sú veľmi tuhé a odolné proti momentom. Vhodný typ nájdete v prehľadnej ponuke.

Pneumatické valce vyhovujúce normám

Dodávatelia valcov často uvádzajú, akým normám pneumatické valce vyhovujú (ISO, VDMA, CNOMO, CETOP). To, že sú valce vyrábané podľa nejakej normy, znamená, že výrobca musí dodržať predpísané zástavbové a pripojovacie rozmery. Vnútorné konštrukčné prevedenie valca, druh použitého profilu tela valca, konštrukčné prevedenie čiel valca už sa môže u jednotlivých výrobcov líšiť. Valce podľa jednotlivých noriem nájdete v prehľadnej ponuke.

Nastaviteľné tlmenie

Pri návrhu pneumatického mechanizmu je potrebné dbať na to, aby bol pohyb valca čo najpomalší (a zároveň bol dodržaný časový rámec danej úlohy). Pomalší pohyb znamená slabší náraz na konci zdvihu, vďaka čomu sa predlžuje životnosť valca.

Intenzívne nárazy na koncoch zdvihu valca môžu viesť k poruchám, a preto je vhodné tieto nárazy mierniť použitím tlmiacich podložiek, vankúšikov alebo tlmičov. Tým výrazne predĺžime životnosť celého mechanizmu.

Nastaviteľné tlmenie umožňuje mäkké zastavenie v krajných polohách. Krátko pred touto polohou sa zasunie tlmiaci valec piestnej tyče do dutiny v čelnej stene valca. Vzduch, ktorý sa v tejto valcovej dutine stláča, spomalí pohyb piestu. Aby sa piest mohol posunúť až do krajnej polohy, je dutina odvzdušnená malým otvorom. Pri pohybe opačným smerom prechádza vzduch voľne spätným škrtiacim ventilom a pôsobí tlakom na opačnú stranu piestu.

Valce s piestnicou, bez piestnice

Najmä do pneumatických sústav, kde by vysúvajúca sa piestna tyč prekážala, zvolíme valec bez piestnej tyče. Je veľmi úsporný na miesto a obvykle má piest spojený s môstikom mimo valca pevnými spojkami, ktoré sa pohybujú v pozdĺžnej drážke v plášti valca. Bezpiestnicové valce sa vyrábajú s dĺžkou zdvihu do 5,7 m.

Bezpiestnicový pneumatický valec pre úsporu miesta

Zvoľme správnu veľkosť pneumatického valca

Pre stanovenie správnej veľkosti valca je kľúčom požadovaná tlačná alebo ťažná sila. Tá závisí od plochy piestu a tlaku vo valci.

Do úvahy je potrebné vziať:

Všetky zaťaženia vrátane strát trením – do výpočtu je potrebné zahrnúť dynamické aj vonkajšie zaťaženie.
Pracovný tlak vzduchu, ktorý je k dispozícii.
Požiadavky na dynamiku zariadenia – teda na rýchlosť a zdvih piestu.

Pri dimenzovaní piestu je potrebné počítať s primeranou rezervou, ale platí, že väčšie valce nemusia vždy nutne znamenať aj lepšie.

Príliš veľký valec je drahý na zaobstaranie a tiež jeho prevádzka je nákladnejšia – naddimenzované valce spotrebujú pre svoj chod väčší objem stlačeného vzduchu.

Poddimenzovaný valec bude síce lacnejší, nemusí ale vytvárať požadovanú silu, alebo bude nutné vyvolať požadovanú silu zvýšením pracovného tlaku, čo znamená ďalšie náklady.

Výpočet sily pneumatického valca ľahko a rýchlo
Ak sa chcete presvedčiť, či vybraný valec vyhovie Vašim požiadavkám, prejdite na tento odkaz. Nájdete tam výpočtový nástroj, ktorý určí silu pneumatického valca podľa priemeru piestu a piestnice a tlaku stlačeného vzduchu.

Horizontálna či vertikálna inštalácia?

Pokiaľ je valec inštalovaný vo vertikálnej polohe a piestna tyč sa pohybuje smerom nahor a nadol, musí piest pri pohybe nahor prekonávať zemskú príťažlivosť a až potom je schopný zrýchliť. Pri pohybe nadol zase zemská príťažlivosť napomáha zrýchleniu. Preto je často nutné inštalovať škrtiaci ventil na obmedzenie rýchlosti a zníženie nárazovej energie na konci zdvihu.

Pri výbere valcov pre vertikálnu inštaláciu zvoľte typ s vyššou ťažnou alebo tlačnou silou.

Vplyv orientácie montáže na silu a rýchlosť valca

Zdvih piestu pneumatického valca

Valce sú objednávané so zdvihom uvádzaným v milimetroch. Zdvih u jednočinných valcov je obmedzený veľkosťou pružiny. Pokiaľ nenájdeme v ponuke valec so zdvihom, ktorý pre svoju úlohu potrebujeme, vyberieme si valec s dorazom pre nastavenie vhodného zdvihu.

Spôsob upevnenia pneumatického valca

Upevnenie valca do zariadenia závisí od funkcie, ktorú bude valec v zariadení vykonávať. Valec môže byť upevnený napríklad: prírubami, bočnými úchytmi, nôžkami, závitom na konci piestnej tyče, vidlicovými, kyvnými alebo kĺbovými závesmi atď.

Prírubové, vidlicové a pätkové upevnenie pneumatického valca

Príslušenstvo na upevnenie pneumatických valcov

Materiál a prevedenie valca podľa okolitého prostredia

Akým teplotám bude valec vystavený? Je v pracovnom prostredí zvýšená vlhkosť alebo prašnosť? Budú na valec pôsobiť chemikálie? Podľa okolitého prostredia zvolíme pneumatický valec z vhodného materiálu a vybavený príslušným tesnením, stieracími krúžkami, manžetami a pod.

V niektorých prevádzkach, napríklad v potravinárstve, môže byť požadovaná osobitná certifikácia zariadenia týkajúca sa jeho konštrukcie a použitých materiálov.

Valce s vedením

Piestnica je namáhaná hlavne tlakom v smere svojej osi (axiálny tlak). Keď na ňu pôsobí aj zaťaženie radiálne (kolmo k osi), doplníme valec o vonkajšie vedenie, ktoré toto zaťaženie zachytí. Bez takejto dodatočnej „vodiacej“ konštrukcie sa môže valec predčasne opotrebovať alebo vzniknú netesnosti.