Într-o privire:

• Acționările ghidate au puterea de a manipula ridicarea, presarea, tragerea, împingerea, strângerea, oprirea, menținerea, tăierea și separarea.
• Glisierele ghidate se descurcă bine atunci când sunt necesare precizie și repetabilitate.
• Glisierele și acționările ghidate pot fi utilizate într-o gamă largă de aplicații de ambalare și plasare.

Direcțiile și glisoarele pneumatice ghidate sunt caii de bătaie ai automatizării industriale. Ele sunt bine dovedite și se pot adapta la o gamă tot mai largă de aplicații în care adăugarea ghidării îmbunătățește performanța. Ele sunt, de asemenea, o soluție rentabilă, cu multe variante și opțiuni de configurare pentru a asigura o mare fiabilitate și longevitate.

O acționare ghidată (stânga) include tije de ghidare și nu necesită asamblare, dar multe unități de ghidare, cum ar fi acest actuator FENG și cilindrul standard de la Festo (dreapta), necesită asamblare.

Acționări și glisiere

În comparație cu acționările standard, acționările cu ghidare pneumatică mențin o stabilitate completă, iar glisierele cu ghidare pneumatică oferă o stabilitate și o precizie mai mare, toate acestea fiind critice în multe funcții pick-and-place. La ambele tipuri de acționare, adăugarea stabilizării pentru tija pistonului asigură performanțe mai bune și o durată de viață mai lungă decât alternativele nestabilizate. Piața pentru acționări și glisiere ghidate este în creștere pe măsură ce tot mai mulți ingineri învață că este mai ușor și mai convenabil să cumpere un singur produs cu mișcare liniară și ghidare decât să cumpere ambele funcții separat.

Într-o acționare pneumatică standard, tija pistonului creează o mișcare liniară și se poate roti liber în timp ce se extinde și se retrage. În multe aplicații industriale, această rotație este lipsită de importanță; dar nu este dorită dacă utilizatorul are nevoie de stabilitate, cum ar fi menținerea unei scule de ștanțare perfect paralelă cu elementul care este ștanțat. În plus, dacă tija pistonului aplică o forță asupra unui obiect, rezistența pe care o întâlnește poate crea o forță laterală sau un cuplu împotriva ansamblului dispozitivului de acționare.

De exemplu, dacă dispozitivul de acționare poziționează un ferăstrău circular care taie prin lemn, forțele externe asupra dispozitivului de acționare atunci când tija pistonului este întinsă pot crea deformări care provoacă o tăiere imperfectă. Acest lucru generează o uzură excesivă a ferăstrăului și a cilindrului.

Acționările ghidate îndeplinesc adesea una dintre cele trei sarcini simple: oprirea, ridicarea sau împingerea.

Acționările pneumatice ghidate au doar un singur piston, stabilitatea pistonului fiind garantată de două tije de ghidare. Aceste tije de ghidare se deplasează de obicei pe seturi de bucșe sau rulmenți cu bile pentru stabilitate. Tijele de ghidare și pistonul se atașează la un jug care susține scula, împiedicând pistonul să se răsucească sau să se rotească dacă se aplică o forță laterală pentru stabilitate operațională. Aceste acționări se regăsesc în aplicații care implică ridicarea, presarea, tragerea, împingerea, strângerea, oprirea, reținerea, menținerea, tăierea și separarea . Ele sunt disponibile în multe dimensiuni și variante, pot susține aproape orice scule, oferă lungimi de cursă de până la 400 mm și pot aplica o forță mare acolo unde este necesar.

Călăuzele ghidate excelează în sarcini în care sunt esențiale niveluri ridicate de precizie și repetabilitate, cum ar fi în asamblarea de electronice sau de piese auto mici, în manipularea alimentelor și a băuturilor și în aplicații de distribuire în alte sectoare de procesare. Glisierele ghidate au, de obicei, tije de piston simple sau duble și o șină de ghidare care rulează pe rulmenți cu bile de precizie în carcasa glisierei pentru o mișcare precisă și o acuratețe repetabilă, în ciuda sarcinilor și cuplurilor laterale.

Lisierele asigură mișcarea liniară, fie că sunt fixate pe orizontală sau pe verticală. Ele constituie instrumente excelente atașate la un gantry, cum ar fi configurațiile cu mai multe glisiere cu două axe (X, Z) și pot fi adăugate la configurațiile pick-and-place și piggyback, care au o glisieră montată deasupra alteia pentru curse mai lungi cu opriri pe parcurs, adesea fără adaptoare.

În aplicațiile duplex, o mini-glisieră compactă atașată la un mic dispozitiv de prindere mecanică sau la o ventuză de vid oferă de obicei o precizie repetabilă de 0.01 mm și o liniaritate și paralelism în intervalul 1/100 mm 0,01-mm pe milioane de cicluri.

Căile pneumatice vin într-o varietate de configurații, inclusiv cele nerotante (stânga), neghidate (centru) și ghidate (dreapta).

Căilele ghidate vin într-o gamă de dimensiuni cu diferite opțiuni de montare și multe opțiuni de amortizare pentru a asigura cele mai scurte timpi de ciclu cu vibrații minime. În comparațiile de la egal la egal între glisierele ghidate și mecanismele de acționare și cilindri fără rotire cu dimensiunea alezajului pistonului și lungimea cursei identice, glisierele ghidate sunt cele mai mari și mai grele dintre opțiunile cu ghidare încorporată a pistonului, datorită ghidajelor lor largi și plate care asigură o mișcare foarte precisă.

Să presupunem același diametru al alezajului (20 mm) pentru tija pistonului și aceeași lungime a cursei (50 mm), glisiera ghidată are cel mai mare profil (amprenta la sol sau lungimea, înălțimea și lățimea). Acționările ghidate se încadrează între ele, fiind mai mici decât un culisor ghidat și mai mari decât un cilindru nerotant.

Comparând un cilindru nerotant, o acționare ghidată și un culisor ghidat, toate cu același diametru al alezaj al pistonului (20 mm), aceeași lungime a cursei (50 mm) și o forță extinsă de 188 N (a se vedea graficul), raportul forță/greutate al acționării nerotante este de 65%, cel al acționării ghidate este de 16% și cel al culisorului ghidat de 15%. Așadar, un cilindru nerotant ar fi mai mic și mai puțin costisitor, dar pentru capacități mai mari de încărcare a cuplului sau pentru precizie, este nevoie de un glisor sau de un acționare ghidată, iar acestea ar fi mai mari pentru același alezaj/cursă. Adăugarea ghidării adaugă mai multă greutate în raport cu acționarea ne-rotativă pentru a oferi mai multă stabilitate.

Alternative la actuatoarele ghidate

Bilindrii ne-rotativi și combinațiile de ghidaje externe și cilindri standard sunt adesea considerate alternative la actuatoarele și glisierele ghidate pneumatic. Acestea au capacități de încărcare limitate, astfel încât sunt mai potrivite pentru aplicațiile care necesită menținerea unei orientări specifice, dar cu sarcini mici.

Acționările și cilindrii ne-rotativi cu tije de piston ne-rotative sunt mai puțin costisitoare, dar acționările și glisierele ghidate sunt mai durabile și mai precise și pot suporta sarcini laterale și cupluri mai mari. Atunci când execută aceeași funcție, cum ar fi ridicarea unei sarcini sau deplasarea unui dispozitiv de prindere, acționarea ne-rotativă va avea cea mai mare deviație din cauza jocului rulmenților și a forței laterale. În acest caz, deflexia reprezintă distanța pe care se deplasează pistonul sau placa frontală din cauza jocului cu rulmenții sau a oricăror forțe externe. O deflexie mai mare înseamnă o precizie mai mică.

Un ghidaj extern poate fi asortat cu o gamă mai mare de cilindri pentru a face față unei varietăți de sarcini și situații, cum ar fi strângerea, pernele de aer reglabile și lucrul la temperaturi ridicate, dar cele două trebuie să fie conectate. Glisierele și acționările ghidate au mai puține opțiuni de configurare și un domeniu de performanță mai limitat, dar sunt, de asemenea, mai puțin costisitoare. În aplicațiile pick-and-place, un cilindru compact neghidat, cu pistonul său care se rotește liber, ar putea fi luat în considerare, dar nu va asigura poziționarea și orientarea consecventă a pieselor care sunt deplasate la fel de bine ca un mini-glisor ghidat.

Ghidare pneumatică și electrică

Călăuzele și acționările ghidate pneumatice și electrice pot îndeplini misiuni similare, dar au puncte forte diferite. Cu o sursă de aer comprimat corect dimensionată și bine întreținută, acționările pneumatice oferă densități de forță și viteze mai mari pentru costuri de instalare și operare mai mici, împreună cu o durată de viață mai lungă.

Comparând actuatorii din mini-oglisoarele pneumatice și electrice similare, versiunea pneumatică este mai scurtă, cu timpi de poziționare mai mici. Versiunile electrice oferă opriri și porniri mai blânde, un profil de acționare programabil și viteze constante și precise. Ca regulă generală, acționările și glisierele pneumatice ocupă mai puțin spațiu. În prezent, gestionarea energiei și diagnosticarea aerului comprimat pot reduce utilizarea aerului, precum și întreținerea neprogramată și timpii de nefuncționare, ceea ce le face să fie o alegere mai economică.

Eficiența relativă este un considerent primordial pentru a face alegerea inginerească corectă între acționările pneumatice cu ghidare potențial adecvate.

Ghidurile pneumatice cu mini-ghiduri de alunecare sunt utile pentru mișcări precise în spații înguste.

Exemplul (de mai jos) compară prețurile unui cilindru neînvârtitor, ale unei transmisii cu ghidaj și ale unui glisor cu ghidaj ( toate modelele de bază cu același piston de 20 mm și aceeași cursă de 50 mm, precum și procentul de ghidaj utilizat atunci când sunt supuse unor condiții identice de încărcare decalată. În scopul acestui exemplu, cilindrul nerotant este la o utilizare a ghidajului de 100%. Acesta se află la limită și reprezintă o alegere proastă în ceea ce privește capacitatea sa de a gestiona încărcarea decalată. Glisiera ghidată este cea mai scumpă dintre cele trei și, cu o utilizare a ghidajului de doar 12%, este supraperformantă pentru această aplicație. Acționarea ghidată atinge o utilizare a ghidajului de 54% și, deși are un cost de aproximativ 2,5 ori mai mare decât cel al cilindrului fără rotație, oferă cel mai bun raport cost-performanță dintre cele trei opțiuni.

Acționări ghidate pentru toate scenariile

Creșterea utilizării acționărilor și glisierelor pneumatice ghidate reflectă utilitatea acestora pentru o gamă extraordinară de sarcini. Aceste dispozitive de acționare sunt disponibile atât în modele de serie, cât și în modele speciale sau personalizate, și în versiuni metrice și în inch.

Modelele de serie reprezintă jumătate din piață și sunt rentabile pentru majoritatea aplicațiilor. Majoritatea nu necesită întreținere și necesită puțin sau deloc asamblare. Multe sunt disponibile la alegere cu ghidaje cu rulmenți simpli pentru rigiditate ridicată sau ghidaje cu rulmenți cu bile recirculante pentru aplicații cu sarcini de cuplu. Modelele de bază sunt extrem de versatile și ocupă mai puțin spațiu pentru forțele pe care le furnizează decât alternativele. Aceste acționări de bază sunt disponibile în mai multe dimensiuni, cu multe combinații de diametre ale pistonului și lungimi de cursă. Lungimile de cursă de până la 200 mm sunt, în general, considerate produse standard. Sunt disponibile versiuni mai mari, cu lungimi de cursă de până la 400 mm. Aceste versiuni mai mari includ o gamă de opțiuni de amortizare și amortizare a capetelor, inclusiv amortizare manuală și, la unele modele, amortizare pneumatică autoreglabilă.

Există, de asemenea, modele și variante speciale pentru alimente uscate și zone de stropire, camere curate și aplicații ATEX, precum și variante cu design rezistent la căldură. Acționările igienice pentru aplicații alimentare și farmaceutice oferă aceeași curățare ușoară și rezistență la coroziune ca și cilindrii igienici standard, precum și lubrifiere conformă cu NSF-H1. Acționările ghidate igienice au un design neted și curat, care nu lasă apa, murdăria sau praful să se adune pe ele.

Seria de modele de bază DFM de la Festo este o acționare pneumatică ghidată populară.

Multe dintre aceleași beneficii ale acționărilor ghidate mari sunt disponibile în acționările mini-ghidate, unde lungimea cursei scurte și o forță mai mică sunt suficiente și spațiul este limitat. Modelele deosebit de compacte oferă lungimi de cursă de doar 5-30 mm.

Două mini-ghiduri Festo DGSL sunt montate pe o axă electrică în unitatea de încărcare laterală a unei mașini de ambalat.

Ghidurile ghidate oferă o varietate similară, atât cu modele standard, cât și cu modele speciale și opțiuni care pot fi ajustate pentru majoritatea aplicațiilor. Gama include modele de bază cu lungimi de cursă de până la 200 mm și mai multe opțiuni de amortizare, modele plate și subțiri, precum și modele ultracompacte cu lățimea de doar 8 mm și lungimi de cursă de la 1 la 10 mm. Acesta din urmă este ideal pentru micile aplicații pick-and-place și alte aplicații cu curse scurte. Dezvoltarea unor glisiere ghidate din ce în ce mai compacte reflectă tendința industriei, în special în asamblarea produselor electronice, spre miniaturizare, care necesită ca mini-glisierele și microglisierele ghidate să funcționeze cu aceeași precizie, repetabilitate și durată de viață lungă ca și actuatoarele mai mari.

Choosing the Right Drive

Software precum instrumentul de dimensionare pneumatică de la Festo (care se găsește în catalogul online al companiei sub fila albastră „Engineering”) sprijină clienții în selectarea și configurarea produselor pneumatice. Clienții pot introduce parametrii aplicației lor, factori precum sarcina care trebuie deplasată, distanța și viteza, precum și presiunea de funcționare. Li se oferă recomandări de produse adecvate, precum și o idee despre tipul de amortizare care răspunde nevoilor lor – de la un simplu tip de protecție sau amortizor de șocuri până la amortizoare de aer reglabile manual sau autoreglabile. Acest instrument de dimensionare abordează, de asemenea, utilizarea ghidajelor de rulmenți, oferind o indicație cu privire la faptul dacă modelele cu rulmenți simpli sau cu rulmenți cu bile ar fi mai potrivite pentru cerințele lor de funcționare.

și pentru acționări și glisiere cu ghidaj pneumatic este în continuă creștere, reflectând extinderea în continuare a automatizării și îmbunătățirile în proiectarea actuatorilor. Aceste actuatoare sunt o alegere excelentă oriunde este disponibilă energia aerului comprimat. Ele sunt competitive din punct de vedere al costurilor, ușor de configurat și de instalat, adesea nu necesită întreținere și sunt robuste, asigurând o durată de viață lungă. Ele sunt versatile și sunt disponibile într-o gamă imensă de dimensiuni ale pistonului și lungimi de cursă, cu modele de bază care se potrivesc majorității aplicațiilor și variante specializate pentru multe altele. Capacitatea lor de ghidare este deja proiectată și încorporată, astfel încât este necesară o asamblare minimă sau chiar deloc. Nu este o exagerare faptul că există o acționare sau un cursor ghidat pentru majoritatea aplicațiilor care necesită stabilitate și/sau precizie repetabilă.

Darren O’Driscoll, Michael Guelker și Julian Beckler sunt manageri de produs, iar Thomas Martin conduce managementul produselor (actuatoare cu tijă de piston), la Festo AG & Co.

.