Siłowniki elektryczne z tłoczyskiem serii EPCO - Festo

Siłowniki elektryczne z tłoczyskiem serii EPCO Festo

Siłowniki elektryczne z tłoczyskiem serii EPCO firmy Festo są napędami przeznaczonymi do realizacji liniowego ruchu elektrycznego. Konstrukcja siłownika wykorzystuje silnik krokowy oraz mechanizm śrubowy, który przekształca ruch obrotowy silnika w ruch posuwisty tłoczyska. Dzięki temu siłownik może być stosowany w aplikacjach wymagających kontrolowanego przesuwu, pozycjonowania oraz powtarzalnego wykonywania cykli roboczych.

Seria EPCO jest rozwiązaniem konfigurowalnym. W zależności od wybranego wariantu można dobrać między innymi rozmiar siłownika, długość skoku, skok śruby, rodzaj gwintu tłoczyska, wykonanie silnika oraz sposób kontroli położenia. Na karcie produktu Air-Com dostępnych jest wiele wariantów serii EPCO, co pozwala dobrać wykonanie do konkretnego zadania automatyki przemysłowej.

Jak działa siłownik elektryczny EPCO?

Podstawą działania siłownika EPCO jest przekształcenie ruchu obrotowego silnika w ruch liniowy tłoczyska. Obracająca się śruba powoduje przesuw nakrętki, która jest połączona z tłoczyskiem. W ten sposób obrót silnika zostaje zamieniony na liniowe wysuwanie lub wsuwanie tłoczyska.

Tłoczysko jest prowadzone w sposób zabezpieczający je przed obrotem. Dzięki temu ruch elementu roboczego odbywa się wzdłuż osi siłownika. W zależności od konfiguracji położenie tłoczyska może być kontrolowane za pomocą zintegrowanego enkodera inkrementalnego lub układu z czujnikami zbliżeniowymi.

Siłownik elektryczny z napędem śrubowym

W serii EPCO zastosowano napęd śrubowy. Festo oferuje wykonania z różnymi skokami śruby, co pozwala dobrać charakterystykę napędu do wymaganego zakresu prędkości i siły.

Dla poszczególnych rozmiarów dostępne są różne warianty skoku. W zależności od wykonania stosowane są między innymi skoki 3 mm, 5 mm, 8 mm, 10 mm oraz 12,7 mm na obrót. Mniejszy skok pozwala uzyskać większe przełożenie ruchu śruby, natomiast większy skok umożliwia uzyskanie większej prędkości liniowej przy tej samej prędkości obrotowej silnika.

Rozmiary siłowników EPCO

Seria EPCO obejmuje trzy podstawowe rozmiary konstrukcyjne: 16, 25 i 40. Rozmiar siłownika wpływa między innymi na jego wymiary, możliwości obciążenia oraz dostępne warianty napędu śrubowego.

• EPCO-16 – kompaktowy wariant do aplikacji wymagających niewielkich wymiarów napędu,
• EPCO-25 – wykonanie pośrednie do szerszego zakresu zastosowań,
• EPCO-40 – większy wariant konstrukcyjny przeznaczony do aplikacji wymagających większych możliwości napędu.

Dobór rozmiaru należy przeprowadzić na podstawie wymaganej siły, prędkości, skoku, sposobu montażu oraz parametrów przemieszczanego obciążenia.

Skok siłownika EPCO

Jednym z podstawowych parametrów konfiguracyjnych jest długość skoku. Dostępne warianty obejmują różne długości, zależnie od rozmiaru siłownika. W dokumentacji Festo dla serii EPCO występują między innymi skoki 50, 75, 100, 125, 150, 175, 200, 250, 300, 350 i 400 mm, przy czym dostępność konkretnego skoku zależy od rozmiaru i konfiguracji.

Przy wyborze należy dopasować skok do rzeczywistej drogi wymaganej w maszynie. Zastosowanie zbyt krótkiego skoku może ograniczyć zakres ruchu, natomiast nadmiernie długi skok może niepotrzebnie zwiększać wymiary całego układu.

Prędkość ruchu tłoczyska

Maksymalna prędkość tłoczyska zależy przede wszystkim od rozmiaru siłownika i zastosowanego skoku śruby. Według danych Festo dla serii EPCO maksymalne prędkości wynoszą do 125 mm/s dla wybranych konfiguracji EPCO-16, do 150 lub 300 mm/s dla innych wariantów tego rozmiaru, do 500 mm/s dla EPCO-25 oraz do 460 mm/s dla wybranej konfiguracji EPCO-40.

Nie należy jednak traktować maksymalnej prędkości jako parametru wspólnego dla całej serii. Konkretna wartość zależy od wybranego wariantu siłownika, dlatego podczas doboru należy zawsze sprawdzić kartę techniczną konkretnego wykonania.

Pozycjonowanie i powtarzalność

Siłowniki EPCO mogą być stosowane w układach wymagających powtarzalnego pozycjonowania. Festo podaje dla serii powtarzalność na poziomie ±0,02 mm, przy czym parametr ten odnosi się do odpowiednich konfiguracji i warunków określonych przez producenta.

W wykonaniach wyposażonych w enkoder informacja o położeniu może być wykorzystywana przez sterownik do kontroli ruchu. Pozwala to realizować aplikacje, w których tłoczysko musi zatrzymywać się w określonych punktach lub wykonywać powtarzalne cykle ruchowe.

Enkoder i kontrola położenia

Wybrane warianty EPCO mogą być wyposażone w zintegrowany enkoder inkrementalny. Enkoder dostarcza informacji o położeniu elementu napędowego i może być wykorzystywany do sterowania ruchem w zamkniętej pętli regulacji.

Festo przewiduje również wykonania bez zintegrowanego przetwornika położenia, przeznaczone do pracy bez sprzężenia zwrotnego. Dostępne są także warianty z magnesem pierścieniowym i możliwością zastosowania czujników zbliżeniowych.

Wybór odpowiedniego rozwiązania zależy od wymagań dotyczących kontroli położenia. Jeżeli aplikacja wymaga informacji zwrotnej o rzeczywistym położeniu tłoczyska, należy wybrać odpowiednią wersję EPCO i kompatybilny sterownik.

Silnik krokowy w siłownikach EPCO

Siłowniki EPCO wykorzystują silnik krokowy jako źródło napędu. Silnik krokowy umożliwia realizację kontrolowanego ruchu poprzez sterowanie jego kolejnymi krokami, a w odpowiednio skonfigurowanym układzie również kontrolę prędkości i położenia.

Połączenie silnika krokowego z mechanizmem śrubowym tworzy kompaktowy napęd liniowy, który może być stosowany w maszynach wymagających programowalnego ruchu liniowego. Dobór sterownika silnika powinien uwzględniać konkretną wersję siłownika oraz wymagania aplikacji.

Wersje tłoczyska z gwintem zewnętrznym i wewnętrznym

Seria EPCO oferuje różne wykonania zakończenia tłoczyska. W zależności od wariantu dostępny jest gwint zewnętrzny lub gwint wewnętrzny. Pozwala to dopasować sposób połączenia siłownika z elementem wykonawczym do konstrukcji maszyny.

Przy wyborze wariantu należy sprawdzić nie tylko długość skoku i rozmiar siłownika, ale również rodzaj gwintu tłoczyska. Jest to istotne przy projektowaniu bezpośredniego połączenia z elementem napędzanym lub zastosowaniu dodatkowych akcesoriów montażowych.

Możliwość zastosowania przedłużonego tłoczyska

W ramach konfiguracji EPCO dostępne są również warianty z przedłużonym tłoczyskiem. Rozwiązanie to może być wykorzystane w aplikacjach, w których standardowa długość zakończenia tłoczyska nie jest wystarczająca do prawidłowego połączenia z elementem wykonawczym.

Długość dostępnego przedłużenia zależy od rozmiaru siłownika. Parametr ten należy uwzględnić już na etapie projektowania układu, ponieważ wpływa na całkowitą długość napędu.

Prowadzenie i zabezpieczenie tłoczyska przed obrotem

Tłoczysko siłownika EPCO jest prowadzone w sposób uniemożliwiający jego swobodne obracanie. Jest to istotne w przypadku zastosowania elementów wykonawczych wymagających zachowania określonej orientacji podczas ruchu liniowego.

Pomimo zastosowanego prowadzenia należy zwrócić uwagę na sposób przenoszenia obciążeń. Siłownik nie powinien być traktowany jako prowadnica dla dużych sił poprzecznych. W aplikacjach z obciążeniami bocznymi zaleca się zastosowanie odpowiedniego zewnętrznego prowadzenia.

Możliwości montażu siłowników EPCO

Siłowniki EPCO mogą być montowane w dowolnej pozycji. Konstrukcja siłownika pozwala na dopasowanie jego położenia do geometrii projektowanej maszyny.

Festo przewiduje również dodatkowe elementy montażowe, takie jak kołnierze wahliwe i zestawy adapterów. Pozwalają one dopasować sposób mocowania napędu do konstrukcji urządzenia.

Siłowniki EPCO jako alternatywa dla pneumatyki

Siłownik elektryczny może być stosowany w aplikacjach, w których wymagane jest programowalne pozycjonowanie oraz możliwość elastycznej zmiany parametrów ruchu. W przeciwieństwie do standardowego siłownika pneumatycznego napęd elektryczny nie wymaga sprężonego powietrza jako medium roboczego.

Napędy elektryczne sprawdzają się między innymi w aplikacjach pozycjonowania, montażu, dozowania, transportu i manipulacji. Są szczególnie przydatne tam, gdzie cykl wymaga kilku pozycji pośrednich lub zmiennego profilu ruchu.

Nie oznacza to jednak, że siłownik elektryczny jest bezpośrednim zamiennikiem każdego siłownika pneumatycznego. Przy wyborze rozwiązania należy uwzględnić wymaganą siłę, prędkość, cykl pracy, obciążenia oraz sposób sterowania.

Dobór siłownika elektrycznego EPCO

Prawidłowy dobór siłownika EPCO powinien uwzględniać kilka podstawowych parametrów. Najważniejsze z nich to siła osiowa, skok, wymagana prędkość, masa przemieszczanego elementu, częstotliwość cykli oraz wymagania dotyczące pozycjonowania.

Należy również dobrać odpowiedni skok śruby. Wpływa on na zależność pomiędzy prędkością obrotową silnika a prędkością liniową tłoczyska, a także na charakterystykę uzyskiwanego ruchu.

W przypadku aplikacji wymagających kontroli rzeczywistego położenia należy wybrać odpowiedni wariant z enkoderem lub innym systemem pomiarowym. Istotna jest również kompatybilność siłownika ze sterownikiem oraz pozostałymi elementami układu napędowego.

Konfiguracja siłownika EPCO

Seria EPCO została zaprojektowana jako system konfigurowalny. Oznaczenie konkretnego wykonania zawiera informacje dotyczące między innymi rozmiaru, skoku, skoku śruby, rodzaju zakończenia tłoczyska oraz wersji silnika i systemu pomiarowego.

W praktyce oznacza to możliwość dobrania siłownika do konkretnej aplikacji zamiast stosowania jednego, niezmiennego wariantu. Na karcie produktu Air-Com dostępne są różne wykonania EPCO, dlatego przed zakupem należy wybrać wariant odpowiadający wymaganiom projektowanego układu.

Przykładowe konfiguracje serii EPCO

Praca ciągła i parametry ruchu

Dla wybranych wariantów EPCO Festo podaje 100% cykl pracy. Nie należy jednak automatycznie przenosić tego parametru na wszystkie wykonania serii. Dopuszczalna charakterystyka pracy zależy od konkretnej konfiguracji oraz warunków obciążenia.

Przy projektowaniu aplikacji należy uwzględnić nie tylko maksymalną prędkość, ale również przyspieszenie, obciążenie, długość skoku, częstotliwość cykli oraz wymagany czas pracy. Dla serii EPCO maksymalne przyspieszenie określone przez Festo wynosi 10 m/s².

Parametry techniczne serii EPCO

• Producent: Festo
• Seria: EPCO
• Typ: siłownik elektryczny z tłoczyskiem
• Zasada działania: zamiana ruchu obrotowego silnika na ruch liniowy
• Typ silnika: silnik krokowy
• Rozmiary: 16, 25, 40
• Mechanizm napędowy: śrubowy
• Skok śruby: zależny od wariantu, m.in. 3, 5, 8, 10 i 12,7 mm/obr.
• Pozycjonowanie: zależnie od konfiguracji
• Powtarzalność: do ±0,02 mm, zależnie od wariantu i warunków pracy
• Maksymalne przyspieszenie: 10 m/s²
• Montaż: dowolna pozycja
• Stopień ochrony: IP40
• Temperatura otoczenia: 0–50°C
• Temperatura przechowywania: -20–60°C

Dokładne parametry, w tym maksymalna prędkość, dostępne długości skoku, dopuszczalne obciążenie, rodzaj gwintu tłoczyska oraz sposób pomiaru położenia, zależą od konkretnego wariantu EPCO. Przy doborze należy korzystać z danych technicznych wybranego wykonania.

Siłowniki elektryczne EPCO Festo – konfigurowalny napęd liniowy

Siłowniki elektryczne z tłoczyskiem serii EPCO Festo są przeznaczone do realizacji liniowych ruchów w maszynach i urządzeniach automatyki przemysłowej. Zastosowanie silnika krokowego oraz mechanizmu śrubowego pozwala przekształcić ruch obrotowy w kontrolowany przesuw tłoczyska.

Szeroki wybór konfiguracji obejmuje różne rozmiary, skoki śruby, długości skoku, wykonania tłoczyska oraz warianty z pomiarem położenia. Dzięki temu siłownik elektryczny EPCO można dobrać do wymagań konkretnej aplikacji związanej z pozycjonowaniem, montażem, transportem, dozowaniem lub manipulacją.

Przed wyborem konkretnego wariantu należy określić wymagane obciążenie, skok, prędkość, częstotliwość pracy oraz sposób sterowania. W przypadku układów wymagających sprzężenia zwrotnego należy dodatkowo dobrać wersję wyposażoną w odpowiedni system pomiaru położenia i kompatybilny sterownik.