Rodzaje kluczy pneumatycznych i ich zastosowanie

Klucze pneumatyczne są narzędziami, które są często wykorzystywane zarówno w pracach warsztatowych, jak i podczas montażu różnych urządzeń na liniach produkcyjnych, czy przy wznoszeniu konstrukcji i obsłudze instalacji przemysłowych. Ich największymi zaletami są przede wszystkim duży moment obrotowy i wysoka prędkość obrotowa. Używanie sprężonego powietrza wiąże się z możliwością stosowania kluczy w szczególnie trudnych warunkach.

Zalety kluczy pneumatycznych

Stosowanie narzędzi pneumatycznych jest znakomitym rozwiązaniem wszędzie tam, gdzie potrzebne są urządzenia charakteryzujące się wysoką wytrzymałością na przeciążenia, niewielką podatnością na awarie oraz możliwością pracy z wykorzystaniem dużych sił. Do używania przyrządów korzystających z napędu pneumatycznego niezbędne jest przygotowanie odpowiedniej instalacji w przypadku, gdy planowane jest użycie większej ilości sprzętu lub podłączenie mobilnego kompresora.

Wielkimi zaletami używania narzędzi pneumatycznych jest to, że dzięki możliwości urządzenia kompresorowni oddalonej od stanowisk pracy można znacznie ograniczyć generowany hałas. Ze względu na swą specyfikę narzędzia pneumatyczne są również znacznie lżejsze od swoich odpowiedników z zainstalowanymi silnikami elektrycznymi. Kolejną korzyścią płynącą z pracy przy wykorzystaniu sprzętu pneumatycznego jest to, że ze względu na brak zasilania elektrycznego nadaje się on bardzo dobrze do pracy w strefach zagrożonych wybuchem pyłów lub gazów, a także do użytku w warunkach zwiększonej wilgotności. Wśród narzędzi pneumatycznych można znaleźć całą masę różnorodnego sprzętu, od wiertarek aż po szlifierki, jednymi z najpopularniejszych są jednak klucze pneumatyczne.

Klucze pneumatyczne nadają się do łączenie gwintowanych elementów złącznych. Można nimi przykręcać i odkręcać śruby, nakrętki oraz wkręty. Narzędzia tego rodzaju mogą być stosowane zarówno przy liniach montażowych do niemal ciągłego wykonywania wielu połączeń, jak i do dokręcania śrub i nakrętek wymagających wysokiego momentu obrotowego. W pierwszym przypadku zwykle są używane klucze o wysokiej liczbie obrotów, w drugim priorytetem jest zamontowany w kluczu mechanizm udarowy pozwalający na zwiększenie siły, z jaką można złączyć lub rozłączyć elementy – wyjaśnia przedstawiciel firmy PressMann, specjalizującej się w systemach pneumatycznych.

Powiększony za sprawą udaru moment obrotowy jest przydatny zwłaszcza przy demontowaniu połączeń gwintowanych, ponieważ klucze udarowe są w stanie uzyskać odpowiednią siłę, przekraczającą o 30 do 40% moment, z jakim śruby czy nakrętki zostały zamontowane.

Typy konstrukcji kluczy pneumatycznych

Mechanizm udarowy używany w kluczach pneumatycznych daje możliwość odkręcania lub zakręcania ze znacznie zwiększoną siłą. Wymagany efekt jest uzyskiwany za sprawą dodatkowego mechanizmu wspomagającego obroty wrzeciona. W tym celu wykorzystywane są bijaki, które uderzają w kowadełka umieszczone na wrzecionie. Wytwarzana energia kinetyczna powstająca dzięki bezwładności masy bijaka generuje podwyższoną siłę odkręcającą lub zakręcającą, które mogą być niezbędne zarówno do wykonania połączenia z odpowiednią siłą, jak i do jego demontażu. W kluczach pneumatycznych bijaki uderzają w kowadła wrzeciona rytmicznie, wraz z jego obrotami. W zależności od konstrukcji urządzenia udar może działać przez cały czas lub w sytuacji, gdy moment obrotowy okaże się niewystarczający. W takim przypadku uderzenie wywołuje mechanizm współdziałającej z bijakiem sprężyny.

W pneumatycznych kluczach udarowych są stosowane różne konstrukcje bijaków i kowadeł. Najczęściej można spotkać urządzenia wykorzystujące bijaki bliźniacze (tzw. twin hammer). W tym przypadku mechanizm udarowy to dwa obracające się młoty, które uderzają w kowadła wrzeciona jeden raz na obrót wrzeciona. Uderzenie następuje w tym samym momencie, nie wpływa więc znacząco na stabilność urządzenia. Wirująca masa mechanizmu twin hammer daje możliwość uzyskiwania wysokiego wzmocnienia momentu obrotowego niemal natychmiast po uruchomieniu. Klucze korzystające z konstrukcji bliźniaczych bijaków są stosunkowo uniwersalne.

Dostępne są również różne warianty rozwojowe tego mechanizmu, np. konstrukcje z jednym młotem o zwiększonej masie i wielkości, tzw. jumbo hammer. Ma on prostszą budowę i nadaje się do również do szczególnie wymagających aplikacji.

Kolejnym rozwiązaniem o zbliżonej konstrukcji jest system korzystający z dwóch wirujących bijaków, czyli konstrukcja nazywana double hammer. W tym przypadku wirujące elementy uderzają w kowadło wrzeciona dwa razy na obrót. Daje to nieco mniejszy efekt niż twin hammer, wiąże się również z wyższymi wibracjami. Jeszcze inną możliwością jest stosowanie jednego bijaka, który uderza raz na obrót wrzeciona, tzw. rocking dog. Daje to również nieco mniejszy efekt oraz powiększa wibracje urządzenia. Zaletą takiego rozwiązania jest bardzo prosta konstrukcja, jednak nie pozwala ona na uzyskanie zbyt wysokiego momentu obrotowego.

Inną możliwością jest stosowanie mechanizmu wykorzystującego dwa piny (pin cluth). Są one odciągane przy pomocy sprężyn i wywołują uderzenie, gdy kształtka mechanizmu, do którego są przymocowane, wywrze odpowiedni nacisk na sprężynę. Konstrukcje tego rodzaju nadają się dobrze do urządzeń, które mają pracować ze stosunkowo dużą prędkością obrotową i mniejszymi momentami. Podobną budowę i właściwości ma mechanizm pozbawiony pinów, gdzie analogiczną funkcję pełni bijak w formie odpowiednio wyprofilowanego pierścienia, który uderza w kowadła znajdujące się na wrzecionie dzięki krzywce, która powoduje jego zbliżenie do tarczy, na której są umieszczone kowadła. Również w tym przypadku mamy do czynienia z jednym uderzeniem na obrót, wykonywanym po przeciwległych stronach wrzeciona co korzystnie wpływa na stabilność i obciążenie samego wrzeciona.

Istnieją również konstrukcje bezpinowe, tzw. pin less, gdzie zdecydowano się aż na trzy bijaki. Dają one bardzo niewielkie wibracje i bardzo płynną oraz stabilną pracę. Choć uzyskiwany moment ustępuje zwykle konstrukcjom typu twin hammer, to jest znacznie wyższy niż przy pojedynczych bijakach.

Producenci kluczy pneumatycznych stosują też wiele autorskich modyfikacji podstawowych typów mechanizmu udarowego, a niekiedy także własne, opatentowane konstrukcje.

Wybór odpowiedniego klucza pneumatycznego

Dobór odpowiedniej konstrukcji klucza zależy zawsze od rodzaju wykonywanych połączeń i używanych elementów złącznych. Przy śrubach i nakrętkach o dużych rozmiarach konieczne będą wyższe momenty obrotowe. Podczas wykonywania wielu połączeń niewymagających szczególnie mocnego dokręcenia ważniejsza będzie uzyskiwana liczba obrotów. Podobne znaczenie ma rodzaj połączenia, przy połączeniach twardych ważny jest wysoki moment, przy połączeniach miękkich ma on zdecydowanie mniejsze znaczenie.

W sytuacji, w której klucze będą używane do demontażu połączeń, powinny być wybierane z odpowiednim zapasem mocy, dochodzącym do 50% momentu obrotowego używanego do zakręcania.

Klucze pneumatyczne są dostępne w różnych wariantach wykonania. Dużą popularnością cieszą się klucze o budowie pistoletowej. Przy bardziej wymagających zastosowaniach używa się jednak również sprzętu z uchwytami tylnymi, a także wyposażonymi w dodatkowe rączki montowane z boku korpusu. Do prac w ograniczonej przestrzeni mogą jednak być bardziej przydatne klucze kątowe albo konstrukcje motylkowe. Równie kompaktowe rozmiary mają popularne pneumatyczne klucze zapadkowe.