Di dunia pneumatik, katup setara dengan relai yang mengontrol aliran listrik dalam sistem otomasi. Oleh karena itu, dalam artikel kali ini kita akan mempelajari beberapa jenis katup penumatik untuk pneumatic cylinder.

Alih-alih mendistribusikan tenaga listrik ke motor, drive, dan perangkat lain, katup pneumatik mendistribusikan udara ke silinder, aktuator, dan nozel.

Definisi Katup Pneumatik (Pneumatic Valve)

Katup pneumatik, juga disebut katup kontrol arah, diaktifkan dalam berbagai cara termasuk secara manual, dioperasikan dengan solenoid, dan dikemudikan udara. Dalam bentuknya yang paling sederhana, katup 2 arah dan 3 arah dapat terbuka secara normal (NO) atau biasanya tertutup (NC), istilah yang mengacu pada keadaan normalnya tanpa daya yang diberikan. Katup lain yang sangat umum adalah katup 4 arah yang mengalihkan suplai dan pembuangan antara dua port outlet.

Katup yang diaktifkan secara manual biasanya dibuka dan ditutup dengan pedal kaki, aktuator sakelar, pegangan, kenop, atau tombol tekan. Operator mengontrol posisi katup yang diaktifkan, dan pegas atau operator mengembalikan katup ke posisi semula.

Katup yang dioperasikan dengan solenoid valve menggunakan kumparan listrik untuk mengontrol posisi poppet, plunger atau spool untuk membuka atau menutup katup. Tegangan kontrol solenoida seara umum adalah 12V DC, 24 V AC/DC, 120V AC atau 240V AC.

Katup yang dikemudikan udara dioperasikan oleh sumber udara eksternal seperti katup yang dioperasikan dengan solenoid di lokasi yang jauh. Katup juga dapat dikemudikan udara secara internal, memungkinkan penggunaan solenoid listrik terintegrasi yang lebih kecil untuk memberikan sinyal pilot udara untuk mengontrol spool katup yang lebih besar.

Jenis Katup Pneumatik

Dengan katup pneumatik, konfigurasi atau jenis katup menunjukkan bagaimana udara terhubung ke perangkat dan dialihkan melalui katup. Konfigurasi ini memiliki pengaruh yang kuat pada perangkat yang dikendalikan katup, dan pemahaman ini sangat penting untuk menentukan katup yang tepat untuk aplikasi.

Artikel Penjelasan Simbol Sirkuit Pneumatik AutomationDirect berisi informasi yang diperlukan untuk memahami konfigurasi katup, tetapi simbol ini harus ditafsirkan. Simbol pneumatik untuk katup memiliki tiga bagian: aktuasi (bagaimana katup digerakkan), posisi (jumlah posisi dan port) dan aliran (bagaimana udara mengalir melalui perangkat). Metode aktuasi ada di kiri dan kanan simbol, dan dapat dianggap sebagai mendorong kotak ke kiri atau ke kanan. Jumlah kotak menunjukkan jumlah posisi, biasanya dua atau tiga. Aliran pasokan udara atau pembuangan, untuk setiap posisi, ditentukan oleh informasi di setiap kotak.

Setiap posisi katup memiliki satu atau lebih jalur aliran, dan panah di setiap kotak mewakili aliran udara dan pembuangan. Titik di mana setiap jalur menyentuh kotak disebut port, dan untuk menentukan jumlah port, seseorang harus menghitung satu kotak simbol. Jalur aliran juga dapat diblokir, ditunjukkan dengan simbol "T".

Jenis Port Katup Pneumatic dan Jenis Posisi

Jumlah port dan posisi menentukan jenis pekerjaan yang dirancang untuk katup, jadi memilih opsi ini adalah keputusan desain yang kritis. Katup 2-port atau 2-arah, 2-posisi memiliki satu port inlet dan satu port outlet. Jenis katup ini hidup atau mati, tanpa cara untuk melampiaskan tekanan udara, kecuali hanya itu fungsinya.

Jumlah jalur yang berbeda untuk perjalanan udara masuk atau keluar dari katup disebut sebagai "cara" sedangkan keadaan yang tersedia yang berbeda disebut "posisi". Katup yang biasa digunakan dalam aplikasi industri adalah konfigurasi 2, 3 atau 4 arah, katup 2 dan 3 arah memiliki 2 posisi sedangkan katup 4 arah dapat berupa 2 atau 3 posisi.

Jenis katup pneumatik umum:

• 2-port (2-arah), 2-posisi
• 3-port (3-arah), 2-posisi
• 5-port (4-arah), 2-posisi
• 5-port (4-arah), 3-posisi

Dengan menambahkan port ketiga, katup 3-port atau 3-way, 2-posisi dapat memasok dan mengeluarkan tekanan. Tiga port itu adalah udara masuk, udara keluar, dan buang. Sementara tekanan yang melelahkan penting untuk pergerakan silinder, jenis katup ini hanya bekerja dengan baik dalam aplikasi seperti silinder kerja tunggal dengan pegas kembali, atau dalam aplikasi penghembus udara seperti blowing chip dalam proses pemesinan.

Menambahkan dua port lagi mengubah katup menjadi katup 5-port (4-arah), 2-posisi. Sebuah katup 5-port secara teknis katup 4-arah karena ada dua port terbuka untuk 'Knalpot'. Hal ini terutama dilakukan untuk menyederhanakan konstruksi katup.

Ini adalah katup kontrol arah yang paling populer karena dapat memperpanjang dan menarik kembali silinder kerja ganda, memberikan berbagai kemampuan kontrol. Jenis katup ini termasuk port inlet, dua port outlet dan dua port knalpot. Dalam konfigurasi 2 posisi, satu keluaran mengalirkan udara dari saluran masuk dan yang lainnya mengalirkan udara ke saluran buang. Ketika katup diaktifkan, kedua output berada dalam mode yang berlawanan. Ini adalah cara paling umum untuk memperpanjang dan menarik kembali aktuator pneumatik kerja ganda, menekan satu sisi silinder sambil menguras sisi lainnya.

Perlu diingat bahwa single solenoid valve  2 posisi memiliki pegas kembali. Jadi dengan katup berenergi, jika silinder kerja ganda yang terhubung dengannya memanjang, silinder itu akan menarik kembali jika daya listrik hilang (seperti ketika berhenti darurat ditekan) tetapi udara tetap menyala. Jika penghentian darurat juga membuang tekanan udara ke dalam sistem, seperti yang direkomendasikan, silinder akan menarik kembali setelah tekanan dipulihkan kecuali katup diberi energi kembali.

Jika katup solenoid ganda 2 posisi memiliki fitur penahan , gulungan katup ditahan pada posisi mana pun saat berhenti darurat ditekan. Jika silinder berada di tengah langkah ketika stop darurat ditekan, ketika udara dialirkan kembali, katup akan memerintahkan silinder untuk melanjutkan gerakan ke posisi energi semula, bahkan dengan kedua solenoida pada katup tidak diberi energi. Gerakan ini, karena posisi katup yang dipertahankan, dapat menyebabkan masalah. Misalnya, gerakan silinder yang tidak disengaja setelah penghentian darurat dapat merusak perkakas dan harus diperiksa selama desain.

Katup Pneumatik 3-Posisi

Katup 5-port atau 4-arah, 3-posisi menawarkan posisi tengah yang dapat ditentukan untuk tekanan buang atau blok ketika tidak ada solenoid katup yang digerakkan. Katup ini biasanya digunakan dalam aplikasi di mana merupakan persyaratan untuk menghentikan silinder di tengah langkah. Mereka juga digunakan untuk inci atau joging silinder, atau ketika udara harus buang selama berhenti darurat dan tidak ada gerakan silinder diperbolehkan setelah udara diterapkan kembali sampai tombol reset atau tombol start ditekan.

Perhatian diperlukan saat menggunakan katup ini karena ada kompleksitas kontrol tambahan. Katup 3-posisi blok tengah dapat menjebak udara dan menyebabkan gerakan tak terduga dalam kondisi berhenti darurat, terutama jika perkakas macet. Untuk menghadapi kondisi ini, semua energi termasuk udara yang terperangkap harus dikeluarkan saat tombol emergency stop ditekan. Udara juga bisa bocor, menyebabkan silinder melayang atau jatuh.

Katup buang tengah 3-posisi akan membuang semua tekanan ke silinder dalam kondisi berhenti darurat atau ketika kedua solenoida dihilangkan energinya. Selama startup, tidak akan ada udara untuk mengontrol aliran udara ke silinder, menyebabkan kecepatan silinder yang sangat cepat dan mungkin merusak selama siklus mesin pertama. Untuk mencegah kondisi ini, kedua sisi silinder harus diisi dengan tekanan udara saat startup.

Faktor Bentuk Katup

Faktor bentuk katup sering didorong oleh penggunaannya. Ini termasuk konfigurasi internal dan desain eksternal. Konfigurasi internal yang umum termasuk poppet, diafragma dan spool. Katup poppet biasanya dioperasikan dengan solenoid langsung, mirip dengan katup gerbang dalam aplikasi 2 arah, 2 posisi. Piston pilot, diakses dari port pilot, menggerakkan batang katup membuka katup. Katup diafragma bekerja mirip dengan katup poppet tetapi secara fisik mengisolasi solenoid operator dari katup dan fluida kerja dengan menggunakan diafragma. Katup spool, baik yang digerakkan langsung atau yang digerakkan oleh pilot, sering digunakan pada katup port bodi 4 arah, 2 dan 3 posisi. Katup spool ini adalah piston dengan segel yang ketika digeser bergerak sepanjang lubang bukaan atau tutup lubang tergantung pada posisinya. Mereka menyediakan cara yang disederhanakan untuk mengubah jalur aliran, mudah digerakkan dan tidak terpengaruh oleh tekanan.

Faktor bentuk eksternal dari banyak katup membuatnya dapat ditumpuk, memungkinkan lebih banyak katup untuk masuk ke area yang lebih kecil. Beberapa katup lebih mudah dipasang secara individual daripada yang lain, dan beberapa dapat ditentukan untuk dipasang baik secara individual atau sebagai bagian dari manifold. Desainer mungkin ingin mempertimbangkan katup yang ringkas, modular, dan dipasang manifold dalam aplikasi dengan jumlah katup pneumatik yang tinggi.

Menghubungkan Katup

Katup memiliki tiga metode sambungan listrik utama:

• kabel keras,
• kabel modular atau
• komunikasi digital.

Banyak katup memiliki konektor yang terpasang dengan kabel terbang yang dapat dilepas, atau konektor kabel gaya DIN.

Pengkabelan modular biasanya digunakan dengan konfigurasi katup yang dipasang manifold. Kabel ini biasanya terdiri dari konektor D-sub yang tertanam di dasar manifold. Ini memberikan opsi integrasi yang efisien dan bersih untuk sistem pneumatik besar.

EtherNet/IP dan protokol komunikasi digital lainnya menjadi cara yang populer untuk mengganti kabel terpisah dengan satu kabel. Ini sangat efektif ketika sejumlah besar katup dalam ruang kecil memerlukan aktivasi. Ini juga dapat mengurangi biaya di sisi pengontrol sistem dengan menggunakan port komunikasi tunggal alih-alih beberapa modul output.

Berbagai port berulir atau fitting push-to-connect juga tersedia untuk memasang pipa pneumatik ke katup.

Jenis katup 5-port (4-arah), 2-posisi sering kali merupakan pilihan terbaik untuk aplikasi kontrol arah pneumatik. Menambahkan fitur operator manual dan lampu indikator pada sambungan listrik memudahkan perawatan, sehingga opsi ini harus dipertimbangkan.

Katup gaya diafragma yang dipisahkan media 2 arah untuk digunakan dengan gas atau cairan di mana komponen kerja logam dari katup tidak bersentuhan dengan fluida kerja. Simbol katup sama apakah itu poppet, diafragma atau katup spool.

Katup solenoid kontrol arah adalah katup gaya poppet 3 arah yang dapat ditumpuk. Ini menyediakan operasi pengembalian pegas 2-posisi, biasanya tertutup. Desainnya memungkinkan katup ini berdiri sendiri atau ditumpuk dengan beberapa katup yang berbagi pasokan udara yang sama. Simbol katup sama apakah itu poppet, diafragma atau katup spool.

Katup solenoid kontrol arah (tanpa port artinya solenoid menggerakkan spool) adalah katup spool 3-port (3-arah) dengan port bodi. Model solenoida tunggal menyediakan operasi pengembalian pegas 2-posisi, biasanya tertutup, dan model solenoida ganda menyediakan operasi terbuka/tertutup energi 2-posisi.

Katup solenoid kontrol arah atau katup spool 5-port (4-arah) dengan port bodi. Model tersedia dengan operasi 2 posisi solenoida tunggal, pegas kembali atau solenoida ganda. Selain itu, model solenoida ganda tersedia dengan operasi knalpot 3-posisi, tertutup tengah atau tengah. Beberapa jenis katup pneumatik dapat digunakan dalam aplikasi katup individu atau beberapa katup dapat dirakit di lapangan pada manifold Janatics yang menyederhanakan koneksi perpipaan.

Katup modular kompak memberikan solusi yang fleksibel dan memungkinkan pencampuran ukuran katup sesuai kebutuhan dengan katup 3-arah/2-posisi (2 spool valve), 5-way/2-posisi dan 5-arah/3-posisi tersedia. Pengembalian pegas solenoida tunggal atau solenoida ganda per katup dan hingga 16 katup (maks 16 solenoida) perrakitan manifold dimungkinkan.