W prasie do klejenia drewna samo określenie „hydrauliczna” nie zawsze opisuje całą maszynę. Na rynku spotyka się konstrukcje, w których hydrauliczny jest wyłącznie docisk główny, natomiast elementy wyrównujące pakiet pracują pneumatycznie albo są ustawiane ręcznie.
Dostępne są również prasy w pełni hydrauliczne, gdzie zarówno dociski główne, jak i boczne korzystają z układu olejowego. Różnica nie sprowadza się do nazwy napędu. Wpływa na dostępny zakres siły, sposób stabilizowania wsadu, zachowanie układu pod obciążeniem, organizację pracy operatora oraz możliwość dopasowania maszyny do produkcji seryjnej.
Pełna hydraulika nie jest jednak celem samym w sobie. Nie każda stolarnia potrzebuje przecież rozbudowanej prasy. O jej wyborze powinno z jednej strony decydować przeznaczenie, czyli do czego będzie wykorzystywana, a z drugiej – jaka jest wymagana wydajność. Dopiero na podstawie tych danych należy dobrać odpowiednią liczbę siłowników, ich średnice i skoki, rozstaw punktów nacisku, podział na sekcje, wybrać typ konstrukcji (np. przyścienna lub obrotowa) oraz zestaw podajników towarzyszących.
W tym artykule wyjaśniamy, czym różnią się funkcje docisku głównego i bocznego, kiedy pneumatyka jest rozwiązaniem wystarczającym, a kiedy w pełni hydrauliczna prasa daje wymierną przewagę.
Co oznacza określenie „w pełni hydrauliczna prasa”?
W typowej prasie do klejonki można wyróżnić dwa podstawowe kierunki oddziaływania na materiał. Docisk główny wytwarza nacisk potrzebny do zamknięcia spoin klejowych. W zależności od układu maszyny działa z góry, z boku albo w kierunku określonym konstrukcją łoża. Druga grupa elementów stabilizuje i wyrównuje pakiet. Są to dociski boczne, górne lub wyrównujące, które ograniczają przemieszczanie lameli i pomagają utrzymać właściwą geometrię wsadu.
W pełni hydrauliczna prasa wykorzystuje siłowniki hydrauliczne w obu tych funkcjach. Nie oznacza to, że każdy siłownik musi mieć jednakową średnicę, skok i ciśnienie zasilania. Docisk główny oraz docisk boczny wykonują różne zadania, dlatego powinny być dobierane oddzielnie. Możliwe jest także podzielenie prasy na niezależne sekcje, zastosowanie odrębnych zaworów, reduktorów ciśnienia i timerów albo wyłączanie nieużywanych siłowników.
Przeciwieństwem pełnej hydrauliki nie jest wyłącznie prasa pneumatyczna. Często spotykane jest rozwiązanie mieszane: główne siłowniki są hydrauliczne, ponieważ muszą osiągać wysoką siłę, natomiast dociski wyrównujące są pneumatyczne. W prostszych zastosowaniach taki układ może działać prawidłowo i być ekonomicznie uzasadniony. Jego przydatność kończy się jednak tam, gdzie boczne ustawienie ciężkiego pakietu samo staje się wymagającą operacją technologiczną, a nie tylko lekkim dosunięciem elementów do bazy.
Hydrauliczny i pneumatyczny docisk boczny – najważniejsze różnice
Hydraulika i pneumatyka wykorzystują podobną zasadę: ciśnienie medium działa na powierzchnię tłoka, wywołując siłę. Różnica w zachowaniu wynika przede wszystkim z właściwości medium i typowego poziomu ciśnienia roboczego. W pneumatyce medium jest sprężone powietrze, które pozostaje ściśliwe. W hydraulice pracuje ciecz o znacznie mniejszej ściśliwości.
W praktyce pneumatyka jest ceniona za prostotę i relatywnie niski koszt. Jeżeli docisk boczny ma dosunąć niewielkie lamele do ogranicznika, siłownik pneumatyczny może wykonać to zadanie skutecznie. Nie ma technicznego sensu komplikować maszyny tylko po to, by wszystkie napędy nosiły tę samą nazwę.
Hydrauliczny docisk boczny uzyskuje przewagę wtedy, gdy potrzebna jest duża siła, która wymaga stabilnego podtrzymania pakietu. Ciecz robocza pozwala uzyskać bardziej „sztywne” zachowanie napędu pod obciążeniem. Nadal trzeba jednak właściwie zaprojektować zawory, przewody, zabezpieczenia, regulację i sposób utrzymania ciśnienia.
| Kryterium | Docisk hydrauliczny | Docisk pneumatyczny |
|---|---|---|
| Typowa rola | Duże i stabilne siły, cięższe pakiety, wymagające wyrównanie | Lekkie dosuwanie, pozycjonowanie i szybkie ruchy |
| Medium robocze | Olej hydrauliczny | Sprężone powietrze |
| Siła przy podobnym gabarycie siłownika | Zwykle znacznie większa | Zwykle mniejsza |
| Infrastruktura | Agregat, zbiornik, zawory i przewody hydrauliczne | Sprężarka, przygotowanie powietrza i sieć pneumatyczna |
| Utrzymanie obciążenia | Bardzo dobre po prawidłowym zaprojektowaniu obwodu | Zależne m.in. od stabilności ciśnienia powietrza |
| Główne ryzyka eksploatacyjne | Wycieki oleju, temperatura | Nieszczelności powietrza, wilgoć, spadki ciśnienia, stan uszczelnień i koszt sprężania |
| Najlepsze zastosowanie | Wymagające klejonki i wysoka powtarzalność, klejenie twardych gatunków tj. dąb, sosna, duże profile | Proste, lekkie operacje wyrównujące, niższa wydajność, klejenie miękkich gatunków tj. sosna, świerk, lamele, mniejsze profile |
Tabela 1. Porównanie docisku hydraulicznego i pneumatycznego. Opracowanie firmy JUWAL.
Kiedy docisk pneumatyczny jest rozwiązaniem wystarczającym?
Pełna hydraulika nie musi być racjonalna w małej stolarni wykonującej sporadycznie lekkie płyty, szczególnie jeżeli zakład posiada stabilną instalację sprężonego powietrza, a materiał jest dobrze skalibrowany. Jeżeli docisk boczny ma jedynie dosunąć kilka cienkich lameli do sztywnego ogranicznika, siła wymagana do tej operacji może być niewielka. Układ mieszany pozwala wtedy ograniczyć koszt maszyny i zachować prostą automatykę.
Ocena powinna obejmować rzeczywiste warunki w hali. Jeżeli z tej samej sieci powietrznej korzysta wiele urządzeń, chwilowe spadki ciśnienia mogą zmieniać zachowanie napędów. Znaczenie mają też przepływ, długość przewodów, przygotowanie powietrza i stan instalacji.
Kiedy warto wybrać w pełni hydrauliczną prasę?
Pierwszą przesłanką są gabaryty samego materiału klejonego. Im cięższy i bardziej podatny na nierówne ułożenie wsad, tym większą pracę musi wykonać układ wyrównujący. Dotyczy to zwłaszcza twardych gatunków drewna, szerokich stopni, grubych blatów, wielowarstwowych belek oraz pakietów klejonych na grubość.
Drugą przesłanką jest wymagana powtarzalność. W produkcji jednostkowej operator może poświęcić więcej czasu na ręczne ustawienie materiału. Przy pracy seryjnej każde dodatkowe ustawienie, poprawka i ponowne dociśnięcie mnoży się przez liczbę cykli. Hydrauliczne dociski boczne mogą skrócić i ustandaryzować etap bazowania, szczególnie gdy ich kolejność i ciśnienie są kontrolowane przez układ sterowania.
Trzecią przesłanką jest potrzeba niezależnej pracy kilku sekcji jednocześnie. Prasa do klejenia może być podzielona tak, aby wykorzystywać tylko część długości albo równolegle obsługiwać kilka pakietów. W takim przypadku hydrauliczna regulacja poszczególnych obwodów pozwala dopasować pracę do aktualnego wsadu. Dodatkowo przy odpowiednio zaprojektowanym układzie każda sekcja może pracować z innym ciśnieniem.
Czwartą przesłanką jest znaczenie obróbki następującej po klejeniu. Jeżeli każde przesunięcie lameli zwiększa ilość szlifowania, strugania albo odpadów, wartość dokładnego wyrównania można policzyć. Oszczędność kilku minut na jednym elemencie bywa ważniejsza niż skrócenie samego czasu prasowania. Dotyczy to szczególnie produktów z drogiego drewna, gdzie dodatkowy naddatek oznacza realny koszt materiałowy.
Piątą przesłanką jest ergonomia. Ciężkich stopni, grubych blatów czy elementów więźby nie powinno się pozycjonować wyłącznie siłą operatora. Odpowiednio zaprojektowany system docisków i łatwy dostęp do pola roboczego ograniczają ręczne manipulowanie wsadem. Pełna hydraulika nabiera największego sensu, gdy jest częścią przemyślanej konstrukcji: właściwej wysokości roboczej, otwieranych ramion, ograniczników, stołów podawczych albo urządzeń wspomagających transport.
Prasa przyścienna czy obrotowa?
Pełną hydraulikę można zastosować zarówno w prasie przyściennej, jak i obrotowej. Wybór konstrukcji wynika przede wszystkim z asortymentu, czasu prasowania, planowanej wydajności i organizacji hali.
Prasa przyścienna zapewnia czytelny dostęp od frontu i może być budowana modułowo. Dobrze sprawdza się przy długich elementach, zmiennych długościach oraz produkcji, w której duże znaczenie ma elastyczne wykorzystanie kolejnych sekcji.
Prasa obrotowa, nazywana także wiatrakową, posiada kilka pól roboczych rozmieszczonych wokół osi. Jej główną zaletą jest możliwość nakładania kolejnego pakietu, gdy inne pozostają pod naciskiem, co znacząco zwiększa wydajność produkcji.
W prasach JUWAL możliwe jest projektowanie docisków głównych i bocznych jako hydraulicznych oraz dopasowanie konstrukcji do konkretnego produktu. W rozwiązaniu przyściennym dodatkową korzyścią mogą być hydraulicznie otwierane na boki ramiona, poprawiające dostęp podczas załadunku i rozładunku klejonego materiału. W prasie obrotowej wartością jest natomiast ciągłość cyklu osiągana dzięki kilku niezależnym polom roboczym.
Sterowanie, kontrola czasu i utrzymanie ciśnienia
W prostej prasie operator może sterować zaworami ręcznymi za pomocą dźwigni i kontrolować czas niezależnym timerem. W bardziej rozbudowanej maszynie układ PLC może realizować sekwencję: zamknięcie zabezpieczeń, wyrównanie pakietu, uruchomienie docisku głównego, kontrolę osiągnięcia nastawy, odliczanie czasu oraz sygnalizację zakończenia cyklu.
Automatyzacja powinna zmniejszać ryzyko pomyłki, a nie ukrywać proces przed operatorem. Panel może pokazywać stan pól, aktywne sekcje, czas pozostały do końca i ewentualne błędy. W JUWAL to od klienta zależy, które rozwiązanie wybierze, jednakże trzeba mieć na uwadze, że rozwiązanie związane z większą liczbą elektroniki spowoduje znaczący wzrost ceny maszyny.
Jakie dane przekazać producentowi prasy?
Rzetelny dobór zaczyna się od produktu. Producent powinien otrzymać co najmniej zakres długości, szerokości i wysokości, grubość lameli, liczbę warstw oraz informację o dopuszczalnych odchyłach. Potrzebne są również informacje dotyczące gatunków drewna, opisu przygotowania powierzchni i wymaganej wydajności.
Istotne są też warunki hali: dostępne miejsce, droga transportu, poziom posadzki, zasilanie elektryczne. W przypadku długiej prasy trzeba uwzględnić miejsce na manipulowanie materiałem, a w konstrukcji obrotowej – pełną strefę ruchu.
Warto określić potrzebę niezależnych timerów, sygnalizacji, trybu ręcznego i automatycznego oraz integracji z innymi maszynami. Im dokładniej opisany proces, tym lepiej urządzenie będzie odpowiadało potrzebom wykorzystania.
Podsumowanie
W pełni hydrauliczną prasę warto wybrać wtedy, gdy zarówno docisk główny, jak i wyrównanie boczne wymagają dużej, stabilnej i kontrolowanej siły. Najczęściej dotyczy to ciężkich pakietów, twardych gatunków drewna, klejenia na grubość, dużej produkcji seryjnej oraz wyrobów, w których ewentualne przesunięcie lameli zwiększa koszt dalszej obróbki.
Pełna hydraulika może przynieść szczególne korzyści jako prasa do blatów, stopni schodowych, nóg stołowych, trumien, długich legarów, belek i wybranych elementów stolarki.
Nie istnieje jednak jeden zestaw parametrów właściwy dla wszystkich produktów. Prasa do drzwi nie musi odpowiadać prasie do okien, a prasa do klejenia więźby dachowej podlega innym wymaganiom niż prasa do nóg stołowych. Nawet w obrębie blatów różnica pomiędzy cienkimi lamelami sosnowymi a ciężkim pakietem dębowym może całkowicie zmienić dobór.
Najważniejsza zasada brzmi: najpierw produkt i proces, później wymagana siła i wydajność, a dopiero na końcu konstrukcja, hydraulika oraz automatyka. Takie podejście pozwala uniknąć zarówno maszyny zbyt słabej, jak i niepotrzebnie rozbudowanej.
Najczęściej zadawane pytania
Czy prasa hydrauliczna musi posiadać docisk boczny?
Nie każda prasa go potrzebuje. Docisk boczny jest szczególnie przydatny przy pakietach z wielu lameli, klejeniu na grubość oraz produktach, w których istotne jest wyrównanie krawędzi. Jego wymagane parametry wynikają z masy, geometrii i zachowania wsadu.
Czy docisk boczny zwiększa nacisk klejenia?
Docisk boczny nie zastępuje docisku głównego. Oddziałuje w innym kierunku i służy przede wszystkim do ustawienia, wyrównania oraz stabilizacji wsadu. Z tego względu znacząco wpływa na jakość wyrobu gotowego dbając o zachowanie równej, powtarzalnej w cyklu produkcyjnym powierzchni.
Czy hydrauliczny docisk boczny jest zawsze lepszy od pneumatycznego?
Hydraulika jest korzystna przy dużej wymaganej sile, ciężkich pakietach i potrzebie stabilnego utrzymywania położenia. Pneumatyka może natomiast być wystarczająca przy lżejszym dosuwaniu prawidłowo przygotowanych elementów, zwłaszcza gdy proces nie wymaga bardzo wysokiej precyzji klejenia ani maksymalnej wydajności.
Czy większa liczba siłowników oznacza lepszą prasę?
Nie. Liczą się średnice, ciśnienie, skok, rozstaw, geometria belek i sztywność ramy. Liczba siłowników bez tych danych nie pozwala ocenić ani całkowitej siły, ani równomierności docisku.
Czy jedna prasa może kleić blaty, stopnie i nogi stołowe?
Może, jeśli zakres wymiarów, rozstaw docisków, skok i podział na sekcje zostały przewidziane dla tych produktów. Uniwersalność powinna być potwierdzona analizą konkretnych formatów, a nie tylko deklaracją maksymalnego wymiaru.
Kiedy wybrać prasę obrotową?
Prasa obrotowa jest szczególnie korzystna, gdy wymagane jest osiąganie wysokiej wydajności. Operator może obsługiwać kolejne pola podczas trwania wcześniejszych cykli, co umożliwia pracę w cyklu ciągłym.
Czy prasa używana do klejonki może zostać dostosowana do innego produktu?
Często jest to możliwe, ale trzeba ocenić ramę, rozstaw docisków, skoki, hydraulikę, sterowanie i bezpieczeństwo. Koszt modernizacji należy policzyć przed zakupem, ponieważ może przewyższyć różnicę między maszyną używaną a nową konstrukcją dopasowaną do procesu.
Jak rozpocząć dobór w pełni hydraulicznej prasy?
Należy przygotować informacje o wyrobie gotowym, podać wymiary elementów, gatunek drewna, grubości lameli, wymaganą wydajność oraz informacje o hali. Na tej podstawie pracownicy firmy JUWAL zaproponują konkretne rozwiązanie.
