Zawory rozdzielające VQ

Zawory VQ są zaprojektowane jako modułowe jednostki montowane na płytach bazowych (manifoldach), które umożliwiają integrację wielu zaworów w jednej kompaktowej sekcji. Konstrukcja płytowa redukuje liczbę połączeń pneumatycznych i elektrycznych, zwiększa szczelność oraz skraca czas montażu. Dzięki wewnętrznemu okablowaniu przewody są poprowadzone w płycie, eliminując konieczność indywidualnego podłączania cewek.

Zawory 5/2 sterują dwoma położeniami roboczymi siłownika dwustronnego działania. Natomiast zawory 5/3 mają trzy położenia neutralne: zamknięte, otwarte lub z odpowietrzaniem. Zastosowanie zaworów 5/3 zwiększa bezpieczeństwo układu i pozwala na funkcje takie jak hamowanie pneumatyczne, stabilizacja lub odciążenie siłownika.

Konfiguracja 2x3/2 to dwa niezależne zawory 3/2 w jednej obudowie, co pozwala na sterowanie dwoma odbiornikami lub dwoma stronami siłownika w układach kosztowo i przestrzennie zoptymalizowanych. Zawory takie są popularne w kompaktowych aplikacjach pick & place lub w systemach o bardzo dużej liczbie torów sterujących.

Typowe zakresy pracy to 0,1–0,7 MPa, zależnie od modelu i konfiguracji. Seria VQ4000, o największym przepływie, obsługuje wyższe strumienie i jest dedykowana układom wymagającym dużej dynamiki przy siłownikach o dużych średnicach.

Zawór dobieramy na podstawie przepływu (Cv/Sonic Conductance), skoku siłownika i prędkości pracy. Seria 1000 nadaje się do siłowników o małych średnicach (np. 12–25 mm), seria 2000 do średnich (32–63 mm), a seria 4000 do dużych (80–125 mm). Dłuższe przewody pneumatyczne lub wyższa dynamika wymagają stosowania zaworów o większym przepływie.

Wewnętrzne okablowanie oznacza zintegrowaną taśmę lub magistralę sterującą umieszczoną w płycie bazowej. Dzięki temu cewki zaworów nie wymagają pojedynczych przewodów – całe sterowanie odbywa się np. przez jedno złącze wielopinowe co skraca czas uruchomienia.

SMC oferuje cewki standardowe, niskomocowe, wysokiej odporności na temperaturę, z ręcznym sterowaniem oraz o podwyższonej odporności na warunki środowiskowe (IP67). Moc cewek jest zoptymalizowana: seria VQ1000 ma najniższe zużycie energii, a VQ4000 oferuje wersje do pracy w wymagających warunkach przemysłowych.

Media robocze to sprężone powietrze filtrowane zgodnie z ISO 8573-1: klasy 5.6.4 lub lepszej. Zalecane jest stosowanie filtrów 5 µm. Zawory nie są przewidziane do pracy z mediami płynnymi ani agresywnymi chemicznie.

Tak, zawory SMC VQ are fabrycznie smarowane na cały okres eksploatacji i przystosowane do pracy bez dodatkowego olejowania powietrza. Dodawanie oleju do instalacji nie jest konieczne, a wręcz może skrócić żywotność zaworu.

Seria 1000 oferuje przepływy do około 400 Nl/min, seria 2000 około 1000 Nl/min, a seria 4000 nawet ponad 3000 Nl/min. Różnice wynikają z wielkości gniazd, przekrojów wewnętrznych oraz siły napędu cewki.

Tak, płyty VQ mogą być wyposażone w dedykowane moduły Fieldbus: EtherNet/IP, PROFINET, EtherCAT, DeviceNet, Profibus i inne. Umożliwia to adresowanie pojedynczych zaworów z poziomu sterownika PLC bez konieczności stosowania klasycznego okablowania wielożyłowego.

Neutralne położenia mogą być trzy:

• środek zamknięty – obie strony siłownika odcięte,
• środek zasilony – strony siłownika połączone z zasilaniem,
• środek odpowietrzony – strony siłownika podłączone do wylotu.

Każda z funkcji zapewnia inną logikę bezpieczeństwa i odciążenia systemu.

Manual override umożliwia załączenie zaworu bez sygnału elektrycznego. Jest przydatne przy uruchamianiu maszyn lub diagnostyce. Dostępne są wersje impulsowe (chwilowe) oraz bistabilne (przełączane).

Dostępne są:

• cewki DC 12–24 V,
• AC z prostownikiem,
• wersje niskomocowe (energooszczędne),
• cewki ze złączami DIN, M12, gniazdami bezpośrednimi i kodowanymi.

Tak, technologia zaworów SMC VQ cechuje się bardzo krótkimi czasami przełączania: seria VQ1000 oferuje nawet 5–10 ms, seria VQ2000 około 10–15 ms, a seria VQ4000 poniżej 25 ms. Dzięki temu świetnie nadają się do szybkich cykli w robotyce, pakowaniu i automatyce montażowej.

Kluczowe jest stosowanie odpowiednich momentów dokręcania elementów płytowych, właściwej jakości powietrza oraz okresowe przeglądy uszczelnień. Zawory VQ są odporne na zużycie, jednak nieszczelności wynikają zwykle z uszkodzeń przyłączeń lub niewłaściwego montażu płyt.

Tak, konstrukcja obejmuje amortyzację wewnętrzną oraz odporność na wibracje zgodnie z normą IEC 60068. Seria VQ4000 ma wzmocnione prowadnice suwaka, co poprawia stabilność pracy w maszynach z dużymi przyspieszeniami.

Dostępne są cewki w klasie IP67, przeznaczone do pracy w warunkach podwyższonej wilgotności i zapylenia. Dodatkowo system płyt bazowych może być uszczelniony dedykowanymi O-ringami.

Płyty mogą być montowane:

• na szynie DIN,
• bezpośrednio do płyty montażowej maszyny,
• w pozycji pionowej lub poziomej.

Zawory mają dowolną orientację montażową, co ułatwia integrację.

Podwójna konstrukcja pozwala zrealizować niezależne sterowanie dwóch obwodów lub redundantne sterowanie krytycznym elementem, jak chwytak lub siłownik w układach bezpieczeństwa kategorii 2 lub 3, pod warunkiem odpowiedniego doboru osprzętu.

Tak, ale tylko w ograniczonych aplikacjach – zawory 3/2 (lub 2x3/2) świetnie nadają się do sterowania chwytakami podciśnieniowymi. Natomiast zawory 5/2 i 5/3 nie są optymalne dla wysokich poziomów podciśnienia ze względu na konstrukcję suwaka, który wymaga różnicy ciśnień dla poprawnej pracy. SMC zaleca stosowanie zaworów dedykowanych do próżni przy silniejszych podciśnieniach.

Seria VQ1000 (najmniejsza) osiąga ok. 250–400 Nl/min, VQ2000 około 700–1000 Nl/min, natomiast VQ4000 przekracza 3000 Nl/min. Wynika to z większych przekrojów wewnętrznych, bardziej wydajnych cewek oraz konstrukcji suwaka o zmniejszonych oporach przepływu.

Najczęstsze przyczyny to zanieczyszczenia w powietrzu, przeciążenia elektryczne, nieprawidłowa instalacja płyt oraz brak okresowego czyszczenia filtrów. Aby zapobiegać awariom, należy stosować filtrację klasy co najmniej 5 µm, sprawną regulację ciśnienia oraz kontrolę szczelności elementów płytowych. Warto również monitorować zmiany czasu reakcji, które mogą świadczyć o zużyciu.

Tak – szczególnie seria VQ1000 i VQ2000 – zaprojektowane są do cykli rzędu kilkuset tysięcy do kilku milionów przełączeń. Czas reakcji 5–15 ms i niewielka masa ruchoma suwaka sprawiają, że nadają się do bardzo dynamicznych układów montażowych, sortujących i robotycznych.

Serwis polega na sprawdzeniu szczelności O-ringów, kontroli czystości kanałów przepływowych oraz weryfikacji złącz elektrycznych. Co kilka tysięcy godzin pracy zaleca się odkręcenie przyłączy, oczyszczenie powierzchni uszczelniających oraz zmianę uszczelek, jeśli ich elastyczność spadła.

Tak – to jedna z największych zalet systemu VQ. W ramach jednej płyty bazowej można dowolnie łączyć zawory 2x3/2, 5/2 lub 5/3, pod warunkiem że są z tej samej serii (np. wszystkie z VQ2000). Możliwa jest również konfiguracja płyt o różnej liczbie portów zasilania.

Tak, wersje z cewkami niskomocowymi wykorzystują technologię redukcji mocy podtrzymania – po przełączeniu zmniejsza się prąd cewki, co ogranicza wydzielanie ciepła i energochłonność. Oszczędność energii może sięgać nawet 40–60% w stosunku do cewek standardowych.

Typowe zakresy temperatur wynoszą od -10°C do +50°C w standardzie oraz do +60°C dla wersji specjalnych z odpornymi materiałami. Maksymalne temperatury zależą również od zastosowanej cewki i warunków instalacji.

Sama konstrukcja zaworu nie posiada tłumików, ale wyloty można wyposażyć w tłumiki pneumatyczne. SMC oferuje tłumiki kompaktowe, zespolone lub o zwiększonym przepływie. Odpowiedni dobór tłumika ogranicza hałas nawet o kilkanaście dB.

Im krótsze przewody między zaworem a siłownikiem, tym krótszy czas reakcji całego układu. Zaleca się, aby odległość nie przekraczała 1–3 metrów, przy czym seria VQ4000 dzięki wysokiemu przepływowi toleruje większe odcinki. Do precyzyjnych aplikacji stosuje się montaż zaworów „on-cylinder”, ale dotyczy to zwykle innych modeli.

Standardowo używane są uszczelnienia NBR/FKM, które są kompatybilne z powietrzem suchym i naolejanym. Przy nietypowych mediach (np. azot, neutralne gazy techniczne) zawory również działają poprawnie, o ile zachowane są normy czystości i kompatybilności chemicznej.

Najważniejsze zalety to redukcja przewodów, mniejsza liczba błędów montażowych, szybsze przezbrojenia maszyn, spójna estetyka instalacji oraz minimalizacja czasu serwisowych testów ciągłości przewodów.

Tak – wymiana wymaga jedynie odkręcenia dwóch śrub mocujących i odpięcia cewki (v zależności od wersji złącza). Nie ma potrzeby demontażu całej płyty, a układ pozostaje nienaruszony.

Odpowietrzenie odbywa się poprzez wydzielone kanały płytowe, co eliminuje konieczność prowadzenia długich przewodów wydechowych. Odpowietrzenie jest kierunkowe i można je wyposażyć w tłumiki lub moduły kontrolujące przepływ.

Tak, ale tylko jako element wykonawczy – same zawory nie są certyfikowane jako elementy bezpieczeństwa w sensie norm PL lub SIL. Mogą jednak współpracować z dedykowanymi sterownikami bezpieczeństwa w układach podwójnych, redundancji lub kontrolowanego odpowietrzenia siłowników.

Porty najczęściej występują w rozmiarach M5, 1/8”, 1/4” i 3/8”. Seria VQ1000 obsługuje najmniejsze porty M5, seria 2000 zwykle 1/8–1/4”, a seria 4000 1/4–3/8”. Porty można zamówić w wariantach gwintów G, NPT lub Rc.

Płyty pojedyncze mają zintegrowane kanały przepływowe i są kompaktowe. Płyty modułowe pozwalają na dowolną konfigurację liczby sekcji, mieszanie funkcji oraz łatwe rozbudowywanie systemu bez konieczności przebudowy całej wyspy.

Tak – cewki DC mogą być sterowane sygnałami PWM, co często stosuje się do redukcji poboru prądu. Jednak częstotliwość PWM musi być na tyle wysoka, aby nie powodować drgań suwaka i pogorszenia dynamiki.

Standardowe modele nie mają wbudowanych czujników położenia, ale można stosować czujniki ciśnienia na portach wyjściowych do pośredniej kontroli stanu. W przypadku krytycznych aplikacji SMC oferuje inne serie zaworów dedykowanych do monitorowania pozycji.

Moduły Fieldbus montuje się na jednej z końcówek płyty. Zawory przypisuje się adresom logicznym w oparciu o ich kolejność na płycie. Wymagana jest terminacja magistrali oraz oddzielne zasilanie dla cewek.

Standardowe modele nie są certyfikowane do pracy w strefach zagrożonych wybuchem. Jednak SMC oferuje konfiguracje ATEX / IECEx dla wybranych serii zaworów – w zależności od potrzeby można dobrać zamiennik.

Należy stosować zawory 3/2 do sterowania siłownikami jednostronnego działania, odpowiednio dobrać średnice przewodów i siłowników, stosować zawory oszczędnościowe oraz sprawdzać szczelność wyspy zaworowej. Prawidłowo dobrany zawór może zmniejszyć zużycie powietrza nawet o 10–20%.

Kod zawiera informacje o serii, typie zaworu, liczbie portów, rodzaju sterowania i funkcji pneumatycznej. Pierwsza cyfra oznacza serię (1–3 dla 1000–4000), kolejne oznaczają konfigurację gniazd i cewek.

Seria VQ jest konstrukcyjnie odmienna od serii SY czy SQ, dlatego nie da się stosować zaworów zamiennie na tych samych płytach. Możliwa jest jednak kompatybilność elektryczna przy użyciu tych samych standardów cewek.

SMC oferuje cewki z wbudowanymi diodami i układami tłumienia przepięć. Dodatkowo należy stosować odpowiednio ekranowane przewody dla magistral komunikacyjnych oraz odseparowanie przewodów mocy.

Minimalna filtracja wynosi 5 µm, jednak w aplikacjach wysokiej dynamiki zaleca się filtrację 1 µm z osuszaniem powietrza do punktu rosy około +3°C. Zbyt wilgotne powietrze powoduje zwiększone tarcie i spadek żywotności.

Trzeba sprawdzić ciśnienie robocze, drożność kanałów, stan tłumików oraz napięcie cewki. Spadek wydajności często wynika z zabrudzeń lub nieprawidłowej filtracji. W ostateczności należy rozważyć wymianę suwaka lub całego zaworu.

Zawory VQ są zaprojektowane na miliony cykli pracy. W praktyce ich żywotność wynosi kilka lat w warunkach ciągłej pracy, a w aplikacjach o mniejszym obciążeniu – nawet kilkanaście lat. Kluczowa jest jakość powietrza i prawidłowa eksploatacja.