Snímače polohy hydraulických válců

Který snímač pro jaký válec a aplikaci

Co lze osadit na kterou řadu

Obecné vodítko: potřebujete-li jen vědět, že píst dojel, stačí spínače nebo proximity (koncové polohy). Potřebujete-li hlídat více poloh po délce zdvihu, volte svorníkový válec MD se spínači SR / SH. Potřebujete-li vědět, kde přesně píst je v každém okamžiku, volte servoválec s magnetostrikčním snímačem. U přírubových HD / HK a heavy-duty DP jsou v praxi jen dvě cesty — proximity na koncové polohy, nebo rovnou servoprovedení. Jak vybrat samotný válec popisuje článek Jak vybrat dvojčinný hydraulický válec.

Tři principy snímání

Způsob snímání se liší podle toho, co má válec hlásit a jakou má konstrukci. Conforti nabízí tři principy:

• Magnetické snímače — vyžadují magnetický píst a nerezovou trubku. Na svornících řady MD (varianta CD / DK ISO 6020/2) se používají spínače SR / SH, které lze umístit libovolně po délce svorníku, takže hlásí koncové i mezipolohy. U kompaktních válců MP jezdí snímač SP v drážkách po těle válce a nastaví se kdekoli po zdvihu; řady RP a RQ magnetický píst nemají, snímač se u nich neosazuje.
• Indukční proximity (SPV / SPZ / SPK) — snímají pouze koncové polohy pístnice; integrují se do čel (koncových vík) válce a jsou vázané na tlumení. Nepotřebují magnetický píst — kompatibilní s celou řadou: ISO 6020/2 svorníkové (CD / DK) i přírubové (HD / HK) a ISO 6022 (DP).
• Integrovaný magnetostrikční snímač (transducer) — samostatné servořady TD / TK / TH / TX / TP; měří polohu spojitě v celém zdvihu. Snímač je umístěn převážně externě na zadní přírubě válce; u některých uchycení (např. oko) může být interní — s 90° výstupem zabudovaným v těle válce — takové řešení je nutné konzultovat s technickým oddělením.

Proto platí jednoduché vodítko: mezipolohy a body po délce zdvihu umí jen posuvné spínače na svornících (MD), případně kompaktní MP. Koncové polohy na skoro každé řadě ohlídá proximity (s tlumením). Přesnou spojitou polohu dá jen servoválec. Přehled řad a jejich možností shrnují tabulky výše.

MD — spínače SR / SH

Řada MD je varianta svorníkových válců CD / DK doplněná o magnetický píst a nerezovou trubku. Jeden nebo více spínačů se připevní na svorníky a posouvá po délce zdvihu do bodů, kde má hlásit průchod pístu — mezipolohy i koncové polohy. Kdy využít: sekvenční řízení a jednoduchá zpětná vazba do PLC, kde potřebujete hlídat více poloh po délce zdvihu (posuvy, zakladače, upínání).

Spínače se upevňují montážními příchytkami podle průměru pístu: STA (Ø 25–40), STB (Ø 50–63), STC (Ø 80–100) a STD (Ø 125). Pozor na zdroje rušení: silná magnetická pole (elektromotory, cívky, měniče) nebo feromagnetické hmoty poblíž válce mohou snímání ovlivnit; při dlouhých kabelech (nad 3 m) a silných vibracích ověřte zapojení. Detail řady na landingu válce se snímáním koncových poloh (MD).

MP — snímač SP

Z kompaktních válců umí snímat polohu pouze řada MP — má magnetický píst. Klasické REED nebo magnetorezistivní snímače (SP) lze umístit v drážkách kdekoli po zdvihu pro detekci průchodu pístu. Kompaktní řady RP a RQ magnetický píst nemají, snímač se u nich neosazuje.

Novinkou jsou elektronické snímače IO-LINK, které u kompaktního válce snímají píst po celém zdvihu — poskytnou buď spojité odečítání polohy, nebo signál ON/OFF až v 8 programovatelných spínacích bodech. Jsou kompatibilní s celou řadou krátkozdvihových válců MP a montáž nevyžaduje konstrukční úpravy — stávající válec tak lze dovybavit (retrofit) na digitálně monitorovatelný prvek bez výměny celku.

Kdy využít: tam, kde je málo místa a přesto je potřeba zpětná vazba — upínání, malé automatizační jednotky, přípravky. Přehled na landingu kompaktní hydraulické válce RP / MP / RQ.

Proximity SPV / SPZ / SPK

Indukční proximity snímače koncových poloh se osazují do volné pozice na hlavě válce (typicky pozice 4) a jsou vázané na směr tlumení. Nepotřebují magnetický píst, proto je lze osadit i na CD / DK, HD / HK a DP — všude, kde je v daném směru tlumení:

• SPV — snímač vpředu (přední koncová poloha, přední tlumení).
• SPZ — snímač vzadu (zadní koncová poloha, zadní tlumení).
• SPK — snímač vpředu i vzadu; vyžaduje tlumení v obou polohách (K).

Kdy využít: detekce koncových poloh tam, kde je žádoucí plynulá a řízená manipulace a zároveň dává smysl vázat snímání na koncové tlumení — zvedání a manipulace, lisy, dlouhé zdvihy. Na rozdíl od posuvných spínačů MD jde o pevně definované koncové body. Pozice olejových portů a tlumení na hlavě jsou číslované (standardně port v pozici 1, šroub tlumení / odvzdušnění v pozici 3) — proximity obsadí zbývající volnou pozici.

Snímače jsou z nerezové oceli, dodané správně namontované ve válci a otestované před expedicí. Snímač je dodáván s 5m kabelem PUR a konektorem M12. Výstupní signál je řízen spínacím kontaktem („normally open").

Servoválce — magnetostrikční snímač

Servoválce TD / TK (svorníkové ISO 6020/2), TH / TX (přírubové ISO 6020/2) a TP (ISO 6022 heavy-duty) mají integrovaný magnetostrikční snímač polohy zabudovaný v ose válce. Měří polohu spojitě v celém zdvihu, je absolutní (bez referenčního najetí / homingu po zapnutí) a bezkontaktní. To je rozdíl proti spínačům a proximity snímačům, které hlásí jen zvolené body.

Princip: elektrický impuls proběhne feromagnetickým vlnovodem a v místě magnetu spojeného s pístem vznikne mechanická vlna (Wiedemannův jev); z doby jejího návratu se přesně určí poloha. Měření je absolutní (po zapnutí i po výpadku napájení zná snímač polohu okamžitě), bezkontaktní (bez mechanického opotřebení, dlouhá životnost i při intenzivních cyklech) a s krytím IP67 pro prostředí s prachem, chladivy a vibracemi.

• Výstup: analogový 4–20 mA a 0–10 V nebo digitální SSI, CANbus, DeviceNet, PROFIBUS, PROFINET, EtherNet/IP™, EtherCAT® a POWERLINK — stejné protokoly jako hlavní PLC a řídicí systémy, takže integrace nepotřebuje další adaptéry.
• Přesnost v praxi: kromě snímače ji ovlivní i mechanika — vnitřní netěsnost (průsak mezi komorami) a stick-slip (trhavý pohyb při nízké rychlosti). Servoválce proto mají těsnější tolerance, vysokotěsnicí a nízkotřecí těsnění pro plynulý přechod mezi statickým a dynamickým třením.
• Umístění snímače: převážně externě na zadní přírubě válce; u některých uchycení (např. oko) může být interní s 90° výstupem zabudovaným v těle válce — interní řešení konzultujte s technickým oddělením.
• CETOP deska (BV3 = NG6, BV5 = NG10): pro nejlepší reakci válce a nejpřesnější polohování je vhodné osadit servoválec CETOP deskou pro přímou montáž ISO 4401 servoventilu na hlavu válce — zkrátí se hydraulické cesty a mrtvý objem mezi ventilem a válcem, čímž se zrychlí odezva a zvýší přesnost regulace polohy.
• Použití: servořízení, přesné a opakovatelné polohování, regulace polohy či síly, synchronizace os.
• Tyč snímače chrání odnímatelný ocelový kryt na zadní hlavě.

Umístění snímače podle uchycení

Podle typu uchycení válce je snímač buď vnější (na zadní přírubě), nebo vnitřní (integrovaný v těle válce s 90° výstupem):

• Vnější snímač — uchycení A, E, G, H, L, R, X.
• Vnitřní snímač — uchycení B, C, D, M, Q, S, T; na vyžádání u technického oddělení.

Výhody a kde snímače nasadit

Integrace snímačů dělá z válce aktivní prvek řízení — „chytrý" válec podle logiky Industry 4.0. Conforti proto vyvíjí válce, které komunikují s řídicím systémem a v reálném čase hlásí polohu pístu:

• Úplná kontrola pohybu — poloha (a u serva i rychlost) v reálném čase.
• Méně údržby — průběžné sledování stavu komponenty.
• Vyšší bezpečnost — systém umí zasáhnout automaticky při odchylce.
• Snadná integrace — i na stávající instalace (retrofit, zvláště u MP se snímači IO-LINK).

Kde se to nejvíc vyplatí: průmyslová automatizace (optimalizace cyklů, méně prostojů), obráběcí stroje (opakovatelnost a přesnost při vysokých rychlostech), ocelárny (řízení i za vysokých teplot) a lisy a zvedací technika (milimetrové řízení zdvihu = bezpečnost i výkon).