Hydraulisten ja pneumaattisten toimilaitteiden vertailu
Vikaantunut toimilaite voi pysäyttää puristimen, puristimen leuan, venttiilin, nostimen tai pakkausaseman yhtä tehokkaasti kuin vikaantunut PLC. Kun verrataan hydraulisia ja pneumaattisia toimilaitteita, käytännön kysymys ei ole se, kumpi tekniikka on yleisesti parempi. Ratkaisevaa on, kumpi järjestelmä vastaa parhaiten koneen vaatimaan voimaan, liikeprofiiliin, käyttöympäristöön ja jo käytössä olevan koneen vaihtoa koskeviin rajoituksiin.
Hydrauliset ja pneumaattiset sylinterit voivat näyttää ulkopuolelta samanlaisilta, mutta niiden toiminta käytössä on hyvin erilaista. Väärän tyyppisen sylinterin asentaminen tai lähes sopivan mallin tilaaminen ilman kiinnitys- ja käyttötietojen varmistamista voi aiheuttaa ongelmia, joita on vaikeampi selvittää kuin alkuperäistä vikaa.
Hydrauliset ja pneumaattiset toimilaitteet: olennainen ero
Hydrauliset toimilaitteet käyttävät paineistettua nestettä, yleensä hydrauliöljyä, lineaarisen tai pyörivän liikkeen tuottamiseen. Koska hydraulineste on käytännössä kokoonpuristumatonta, hydraulinen toimilaite voi tuottaa huomattavan voiman hallitusti ja vakaasti. Siksi hydrauliikkaa käytetään yleisesti puristimissa, raskaissa kiinnitysjärjestelmissä, materiaalinkäsittelylaitteissa, ruiskuvalukoneissa, liikkuvissa työkoneissa ja suurta kuormitusta vaativissa prosessisovelluksissa.
Pneumaattiset toimilaitteet käyttävät paineilmaa. Ilma on kokoonpuristuvaa, mikä mahdollistaa pneumaattisten järjestelmien nopean vasteen ja yksinkertaisen energialähteen laitoksissa, joissa on jo käytössä paineilmajärjestelmä. Pneumaattisia sylintereitä käytetään laajasti kappaleiden asemointiin, poiminta- ja siirtolaitteissa, pakkauskoneissa, kevyissä kiinnityksissä, porteissa, ohjaimissa ja muissa toistuvissa liikkeissä, joissa kohtuullinen voima ja suuri jaksonopeus ovat tärkeämpiä kuin maksimaalinen teho.
Toimilaite on vain yksi osa kokonaisuutta. Sylinterin poraus, iskunpituus, varren halkaisija, tiivistemateriaalit, kiinnitystapa, käytettävissä oleva paine, venttiilin mitoitus, vaimennus, anturipalautteet ja siirrettävä kuorma ratkaisevat kaikki, toimiiko vaihtolaite tarkoitetulla tavalla.
Voima: missä hydrauliset toimilaitteet ovat etulyöntiasemassa
Voima on yleensä nopein tapa rajata vaihtoehtoja. Sylinterin voima lasketaan kertomalla paine männän pinta-alalla. Hydraulijärjestelmät toimivat tavallisesti paljon suuremmilla paineilla kuin paineilmajärjestelmät, joten ne voivat tuottaa huomattavasti suuremman voiman suhteellisen pienikokoisella sylinterillä.
80–100 psi:n paineella toimiva pneumaattinen sylinteri soveltuu moniin teollisuuden tehtäviin, etenkin kun kuorma on kevyt ja liike lyhyt. Tarvittavan voiman kasvaessa myös porausta on kuitenkin suurennettava. Suuriporauksinen pneumaattinen sylinteri voi kuluttaa huomattavan määrän ilmaa ja silti olla liian joustamaton raskaaseen kuormitukseen.
Hydrauliset sylinterit ovat yleensä parempi valinta, kun koneen on puristettava, muovattava, nostettava, pidettävä tai kiinnitettävä suurella voimalla. Ne käsittelevät myös muuttuvia kuormia hyvin, kun hydraulipiiri on suunniteltu oikein. Tämä etu lisää järjestelmän monimutkaisuutta: pumput, säiliöt, suodattimet, letkut, liittimet, venttiilit ja nesteen kunto vaikuttavat kaikki suorituskykyyn.
Älä valitse sylinteriä pelkän porauksen perusteella. Kaksitoimisissa varsisylintereissä ojennus- ja vetovoima eroavat toisistaan, koska varsi pienentää männän tehokasta pinta-alaa vetopuolella. Myös sivukuormitus, nopeus ja kiinnitysgeometria voivat rajoittaa sylinteriä, joka vaikuttaa paperilla riittävältä.
Nopeus, hallinta ja toistettavuus
Pneumaattiset toimilaitteet valitaan usein nopeisiin ja toistuviin liikkeisiin. Oikein mitoitettujen suuntaventtiilien ja virtauksensäätimien avulla pneumaattinen sylinteri voi toimia nopeasti ja taloudellisesti automatisoidussa kokoonpano- tai pakkausprosessissa. Ilmakäyttöisen järjestelmän yksinkertaisuus on merkittävä etu, kun liikkeen tarvitsee vain siirtyä pisteestä A pisteeseen B.
Kääntöpuolena on se, että paineilma käyttäytyy jousen tavoin. Kuormat voivat aiheuttaa nopeuden vaihtelua, pomppimista tai aseman ajautumista. Iskunpään vaimennukset, iskunvaimentimet, virtauksensäätimet ja varren lukitukset voivat parantaa toimintaa, mutta tavalliset pneumaattiset sylinterit eivät ole ensisijainen valinta tarkkaan asemointiin suurilla voimilla.
Hydrauliset toimilaitteet tarjoavat yleensä vakaamman liikkeen kuormitettuna, koska neste ei puristu merkittävästi kokoon. Proportionaaliset hydrauliventtiilit ja servojärjestelmät voivat tuottaa hallitun kiihdytyksen, hidastuksen ja voiman. Tämä on arvokasta, kun koneelta vaaditaan tasainen puristusvoima tai suuren kuorman hallittu liikuttaminen.
Hydrauliikka ei kuitenkaan ole automaattisesti tarkkaa. Sisäiset vuodot, öljyn lämpötilan vaihtelut, likaantunut neste, venttiilien kuluminen ja väärin säädetyt ohjaukset voivat heikentää toistettavuutta. Kun tarvitaan erittäin tarkkaa asemointia, selvitä ennen toimilaitteen vaihtolaitteen hankintaa, käyttääkö nykyinen kone lineaarisia mittamuuntimia, enkoodereita, servoventtiilejä vai proportionaalisia ohjauksia.
Asennus ja käyttöympäristö
Pneumatiikka toimii erityisen hyvin ympäristöissä, joissa puhtaus on tärkeää. Asianmukaisesti huollettu paineilmajärjestelmä välttää hydraulilaitteisiin liittyvät öljyvuodot, mikä on hyödyllistä elintarvikepakkaamisessa, lääketeollisuuden tukilaitteissa, elektroniikan käsittelyssä ja puhtaissa tuotantotiloissa. Poistoilma voi silti sisältää kosteutta, öljysumua tai epäpuhtauksia, joten ilman esikäsittelyä ei voi jättää huomiotta.
Suodattimet, paineensäätimet, tarvittaessa voitelulaitteet, vedenerottimet, kuivaimet ja tyhjennysten kunnossapito vaikuttavat kaikki pneumaattisen toimilaitteen käyttöikään. Paineilman sisältämä vesi voi syövyttää sylinterin porauksia ja vaurioittaa venttiilejä. Alhainen syöttöpaine voi aiheuttaa heikkoa tai epätasaista sylinterin liikettä, joka muistuttaa mekaanista vikaa.
Hydraulilaitteet sopivat paremmin ulko-, raskaan käytön ja suuren kuormituksen ympäristöihin, mutta nesteen hallinta on tärkeää. Vuotava hydraulisylinteri voi aiheuttaa puhtaanapito-ongelman, turvallisuusriskin ja saastumisvaaran. Letkun kunto, liittimien yhteensopivuus, tiivistemateriaali, öljylaatu, suodattimen kunto ja säiliön puhtaus on tarkistettava aina, kun sylinterissä havaitaan vika.
Myös lämpötila vaikuttaa valintaan. Kylmässä hydrauliöljy voi paksuuntua ja hidastaa vastetta järjestelmän lämpenemiseen asti. Kuumuus voi heikentää öljyä ja tiivisteitä. Pneumaattisissa järjestelmissä kosteus voi jäätyä putkistoihin tai poistoaukkoihin, jos paineilma ei ole kuivaa. Määritä tiivisteet ja lisävarusteet todellisen lämpötila-alueen, ei vain normaalin käyttöolosuhteen, mukaan.
Huoltotarpeet ja vikaantumistavat
Pneumaattiset järjestelmät ovat yleensä helpompia huoltaa komponenttitasolla. Huoltoteknikko voi usein eristää ilman, vaihtaa venttiilin tai sylinterin, säätää virtauksensäätimet ja palauttaa kevyen koneen nopeasti tuotantoon. Yleisiä oireita ovat hidas liike, iskunpään saavuttamatta jääminen, ilmavuoto varren tiivisteestä, vääntynyt varsi, kuluneet männäntiivisteet ja vaurioituneet magneettikytkimet.
Hydraulijärjestelmät vaativat enemmän huomiota nesteen kuntoon. Epäpuhtaudet voivat vaurioittaa pumppuja, venttiilejä, sylinterien tiivisteitä ja järjestelmän proportionaalikomponentteja. Vaihtosylinteri voi vikaantua ennenaikaisesti, jos perimmäinen syy on likainen öljy, liian suuri paine, linjausvirhe, naarmuuntunut varsi tai vaurioitunut kuormaa kantava nivel.
Kummankin tekniikan yhteydessä on tarkastettava koko liikerata. Vääntynyt varsi tai vaurioitunut kiinnitys voi viitata kuluneen vivuston, löysän haarukkakiinnityksen, väärin linjatun ohjaimen tai siirtyneen koneen rungon aiheuttamaan sivukuormitukseen. Toimilaitteen vaihtaminen korjaamatta kyseistä ongelmaa voi muuttaa kiireellisen korjauksen toistuvaksi tuotantokatkokseksi.
Kustannuksiin on sisällytettävä käyttöhyödykkeet ja seisokit
Pneumaattisten komponenttien hankintahinta ja asennusvaatimukset ovat usein pienemmät. Ne ovat käytännöllinen valinta pienemmän voiman automaatioon, erityisesti laitoksessa, jossa paineilmaa on jo saatavilla. Paineilman tuottaminen on kuitenkin kallista, ja jatkuvat vuodot nostavat käyttökustannuksia ajan mittaan.
Hydraulijärjestelmät voivat olla kalliimpia asentaa ja huoltaa, koska ne tarvitsevat voimanlähteen ja nesteenhallinnan komponentit. Niiden suuri tehotiheys voi pienentää sylinterin kokoa ja tehdä niistä taloudellisemman vaihtoehdon raskaassa työssä. Laitteessa, joka on jo suunniteltu hydrauliikalle, siirtyminen pneumaattiseen käyttöön on harvoin suora vaihto ja voi edellyttää merkittäviä muutoksia ohjauksiin, rakenteisiin ja turvajärjestelmiin.
Vaihtolaitetta hankittaessa alhaisin kappalehinta ei aina tarkoita pienintä riskiä. Täsmälleen sopiva tai teknisesti yhteensopiva toimilaite voi välttää valmistusviiveet, liitinsovitteisiin liittyvät ongelmat, anturien yhteensopimattomuuden ja kiinnitysmuutokset, jotka pidentävät seisokkia.
Mitä on tarkistettava ennen vaihtolaitteen tilaamista
Aloita toimilaitteen tyyppikilvestä tai valmistajan osanumerosta, jos tiedot ovat saatavilla. Vanhemmissa laitteissa alkuperäinen osa voi olla poistunut tuotannosta, sitä on voitu muokata tai tunnistetiedot voivat puuttua. Tällöin tekniset tiedot on dokumentoitava ennen vikaantuneen osan irrottamista.
Varmista, onko toimilaite hydraulinen vai pneumaattinen, yksi- vai kaksitoiminen, lineaarinen vai pyörivä sekä vetoaisa-, hitsattu-, kompakti-, ohjattu-, varreton- vai muun tyyppinen. Kirjaa poraus, iskunpituus, varren halkaisija, sisäänvedetty ja ulosojennettu pituus, liitinkierre ja liittimen sijainti, kiinnitystapa, käyttöpaine, vaimennusratkaisu ja anturivalmiudet.
Tarkista myös sovelluksen tiedot, jotka eivät näy tyyppikilvessä. Näitä ovat kuorman suunta, jaksonopeus, vaadittu loppuasema, altistuminen pesulle tai kuumuudelle sekä se, onko sylinterin pidettävä kuormaa paineen hävitessä. Pystysuorat kuormat ja henkilöstön läheisyydessä käytettävät laitteet voivat vaatia kuormaa pitäviä venttiilejä, varren lukituksia, mekaanisia rajoittimia tai muita toimilaitteen ulkopuolisia turvaratkaisuja.
Selkeät valokuvat ja mitat nopeuttavat hankintaa, kun täsmällistä SKU-tunnusta ei ole saatavilla. Vanhoihin koneisiin Used Industrial Parts voi olla käytännöllinen lähde uusille, käytetyille ja tuotannosta poistuneille teollisuuskomponenteille, kun tavalliset jakelukanavat eivät enää pidä tarvittavaa osaa varastossa.
Ennen vaihtolaitteen käyttöönottoa vertaa sen mittoja ja arvoja koneen dokumentaatioon ja testaa liike hallitulla paineella. Oikea toimilaite on sellainen, joka palauttaa koneen tarkoitetun voiman, nopeuden ja turvamarginaalin aiheuttamatta seuraavaa huolto-ongelmaa.
