ISO 21287: компактные пневмоцилиндры — совместимость и подбор аналога

ISO 21287 — стандарт на компактные короткоходовые пневмоцилиндры двустороннего действия, серия на 10 бар. Главная идея — уместить рабочее усилие профильного цилиндра в монтажную длину в 1,5–2 раза короче. Важный нюанс при подборе замены: сам стандарт задаёт общий ряд диаметров и ходов, но большинство популярных компактов (SMC CQ, Festo ADVU, AirTAC SDA) выпускаются по фирменным геометриям, близким к ISO 21287, но не идентичным. Поэтому совместимость проверяют с конкретным импортным оригиналом, а не «вообще по ISO».

История и область применения

Стандарт принят в 2004 году (ISO 21287:2004) с рядом диаметров Ø20–100 мм; редакция 2018 года расширила ряд вверх до Ø200 мм. К началу 2000-х компактные цилиндры выпускались несколькими европейскими и японскими производителями в разных, несовместимых между собой геометриях — ISO 21287 свёл базовые посадочные размеры к единому ряду. Применение: упаковочные линии товаров повседневного спроса (зажимы, толкатели лотков), фармацевтика и медтехника, электроника и сборка, пищевые линии — везде, где раму нельзя удлинить, а нужно усилие 200–8000 Н.

Геометрия компактного: почему он короче

В компактном по ISO 21287 диаметр поршня практически равен высоте корпуса — в этом и заключается «компактность». Крышки укорочены до толщины уплотнительного узла, тяг нет. Типовая общая длина стянутого цилиндра — L = Ø + ход + 10–20 мм.

ISO 15552

Профильный

≈ 270 мм

Корпус с тягами по углам + крышки

в 1,6 раза короче

ISO 21287

Компактный

≈ 160 мм

Без тяг, крышки = толщине уплотнения

Что регламентирует стандарт

• Диаметры поршня — Ø20, 25, 32, 40, 50, 63, 80, 100 мм (редакция 2004); с 2018 года ряд продлён до Ø200.
• Ход — номинальный ряд по ISO 4393 (стандарт допускает до 500 мм); на практике компактные серии делают короткоходовыми до 100–125 мм.
• Крепление: Ø20–25 — резьбовые отверстия в торце (M5/M6); Ø32–100 — посадочные размеры по ISO 15552, то есть отверстия под профильный ряд.
• Резьба штока: M5/M6/M8/M10/M12/M16 по ряду диаметров.
• T-пазы под датчики — на квадратных корпусах сверху и по бокам.

Материал корпуса, тип уплотнения, температурный диапазон, наличие магнита и механизм демпфирования стандарт не регламентирует — это зона ответственности производителя.

Что реально является «эталоном ISO 21287»

Строго по стандарту компактные серии выпускают немногие: SMC C55, Festo ADN/AEN, AirTAC ACE. А самые массовые на производстве компакты — SMC CQ2, Festo ADVU/ADVUL/ADVC, AirTAC SDA/ACQ — идут по собственным фирменным геометриям, исторически близким к ISO 21287, но между собой посадочно не взаимозаменяемым. Практический вывод: подбирать замену нужно под конкретный оригинал, который стоит в установке, а не «по стандарту вообще».

Компактные серии WAALPC и их импортные оригиналы

WAALPC повторяет именно распространённые форматы — поэтому замена идёт под конкретную импортную серию. В каталоге пять компактных серий, всего 1590 артикулов; этого хватает на типовой список 10–100 позиций.

Серия WAALPC	Артикулов	Корпус	Шток	Повторяет формат
SDA	494	Квадратный	Стандартный	AirTAC SDA (геометрия SMC CQ-формата)
ACQ	414	Квадратный	Стандартный	AirTAC ACQ, ультракомпакт с расширенными пазами
ADVC	51	Круглый	Стандартный	Festo ADVC, короткоходовой круглый
ADVUL	300	Квадратный	Удлинённый -L	Festo ADVU/ADVUL с увеличенным выносом штока
CQ	331	Квадратный	Стандартный	SMC CQ2, японский компактный эталон

Магнитное кольцо (-A) — опция в любой серии. Переход с импортного компакта на WAALPC той же серии (AirTAC SDA → WAALPC SDA, SMC CQ2 → WAALPC CQ) не требует изменения плиты или рамы — сверяется артикул по диаметру, ходу и опциям.

Пример расчёта: замена компактного Ø50 ход 100 мм

Стоит импортный компакт Ø50, ход 100 мм, сеть 6 бар. Нужен аналог WAALPC и проверка, что усилия хватит.

• Толкающее усилие (выдвижение): F = P × π/4 × D² = 0,6 МПа × π/4 × 50² = 1178 Н при 6 бар; при 8 бар — 1570 Н.
• Тянущее усилие (втягивание, шток Ø20): F = P × π/4 × (D² − d²) = 0,6 × π/4 × (50² − 20²) = 989 Н при 6 бар.
• Проверка штока на изгиб. При ходе 100 мм и стандартном штоке запас по продольной устойчивости большой — компакты короткоходовые, потеря устойчивости им не грозит. Считать по Эйлеру обязательно только при удлинённом штоке (-L) или ходе ближе к пределу.

Под эту задачу подходит WAALPC SDA-50-100 (квадратный корпус, как у AirTAC SDA) или CQ (под SMC CQ2). Если нужен магнит под датчики — исполнение -A. Точное усилие под своё давление посчитайте в калькуляторе усилия пневмоцилиндра.

На что обращать внимание при подборе

• Под какой оригинал. Сначала определите, чей компакт стоит (SMC CQ, Festo ADVU, AirTAC SDA) — под него и берётся серия WAALPC, потому что фирменные геометрии между собой не взаимозаменяемы.
• Форма корпуса — квадрат или круг. Квадратный (SDA/ACQ/ADVUL/CQ) — на плоскость, не проворачивается. Круглый (ADVC) — в отверстие плиты или захвата. Менять форму без переделки рамы нельзя.
• Магнитный поршень (-A). Нужен под бесконтактные датчики крайних положений. Без магнита датчики не работают.
• Удлинённый шток (-L). При выносе нагрузки больше стандартного. Сечение штока остаётся прежним — проверить на изгиб по формуле Эйлера.
• Демпфирование. Упругое (полиуретан) — до 0,3–0,5 м/с, регулируемое (винт) — до 0,7–1,0 м/с. Выше — внешний амортизатор.
• Уплотнение. NBR — воздух до 80 °C; FKM — масло, агрессивные среды, температура выше.

Типичные ошибки при подборе

• Заменять «по ISO 21287 вообще». Стандарт не гарантирует, что SMC CQ сядет на место Festo ADVU — у них разные фирменные посадки. Берите аналог под конкретный оригинал.
• Менять форму корпуса. Поставить квадратный вместо круглого (или наоборот) без переделки плиты или захвата не получится.
• Забыть магнит -A. Если на линии стоят бесконтактные датчики, а заказали цилиндр без магнитного кольца — датчики молчат.
• Ставить компакт вместо профильного при длинном ходе. Компакт рассчитан на ход до ~100–125 мм; на длинный ход берётся профильный ISO 15552.
• Не проверить шток с исполнением -L. Удлинённый вынос при той же толщине штока — риск потери устойчивости, нужен расчёт по Эйлеру.

Часто задаваемые вопросы

Чем компактный ISO 21287 отличается от профильного ISO 15552

ISO 21287 — короткоходовые компактные Ø20–100 с ходом до ~100 мм и общей длиной около Ø + ход + 10–20 мм. ISO 15552 — профильные с тягами, ход 25–2000 мм, длина в 1,5–2 раза больше. Толкающая сила при одном диаметре одинакова, но компактный занимает меньше места.

Можно ли поставить компактный цилиндр вместо профильного для экономии места

Можно, если ход ≤ 100 мм и не нужен длинный вынос штока. Но посадочные размеры разные (тяги/фланцы у профильного против торцевого крепления у компактного) — без переделки плиты не поменять. На новом проекте компактный уменьшает габарит; при модернизации существующей установки замена возможна редко.

Как выбрать между квадратным и круглым корпусом

Квадратный — для монтажа на плоскости, T-пазы сверху для датчиков, не проворачивается. Круглый — в отверстие плиты или захвата. Если у импортного оригинала корпус квадратный — берите WAALPC квадратный.

Совместимы ли SDA, ACQ и CQ между собой

По диаметру, ходу и резьбе штока ряды близки, но это не серии ISO 21287 в строгом смысле, а повтор фирменных форматов (AirTAC SDA/ACQ и SMC CQ-формат). По расположению T-пазов и шагу отверстий в торце SDA и CQ во многом схожи, поскольку оба восходят к геометрии SMC CQ. Точную взаимозаменяемость сверяют по артикулу под конкретный оригинал.

Какое усилие даёт компактный Ø50 при 6 бар

Толкающее — около 1178 Н, тянущее (со штоком Ø20) — около 989 Н. При 8 бар толкающее вырастает до 1570 Н. Точный расчёт под свой диаметр и давление — в калькуляторе усилия.

Подходит ли компактный цилиндр для пищевой линии

Да, при правильном уплотнении. Для контакта с маслами, моющими средствами и повышенной температурой берут исполнение с FKM-уплотнением; для обычного воздуха до 80 °C достаточно NBR. Корпус из анодированного алюминия подходит для большинства пищевых применений.

Связанные материалы

• Каталог пневмоцилиндров WAALPC — все серии
• Замена пневмоцилиндров Festo — подбор аналога
• Демпфирование пневмоцилиндров: P, P-A, PPV или PPV-A
• Пневмоцилиндр ISO 15552 (DSBC): подбор аналога
• Калькулятор усилия пневмоцилиндра онлайн
• Продольная устойчивость штока: формула Эйлера

Пришлите список из 10–100 позиций импортных компактов — в ответ получите таблицу по 5 категориям: точное соответствие со склада, функциональная замена, отгрузка от 2 недель, не наш профиль. Срок подбора — 1 рабочий день для типового списка. Это инженерный консалтинг по замене импортной пневматики, а не просто отгрузка позиции по списку.