Az áttekintés:

• A vezetett hajtások képesek emelni, nyomni, húzni, tolni, szorítani, megállítani, tartani, vágni és szétválasztani.
• A vezetett csúszók akkor teljesítenek jól, ha pontosságra és ismételhetőségre van szükség.
• A vezetett csúszkák és meghajtások a pack-and-place alkalmazások széles skáláján használhatók.

A pneumatikusan vezetett hajtások és csúszkák az ipari automatizálás munkagépei. Jól beváltak, és egyre több olyan alkalmazáshoz alkalmazkodnak, ahol a vezetés hozzáadása javítja a teljesítményt. Költséghatékonyak is, számos változat és konfigurációs lehetőség biztosítja a nagy megbízhatóságot és hosszú élettartamot.

A vezetett hajtás (balra) vezető rudakat tartalmaz és nem igényel összeszerelést, de sok vezetőegység, mint például ez a FENG hajtás és a Festo szabványos henger (jobbra), összeszerelést igényel.

Hajtások és csúszkák

A szabványos hajtásokkal ellentétben a pneumatikusan vezetett hajtások teljes stabilitást tartanak fenn, a pneumatikusan vezetett csúszkák pedig nagyobb stabilitást és pontosságot biztosítanak, ami számos pick-and-place funkcióban kritikus fontosságú. Mindkét típusú meghajtásnál a dugattyúrúd stabilizálásának hozzáadása jobb teljesítményt és hosszabb élettartamot biztosít, mint a nem stabilizált alternatíváknál. A vezetett hajtások és csúszkák piaca egyre növekszik, mivel egyre több mérnök tanulja meg, hogy egyszerűbb és kényelmesebb egyetlen, lineáris mozgást és vezetést tartalmazó terméket vásárolni, mint mindkét funkciót külön-külön.

A szabványos pneumatikus hajtásban a dugattyúrúd lineáris mozgást hoz létre, és szabadon foroghat, miközben kinyúlik és visszahúzódik. Sok ipari alkalmazásban ez a forgás lényegtelen; de nem kívánatos, ha a felhasználónak stabilitásra van szüksége, például ha a bélyegzőszerszámot tökéletesen párhuzamosan kell tartani a bélyegzendő tárgyhoz képest. Továbbá, ha a dugattyúrúd erőt fejt ki egy tárgyra, az ellenállás, amellyel találkozik, oldalirányú erőt vagy nyomatékot hozhat létre a működtető egységgel szemben.

Például, ha a működtető egység egy fát vágó körfűrészt pozicionál, a működtető egységre ható külső erők a dugattyúrúd kihúzásakor olyan elhajlásokat hozhatnak létre, amelyek tökéletlen vágást okoznak. Ez túlzott kopást okoz a fűrészen és a hengeren.

A vezetett hajtások gyakran három egyszerű feladat egyikét végzik: megállítás, emelés vagy tolás.

A pneumatikus vezetett hajtásoknak csak egy dugattyújuk van, a dugattyú stabilitását két vezető rúd biztosítja. Ezek a vezető rudak a stabilitás érdekében általában persely- vagy golyóscsapágyakon futnak. A vezető rudak és a dugattyú a szerszámot tartó igához csatlakoznak, megakadályozva, hogy a dugattyú elforduljon vagy elforduljon, ha a működési stabilitás érdekében oldalirányú erőt alkalmaznak. Ezek a hajtások olyan alkalmazásokban találhatók, amelyek emeléssel, nyomással, húzással, tolással, szorítással, megállítással, visszatartással, tartással, vágással és szétválasztással kapcsolatosak. Számos méretben és változatban kaphatók, szinte bármilyen szerszámot képesek megtartani, akár 400 mm-es lökethosszúságot is biztosítanak, és szükség esetén nagy erőt képesek kifejteni.

A vezetett csúszók olyan feladatokban jeleskednek, ahol a nagyfokú pontosság és ismételhetőség elengedhetetlen, például az elektronika vagy kis autóalkatrészek összeszerelésénél, az élelmiszerek és italok kezelésénél, valamint más technológiai ágazatokban az adagolási alkalmazásoknál. A vezetett csúszdák jellemzően egy vagy két dugattyúrúddal és a csúszdaházban precíziós golyóscsapágyakon futó vezetősínnel rendelkeznek, amelyek az oldalirányú terhelések és nyomatékok ellenére pontos mozgást és megismételhető pontosságot biztosítanak.

A csúszdák biztosítják a lineáris mozgást, akár vízszintesen, akár függőlegesen rögzítve. Kiválóan alkalmasak portálhoz, például kéttengelyes (X, Z) többcsúszós konfigurációkhoz, és hozzáadhatók a pick-and-place és piggyback konfigurációkhoz, amelyekben az egyik csúszda egy másikra van szerelve a hosszabb mozgásokhoz, megállásokkal az út mentén, gyakran adapterek nélkül.

Duplex alkalmazásokban egy kompakt mini csúszda egy kis mechanikus megfogóhoz vagy egy vákuumcsészéhez csatlakoztatva jellemzően 0.01 mm-es linearitást és párhuzamosságot az 1/100 mm-es 0,01 mm-es tartományban, több millió cikluson keresztül.

A pneumatikus meghajtások különböző konfigurációkban kaphatók, beleértve a nem forgó (balra), a nem vezetett (középen) és a vezetett (jobbra) változatokat.

A vezetett csúszkák különböző méretekben, különböző rögzítési lehetőségekkel és számos csillapítási lehetőséggel állnak rendelkezésre a legrövidebb ciklusidő és a minimális rezgés biztosítása érdekében. A vezetett csúszdák és a hajtások, valamint az azonos dugattyúfuratmérettel és lökethosszal rendelkező, nem forgó hengerek közötti összehasonlításban a vezetett csúszdák a legnagyobbak és legnehezebbek a beépített dugattyúvezetéssel rendelkező opciók közül, köszönhetően a széles, lapos vezetőknek, amelyek rendkívül pontos mozgást biztosítanak.

A dugattyúrúd azonos furatátmérőjét (20 mm) és azonos lökethosszát (50 mm) feltételezve, a vezetett csúszda rendelkezik a legnagyobb profillal (alapterület vagy hossz, magasság és szélesség). A vezetett meghajtások a kettő között helyezkednek el, kisebbek, mint a vezetett csúszka, és nagyobbak, mint a nem forgó henger.

A nem forgó henger, a vezetett meghajtás és a vezetett csúszka összehasonlítása során, azonos dugattyúfurat (20 mm), lökethossz (50 mm) és 188 N kiterjesztett erő mellett (lásd az ábrát) a nem forgó meghajtás erő-tömeg aránya 65%, a vezetett meghajtásé 16%, a vezetett csúszkaé 15%. Tehát egy nem forgó henger kisebb és olcsóbb lenne, de nagyobb nyomatéki terhelhetőséghez vagy pontossághoz egy vezetett csúszda vagy hajtás szükséges, és ezek nagyobbak lennének ugyanahhoz a furathoz/lökethez. A vezetés hozzáadása több súlyt ad a nem forgó hajtáshoz képest, hogy nagyobb stabilitást biztosítson.

A vezetett működtetők alternatívái

A nem forgó hengereket és a külső vezetők és a szabványos hengerek kombinációit gyakran tekintik a pneumatikus vezetett hajtások és csúszkák alternatíváinak. Ezek korlátozott terhelhetőséggel rendelkeznek, ezért jobban megfelelnek olyan alkalmazásokhoz, amelyek egy adott orientáció fenntartását igénylik, de kis terheléssel.

A nem forgó hajtások és a nem forgó dugattyúrudakkal ellátott hengerek olcsóbbak, de a vezetett hajtások és csúszók tartósabbak és pontosabbak, és nagyobb oldalirányú terhelést és nyomatékot képesek kezelni. Ugyanazon funkció, például egy teher emelése vagy egy megfogó mozgatása esetén a nem forgó hajtásnál lesz a legnagyobb a csapágytávolságból és az oldalirányú erőből eredő kitérés. A kitérés ebben az esetben az a távolság, amelyet a dugattyú vagy az elülső lemez a csapágyakkal való játék vagy bármilyen külső erő hatására elmozdul. A nagyobb kitérés csökkent pontosságot jelent.

A külső vezetés a hengerek nagyobb választékával párosítható a különböző feladatok és helyzetek, például a szorítás, az állítható légpárnák és a magas hőmérsékleten végzett munka megoldásához, de a kettőt össze kell kapcsolni. A vezetett csúszók és hajtások kevesebb konfigurációs lehetőséggel és korlátozottabb teljesítménykörnyezettel rendelkeznek, de olcsóbbak is. Pick-and-place alkalmazásokban egy kompakt, vezetés nélküli henger a szabadon forgó dugattyújával szóba jöhet, de ez nem biztosítja a mozgatott alkatrészek következetes pozicionálását és tájolását olyan jól, mint egy vezetett mini csúszda.

Pneumatikus és elektromos vezetés

A pneumatikus és elektromos vezetett hajtások és csúszdák hasonló feladatokat láthatnak el, de eltérő erősségekkel rendelkeznek. Megfelelően méretezett, jól karbantartott sűrített levegőforrással a pneumatikus meghajtások nagyobb erőteljesítményt és sebességet biztosítanak az alacsonyabb telepítési és üzemeltetési költségek, valamint a hosszabb élettartam mellett.

A hasonló pneumatikus és elektromos minicsúszdák működtetőinek összehasonlítása során a pneumatikus változat rövidebb pozicionálási idővel rendelkezik. Az elektromos változatok kíméletesebb leállást és indítást, programozható meghajtóprofilt és állandó, pontos sebességet kínálnak. Általános szabályként a pneumatikus meghajtások és csúszkák kevesebb helyet foglalnak. Napjainkban az energiagazdálkodás és a sűrített levegő diagnosztika csökkentheti a levegőfelhasználást és a nem tervezett karbantartási és állásidőt, így gazdaságosabb választássá válnak.

A relatív hatékonyság elsődleges szempont a megfelelő mérnöki döntés meghozatalakor a potenciálisan megfelelő vezetéses pneumatikus hajtások között.

A pneumatikus mini csúszásvezetők szűk helyeken történő precíz mozgatáshoz hasznosak.

A (lenti) példában egy nem forgó henger, egy vezetett hajtás és egy vezetett csúszás árait hasonlítjuk össze ( minden alapmodell azonos 20 mm-es dugattyúval és 50 mm-es lökettel, valamint a vezetés százalékos felhasználásával, azonos eltolt terhelési feltételek mellett. E példa alkalmazásában a nem forgó henger 100%-os vezetőhasználat mellett van. Ez a határainál van, és rossz választás az eltolt terhelés kezelésének képessége szempontjából. A vezetett csúszda a legdrágább a három közül, és mindössze 12%-os vezetőhasználattal túlterheli ezt az alkalmazást. A vezetett hajtás 54%-os vezetőhasználatot ér el, és bár körülbelül 2,5-szer annyiba kerül, mint a nem forgó henger, a három lehetőség közül ez nyújtja a legjobb ár-érték arányt.

Vezetett hajtások minden forgatókönyvhöz

A pneumatikus vezetett hajtások és csúszkák használatának növekedése azt tükrözi, hogy rendkívüli sokféle feladatra használhatók. Ezek a hajtások kaphatók készleten lévő, valamint speciális vagy egyedi modellekben, valamint metrikus és hüvelykes változatokban.

A készleten lévő modellek a piac felét teszik ki, és a legtöbb alkalmazáshoz költséghatékonyak. A legtöbbjük karbantartásmentes, és alig vagy egyáltalán nem igényel összeszerelést. Sok közülük nagy merevségű simacsapágyas vezetőkkel vagy nyomatékterhelésű alkalmazásokhoz visszatérő golyóscsapágyas vezetőkkel választható. Az alapmodellek rendkívül sokoldalúak, és az általuk kifejtett erőkhöz képest kevesebb helyet foglalnak, mint az alternatívák. Ezek az alaphajtások számos méretben, számos dugattyúátmérő és lökethossz kombinációban kaphatók. A 200 mm-ig terjedő lökethosszúságok általában standard termékeknek számítanak. Nagyobb, akár 400 mm-es lökethosszúságú változatok is kaphatók. Ezek a nagyobb változatok a csillapítási és végtompítási lehetőségek közül választhatnak, beleértve a kézzel állítható és egyes modellekben az önbeálló légpárnázást is.

Ezek mellett léteznek speciális modellek és változatok száraz élelmiszer- és fröccsenő zónákhoz, tisztaszobai és ATEX alkalmazásokhoz, valamint hőálló kivitelű változatok. Az élelmiszeripari és gyógyszeripari alkalmazásokhoz szánt higiénikus hajtások ugyanolyan könnyű tisztítást és korrózióállóságot biztosítanak, mint a szabványos higiénikus hengerek, valamint NSF-H1 szabványnak megfelelő kenést. A higiénikus vezetett hajtások sima, tiszta kialakításúak, amelyeken nem gyűlik meg a víz, a szennyeződés vagy a por.

A Festo DFM alapmodell-sorozata egy népszerű pneumatikus vezetett hajtás.

A nagy, vezetett hajtások számos előnye elérhető a mini-vezetésű hajtásokban is, ahol rövid lökethossz és kisebb erő elegendő, és a hely szűkös. A különösen kompakt modellek mindössze 5-30 mm lökethosszúságot kínálnak.

Két Festo DGSL mini-csúszda egy elektromos tengelyre van szerelve egy csomagológép oldalrakodó egységében.

A vezetett csúszdák hasonló változatosságot kínálnak a standard és speciális modellekkel, valamint a legtöbb alkalmazáshoz igazítható opciókkal. A kínálatban találhatók alapmodellek akár 200 mm-es lökethosszal és többféle csillapítási lehetőséggel, lapos és vékony kivitelek, valamint ultrakompakt, akár 8 mm széles, 1-10 mm-es lökethosszúságú modellek. Ez utóbbiak ideálisak kis méretű pick-and-place és egyéb rövid löketű alkalmazásokhoz. Az egyre kompaktabb vezetett csúszdák kifejlesztése tükrözi azt az iparági tendenciát, különösen az elektronikai összeszerelésben, amely a miniatürizálás irányába mutat, ami megköveteli, hogy a vezetett mini- és mikrocsúszdák ugyanolyan pontossággal, ismételhetőséggel és hosszú élettartammal működjenek, mint a nagyobb működtetők.

A megfelelő hajtás kiválasztása

A Festo pneumatikus méretező eszközéhez hasonló szoftver (a vállalat online katalógusában a kék “Engineering” fül alatt található) támogatja az ügyfeleket a pneumatikus termékek kiválasztásában és konfigurálásában. Az ügyfelek megadhatják az alkalmazási paramétereket, olyan tényezőket, mint a mozgatandó teher, a távolság és a sebesség, valamint az üzemi nyomás. Megfelelő termékajánlásokat kapnak, valamint elképzelést arról, hogy milyen típusú párnázás felel meg az igényeiknek – az egyszerű ütközőtípustól vagy lengéscsillapítótól a kézzel állítható vagy önbeálló légpárnázásig. Ez a méretezési eszköz a csapágyvezetés használatával is foglalkozik, jelezve, hogy a siklócsapágy vagy golyóscsapágy típusok jobban megfelelnek-e a működési követelményeknek.

és a pneumatikusan vezetett meghajtások és csúszók iránti igény folyamatosan növekszik, ami az automatizálás további terjedését és a működtető szerkezetek tervezésének javulását tükrözi. Ezek a működtetőszerkezetek kiváló választásnak bizonyulnak mindenütt, ahol sűrített levegős energia áll rendelkezésre. Költségtakarékosak, könnyen konfigurálhatók és telepíthetők, gyakran karbantartásmentesek és robusztusak, így hosszú élettartamot biztosítanak. Sokoldalúak, és a dugattyúméretek és lökethosszok hatalmas választékában kaphatók, a legtöbb alkalmazáshoz megfelelő alapmodellek és sok más alkalmazáshoz speciális változatok állnak rendelkezésre. Vezetési képességüket már előre megtervezték és beépítették, így minimális, vagy egyáltalán nincs szükség összeszerelésre. Nem túlzás, hogy a legtöbb stabilitást és/vagy megismételhető pontosságot igénylő alkalmazáshoz létezik vezetett hajtás vagy csúszka.

Darren O’Driscoll, Michael Guelker és Julian Beckler termékmenedzserek, Thomas Martin pedig a Festo AG & Co.

termékmenedzsment (dugattyúrudas hajtások) vezetője.