Zawory rozdzielające 3, 4, 5-drogowe, bezpośrednio sterowane

Zawory rozdzielające bezpośrednio sterowane to elementy pneumatyczne, w których przełączenie przepływu powietrza następuje bez udziału dodatkowego pilota pneumatycznego. Siła elektromagnesu lub aktuatora działa bezpośrednio na suwak lub grzybek, co zapewnia błyskawiczną reakcję (1–10 ms) i precyzyjne sterowanie przy niskich ciśnieniach. Są one stosowane głównie w aplikacjach wymagających szybkiego działania, małych gabarytów i wysokiej niezawodności.

Zawór V100 to klasyczny zawór 3/2 bezpośrednio sterowany (trzy drogi, dwa położenia), w którym elektromagnes otwiera lub zamyka przepływ powietrza pomiędzy portami P (zasilanie), A (wyjście) i R (wylot). Dzięki bezpośredniemu sterowaniu, nie wymaga ciśnienia pilotażowego i może pracować przy bardzo niskich wartościach (już od 0,15 MPa).

Zawór V100 stosuje się do:

• sterowania małymi siłownikami jednostronnego działania,
• załączania sygnałów pneumatycznych w systemach sterowania,
• pracy jako zawór pilotowy w modułach zaworowych.

Ze względu na kompaktową budowę (szerokość korpusu 10 mm) idealnie nadaje się do zminiaturyzowanych wysp zaworowych.

Zawór V100A ma powiększony przekrój przepływu (Cv ≈ 0,15), co pozwala na obsługę większych siłowników i skrócenie czasu ich napełniania. Ulepszony elektromagnes umożliwia stabilną pracę przy ciśnieniu 0–0,7 MPa, a jego konstrukcja zachowuje pełną kompatybilność montażową ze standardowym modelem V100.

Korpus wykonany jest z aluminium anodowanego, suwak z żywicy acetalowej o niskim współczynniku tarcia, a uszczelnienia z NBR. Cewka elektromagnetyczna zalana jest żywicą epoksydową, co zapewnia ochronę IP65. Dzięki temu zawór jest odporny na wilgoć i wibracje.

• typ: 3/2 NO lub NC,
• zakres ciśnienia roboczego: 0–0,7 MPa,
• napięcie zasilania: 12/24 V DC,
• czas reakcji: <10 ms,
• trwałość: powyżej 50 mln cykli,
• pobór mocy: 0,4 W (z opcją energooszczędną 0,1 W).

„Grzybkowy” oznacza konstrukcję, w której element zamykający ma kształt tłoczka (grzybka) dociskanego sprężyną do gniazda. Po zadziałaniu elektromagnesu grzybek unosi się, otwierając przepływ. Tego typu konstrukcja zapewnia szczelność przy zerowym ciśnieniu, dlatego zawory grzybkowe SMC (VK332, VK334) są idealne do zastosowań niskociśnieniowych i próżniowych.

Model VK332 to zawór 3/2 bezpośrednio sterowany, przystosowany do montażu przewodowego (porty gwintowane). Elektromagnes unosi grzybek, otwierając przepływ między portami P i A, a po zaniku zasilania powraca do pozycji spoczynkowej, odcinając przepływ. Dzięki niewielkiej masie ruchomej, VK332 reaguje błyskawicznie – czas reakcji <5 ms.

Zawór VK334 jest konstrukcyjnie identyczny z VK332, ale przeznaczony do montażu płytowego (płytka montażowa z kanałami wewnętrznymi). Taki sposób instalacji umożliwia integrację wielu zaworów na jednej płycie, co upraszcza instalację i zmniejsza długość przewodów pneumatycznych.

• oszczędność miejsca i uproszczone okablowanie,
• krótszy czas reakcji dzięki minimalnej objętości martwej,
• łatwy serwis (wymiana pojedynczego zaworu bez rozbierania całej wyspy),
• lepsza szczelność dzięki precyzyjnym uszczelnieniom O-ringowym.

Model VK3000 to zawór 5/2 (pięć dróg, dwa położenia), bezpośrednio sterowany elektromagnetycznie, z suwakiem uszczelnionym elastycznymi pierścieniami. Pozwala to uzyskać bardzo szczelne przełączenia nawet przy niskich ciśnieniach. Zawór steruje ruchem dwustronnych siłowników pneumatycznych i może pracować w konfiguracji bistabilnej lub monostabilnej.

Połączenie technologii grzybkowej i suwakowej umożliwia:

• niskie zużycie energii,
• szybkie przełączenia (5–8 ms),
• wysoką szczelność,
• długą żywotność (do 100 mln cykli).

Zawory tej serii są powszechnie stosowane w układach precyzyjnego sterowania.

VQD1000 to kompaktowy zawór 4/2 o konstrukcji grzybkowej, sterowany bezpośrednio elektromagnesem o mocy 0,35 W. Działa bez potrzeby ciśnienia pilotażowego i zapewnia przepływ do 400 L/min. Dzięki zwartej budowie i niskiej masie (ok. 30 g) stosowany jest w miniaturowych wyspach zaworowych i manipulatorach.

• sterowanie mikrosiłownikami,
• systemy podciśnieniowe (zawór może pracować przy –100 kPa),
• precyzyjne pozycjonowanie,
• urządzenia laboratoryjne i medyczne,
• automatyka lekkich robotów (pick & place).

Zawór VT307 to klasyczny zawór 3/2 bezpośrednio sterowany, dostępny w wersjach monostabilnych i bistabilnych. Wyposażony w kompaktowy korpus aluminiowy i cewkę o niskim poborze energii (0,5 W). Cechuje się wyjątkową trwałością – nawet 50 mln cykli bez konieczności konserwacji.

Wspornik DXT152-25-1A służy do montażu zaworu VT307 na płycie lub w szafie sterowniczej. Umożliwia stabilne mocowanie zaworu, amortyzację drgań i łatwy demontaż serwisowy. Wykonany jest ze stali ocynkowanej i wyposażony w gniazda montażowe zgodne z normami SMC.

Zawór VT317 to grzybkowy zawór 3/2 bezpośrednio sterowany o bardzo niskim zużyciu energii (0,35 W). Cechuje się konstrukcją umożliwiającą szybkie przełączenia (<7 ms) i odporność na zanieczyszczenia dzięki samoczyszczącemu gniazdu. Występuje w wersjach z różnymi typami cewek: DC, AC, z konektorem DIN lub przewodem.

• brak potrzeby ciśnienia pilotażowego,
• możliwość pracy przy zerowym ciśnieniu,
• mniejsze gabaryty,
• szybszy czas reakcji,
• prostsza konstrukcja i łatwiejsza diagnostyka.

Ich wadą jest mniejszy przepływ, co ogranicza ich zastosowanie do siłowników małych i średnich.

Zalecana filtracja: 5 µm (filtr dokładny AFM20–40). W przypadku pracy z podciśnieniem – dodatkowy filtr z separatorem oleju AMG150. Powietrze musi być suche i czyste, aby zapobiec zaklejaniu gniazd grzybkowych.

Zawory te należy montować w pozycji poziomej lub pionowej, z cewką skierowaną ku górze. Minimalna odległość między zaworami to 15–20 mm, aby zapewnić odpowiednie odprowadzanie ciepła z cewek. Port odpowietrzający (R) powinien być skierowany w dół, co zapobiega gromadzeniu się kondensatu w komorze suwaka. Montaż odbywa się przy użyciu śrub M3 lub M4, z momentem dokręcania do 1,2 N·m.

Zawory bezpośrednio sterowane dostępne są w wersjach 12 V DC, 24 V DC, 100 V AC, 110 V AC, 230 V AC, przy czym najczęściej stosowane są wersje niskonapięciowe (12/24 V DC) z cewkami energooszczędnymi o poborze 0,1–0,4 W. Zawory AC wyposażone są w diody tłumiące przepięcia lub układ prostowniczy.

Tak. Zawory bezpośrednio sterowane nie wymagają ciśnienia pilotażowego, co oznacza, że mogą pracować zarówno przy bardzo niskich ciśnieniach (0 MPa), jak i w układach próżniowych (do –100 kPa). To jedna z ich kluczowych zalet w porównaniu do zaworów pilotowych.

Czas reakcji (otwarcie/zamknięcie) wynosi:

• V100 / V100A: 6–10 ms,
• VT307: 8–12 ms,
• VT317: 5–7 ms,
• VQD1000: 4–6 ms,
• VK3000: 5–8 ms.

Takie wartości umożliwiają zastosowanie w systemach wysokiej dynamiki – np. sterowaniu manipulatorami, podajnikami lub w robotyce lekkiej.

Większość zaworów SMC tej serii może pracować z częstotliwością do 200–400 cykli na sekundę. Zawory z mniejszym skokiem suwaka (V100A, VQD1000) osiągają nawet 500 Hz, co jest kluczowe w precyzyjnym sterowaniu przepływem.

To uniwersalny element montażowy stosowany w zaworach VT307, VT317 oraz serii V1000–V3000. Umożliwia ich zamocowanie do paneli lub profili aluminiowych, zapewniając stabilność i amortyzację drgań. Zawiera kanały montażowe zgodne z normami SMC, co ułatwia budowę modułowych wysp zaworowych.

• temperatura otoczenia: 0–50°C,
• temperatura medium: 0–40°C,
• wilgotność: 20–85% RH,
• brak kondensacji i mgły olejowej.

Dla trudnych warunków dostępne są wersje VK3000-X53 (IP65) i VT317-X11 (do czystych pomieszczeń).

• Suwakowe (np. V100, VT307) – kompaktowe, o większym przepływie, ale wymagają dokładniejszej filtracji.
• Grzybkowe (VK332, VK334, VQD1000) – zapewniają pełną szczelność przy zerowym ciśnieniu i lepszą odporność na zabrudzenia, ale mają mniejszy przepływ nominalny.

Wybór zależy od charakteru aplikacji – suwakowe do dynamiki, grzybkowe do szczelności.

• korpus: aluminium anodowane lub żywica techniczna PBT,
• suwak / grzybek: stal nierdzewna lub mosiądz,
• uszczelnienia: NBR, FKM lub EPDM,
• sprężyny: stal nierdzewna SUS304,
• cewka: miedź z izolacją H-klasy, żywica epoksydowa.

Taka konfiguracja zapewnia długą żywotność i odporność na korozję.

• 3/2: sterowanie siłownikiem jednostronnego działania,
• 4/2: sterowanie ruchem siłownika dwustronnego (kierunek A/B),
• 5/2: pełne przełączanie kierunku wraz z odpowietrzeniem.

Zawory 5/3 mają dodatkową funkcję neutralną (zatrzymanie siłownika w pozycji pośredniej).

Dobór zależy od przepływu (Qn), średnicy siłownika i żądanego czasu skoku. SMC przyjmuje zasadę: Qn zaworu [L/min] ≥ 10 × powierzchnia tłoka [cm²] × skok [cm] ÷ czas [s]. Dla siłownika Ø32 mm i skoku 100 mm z czasem 0,5 s, wymagany przepływ to ok. 200 L/min, co odpowiada zaworowi VT307.

Tak, zwłaszcza VK332, VK334 i VQD1000 – pracują poprawnie przy podciśnieniu do –100 kPa. Modele suwakowe (V100, VT307) działają w próżni częściowej do –70 kPa. W przypadku pełnej próżni zaleca się montaż filtra zwrotnego w porcie R.

Na portach odpowietrzających (R, S) należy zamontować tłumiki porowate AN10–AN40, które redukują hałas z 85 dB do 65 dB. Dodatkowo tłumik stabilizuje przepływ, poprawiając charakterystykę dynamiczną siłownika.

• zabrudzone gniazdo grzybka,
• zbyt mały przekrój przewodów (poniżej zalecanego Ø4 mm),
• nieszczelność w przyłączach,
• zbyt duża odległość od źródła zasilania (>3 m).

Diagnostykę można przeprowadzić przy użyciu czujnika ciśnienia ISE20B.

• wersje VT317-X21 mają funkcję „Quick Exhaust” (szybkiego odpowietrzania),
• VK3000-X51 wyposażone są w blokadę manualną i zawór testowy,
• dostępne są również wersje z ręcznym nadpisaniem elektromagnesu, co umożliwia testowanie układu bez zasilania.

• czyszczenie co 6 miesięcy (sprężonym powietrzem lub izopropanolem),
• wymiana O-ringów co 2–3 lata,
• kontrola rezystancji cewki (spadek >10% oznacza degradację izolacji),
• w układach z mgłą olejową – wymiana filtrów co 1000 h.

Czystość medium ma największy wpływ na żywotność zaworu.

• zawór nie przełącza się: przerwa w cewce lub zanieczyszczony suwak,
• zawór stale przepuszcza powietrze: zużyte uszczelnienie grzybka,
• nadmierne nagrzewanie cewki: zbyt wysokie napięcie zasilania,
• opóźnione działanie: zabrudzone gniazdo lub niewłaściwe odpowietrzenie.

• Odłączyć zawór od układu.
• Zasilić cewkę zgodnym napięciem.
• Sprawdzić kliknięcie (mechaniczny dźwięk przełączenia).
• Zmierzyć spadek ciśnienia między portami P i A.
• Dla zaworów grzybkowych – sprawdzić szczelność podciśnieniową (0 przecieków przy –90 kPa przez 10 s).

Cewki zaworów SMC pracują poprawnie przy napięciu ±10% wartości znamionowej. Dla 24 V DC zakres roboczy to 21,6–26,4 V. Spadki poniżej 20 V mogą spowodować niepełne uniesienie grzybka i nieszczelność.

• CE – zgodność z dyrektywami UE,
• RoHS 3 – brak metali ciężkich,
• UL/CSA – certyfikacja na rynek amerykański,
• ISO 4414 – bezpieczeństwo pneumatyki,
• IEC 60529 – klasy szczelności IP.

Niektóre modele (VT317-X60) spełniają normy dla czystych pomieszczeń ISO Class 5.

• IP40 – aplikacje laboratoryjne, brak wilgoci,
• IP65 – linie montażowe, roboty, wilgotne środowiska,
• IP67 – instalacje z myciem wysokociśnieniowym.

SMC oferuje modele V1000-X35, VK3000-X51, VT317-X63 o podwyższonej szczelności.

Wszystkie cewki DC mają wbudowaną diodę tłumiącą, a wersje AC – obwód RC (snubber). W układach o dużej indukcyjności należy dodatkowo stosować moduły zabezpieczające Zener lub filtry LC, szczególnie przy zasilaniu z PLC.

• 0,02–0,03 A dla 24 V DC,
• 0,05 A dla 12 V DC,
• 0,01–0,015 A w wersjach energooszczędnych (0,1 W).

Tak niskie wartości umożliwiają bezpośrednie sterowanie z wyjść tranzystorowych sterowników PLC bez przekaźników pośrednich.

• VT317 + DXT152 – pojedynczy moduł sterujący,
• VK334 (płytowy) – wielomiejscowa wyspa z okablowaniem wewnętrznym,
• V100A + VQD1000 – połączenie zaworu pilotowego z głównym grzybkowym,
• VK3000 (5/3) – zespół sterujący dwoma siłownikami w trybie synchronicznym.

Zawory grzybkowe (VK332, VQD1000) mają kierunek przepływu od portu P do A, natomiast odpowietrzenie następuje z A do R. Nie zaleca się odwracania przepływu – w przeciwnym razie grzybek nie zapewni pełnej szczelności i może dojść do przecieku.

Zawory mogą być sterowane:

• bezpośrednio z PLC (24 V DC),
• przez moduły wyjściowe tranzystorowe,
• przez sterowniki SMC serii EX260 (EtherCAT, Ethernet/IP, CC-Link).

Dzięki znormalizowanym złączom M8/M12, montaż jest prosty i zgodny z przemysłowymi standardami komunikacji.

• V100/V100A – zawory pilotowe, kompaktowe, niskoprzepływowe,
• VQD1000 – zawór wykonawczy (4/2) o większym przepływie i grzybkowej szczelności.

Obie serie często współpracują: V100 steruje VQD1000 jako pilot, tworząc układ wielostopniowy.

Średnia żywotność wynosi:

• V100, VT307 – 50 mln cykli,
• VT317, VQD1000 – 70 mln cykli,
• VK3000 – 100 mln cykli.

Przy odpowiedniej filtracji (5 µm) i smarowaniu, czas między przeglądami może wynieść 5–7 lat w trybie pracy ciągłej.

Ponieważ łączą precyzję, niezawodność i kompaktowość w jednym module. Bezpośrednie sterowanie eliminuje opóźnienia pilotowe, zapewnia cichą i stabilną pracę nawet przy niskich ciśnieniach. Zawory serii V100, VK3000, VT317 są fundamentem nowoczesnych, szybkich i energooszczędnych systemów pneumatycznych – od robotyki po precyzyjne procesy montażowe i laboratoryjne.