Allt du behöver veta om luftcylindrar: typer, funktionsprinciper och användningsområden

Precis som med all annan teknologi har luftcylindrar (pneumatiska ställdon) kommit långt med innovationer. Ingenjörer har utvecklat olika designer av luftcylindrar vilket gör dem lämpliga för olika tillämpningar. Den här artikeln är ett informationscenter där du kan lära dig allt om luftcylindrar (pneumatiska ställdon) på ett lättförståeligt sätt. Lär dig hur luftcylindrar fungerar, deras typer, tillämpningar, fördelar och verkliga exempel på industriella luftcylindrar.

1. Hur fungerar luftcylindrar i automationssystem?

1.1 Grundläggande arbetsprincip

Har du någonsin använt en cykelpump? Du trycker på handtaget och luft kommer ut ur röret som fyller cykeldäcket. Tänk dig det tvärtom, du tillför högtrycksluft i röret vilket får handtaget att röra sig. Det beror på att luften trycker på det skivliknande elementet inuti den rörliknande sektionen. Skivan är ansluten till handtaget vilket får handtaget att röra sig.

Luftcylindrar fungerar på ett liknande sätt men har en mycket mer sofistikerad design med avsikt att prestera med tillförlitlighet, hållbarhet och repeterbarhet. Dessa använder högtrycksluft från en tryckluftskälla med ett typiskt tryck på 0,1 MPa till 1,0 MPa (ungefär 14,5 PSI till 145 PSI). Luften kommer in i porten och trycker på kolven. Psitonen är ansluten till en stång som får stången att röra sig tillsammans med kolven och skapa en rak rörelse. Två ändkåpor hålls tätt mot cylindern eller cylinderröret med hjälp av dragstänger.

Om vi ​​behöver att den rör sig åt andra hållet tillför vi tryckluft till den andra porten för omvänd rörelse. Den består av följande delar:

• Kolv

• Stång

• Tunn- eller cylinderrör

• Tätningar

• Ändkapslar

• Dragstänger

1.2 Enkelverkande kontra dubbelverkande mekanismer

Exemplet vi visade tidigare är den dubbelverkande mekanismen hos en luftcylinder. Vid enkelverkande finns det bara en port. Så länge tryckluft trycks in i porten bibehåller cylindern sin position och tvingar fjädern från utfällt till komprimerat läge. Så snart vi släpper trycket fjädrar kolven tillbaka till sitt neutral- eller utgångsläge. Hela rörelsen kallas enkelverkande mekanism.

2. Vilka olika typer av luftcylindrar används vanligtvis?

2.1 Standardcylindrar

Det finns två viktiga standardtyper av cylindrar. Den viktigaste skillnaden mellan dem är deras överensstämmelse med och relevans för standarder från International Organization for Standardization (ISO) eller National Fluid Power Association (NFPA). Vilket gör varje typ lämplig för vissa regioner i världen. Här är deras förklaringar:

2.1.1 Standardcylindrar för dragstång

Standardcylindrar för dragstänger uppfyller standarderna ISO 15552, ISO 6431 eller VDMA 24562, vilka är vanliga i Europa och andra delar av världen. Dessa fokuserar på reparationsvänlighet och har lättare hus. Deras konstruktion gör att de kan arbeta med högre hastigheter med hålstorlekar som varierar mellan 32 mm och 200 mm.

Välj standardcylindrar för dragstång för bättre kompatibilitet med andra system runt om i världen. Dessa är utmärkta för precision och mångsidiga tillämpningar.

Exempel: Titan Automations ISO-standardcylindrar - DNG-serien av pneumatiska dragstångscylindrar

2.1.2 NFPA-standardcylindrar

Luftcylindrar som uppfyller NFPA-standarden (NFPA T3.6.7) fokuserar på den nordamerikanska marknaden. Dessa är också dragstångskonstruktioner med standardmontering. De erbjuder standardmonteringsmått och utbytbara designer med märken som Parker, Festo och Bimba. Dessa är kraftiga i konstruktionen vilket gör dem lämpliga för krävande arbeten med robusthet. Standarden säkerställer användning av korrosionsbeständigt material och erbjuder justerbar luftkudde.

Exempel: Titan Automations - Professionella NFPA pneumatiska cylindrar

2.2 Kompakta cylindrar

I fall där det finns begränsat utrymme, som inom automation och robotik, kan kompakta cylindrar visa sig vara användbara. Det finns specialiserade kompakta luftcylindrar som erbjuder unika specifikationer för olika tillämpningar. Här är de två huvudtyperna av kompakta cylindrar:

2.2.1 Lågprofiliga kompakta konstruktioner

För ultrautrymmesbesparande lågprofilerade kompakta luftcylindrar är idealiska. Dessa kan ha slaglängder från 5 till 50 mm. Den runda profilen och den reducerade totalhöjden gör dem utmärkta för trånga anläggningar. Dessa är utmärkta för robotteknik och monteringslinjer där rörelse är viktigare än kraft.

Exempel: Titan Automations LP/LPM-serie med hålmontering

2.2.2 Multi-Force Compact-varianter

Om kraften spelar större roll vid kompakt storlek och små slaglängder är multikraftskompaktvarianter idealiska. Dessa luftcylindrar kan ha flera kolvar i serie eller parallellt för att förstärka kraften. Deras stora kraft gör dem idealiska för tung pressning.

Exempel: Titan AutomationsSDAT, ADVU ochSDAP Serie

2.3 Runda cylindrar

De runda cylindrarna är kompakta och har en minimalistisk design. De är enkla att reparera och rengöra, vilket gör dem idealiska för lättare applikationer där renlighet är viktigt.

2.3.1 Runda minicylindrar i rostfritt stål

Dessa runda miniluftcylindrar i rostfritt stål använder ISO6432-standarden. De korrosionsbeständiga materialen möjliggör användning inom livsmedel eller medicinska miljöer. Vanligtvis levereras de med fot-, fläns- eller vridmonteringsvarianter. Den enkla designen gör dem också kostnadseffektiva.

2.3.2 Reparerbara rundcylindrar

För enkel linjär rörelse är runda podycylindrar idealiska. För att göra dessa luftcylindrar reparerbara föredras lättviktskonstruktion med aluminium. Dessa är utmärkta för förpackning och materialhantering.

Exempel: Titan Automations små pneumatiska cylindrar i aluminium med nosmontering

Här är specifikationerna för en reparerbar rundluftcylinder:

2.4 Två- och trestångscylindrar

Det kan ofta krävas att man använder två eller tre stänger för att driva rörelser. Inom högteknologisk automationsindustri kan användningen av sådana stabila rörelser vara avgörande. Att använda dubbla eller fler stänger för luftcylindrar innebär att det inte sker någon rotation, vilket möjliggör exakta linjära rörelser. Dessa kan ha en slaglängd på 10–200 mm. I en kompakt design kan de erbjuda skjuvkraftsmotstånd.

2,5 kolvstångslösa cylindrar

Att använda en kolvstångslös cylinder möjliggör längre slag utan behov av utskjutande stänger. Vanligtvis används de i transportörer för linjära rörelser. De använder en magnetisk/mekanisk koppling för raka rörelser. Designen gör att de kan byggas i smal profil och har inbyggda medbringare med skenor för stabil drift. De kräver ingen smörjning och tål cykler på över 20 miljoner. Ett enda slag kan flytta ett objekt med 6000 mm.

3. Vanliga tillämpningar för luftcylinder

4. Vilka är de viktigaste fördelarna med att använda en luftcylinder?

Ingenjörer kan inducera linjär rörelse med hjälp av elmotorer, men processen är ineffektiv och trög. Så de bestämde sig för att använda ultrasnabb luftcylinderrörelse. De är utmärkta för en mängd olika applikationer med robust konstruktion. Här är de främsta anledningarna till varför luftcylindrar är ett idealiskt ställdon:

4.1 Kostnadseffektivitet och effektivitet

Att använda motorer för att inducera rörelser kräver massor av elkablar och strömförsörjning. På liknande sätt kräver användning av hydraulik oljeförsörjning vilket leder till en stor initialkostnad och driftskostnad. De är också tunga och utmanande att hantera. Luftcylindrar kan också producera linjär rörelse men kräver bara ett rör med pneumatisk luft för drift. Dessa egenskaper gör luftcylindrar:

• Lågt underhåll

• Krafttät

• Energieffektiv

4.2 Säkerhet och tillförlitlighet

Användning av pneumatiska luftrör för att säkerställa ren drift. Det finns ingen brandrisk jämfört med olja eller högpresterande elektriska anslutningar. Luftcylindrar erbjuder följande säkerhets- och tillförlitlighetsaspekter:

• Ren drift med luft

• Minskning av brandbelastning

• Dämpning för mjuka stopp

• Tillförlitliga cykler på över 20 miljoner

4.3 Mångsidighet och anpassningsmöjligheter

Det finns massor av olika typer av luftcylindrar för ingenjörer att välja mellan. Mångsidigheten och anpassningsmöjligheterna märks genom:

• Brett utbud av storlekar

• Variation i material

• Monteringssystem

• Flerstångs- eller stånglösa operationer

• Justerbara slaglängder

Exempel: Titan Automations anpassningsbara slagjusteringar

4.4 Miljöfördelar

Att använda vätskor som kan vara skadliga för miljön, till exempel i hydraulik, kan leda till skador på anseendet. I vissa fall kan det leda till rättsliga åtgärder från myndigheterna. Luftcylindrar använder pneumatisk luft vilket gör dem idealiska för rena industrier som medicin, hotell och restaurang, livsmedel och dryck samt elektroniktillverkning.

Slutsats

Luftcylindrar använder tryckluft för drift. Det är en anordning som producerar linjär rörelse när tryckluft tillförs dess portar. Ingenjörer har utvecklat olika former, konstruktioner och arbetsmekanismer för luftcylindrar för att ge mångsidighet i deras tillämpningar. De viktigaste typerna är standardcylindrar, kompakta cylindrar, två- och trestångscylindrar, NFPA-cylindrar, cylindrar helt i rostfritt stål, reparerbara runda cylindrar, icke-roterande med styrstänger och kolvstångslösa cylindrar. Deras rena och säkra drift gör dem idealiska för industriell automation, medicinsk utrustning, livsmedelsbearbetning och tunga maskiner.

Om du letar efter en pålitlig leverantör, utforska då alla alternativ från Titan Automation. De erbjuder massor av alternativ att välja mellan samtidigt som de säkerställer att de följer internationella standarder, inklusive ISO, NFPA och VDMA. Deras globala kompatibilitet och specialiserade design visar på deras tillverkningskapacitet och expertis. Här är några av de typer av luftcylindrar som Titan Automation producerar:

• DNG: Dubbelverkande, icke-roterande styrning (Tire-Stand Standard Cylinder-serien, ISO 6431-kompatibel).

• NTA NFPA: NTA (Ningbo Titan Automation) NFPA-standard (dragstångscylindrar som uppfyller North American Fluid Power Association).

• NTP: Icke-roterande dragstångs pneumatisk (lågprofils kompaktcylinderserie, även känd som pannkakstyp).

• SDA: Fyrkantig dubbelverkande (Kompakt serie fyrkantiga cylinderkroppar för platsbesparande applikationer).

• CXS:Kompakt eXtra Stable (Icke-roterande cylinder med dubbla stänger, utbytbar med SMC CXS).

• HN: Hög stabilitet. Icke-roterande (mini-fritt monterad dubbelstångscylinder för uppriktning).

• ACK: Vinkelklämsats (Pneumatisk vinkelcylinder för 90°/180° rotationer).

• NFPA TR: NFPA Dragstång (Standard NFPA-dragstångsluftcylinder för utbytbarhet i kraftiga utföranden).

• SSDA: Dubbelverkande i rostfritt stål (kompakt cylinder i helt rostfritt stål för korrosiva miljöer).

• NTR: Icke-roterande dragstångsrund (Reparerbar rund cylinder med anodiserad aluminium).

• MAL: Mini aluminiumlinjär (liten pneumatisk cylinder med nosmontering för linjär rörelse).

• MGP: Multistyrd pneumatisk (Kompakt styrd ställdon med dubbla styrstänger för precision).

• NTA R: NTA Kolvstångslös (Kolvstångslös cylinderserie för lång slaglängd, utrymmeseffektiv rörelse).

Vanliga frågor

1. Hur dimensionerar jag en cylinder korrekt?

Analysera dina krav först. Vilken slaglängd behöver du och vad är kraftkravet? Använd den enkla formeln F=PxA för att beräkna areakravet. Se till att du har ett stabilt pneumatiskt lufttryck för luftcylindern för noggranna mätningar.

2. Kan en pneumatisk cylinder stoppa mitt i slaget?

Ja, moderna magnetiska kolvkonstruktioner gör det möjligt för cylindern att kommunicera sin position i realtid med PLC eller mikroprocessor. Med hjälp av direkt återkoppling kan den stoppa luftcylindern mitt i slaget genom magnetventilen.

3. Hur vet jag om min luftcylinder behöver repareras eller bytas ut?

Minskad kraft, högt väsande ljud, synliga repor på stången, trasig tätning eller tydliga tecken på läckage indikerar att luftcylindern behöver repareras. Du behöver dock en reparerbar luftcylindertyp för att utföra reparationer, annars kan du bara byta ut den.