Napęd z wózkiem Festo

Pneumatyczny napęd z wózkiem, nazywany również jednostką mini, minisuwnicą lub napędem suwakowym, jest zespołem łączącym siłownik pneumatyczny z precyzyjnym prowadzeniem liniowym. W odróżnieniu od klasycznego siłownika tłoczyskowego element roboczy nie jest mocowany wyłącznie do końcówki tłoczyska, lecz do prowadzonego wózka lub płyty jarzmowej. Dzięki temu napęd może przenosić nie tylko siłę osiową, ale również określone siły poprzeczne i momenty działające na zamontowany osprzęt. W jednostkach DGSS, DGST, DGSL, DGSC, SLF i SLS prowadzenie jest integralną częścią konstrukcji. Pozwala to uzyskać kompaktowy moduł przeznaczony do pozycjonowania, przesuwania, podawania, sortowania, dociskania i realizacji ruchów typu pick-and-place. Jednostka może przenosić chwytak, ssawkę, ogranicznik, narzędzie kontrolne, czujnik, element znakujący lub niewielki detal produkcyjny. Najważniejszą zaletą takiego rozwiązania jest przejęcie obciążeń bocznych przez prowadnicę, a nie przez samo tłoczysko. Ogranicza to ugięcia, poprawia powtarzalność ruchu i upraszcza budowę maszyny, ponieważ nie trzeba projektować oddzielnego siłownika oraz zewnętrznego prowadzenia. Wszystkie omawiane serie są napędami dwustronnego działania.

Klasyczny siłownik pneumatyczny jest przede wszystkim elementem wytwarzającym siłę i prostoliniowy ruch tłoczyska. Tłoczysko może przenosić ograniczone obciążenia poprzeczne, jednak nie powinno pełnić funkcji samodzielnej prowadnicy dla ciężkiego lub silnie odsuniętego ładunku. Jeżeli do końca tłoczyska zostanie zamocowany duży uchwyt, chwytak albo detal o znacznym wysięgu, mogą powstać momenty zginające przyspieszające zużycie uszczelnień, tulei prowadzącej i samego tłoczyska. Jednostka mini ma zintegrowany wózek i prowadzenie, które stabilizują element roboczy w całym zakresie skoku. Konstrukcja jest przygotowana do przenoszenia określonych wartości sił F_y i F_z oraz momentów M_x, M_y i M_z. Oznacza to, że może bezpośrednio prowadzić narzędzie albo ładunek, pod warunkiem zachowania wartości granicznych podanych dla danego rozmiaru i skoku.

W praktyce jednostka mini zastępuje trzy osobne elementy: siłownik, prowadnicę liniową oraz płytę montażową. Upraszcza projekt, zmniejsza liczbę części, poprawia wzajemne ustawienie osi i ogranicza czas montażu. Nie oznacza to jednak, że napęd może być obciążany dowolnie. Każdorazowo należy sprawdzić obciążenie prowadnicy, momenty od wysięgu, energię kinetyczną oraz zachowanie podczas hamowania.

Serie różnią się przede wszystkim gabarytami, typem prowadzenia, zakresem skoków, nośnością, możliwościami amortyzacji oraz wyposażeniem dodatkowym.

DGSC jest jednostką przeznaczoną do ekstremalnie małych mechanizmów. W aktualnej dokumentacji występuje jako rozmiar 6 ze skokiem 10 mm. Jest przeznaczona między innymi do przesuwania, separowania, podawania i obsługi bardzo małych komponentów. SLS ma smukłą konstrukcję, natomiast SLF jest jednostką płaską. Obie serie występują w rozmiarach 6, 10 i 16, ale różnią się dostępnymi skokami oraz proporcjami obudowy. DGSS jest kompaktową jednostką o symetrycznym interfejsi montażowym, z prowadzeniem tocznym i możliwością zastosowania zewnętrznej amortyzacji oraz regulacji skoku za pomocą akcesoriów. DGST zapewnia szeroki zakres wielkości, wysokie siły posuwu, napęd dwutłokowy, liczne warianty amortyzacji i rozbudowane możliwości integracji. DGSL jest najbardziej rozbudowaną systemowo serią spośród wymienionych. Oferuje szeroki zakres rozmiarów i skoków, różne układy amortyzacji, moduł pozycji pośredniej, jednostkę zaciskową, blokadę położenia końcowego oraz osłonę prowadnicy.

DGSS jest przeznaczona do kompaktowych układów manipulacyjnych, w których potrzebne są dobre właściwości prowadzenia, małe gabaryty i korzystna relacja możliwości do kosztu. Sprawdza się w ruchach podających, przesuwających, sortujących, centrujących oraz w prostych układach pick-and-place. Może przenosić mały chwytak, ssawkę, ogranicznik, element kontrolny albo mechanizm odbierający detal z taśmy. Konstrukcja DGSS łączy wózek i płytę jarzmową w jeden element, wykorzystuje prowadzenie z łożyskiem kulkowym obiegowym i ma symetryczne interfejsy montażowe. Ułatwia to budowę powtarzalnych modułów oraz ustawianie kilku jednostek obok siebie. Seria obejmuje rozmiary 6, 10, 16 i 20 oraz skoki od 5 do 60 mm, przy czym dostępność konkretnego skoku zależy od rozmiaru. Standardowy wariant może pracować z wewnętrzną amortyzacją elastomerową, ale za pomocą odpowiednich zestawów można dodać zewnętrzne elementy amortyzujące, precyzyjniej ustawić położenie końcowe albo zmniejszyć skok. DGSS jest dobrym wyborem, gdy DGSC jest zbyt mała, natomiast rozbudowane możliwości DGST lub DGSL nie są potrzebne.

DGST jest wszechstronną jednostką do dynamicznych i precyzyjnych układów manipulacyjnych. Napęd ma konstrukcję dwutłokową, co pozwala uzyskać stosunkowo wysoką siłę przy niewielkiej szerokości zespołu. W zależności od rozmiaru teoretyczna siła wysuwu przy 6 bar wynosi od około 34 do 589 N, natomiast zakres rozmiarów obejmuje wartości od 6 do 25. Dostępne skoki mieszczą się w zakresie 10–200 mm, ale maksymalny skok zależy od wielkości napędu. DGST dobrze sprawdza się w urządzeniach montażowych, układach pick-and-place, stacjach odkładania detali, mechanizmach wciskania, podawania i odbierania produktów oraz w wieloosiowych manipulatorach pneumatycznych. Sztywne połączenie wózka z płytą jarzmową oraz prowadzenie toczne zwiększają dokładność ustawienia osprzętu. Istotną zaletą jest dostępność wielu rodzajów amortyzacji, wariantu lustrzanego, przyłączy osiowych oraz modułu pozycji pośredniej. Dzięki temu DGST można dopasować nie tylko pod względem skoku i siły, lecz również pod kątem rozmieszczenia przewodów, liczby pozycji roboczych, energii hamowania i dostępnej przestrzeni montażowej.

DGSL warto stosować w aplikacjach, w których oprócz samego ruchu liniowego wymagane są duża sztywność prowadzenia, szeroki zakres skoków, rozbudowana amortyzacja lub funkcje dodatkowe. Seria występuje w rozmiarach od 4 do 25 i obejmuje skoki od 10 do 200 mm. Jest przez Festo pozycjonowana jako element systemów manipulacyjnych i montażowych. DGSL oferuje kilka wariantów amortyzacji, możliwość mechanicznego skrócenia skoku, opcjonalną osłonę chroniącą prowadnicę, moduł pozycji pośredniej, mechaniczny zacisk wózka oraz blokadę położenia końcowego. Zintegrowane rowki umożliwiają montaż czujników bez wystających elementów, a przyłącza mogą być rozmieszczone od przodu lub z boku, zależnie od wykonania. Jest to dobry wybór do maszyn montażowych, linii testujących, manipulatorów, stanowisk odbioru i odkładania części, modułów pakujących oraz mechanizmów wymagających zatrzymania w więcej niż dwóch położeniach. DGSL należy rozważyć również wtedy, gdy przewidywane są duże obciążenia poprzeczne albo znaczne momenty wynikające z odsunięcia środka ciężkości od środka prowadnicy.

DGSC jest najmniejszą spośród omawianych jednostek. Została zaprojektowana do uzyskania bardzo dużej gęstości komponentów w kompaktowych maszynach. Aktualna wersja ma tłok o średnicy 6 mm, skok 10 mm, przyłącza M3 i prowadzenie z koszykiem kulkowym. Napęd występuje z przyłączami ustawionymi w kierunku ruchu lub prostopadle do kierunku ruchu. Jednostka jest szczególnie użyteczna przy pobieraniu miniaturowych części, separowaniu komponentów, wysuwaniu ograniczników, przesuwaniu płytek i elementów elektronicznych oraz realizacji funkcji popychacza. Obudowa wykonana ze stali wysokostopowej sprzyja trwałości, a niewielkie tarcie prowadzenia i uszczelnień pomaga uzyskać płynne rozpoczęcie ruchu. DGSC nie ma standardowej detekcji położenia za pomocą czujnika zbliżeniowego. Jej nominalne obciążenia i siły są niewielkie – przykładowo maksymalne obciążenie efektywne podane przez producenta wynosi 0,03 kg dla pracy niezdławionej. Jest to zatem jednostka do mikroautomatyki, a nie zamiennik większego napędu manipulacyjnego.

SLF jest płaską jednostką pneumatyczną z wózkiem. Taka geometria jest korzystna w maszynach, w których wysokość modułu powinna być możliwie mała, natomiast dostępna jest większa przestrzeń w kierunku poprzecznym. Napęd ma prowadzenie toczne, działa dwustronnie i umożliwia montaż elementów zarówno na obudowie, wózku, jak i płycie jarzmowej. Seria obejmuje rozmiary 6, 10 i 16. Dla rozmiaru 6 dostępne są skoki 10–30 mm, dla rozmiaru 10 skoki 10–50 mm, natomiast dla rozmiaru 16 zakres dochodzi do 80 mm. Jednostka wykorzystuje elastyczne elementy amortyzujące w obu położeniach końcowych i ma możliwość detekcji położenia tłoka czujnikami. SLF sprawdza się w mechanizmach instalowanych pod stołem roboczym, pod transporterem, w płaskich modułach pakujących lub w maszynach z ograniczoną wysokością zabudowy. Przy doborze trzeba zwrócić uwagę, że niska obudowa nie oznacza automatycznie dużej odporności na każdy moment. Nośność należy zawsze weryfikować względem kierunku i punktu przyłożenia obciążenia.

SLS jest smukłą jednostką pneumatyczną, przeznaczoną do zabudowy w miejscach o ograniczonej szerokości. Występuje w rozmiarach 6, 10 i 16 oraz ze skokami od 5 do 30 mm. Ma prowadzenie toczne, elastyczne elementy amortyzujące w obu położeniach końcowych i możliwość wykrywania położenia tłoka za pomocą czujników. Smukła konstrukcja jest korzystna przy ustawianiu wielu napędów obok siebie, na przykład w wielotorowym sorterze, systemie rozdzielania produktów, układzie wielopunktowego pozycjonowania albo w szeregu popychaczy. SLS może być mocowana przez otwory przelotowe, natomiast osprzęt można instalować na wózku lub płycie jarzmowej. SLS jest dobrym rozwiązaniem dla krótkich ruchów i umiarkowanych obciążeń. W porównaniu z DGST lub DGSL ma prostszą konfigurację amortyzacji i mniejszy zakres skoków. Dzięki temu jest łatwa w doborze, lecz mniej odpowiednia do aplikacji wymagających dużej energii hamowania, długiego skoku albo rozbudowanych funkcji zatrzymywania.

Podstawowym kryterium jest kierunek, w którym dostępna przestrzeń montażowa jest najbardziej ograniczona. SLS ma konstrukcję smukłą i sprawdza się przy małym rozstawie jednostek instalowanych obok siebie. SLF ma konstrukcję płaską, dlatego jest korzystna w maszynach o ograniczonej wysokości modułu. Drugą różnicą jest zakres skoków. SLS oferuje skoki od 5 do 30 mm dla rozmiarów 6, 10 i 16. SLF rozpoczyna zakres od 10 mm, ale dla większych rozmiarów umożliwia realizację dłuższych ruchów – do 50 mm dla rozmiaru 10 i do 80 mm dla rozmiaru 16. Obie serie wykorzystują elastyczną amortyzację polimerową oraz umożliwiają detekcję położenia. Nie należy wybierać wyłącznie na podstawie wyglądu obudowy. Trzeba porównać dopuszczalne siły i momenty, masę ruchomą, energię uderzenia, prędkość oraz położenie środka ciężkości osprzętu. W układach wielostanowiskowych częściej korzystna będzie wąska SLS, natomiast pod transporterem lub płytą maszyny łatwiej zmieścić płaską SLF.

DGSS jest prostszą i bardziej kompaktową jednostką, nastawioną na dobry stosunek możliwości do kosztu. Oferuje rozmiary 6, 10, 16 i 20 oraz skoki od 5 do 60 mm. Standardowo ma pojedynczy układ tłokowy, prowadzenie z łożyskiem kulkowym obiegowym i wewnętrzną amortyzację elastomerową. Za pomocą akcesoriów można dodać regulację skoku oraz zewnętrzne amortyzatory. DGST ma napęd dwutłokowy, większy zakres rozmiarów od 6 do 25 i skoki dochodzące do 200 mm. Zapewnia wyższe siły posuwu, większą elastyczność konfiguracji amortyzacji oraz dodatkowe rozwiązania, takie jak wariant lustrzany, przyłącza osiowe czy moduł pozycji pośredniej. DGSS będzie zwykle wystarczająca dla krótkiego, stosunkowo prostego ruchu podającego lub pozycjonującego. DGST jest korzystniejsza, gdy wymagane są większa siła, dłuższy skok, większa energia hamowania, dokładniejsze zakończenie ruchu albo bardziej rozbudowana integracja. Ostateczny wybór powinien wynikać z obliczeń, a nie z założenia, że większa seria zawsze jest lepsza.

DGST i DGSL są jednostkami przeznaczonymi do wymagających zastosowań manipulacyjnych, ale opierają się na odmiennej konstrukcji. DGST wykorzystuje napęd dwutłokowy i prowadzenie toczne, zapewniając wysoką siłę posuwu w kompaktowym korpusie. DGSL wykorzystuje mechanizm jarzmowy oraz prowadzenie z koszykiem kulkowym i wyróżnia się rozbudowanym systemem wyposażenia dodatkowego. DGST oferuje warianty amortyzacji P, P1, E, E1 i Y12. DGSL może być wyposażona między innymi w amortyzację P, P1, E, Y3 lub Y11, a ponadto w jednostkę zaciskową C albo blokadę położenia końcowego E3. W DGSL dostępna jest również osłona prowadnicy oraz mechaniczna regulacja położenia końcowego. W aplikacji wymagającej przede wszystkim wysokiej siły i kompaktowej szerokości często korzystna będzie DGST. Jeżeli priorytetem są funkcje zacisku, blokady, ochrona prowadnicy, szeroki wybór konfiguracji systemowych lub duża elastyczność mechaniczna, przewagę może mieć DGSL. Konieczne jest porównanie konkretnych wariantów, ponieważ obie rodziny obejmują wiele rozmiarów i skoków.

Określenie „metryczna” wskazuje, że podstawowe wymiary, skoki, gwinty i interfejsy jednostki są zdefiniowane w systemie metrycznym. W oznaczeniu DGSL liczba występująca po symbolu serii odpowiada wielkości napędu, natomiast kolejna liczba określa skok w milimetrach. Przykładowo zapis DGSL-12-50 opisuje jednostkę wielkości 12 ze skokiem 50 mm, a pozostałe symbole definiują amortyzację, detekcję i wyposażenie. Nie należy jednak zakładać, że każda kombinacja rozmiaru, skoku i amortyzacji jest dostępna. DGSL występuje w rozmiarach od 4 do 25, ale maksymalny skok zależy od wielkości. Podobnie warianty amortyzatorów, zacisku i blokady nie muszą być oferowane dla najmniejszego rozmiaru. Przy wymianie jednostki trzeba porównać nie tylko metryczne gwinty, lecz również rozstaw otworów, położenie powierzchni bazowych, wysokość osi, długość korpusu, położenie przyłączy i rowków czujnikowych. Zgodność nominalnego skoku nie oznacza automatycznie pełnej zamienności mechanicznej.

Dobór należy rozpocząć od określenia wymaganej siły roboczej, ale sama siła tłoka nie wystarcza. Trzeba zebrać dane dotyczące masy ładunku, masy chwytaka lub narzędzia, kierunku ruchu, skoku, czasu cyklu, przyspieszenia, prędkości, wysięgu środka ciężkości i sposobu hamowania. Następnie należy osobno sprawdzić siłę napędową, obciążenie prowadnicy i energię w położeniach końcowych. Wielkość jednostki powinna zapewniać rezerwę siły przy najniższym przewidywanym ciśnieniu na przyłączu napędu, a nie przy ciśnieniu nominalnym sprężarkowni. Trzeba uwzględnić spadki na przewodach, zaworach, złączkach i regulatorach przepływu. W ruchu pionowym należy doliczyć ciężar wszystkich poruszanych elementów. Następnie sprawdza się wartości F_y, F_z, M_x, M_y i M_z. Jeżeli obciążenie działa w kilku kierunkach, nie wystarczy, że każda wartość jest osobno mniejsza od maksimum. Trzeba zweryfikować obciążenie złożone zgodnie z metodą podaną przez Festo. Ostatnim etapem jest sprawdzenie energii hamowania oraz wymaganej amortyzacji.

Podstawową zależnością jest: F_teoret = p * A, gdzie:

• F_teoret – teoretyczna siła tłoka,
• p – ciśnienie robocze,
• A – efektywna powierzchnia tłoka lub tłoków.

W napędzie dwutłokowym, takim jak DGST, efektywna powierzchnia wynika z sumy powierzchni obu tłoków. Dlatego przy podobnej szerokości korpusu można uzyskać większą siłę niż w konstrukcji jednotłokowej. Przy ruchu powrotnym siła jest zwykle mniejsza, ponieważ część powierzchni tłoka zajmuje tłoczysko. Wartość teoretyczna nie jest równa sile dostępnej na narzędziu. Należy odjąć straty tarcia, uwzględnić spadek ciśnienia podczas przepływu oraz pozostawić zapas na zmiany warunków pracy. Dla przykładu DGST osiąga, zależnie od rozmiaru, teoretyczną siłę wysuwu przy 6 bar od około 34 do 589 N. DGSS w rozmiarach 6–20 osiąga odpowiednio około 17–188 N.

Podczas wysuwu sprężone powietrze działa zazwyczaj na pełną powierzchnię tłoka. Przy wsuwie część powierzchni zajmuje przekrój tłoczyska, dlatego efektywna powierzchnia robocza jest mniejsza. W rezultacie przy tym samym ciśnieniu siła powrotna jest niższa. Przykładowo dla DGSS-20 teoretyczna siła wysuwu przy 6 bar wynosi około 188 N, natomiast siła powrotna około 158 N. Dla DGST-25 wartości te wynoszą odpowiednio około 589 i 495 N. Różnica może być istotna, jeżeli właściwa operacja technologiczna jest wykonywana podczas wsuwania, a nie wysuwania. Projektant powinien więc ustalić, w którym kierunku wykonywana jest praca, gdzie działa ciężar ładunku oraz w jakiej fazie potrzebna jest największa siła. W ruchu pionowym konfiguracja powinna uwzględniać również siłę grawitacji. Błędne przyjęcie siły wysuwu do obliczenia operacji realizowanej podczas wsuwania może doprowadzić do niedowymiarowania napędu.

Ta sama masa może obciążać prowadnicę w zupełnie inny sposób, zależnie od położenia środka ciężkości. Ładunek zamocowany centralnie, blisko powierzchni wózka, generuje znacznie mniejsze momenty niż identyczny ładunek umieszczony na długim wsporniku. Moment można w uproszczeniu wyrazić zależnością: M = F * l, gdzie F oznacza siłę wynikającą z masy i przyspieszenia, a l jest ramieniem, czyli odległością od środka prowadnicy.

W dynamicznym cyklu do ciężaru należy dodać siły bezwładności występujące podczas przyspieszania i hamowania. Największe obciążenie prowadnicy często pojawia się właśnie w chwili zatrzymywania, a nie podczas ruchu ze stałą prędkością. Dlatego katalogi Festo podają dopuszczalne siły F_y i F_z oraz momenty M_x, M_y i M_z. Wybór jednostki tylko na podstawie informacji, że może ona przesuwać określoną liczbę kilogramów, jest niewystarczający i może prowadzić do nadmiernych luzów, ugięcia, skrócenia trwałości albo uszkodzenia prowadzenia.

Jeżeli na wózek działają jednocześnie siły poprzeczne i momenty, należy obliczyć współczynnik wykorzystania obciążenia. W praktyce porównuje się każdą rzeczywistą siłę i każdy rzeczywisty moment z odpowiednią wartością dopuszczalną, a następnie sumuje udziały zgodnie z równaniem podanym dla danej serii. Ideę można zapisać w uproszczonej postaci: f_v = |F_y|/F_y,max + |F_z|/F_z,max + |M_x|/M_x,max + |M_y|/M_y,max + |M_z|/M_z,max.

Warunkiem poprawnego doboru jest zwykle uzyskanie wartości nie większej niż 1, przy czym należy stosować dokładne równanie i wartości z dokumentacji konkretnej jednostki. Obliczenia powinny dotyczyć najtrudniejszej fazy cyklu: maksymalnego przyspieszenia, hamowania, dojazdu do końca skoku albo pracy w położeniu maksymalnego wysunięcia. W przypadku DGSC producent dodatkowo podkreśla, że wartości sił i momentów nie mogą być przekroczone podczas pracy dynamicznej, ze szczególnym uwzględnieniem fazy opóźniania.

Skok powinien wynikać z rzeczywistej drogi potrzebnej do wykonania operacji oraz niezbędnych marginesów technologicznych. Należy uwzględnić tolerancję położenia detalu, długość chwytaka, głębokość pobrania, drogę bezpiecznego wycofania i ewentualne przyszłe zmiany oprzyrządowania.

Nie powinno się automatycznie wybierać najdłuższego dostępnego skoku. Dłuższa jednostka ma większą masę ruchomą, większe wymiary i może generować wyższe momenty przy maksymalnym wysunięciu. Zwiększa się również objętość komór pneumatycznych, a więc zużycie sprężonego powietrza. Zakres skoków różni się między seriami. DGSC ma skok 10 mm, SLS od 5 do 30 mm, SLF do 80 mm, DGSS do 60 mm, natomiast DGST i DGSL mogą osiągać 200 mm w wybranych rozmiarach. Jeżeli wymagany jest skok niestandardowy, warto sprawdzić możliwość mechanicznej regulacji, zastosowania zewnętrznych ograniczników lub wyboru najbliższego większego skoku z odpowiednim skróceniem.

Możliwość skrócenia skoku zależy od serii i rodzaju amortyzacji. DGSS może współpracować z zewnętrznymi zestawami ograniczników i amortyzatorów, które umożliwiają regulację położenia końcowego oraz redukcję skoku. W określonych wariantach możliwe jest skrócenie skoku do kolejnej mniejszej wartości standardowej. DGST oferuje kilka wariantów amortyzacji z możliwością precyzyjnej regulacji położenia końcowego. DGSL ma mechanicznie regulowany ogranicznik wysuniętego położenia, a kombinacja regulacji zgrubnej i dokładnej pozwala dostosować drogę do aplikacji. Producent ostrzega jednak, że nieprawidłowy demontaż stałych ograniczników DGSL może poważnie uszkodzić jednostkę. SLS nie ma standardowego zakresu regulacji położenia końcowego. SLF ma w dokumentacji określony zakres regulacji wynoszący 5 mm. Regulacja skoku nie powinna być wykonywana przez przypadkowy zewnętrzny element uderzający w wózek, jeżeli nie przeanalizowano energii zderzenia i miejsca przenoszenia sił.

DGSS standardowo występuje z dwustronną amortyzacją elastomerową E1 bez regulacji skoku. Za pomocą zestawów zewnętrznych można zastosować między innymi sprężyste elementy amortyzujące, rozwiązania ze stałym metalowym ogranicznikiem oraz hydrauliczne amortyzatory samonastawne. Pozwala to zwiększyć dopuszczalną energię, skrócić czas cyklu i dokładniej ustawić położenie końcowe. DGST ma szerszy wybór fabrycznych konfiguracji:

• P – sprężyste pierścienie lub płytki po obu stronach
• P1 – regulowana amortyzacja elastomerowa ze stałym ogranicznikiem
• E – krótka amortyzacja elastomerowa
• E1 – amortyzacja elastomerowa bez regulacji skoku
• Y12 – zewnętrzne, samonastawne amortyzatory hydrauliczne

Wariant należy dobierać do masy ruchomej, prędkości, energii kinetycznej, wymaganej powtarzalności położenia końcowego oraz częstotliwości cykli. Amortyzacja o największej zdolności pochłaniania energii nie zawsze jest najlepsza; zbyt duży amortyzator przy bardzo małym obciążeniu może nie pracować w optymalnym zakresie.

DGSL może być konfigurowana z kilkoma rodzajami zakończenia ruchu:

• P – sprężysta amortyzacja bez metalowego ogranicznika
• E – krótka sprężysta amortyzacja bez metalowego ogranicznika
• P1 – regulowana amortyzacja sprężysta z metalowym położeniem końcowym
• Y3 – progresywny, samonastawny amortyzator hydrauliczny
• Y11 – amortyzator progresywny z tuleją redukcyjną
• N – wykonanie bez elementu amortyzującego

Wariant bez amortyzacji nie oznacza, że jednostka może pracować z niekontrolowanym uderzaniem w koniec skoku. Dokumentacja Festo wskazuje, że eksploatacja bez odpowiednich elementów amortyzujących nie jest dopuszczalna. Wykonanie N może być stosowane w układzie, w którym energię przejmuje poprawnie dobrany zewnętrzny ogranicznik lub amortyzator. DGSL pozwala wymieniać amortyzatory i dostosowywać ich wielkość do ładunku. Przy małych masach możliwe jest zastosowanie mniejszego amortyzatora z tuleją redukcyjną, aby element był odpowiednio obciążony i pracował w korzystnym zakresie charakterystyki.

Amortyzacja elastomerowa jest zazwyczaj wystarczająca przy niewielkiej masie ruchomej, umiarkowanej prędkości i niezbyt dużej częstotliwości cykli. Sprawdza się w prostych ruchach podających, wysuwaniu ograniczników, pozycjonowaniu lekkich elementów oraz w aplikacjach, w których niewielka sprężystość końca skoku nie wpływa na proces. Warunkiem jest nieprzekroczenie dopuszczalnej energii uderzenia. Energia kinetyczna rośnie proporcjonalnie do masy i do kwadratu prędkości: E_k = (m * v²) / 2.

Oznacza to, że dwukrotne zwiększenie prędkości powoduje około czterokrotny wzrost energii wymagającej wyhamowania. Do masy ładunku należy doliczyć masę ruchomą wózka, uchwytu, adaptera, chwytaka i przewodów poruszających się wraz z zespołem. Jeżeli jednostka uderza głośno, odbija się od końca skoku, generuje drgania albo wymaga silnego dławienia, amortyzacja elastomerowa może być niewystarczająca. Wtedy należy rozważyć większą jednostkę, mniejszedp prędkość lub amortyzację hydrauliczną.

Amortyzator hydrauliczny jest wskazany przy większej masie, dużej prędkości, krótkim czasie cyklu lub wymaganiu łagodnego zatrzymania bez odbicia. Jest szczególnie użyteczny w pionowych osiach, manipulatorach z chwytakiem na wysięgu, układach intensywnie pracujących oraz tam, gdzie uderzenie mogłoby pogorszyć dokładność procesu. W DGST wariant Y12 wykorzystuje zewnętrzne, samonastawne amortyzatory liniowe. W DGSL dostępne są między innymi warianty Y3 oraz Y11. DGSS może zostać doposażona w zewnętrzny amortyzator za pomocą odpowiedniego zestawu ogranicznika. Doboru nie należy wykonywać wyłącznie na podstawie średnicy gwintu amortyzatora. Trzeba sprawdzić energię pojedynczego cyklu, prędkość uderzenia, maksymalną częstotliwość, energię na godzinę, temperaturę oraz pozycję montażową. Zbyt mały amortyzator będzie przeciążony i szybko utraci właściwości. Zbyt duży może nie zostać dostatecznie obciążony, przez co ruch stanie się niepłynny lub nadmiernie twardy.

Prędkość najczęściej reguluje się zaworami dławiąco-zwrotnymi zamontowanymi możliwie blisko przyłączy jednostki. W większości aplikacji zaleca się dławienie powietrza wypływającego z komory siłownika. Takie sterowanie wylotowe tworzy kontrolowane przeciwciśnienie i stabilizuje ruch, ograniczając gwałtowne przyspieszanie. Regulację należy rozpocząć od znacznego przymknięcia zaworów, a następnie stopniowo zwiększać przepływ. Osobno ustawia się wysuw i wsuw. Po każdej zmianie trzeba obserwować zachowanie całego układu przy rzeczywistym obciążeniu i ciśnieniu. Maksymalna prędkość katalogowa nie jest automatycznie prędkością dopuszczalną dla konkretnej aplikacji. Ograniczeniem może być energia końca skoku, obciążenie prowadnicy, sposób zamocowania ładunku albo wydajność amortyzacji. DGSS ma w wykonaniu standardowym maksymalną prędkość 0,5 m/s, natomiast wybrane warianty i większe rozmiary z inną amortyzacją mogą osiągać inne wartości. DGST i DGSL mogą w określonych konfiguracjach pracować do około 0,8 m/s.

Ruch skokowy może wynikać ze zjawiska stick-slip, czyli naprzemiennego zatrzymywania i gwałtownego ruszania. Przyczyną bywa zbyt małe ciśnienie, nadmierne dławienie, duża różnica między tarciem statycznym a dynamicznym, nieprawidłowe osiowanie osprzętu albo boczne naprężenie wózka. Problem może być również skutkiem nieodpowiedniego prowadzenia przewodów. Sztywny przewód pneumatyczny, przewód czujnika albo wąż podciśnienia mogą podczas ruchu wywierać zmienną siłę na wózek. Przy bardzo małym napędzie, takim jak DGSC, nawet niewielka siła przewodu może być znacząca w stosunku do siły roboczej. Należy sprawdzić ciśnienie bezpośrednio przy napędzie podczas ruchu, ustawić dławienie wylotowe, zweryfikować równoległość powierzchni montażowych i tymczasowo odłączyć osprzęt, aby ocenić pracę samej jednostki. DGSC została zaprojektowana z myślą o niskim ciśnieniu ruszania i równomiernym ruchu dzięki niewielkiemu tarciu prowadzenia i uszczelnień, ale niewłaściwa integracja może zniwelować tę zaletę.

W dokumentacji omawianych jednostek jako medium robocze wskazywane jest sprężone powietrze zgodne z ISO 8573-1:2010 w klasie [7:4:4]. Oznaczenie odnosi się kolejno do zawartości cząstek stałych, wody i oleju. W praktyce instalacja powinna dostarczać powietrze bez nadmiernej ilości kondensatu, zanieczyszczeń i oleju. Niewłaściwa jakość powietrza może powodować zużycie uszczelnień, zanieczyszczenie zaworów, wzrost tarcia, nieregularny ruch i problemy z amortyzacją. Szczególnie niebezpieczna jest woda kondensacyjna doprowadzana do niewielkich przyłączy i kanałów jednostki. Wymagania całego układu należy ustalać według najbardziej wymagającego komponentu, a nie wyłącznie według napędu. Jeżeli w obwodzie znajdują się zawory proporcjonalne, generatory próżni, precyzyjne regulatory lub elementy do zastosowań specjalnych, może być konieczna lepsza filtracja i niższy punkt rosy.

W dokumentacji wielu omawianych serii dopuszczona jest praca ze smarowaniem, ale z ważnym zastrzeżeniem: po rozpoczęciu eksploatacji z powietrzem smarowanym należy konsekwentnie kontynuować taki sposób zasilania. Olej może wypłukać lub zmienić rozkład fabrycznego środka smarnego, dlatego późniejszy powrót do całkowicie niesmarowanego powietrza może pogorszyć warunki pracy. W nowoczesnych instalacjach automatyki najczęściej stosuje się powietrze niesmarowane, odpowiednio oczyszczone i osuszone. Eliminuje to konieczność obsługi smarownic i ogranicza przedostawanie się oleju do otoczenia procesu. Smarowania nie należy traktować jako metody naprawy zużytej lub zanieczyszczonej jednostki. Jeżeli napęd zaczyna pracować ciężko, najpierw trzeba sprawdzić obciążenie, ciśnienie, osiowanie, zabrudzenie prowadnicy i stan uszczelnień. Dodanie oleju bez diagnostyki może tylko czasowo zamaskować problem.

W dokumentacji większości omawianych jednostek pozycja montażowa jest określona jako dowolna. Nie oznacza to jednak, że orientacja nie wpływa na dobór. W osi pionowej ciężar ładunku działa zgodnie lub przeciwnie do kierunku ruchu, zmienia wymaganą siłę, obciążenie prowadnicy oraz energię zatrzymania. Przy ruchu pionowym trzeba rozpatrzyć zachowanie po zaniku ciśnienia. Sam napęd pneumatyczny może nie utrzymać ładunku. W takich zastosowaniach należy rozważyć zewnętrzne zabezpieczenie, zawór blokujący, mechaniczny zacisk, blokadę końcową albo odpowiednie rozwiązanie bezpieczeństwa. Położenie montażowe wpływa również na działanie amortyzatora. W ruchu w dół energia grawitacyjna zwiększa energię, którą trzeba rozproszyć na końcu skoku. W ruchu do góry napęd musi pokonać ciężar zespołu. Dlatego obliczenia należy przeprowadzić osobno dla obu kierunków, uwzględniając minimalne ciśnienie i maksymalną masę.

Standardowej jednostki zaciskowej DGSL nie należy automatycznie traktować jako kompletnego elementu bezpieczeństwa. Festo wskazuje, że w aplikacjach związanych z bezpieczeństwem wymagane są dodatkowe środki zgodne z właściwymi przepisami i normami. Bez takich działań produkt nie jest samodzielnym elementem bezpieczeństwa układu sterowania. Wariant C działa jako zacisk cierny, który może ustalić wózek w dowolnym położeniu. Zacisk jest realizowany siłą sprężyny, a zwalniany pneumatycznie. Statyczna siła utrzymania zależy od rozmiaru i według dokumentacji wynosi od około 80 do 600 N. Projektant powinien przeanalizować możliwe uszkodzenia, zużycie powierzchni ciernych, spadek ciśnienia, czas zadziałania, energię poruszającego się ładunku i wymagany poziom bezpieczeństwa. Do ochrony ludzi lub zabezpieczenia ciężkiej osi pionowej może być potrzebny certyfikowany układ bezpieczeństwa, dodatkowy hamulec albo mechaniczne podparcie.

Jednostka zaciskowa C może mechanicznie ustalić wózek w dowolnym miejscu skoku. Jest to połączenie cierne. Może służyć do utrzymania pozycji podczas przerwy technologicznej, zaniku sterowania lub postoju, pod warunkiem zachowania dopuszczalnej siły i uwzględnienia wymagań bezpieczeństwa. Blokada E3 działa po osiągnięciu określonego położenia końcowego, zasadniczo przy wsuniętym tłoczysku. Jest to blokowanie kształtowe, czyli mechaniczne zazębienie elementów. Rozwiązanie utrzymuje wózek w zdefiniowanej pozycji po zaniku ciśnienia, ale nie pozwala zatrzymać go w dowolnym miejscu skoku. Wybór zależy od funkcji. Gdy napęd ma zatrzymać się i pozostać w różnych punktach, potrzebny jest zacisk C. Gdy ma być zabezpieczony wyłącznie w jednym położeniu końcowym, korzystniejsza może być blokada E3. Żaden wariant nie zastępuje analizy ryzyka maszyny.

W jednostkach DGSS, DGST, DGSL, SLF i SLS położenie tłoka lub wózka można wykrywać za pomocą kompatybilnych czujników zbliżeniowych montowanych w rowkach obudowy. Najczęściej stosowane są czujniki magnetorezystancyjne albo kontaktronowe reagujące na magnes w tłoku. DGST ma dwa rowki czujnikowe, a konstrukcja pozwala obserwować oba położenia końcowe z jednej strony. W DGSL czujniki są zintegrowane w profilu, dzięki czemu nie wystają poza obrys jednostki i są widoczne z boku oraz z góry. SLS i SLF współpracują między innymi z czujnikami serii SMT lub SME przeznaczonymi do odpowiedniego rowka. Czujnik powinien być ustawiany przy rzeczywistym ciśnieniu i obciążeniu. Należy pozostawić margines przełączenia, aby niewielka zmiana położenia tłoka, temperatury lub ciśnienia nie powodowała niestabilnego sygnału. DGSC w aktualnym wykonaniu nie ma standardowej detekcji położenia za pomocą czujnika zbliżeniowego.

Standardowy czujnik zbliżeniowy stosowany w jednostce mini nie jest układem pomiaru ciągłego. Dostarcza sygnał dwustanowy informujący, że tłok znalazł się w określonym obszarze. Najczęściej jeden czujnik sygnalizuje położenie wsunięte, a drugi wysunięte. Nie należy utożsamiać sygnału czujnika z dokładnym pomiarem położenia wózka. Punkt przełączenia zależy od ustawienia czujnika, pola magnetycznego, histerezy i tolerancji mechanicznych. Czujnik potwierdza osiągnięcie strefy, ale nie zastępuje liniału pomiarowego ani enkodera. Jeżeli aplikacja wymaga ciągłego monitorowania drogi, kontroli położenia w wielu punktach albo zamkniętej pętli regulacji, należy zastosować zewnętrzny czujnik przemieszczenia lub rozważyć napęd elektryczny. Pneumatyczna jednostka z wózkiem jest przede wszystkim napędem realizującym ruch pomiędzy mechanicznymi położeniami, a nie serwonapędem pozycjonującym.

Dla DGST i DGSL dostępne są moduły pozycji pośredniej. Moduł tworzy dodatkowy regulowany punkt zatrzymania wewnątrz zakresu skoku. Składa się z mechanizmu dźwigniowego oraz elementu amortyzującego lub ogranicznika zamontowanego względem wózka. Dzięki symetrycznej konstrukcji pozycja pośrednia może być osiągana podczas wysuwania albo wsuwania, zależnie od sposobu montażu. Możliwe jest przejechanie przez punkt pośredni od położenia końcowego oraz kontynuowanie ruchu po zwolnieniu mechanizmu. Można również wykrywać położenie dźwigni zatrzymującej. Rozwiązanie jest przydatne, gdy jedna oś pneumatyczna ma obsługiwać trzy poziomy, na przykład pobranie detalu, pozycję kontrolną i odkładanie. Trzeba jednak pamiętać, że jest to pozycja mechanicznie ustalana, a nie dowolnie programowalna. Przy większej liczbie pozycji lub częstej zmianie współrzędnych bardziej odpowiednia może być oś elektryczna.

Położenie przyłączy wpływa na gabaryty modułu, promień gięcia przewodów, możliwość ustawienia kilku jednostek obok siebie i ryzyko kolizji z konstrukcją maszyny. W kompaktowej automatyce niekiedy sam przewód i złączka wymagają więcej przestrzeni niż korpus napędu. DGST ma standardowo przyłącza po jednej stronie, ale może współpracować z zestawem umożliwiającym doprowadzenie przewodów osiowo. Dostępny jest również wariant lustrzany, w którym położenie przyłączy i rowków czujnikowych jest odwrócone. DGSL pozwala wybrać przyłącza z przodu lub z boku. DGSC występuje z przyłączami w kierunku ruchu albo prostopadle do niego. Przed wyborem wariantu warto przygotować model 3D z rzeczywistymi złączkami, przewodami i promieniami gięcia. Należy zapewnić dostęp serwisowy i unikać sytuacji, w której przewód jest naprężany przy każdym ruchu lub opiera się o wózek.

Podłoże powinno być płaskie, sztywne i wolne od zanieczyszczeń. Jednostkę należy pozycjonować za pomocą przewidzianych otworów centrujących, tulei lub kołków, a nie wyłącznie za pomocą luzu w otworach śrubowych. Śruby odpowiadają za docisk, natomiast elementy centrujące zapewniają powtarzalne położenie i przejmują obciążenia poprzeczne. Powierzchnia montażowa nie może skręcać obudowy. Przykręcenie napędu do nierównej lub odkształconej płyty może zwiększyć opory prowadzenia, wywołać nierównomierny ruch i skrócić trwałość łożysk. Szczególnie istotne jest to w precyzyjnych jednostkach z prowadzeniem kulkowym. Osprzęt na wózku powinien być mocowany zgodnie z dopuszczalną głębokością gwintów. Należy używać powierzchni bazowych i elementów centrujących. Ciężkiego uchwytu nie powinno się ustawiać ręcznie „na oko”, ponieważ nawet niewielkie przesunięcie środka ciężkości może zwiększyć moment działający na prowadnicę.

Tak, ale trzeba zachować odpowiedni rozstaw, dostęp do czujników, przyłączy i elementów regulacyjnych. DGSS ma symetryczny interfejs montażowy i może być ustawiana w kompaktowych zespołach. Producent przewiduje tuleje centrujące ABAZ przeznaczone do montowania kilku jednostek obok siebie z zachowaniem przestrzeni potrzebnej do prawidłowej pracy czujników. DGST jest dostępna w wariancie standardowym i lustrzanym. Zestawienie obu wykonań może ułatwić poprowadzenie przewodów oraz zmniejszyć szerokość zespołu. Wąska konstrukcja SLS również sprzyja budowie szeregu niezależnych popychaczy. Należy uwzględnić temperaturę, możliwość wymiany czujnika, dojście kluczem do złączek oraz tolerancje wykonania płyty. Jednostki nie powinny opierać się o siebie bocznymi powierzchniami, jeżeli producent nie przewidział takiego montażu. Wibracje jednego napędu mogą być przenoszone na sąsiedni moduł, dlatego wspólna płyta powinna mieć odpowiednią sztywność.

Tak, jednostki mini często współpracują z chwytakami w układach pick-and-place. Chwytak można zamocować bezpośrednio, za pomocą płyty pośredniej albo dedykowanego adaptera. Ważne jest zastosowanie elementów centrujących oraz odpowiedniego rozstawu śrub. Do obliczeń obciążenia należy przyjąć łączną masę chwytaka, szczęk, adaptera, przewodów, czujników i przenoszonego detalu. Szczególną uwagę trzeba zwrócić na środek ciężkości przy otwartych i zamkniętych szczękach oraz na siły dynamiczne powstające podczas szybkiego hamowania. W układach pionowych należy przeanalizować zachowanie detalu po zaniku ciśnienia zarówno w jednostce, jak i w chwytaku. Może być wymagany chwytak z podtrzymaniem siły, zawór zwrotny, dodatkowe zabezpieczenie albo chwyt mechaniczny. DGST i DGSL są szczególnie odpowiednie do tworzenia systemowych modułów manipulacyjnych z chwytakami i adapterami Festo.

Tak. Na wózku można zamontować ssawkę, kompensator poziomu, generator próżni lub niewielki rozdzielacz. Przewód próżniowy powinien być prowadzony tak, aby nie ograniczał ruchu i nie generował zmiennego momentu na prowadnicy. DGSC jest szczególnie interesująca w miniaturowych układach pobierania części. Jej dokumentacja przewiduje wyposażenie współpracujące ze złączkami kątowymi i ssawkami, a kompaktowa konstrukcja umożliwia pobieranie małych komponentów. Należy jednak pamiętać o bardzo małej dopuszczalnej masie efektywnej. Przy doborze trzeba zsumować masę całego układu próżniowego oraz sprawdzić siły działające podczas gwałtownego zatrzymania. Jeżeli detal jest szeroki, a ssawka odsunięta od środka wózka, istotny może być moment, mimo że sam produkt jest lekki. Trzeba również zabezpieczyć detal przed upadkiem przy zaniku próżni.

DGSC ma wbudowaną możliwość sprężystej kompensacji skoku. Jeżeli przy wysunięciu wystąpi ryzyko kontaktu z detalem, mechanizm pozwala na dodatkowe ugięcie do około 2,5 mm. Siła sprężyny jest niewielka – według dokumentacji wzrasta z około 2,0 N przy zerowym ugięciu do około 2,4 N przy pełnej kompensacji. Funkcja może chronić delikatne elementy i mechanikę przed przeciążeniem w aplikacjach podawania, dociskania albo separowania. Nie jest jednak przeznaczona do pochłaniania dużej energii zderzenia ani do korygowania poważnego błędu położenia maszyny. Należy traktować ją jako kontrolowaną podatność końcówki, a nie jako amortyzator bezpieczeństwa. Prędkość dojazdu powinna być niewielka, a obciążenie zgodne z dopuszczalnymi wartościami jednostki. Wymaganą siłę kontaktu trzeba porównać z charakterystyką sprężyny i oporami prowadzenia.

Mogą być stosowane do lekkich operacji wciskania, osadzania, zatrzaskiwania lub dociskania, jeżeli wymagana siła mieści się w zakresie napędu, a reakcja procesu jest prawidłowo przenoszona przez konstrukcję. DGST jest szczególnie korzystna ze względu na napęd dwutłokowy i stosunkowo wysokie siły posuwu. Trzeba odróżnić siłę statyczną od uderzenia. Napęd nie powinien rozpędzać narzędzia i gwałtownie uderzać w detal, jeżeli proces wymaga kontrolowanego wcisku. Zaleca się spokojny dojazd, odpowiednie dławienie, ograniczenie ciśnienia i mechaniczne podparcie obrabianego elementu. Pneumatyka nie zapewnia bezpośrednio dokładnej kontroli siły niezależnej od ciśnienia i tarcia. W procesach wymagających rejestracji krzywej siła–droga, wysokiej dokładności albo potwierdzenia jakości połączenia może być potrzebny czujnik siły, czujnik przemieszczenia lub serwonapęd elektryczny.

Podstawą jest takie ustawienie jednostki, aby zanieczyszczenia nie opadały bezpośrednio na odsłonięte elementy prowadzenia. Należy ograniczyć obecność pyłu ściernego, wiórów, odprysków spawalniczych, kleju i cieczy technologicznych. W razie potrzeby stosuje się osłonę lokalną, nadmuch oczyszczający albo zabudowę całego modułu. DGSL może zostać wyposażona w dedykowaną osłonę prowadnicy. Osłona ogranicza przedostawanie się ciał obcych i jest dostępna w różnych długościach; może być skracana w celu dopasowania do aplikacji. Nie oznacza to jednak pełnej hermetyzacji. Do środowisk silnie zapylonych lub mokrych należy dobrać urządzenie na podstawie wymaganej klasy ochrony i odporności materiałowej. Standardowa jednostka precyzyjna nie powinna być eksploatowana jak napęd przeznaczony do bezpośredniego działania strumienia chłodziwa, agresywnych środków myjących lub ciężkiego pyłu metalicznego.

Wybrane warianty DGSS i DGST mają właściwości materiałowe przeznaczone do systemów produkcyjnych związanych z wytwarzaniem akumulatorów litowo-jonowych. W dokumentacji DGSS wskazano ograniczenie stosowania metali zawierających ponad 1% masy miedzi, cynku lub niklu, z określonymi wyjątkami technologicznymi. W DGST dostępny jest wariant właściwości materiałowych F1A, rekomendowany do instalacji produkcyjnych dla baterii litowo-jonowych. Nie oznacza to, że każdy element standardowej konfiguracji i każde akcesorium automatycznie spełniają wymagania danego procesu. Przed zastosowaniem należy sprawdzić pełny kod jednostki, wszystkie złączki, czujniki, przewody, adaptery, środki smarne i elementy chwytaka. Ocena musi obejmować kompletny moduł, a nie tylko korpus napędu. Wymagania zakładowe mogą być bardziej rygorystyczne niż ogólne oznaczenie wariantu materiałowego.

DGST jest dostępna w wariancie z oznaczeniem H1, odnoszącym się do smarowania odpowiedniego dla zastosowań wymagających środka smarnego klasy spożywczej. Nie oznacza to automatycznie, że jednostka jest przeznaczona do bezpośredniego kontaktu z żywnością albo intensywnego mycia. Należy osobno ocenić materiały zewnętrzne, geometrię powierzchni, możliwość gromadzenia się zanieczyszczeń, odporność na detergenty, stopień ochrony czujników i złączek oraz strefę montażu. Wariant H1 dotyczy właściwości smarowania, a nie pełnej zgodności higienicznej całego zespołu. W strefie bezpośredniego kontaktu z produktem może być potrzebna dodatkowa osłona, konstrukcja ze stali nierdzewnej albo specjalistyczny napęd o higienicznej budowie. DGST z H1 może być natomiast użyteczna w strefach pośrednich maszyn spożywczych, po przeprowadzeniu oceny ryzyka i zgodności.

Typowe objawy to wzrost luzu wózka, pogorszenie powtarzalności, wyczuwalne zacięcia, nierówna siła ruchu, nietypowy hałas i drgania. Może pojawić się również zmiana położenia narzędzia między cyklami albo widoczne ugięcie pod obciążeniem. Nie każdy luz oznacza zużycie samej prowadnicy. Najpierw trzeba sprawdzić śruby mocujące, adapter, płytę narzędziową, elementy centrujące oraz mocowanie chwytaka. Podobne objawy może powodować pęknięta lub odkształcona konstrukcja maszyny. Przyczyną przedwczesnego zużycia jest często przekroczenie momentów, gwałtowne uderzanie w położenia końcowe, zabrudzenie prowadnicy albo skręcenie korpusu podczas montażu. Dalsza praca z nadmiernym luzem może uszkodzić czujniki, amortyzatory i oprzyrządowanie, dlatego po stwierdzeniu odchylenia należy porównać je z wymaganiami procesu oraz zaleceniami serwisowymi producenta.

Głośne uderzenie wskazuje zazwyczaj, że energia kinetyczna przekracza możliwości amortyzacji albo prędkość została ustawiona zbyt wysoko. Przyczyną może być również zużycie elastomeru, uszkodzenie amortyzatora hydraulicznego, nieprawidłowa regulacja ogranicznika lub poluzowanie elementu montażowego. Należy zmniejszyć prędkość, sprawdzić masę ruchomą i obliczyć energię. Trzeba również zweryfikować, czy w katalogowym limicie uwzględniono masę samego wózka. Jeżeli napęd działa pionowo w dół, należy doliczyć wpływ grawitacji. Nie powinno się usuwać objawu wyłącznie przez gwałtowne przymknięcie zaworu dławiącego, ponieważ może to nadmiernie wydłużyć cykl i pogorszyć płynność. Lepszym rozwiązaniem może być właściwy amortyzator, większa jednostka, skrócenie wysięgu albo zmiana profilu sterowania. Amortyzacja ma redukować energię, drgania i hałas, a nie tylko stanowić mechaniczny ogranicznik.

Przyczyną może być zbyt niskie ciśnienie, nadmierne obciążenie, zablokowany przepływ, nieprawidłowo ustawiony ogranicznik, uszkodzony amortyzator lub mechaniczna kolizja. Należy zmierzyć ciśnienie bezpośrednio na przyłączu jednostki podczas ruchu, ponieważ wskazanie regulatora w zespole przygotowania powietrza może nie ujawniać dynamicznego spadku. W DGSC pełny nominalny skok 10 mm jest osiągany przy 6 bar. Przy niższym ciśnieniu zintegrowane elementy elastomerowe mogą spowodować, że pełna droga nie zostanie osiągnięta. Jest to ważne w aplikacji, w której położenie robocze wynika bezpośrednio z końca skoku. W pozostałych seriach należy sprawdzić konfigurację amortyzacji i regulacji. Warianty z zewnętrznymi ogranicznikami mogą mieć celowo zmniejszony skok. Nie wolno kompensować problemu przez podnoszenie ciśnienia ponad dopuszczalną wartość – najpierw należy usunąć przyczynę zwiększonego oporu.

Zastąpienie jest możliwe funkcjonalnie, ale zazwyczaj nie jest zamianą bezpośrednią. Należy porównać rozstaw i średnice otworów, powierzchnie centrujące, wysokość wózka, całkowitą długość, położenie przyłączy, rowki czujnikowe, skok rzeczywisty i kierunek ruchu. Konieczne jest także porównanie sił, momentów, energii amortyzacji i masy ruchomej. Nowa jednostka może mieć większą siłę, ale inny środek prowadzenia, przez co istniejący uchwyt będzie generował większy moment. Czujniki i złączki również mogą wymagać wymiany. W modernizacji często stosuje się płytę adaptacyjną. Powinna być odpowiednio sztywna, wyposażona w elementy centrujące i możliwie cienka, aby niepotrzebnie nie zwiększać wysięgu. Dobór nowszej jednostki warto traktować jako ponowne zaprojektowanie modułu, a nie tylko znalezienie produktu o takiej samej średnicy tłoka i skoku.

Najważniejsze jest prawidłowe dobranie wielkości. Przewymiarowany napęd ma większą objętość komór i zużywa więcej powietrza w każdym cyklu. Jeżeli proces wymaga niewielkiej siły, lepiej zastosować mniejszy rozmiar pracujący z rozsądnym zapasem niż duży napęd z bardzo niskim ciśnieniem. Można również obniżyć ciśnienie w kierunku, w którym pełna siła nie jest potrzebna. Przykładem jest powrót pustego chwytaka. Wymaga to odpowiedniego układu redukcji ciśnienia. Skrócenie przewodów zmniejsza objętość powietrza napełnianą i opróżnianą w każdym cyklu oraz poprawia dynamikę. Należy eliminować nieszczelności, unikać nadmiernego dławienia i dobrać zawór o właściwym przepływie. Często korzystniejsze energetycznie jest skrócenie skoku niż przyspieszanie długiego ruchu. DGSC, SLS i DGSS mogą być szczególnie efektywne w krótkich ruchach, jeżeli ich nośność jest wystarczająca.

Do prawidłowego doboru należy przygotować:

• wymagany skok i dopuszczalny czas ruchu
• kierunek i pozycję montażową
• masę detalu, chwytaka, adaptera i przewodów
• położenie środka ciężkości względem wózka
• wymagane siły technologiczne
• maksymalne przyspieszenie i prędkość
• częstotliwość cykli
• dostępne ciśnienie podczas ruchu
• wymaganą powtarzalność
• sposób zakończenia i amortyzacji ruchu
• liczbę wymaganych pozycji
• potrzebę zacisku albo blokady
• wymagania dotyczące czujników
• jakość sprężonego powietrza
• temperaturę i zanieczyszczenie otoczenia
• ograniczenia gabarytowe
• wymagania materiałowe, spożywcze lub związane z produkcją baterii

Na podstawie tych danych można obliczyć siłę, obciążenia prowadnicy, współczynnik obciążenia złożonego oraz energię hamowania. Dopiero później wybiera się rozmiar, skok, wariant amortyzacji i wyposażenie dodatkowe. Najczęstszym błędem jest podanie wyłącznie skoku i masy. Bez informacji o wysięgu, prędkości oraz orientacji nie można rzetelnie ocenić momentów i energii. Pełny dobór powinien obejmować nie tylko napęd, lecz także zawór, regulatory przepływu, przewody, czujniki, złączki i elementy montażowe.