Пневмораспределитель AirTAC 4V410-15: надежное управление потоками сжатого воздуха

Пневмораспределитель AirTAC 4V410-15 предназначен для изменения направления потока сжатого воздуха в пневматических системах. Он поочерёдно соединяет рабочие полости исполнительного механизма с питающей магистралью и выхлопом. Основное применение устройства — управление пневмоцилиндрами двустороннего действия в производственных машинах и автоматизированных установках. Модель выполнена по схеме 5/2: имеет пять пневматических каналов и два положения переключающего элемента. Распределитель оснащён одной электромагнитной катушкой и пружинным возвратом. Электрический сигнал изменяет направление подачи воздуха, а после снятия сигнала золотник возвращается в исходное положение при соблюдении предусмотренных условий эксплуатации.

Функциональная схема

Распределитель управляет движением пневматического исполнительного механизма посредством переключения соединений между каналами. Он не создаёт давление и не задаёт точное положение штока: эти задачи зависят от источника сжатого воздуха, механики установки и дополнительных элементов пневмосистемы. Пять каналов выполняют следующие функции:

• P, или 1, — подвод сжатого воздуха от питающей магистрали;
• A и B, или 2 и 4, — соединение с рабочими полостями пневмоцилиндра;
• R и S, или 3 и 5, — отвод воздуха из освобождаемой полости в атмосферу.

В одном положении золотника питание соединяется с первым рабочим каналом, а второй рабочий канал — с выхлопом. После переключения соединения меняются местами. Благодаря этому цилиндр выполняет прямой и обратный ход. Обозначение 4V410-15 определяет базовое исполнение распределителя, но не содержит всех сведений об электрической части. Напряжение, род тока и параметры катушки необходимо учитывать по полной маркировке конкретного изделия.

Технические характеристики

Модель относится к распределителям серии 400 с электропневматическим управлением. При оценке совместимости с установкой основное значение имеют схема переключения, давление питания, присоединительные размеры и исполнение электромагнита. Основные параметры базового исполнения:

• функциональная схема — 5/2, пять каналов и два положения;
• число электромагнитных катушек — одна;
• возврат в исходное положение — пружинный;
• тип переключающего элемента — золотниковый;
• управление основным золотником — пневматическое, через электромагнитный пилот;
• присоединительный размер — 1/2 дюйма;
• рабочее давление — 0,15–0,8 МПа, или приблизительно 1,5–8 бар;
• рабочая среда — подготовленный сжатый воздух;
• материал основного корпуса — алюминиевый сплав.

Нижняя граница рабочего давления имеет принципиальное значение. Электромагнит управляет пилотной ступенью, а основной золотник перемещается под действием сжатого воздуха. При недостаточном давлении надёжное переключение не обеспечивается даже при исправной катушке. Размер 1/2 дюйма характеризует присоединение трубопроводов. Фактическая пропускная способность всей линии дополнительно зависит от внутреннего диаметра фитингов, длины трубок, сопротивления глушителей и перепада давления. Тип трубной резьбы следует проверять по исполнению поставляемого распределителя: одинаковый номинальный размер не означает совместимость разных резьбовых стандартов. Катушки выпускаются для различных напряжений постоянного и переменного тока. Поэтому подключение только по обозначению корпуса 4V410-15 недопустимо: электрическое питание должно соответствовать маркировке установленного электромагнита.

Конструкция и основные компоненты

Конструкция объединяет силовую пневматическую часть и пилотный электромагнитный узел. Такое разделение позволяет переключать основной воздушный поток электромагнитом сравнительно небольшого размера. В состав распределителя входят:

• корпус с питающим, рабочими и выхлопными каналами;
• золотник, изменяющий внутренние соединения между каналами;
• уплотнения, ограничивающие переток воздуха между отдельными полостями;
• электромагнитная катушка, формирующая управляющее магнитное поле;
• пилотный клапан, подающий или снимающий давление в управляющей полости;
• возвратная пружина, задающая исходное положение золотника;
• торцевые элементы, закрывающие внутренние полости корпуса;
• устройство ручного переключения для проверки пневматической части.

Золотник перемещается вдоль оси корпуса. Его рабочие пояски открывают одни проходы и перекрывают другие. Состояние уплотнений влияет на внутреннюю герметичность, стабильность переключения и расход воздуха при неподвижном исполнительном механизме. Ручное управление используют при наладке и диагностике. Его срабатывание может вызвать движение цилиндра, поэтому такая проверка требует освобождения опасной зоны и контроля положения механизма.

Принцип работы

Рабочий цикл начинается с подачи подготовленного воздуха в канал P. При отсутствии электрического сигнала пружина удерживает золотник в исходном положении. Одна полость цилиндра получает воздух под давлением, другая сообщается с атмосферой через соответствующий выхлопной канал. После подачи напряжения происходят следующие процессы:

• катушка создаёт магнитное поле и перемещает якорь пилотного узла;
• пилотный клапан изменяет соединение управляющей полости;
• давление воздуха создаёт усилие на основном золотнике;
• золотник перемещается и переключает рабочие каналы;
• подача воздуха в полости цилиндра меняется местами;
• шток цилиндра начинает движение в противоположном направлении.

После отключения катушки пилотная ступень снимает управляющее воздействие, и пружина возвращает золотник. Продолжительность движения цилиндра при этом определяется не только распределителем, но и объёмом полостей, нагрузкой, давлением и настройкой дросселей. Схема 5/2 не имеет среднего положения. Она не предусматривает отдельного состояния, в котором обе полости цилиндра заперты. Поэтому распределитель нельзя рассматривать как самостоятельное средство удержания нагрузки или остановки штока в произвольной точке.

Управление движением исполнительного механизма

AirTAC 4V410-15 обеспечивает дискретное переключение направления потока. Его основными состояниями являются положение без питания катушки и положение при поданном напряжении. Для управления распределителем применяют выходы контроллера, промежуточные реле или другие коммутационные устройства с подходящими электрическими параметрами. Скорость цилиндра обычно регулируют отдельными дросселями с обратным клапаном. При дросселировании выхлопа ограничивается выход воздуха из освобождаемой полости, что позволяет сделать перемещение более устойчивым. Сам распределитель не является пропорциональным регулятором расхода. При построении системы управления учитывают следующие особенности:

• электрический сигнал должен сохраняться на протяжении требуемого включённого состояния;
• выход управляющего устройства должен выдерживать нагрузку катушки;
• защита от коммутационных перенапряжений должна соответствовать роду тока и схеме подключения;
• после восстановления питания и давления возможно возобновление движения;
• конечное положение цилиндра контролируется отдельными датчиками.

Снятие напряжения не означает полной остановки машины. В типовой схеме оно вызывает переключение распределителя и может привести к обратному ходу цилиндра. Безопасное состояние установки определяют с учётом всей пневматической и механической системы.

Области применения

Распределитель используют в установках, где требуется поочерёдное питание двух полостей исполнительного механизма. Присоединения размером 1/2 дюйма позволяют применять его в линиях с соответствующими расходными требованиями, однако достаточность подачи воздуха оценивают для конкретного цилиндра и рабочего цикла. Характерные области применения:

• упаковочные машины с пневматическими толкателями и прижимами;
• сборочные установки с механизмами перемещения деталей;
• транспортные системы с отсекателями и направляющими;
• технологические приспособления с пневматическим зажимом;
• сортировочные механизмы с возвратно-поступательным движением;
• производственные линии с двухпозиционными пневматическими приводами.

Для вертикальных перемещений и удержания тяжёлых узлов требуются дополнительные решения, препятствующие падению нагрузки. Их необходимость определяется механикой установки и последствиями потери давления.

Таким образом, AirTAC 4V410-15 представляет собой пятилинейный двухпозиционный пневмораспределитель с одной электромагнитной катушкой, пилотным управлением и пружинным возвратом. Он предназначен для изменения направления движения пневмоцилиндров двустороннего действия. Его применение требует согласования давления, расхода воздуха, присоединений и электрических параметров катушки с условиями установки. Компания «Олниса» осуществляет поставки промышленного оборудования на территории России и стран СНГ. Поставки пневматических компонентов предназначены для оснащения производственных установок и обновления действующих систем автоматизации. «Олниса» выступает поставщиком оборудования для промышленных предприятий различных отраслей.