Podłącz i działaj. Alternatywa dla pneumatyki. Nowa seria napędów elektrycznych IAI – EleCylinder
Japoński koncern IAI to jeden z wiodących dostawców elektrycznych elementów wykonawczych. Powstanie tej firmy w 1976 r. było odpowiedzią na burzliwy rozwój mechatroniki i idące z przemysłu zapytania o doskonalsze od pneumatycznych napędy realizujące ruch liniowy. Obok precyzji działania, podstawowym założeniem dla nowych układów generujących ruch postępowy (i nie tylko) miała być pełna jego kontrola i sterowanie od startu do zatrzymania.
Elektryczne cylindry IAI mogą również pełnić funkcje najzwyklejszych siłowników dociskających. Napędy te charakteryzują się powtarzalnością pozycjonowania na poziomie +/- 0,05 mm. Znajdują one coraz częściej zastosowanie jako elementy pozycjonujące, tzw. ruchome (zmienne) bazy.
Wysoko zaawansowane technicznie produkty IAI, typu robot kartezjański czy SCARA, używane są w mechanizacji i automatyzacji dowolnych procesów produkcyjnych.
Oferowane dotychczas napędy wymagały zastosowania zewnętrznego kontrolera IAI, który komunikował się z nadrzędnym sterownikiem PLC. Złożoność i różnorodność protokołów komunikacyjnych oraz ich koszt stanowiły barierę w zastosowaniu napędów elektrycznych w prostych aplikacjach. Efektem poszukiwania prostszych i tańszych rozwiązań było opracowanie przez IAI nowej rodziny siłowników elektrycznych EleCylinder. Zostały opracowane w oparciu o koncepcję: „prosty, wydajny, tani”.
EleCylinder to szeroka grupa napędów elektrycznych z wbudowanym sterownikiem, silnikiem oraz enkoderem dla zapewnienia w pełni programowalnego ruchu pomiędzy dwoma punktami. Seria ta jest oferowana do zastosowań w prostych aplikacjach realizujących ruch liniowy czy też funkcje pozycjonowania. Dla odróżnienia od dotychczasowych napędów zostały wizualnie w budowie oznaczone bordowym wyróżnikiem (kolorem). Typowe zastosowania obejmują proste ruchy liniowe i obrotowe. Napędy typu EleCylinder można w łatwy sposób zintegrować z istniejącymi systemami automatyki. Są sterowane za pomocą cyfrowych sygnałów wejść/wyjść. We wszystkich modelach można zaprogramować dwie dowolne pozycje (rys. 1) wraz z parametrami definiującymi ruch: przyspieszenie, prędkość, zwalnianie (rys. 2). Jest to niewątpliwa korzyść w stosunku do napędów pneumatycznych, w których nie można kontrolować i zmieniać w sposób płynny parametrów ruchu.
Rys. 1. Programowanie pozycji
Rys. 2. Programowanie parametrów ruchu: przyspieszenie, prędkość, zwalnianie
W przeciwieństwie do systemów pneumatycznych, układy EleCylinder mogą również zapewnić stały ruch z bardzo małą prędkością oraz powolne przyspieszenie i hamowanie (rys. 3).
Rys. 3. Przebieg prędkości ruchu dla siłownika pneumatycznego / elektrycznego
EleCylindry mogą pracować również w trybie pchania (tzw. push mode) – wywarcie określonej siły w zadanym przedziale położenia. Funkcja ta jest wykorzystywana przy zaciskaniu, identyfikacji, wciskaniu lub mocowaniu detali. Skutkuje wyższą jakością produkcji.
Napędy elektryczne stały się niezbędne w nowoczesnej, zrównoważonej produkcji ze względu na koszty produkcji oraz środowisko. Oszczędzają energię, a jednocześnie przyczyniają się do posiadania „zielonego” wizerunku firmy. Wysiłek na rzecz ochrony środowiska i sukces biznesowy są ze sobą ściśle powiązane. Efektywne wykorzystanie energii obniża koszty operacyjne (rys. 4) oraz chroni środowisko – redukcja emisji dwutlenku węgla.
Rys. 4. Porównanie zużycia energii dla siłownika pneumatycznego oraz elektrycznego
Prostota systemów automatyki z siłownikami elektrycznymi polega na tym, że same napędy wraz z wbudowanym układem sterowania wymagają tylko zapewnienia energii elektrycznej. Przy siłowniku pneumatycznym występują dodatkowe elementy typu elektrozawory, zawory dławiące, czujniki określające położenie tłoka, złączki, przewody pneumatyczne itp. Dodatkowo musimy zapewnić oprócz energii elektrycznej medium w postaci sprężonego powietrza. Sprawność energetyczna siłowników pneumatycznych jest niska, bo niestety zależy od takich czynników jak rozpraszanie ciepła na sprężarce, straty na siłowniku pneumatycznym w postaci energii zużytej na napełnienie i opróżnienie komory (brak ruchu), straty na systemie przesyłowym oraz filtrach (nieszczelności oraz spadek ciśnienia).
Napędy elektryczne EleCylinder występują w przedstawionych poniżej wariantach:
Rys. 5. Typ suwakowy
Rys. 6. Typ tłoczyskowy
Rys. 7. Chwytak
Rys. 8. Typu stół
Rys. 9. Obrotowy
Rys. 10. Stoper
Główne obszary zastosowań napędów elektrycznych to linie montażowe w przemyśle: motoryzacyjnym, AGD/RTV, medycznym w aplikacjach typu: przenośnik, montaż, inspekcja, docisk, sortowanie, napełnianie, pozycjonowanie.
W artykule wykorzystano materiały z katalogu EC EleCylinder Series V10c Slider / Rod / Table Type Catalogue No. 1019-E oraz strony internetowej www.iai-automation.com.
SAP-WELD sp. z o.o.
ul. Mysłowicka 1, 61-343 Poznań
tel. +48 618 700 780
kontakt@sapweld.pl
