Klemcilinders - Hoe ze werken

Klemcilinders worden gebruikt om een werkstuk vast te houden of te klemmen, hetzij direct via een pneumatisch bediend klemmechanisme, hetzij via kinematische mechanismen. Wanneer inactief, beweegt het klemmechanisme zich uit het werkgebied. Pneumatische klemcilinders kunnen zeer hoge houdkrachten bereiken met minimale energie-invoer dankzij hun kinematisch ontwerp. Deze cilinders repliceren de grijpfunctie die door mensen wordt uitgevoerd en worden meestal niet op zichzelf gebruikt; ze worden gecombineerd met verschillende soorten apparatuur of mechanismen. Ze kunnen worden gemonteerd op pneumatische schuifrails, robotarmen en andere bewegingsmechanismen om objecten van de ene locatie naar de andere te verplaatsen.

Wanneer verschillende klemcilinders te kiezen

Festo klemcilinders worden ingedeeld in drie typen: klemmodules, lineaire/draaiklemmen en scharniercilinders. Hier is een kort overzicht van elk type:

• Klemmodules: Ideaal voor krappe ruimtes en zware omgevingen, geschikt voor vlakke en lineaire klemtoepassingen met matige krachten. Ze worden gebruikt in de elektronica-industrie, de automobielassemblage en verpakkingsmachines.
• Lineaire/draaiklemmen: Geschikt voor veelzijdige klemtoepassingen met lineaire en draaibewegingen, geschikt voor lasapplicaties en compacte ruimtes. Ze worden gebruikt in de metaalbewerking, houtbewerking en PCB-productie.
• Scharniercilinders: Ontworpen voor hoge klemkrachten en lasprocessen, met name in de automobiel- en industriële toepassingen. Ze worden gebruikt in de automobielproductie, de assemblage van zware machines en industriële lasstations.

Hoe luchtklemcilinders werken

De belangrijkste onderdelen van een klemcilinder zijn:

1. Cilinderhuis: De hoofdbehuizing die alle interne componenten bevat. De behuizing is meestal gemaakt van materialen zoals aluminium of staal voor duurzaamheid.
2. Zuiger en zuigerstang/Membraan: De zuiger beweegt binnen het cilinderhuis, aangedreven door perslucht. De zuigerstang strekt zich uit buiten de cilinder om klemkracht op het werkstuk uit te oefenen. In bepaalde modellen vervangt een membraan de zuiger. Wanneer luchtdruk wordt toegepast, zet het membraan uit en oefent kracht uit op het klemgebied.
3. Luchtinlaat-/uitlaatpoorten: De inlaat- en uitlaatpoorten laten perslucht toe om de cilinder binnen te komen en te verlaten, waardoor de beweging van de zuiger of het membraan wordt gecontroleerd.
4. Afdichtingen en lagers: Zorgen voor een luchtdichte werking en verminderen de wrijving tussen bewegende delen, waardoor de efficiëntie en levensduur van de cilinder wordt verbeterd.

Werkproces

1. Luchttoevoer: Perslucht komt de cilinder binnen via de inlaatpoort.
2. Zuigerbeweging: Voor traditionele cilinders duwt de perslucht de zuiger, waardoor de zuigerstang zich uitstrekt en klemkracht uitoefent. In membraan-gebaseerde klemmodules zorgt de luchtdruk ervoor dat het membraan uitzet en kracht uitoefent op het klemgebied.
3. Klemactie: De zuigerstang of het membraan oefent kracht uit op het werkstuk en houdt het stevig op zijn plaats. De klemkracht kan variëren afhankelijk van het type cilinder en de werkdruk.
4. Vrijgave: Wanneer de luchtdruk wordt vrijgegeven of omgeleid naar de andere kant van de zuiger, trekt de zuigerstang zich terug of keert het membraan terug naar zijn oorspronkelijke positie, waardoor de klemkracht wordt vrijgegeven.

Festo klemmodules

Figuur 2: Festo rechthoekige (links) en ronde (rechts) membraanklemcilinders

Klemmodules zijn extreem platte membraanactuatoren met korte slagen, geschikt voor een breed scala aan klemtoepassingen. Hun platte ontwerp maakt het mogelijk om ze te gebruiken in krappe ruimtes waar andere klemcilinders niet passen. Ze kunnen klemkrachten tot 1640 N bereiken. Verkrijgbaar in zowel ronde als langwerpige ontwerpen, kunnen ze zowel vlakke als lineaire klemtoepassingen aan. Het hermetisch afgesloten ontwerp maakt ze ideaal voor zware, stoffige omgevingen. De klemmodule EV is een korte cilinder zonder stang met een membraan. Het is enkelwerkend, heeft een resetfunctie en is hermetisch afgesloten.

Kenmerken van de Festo klemmodule EV

Deze modules zijn enkelwerkend. De luchtdruk wordt toegepast op een membraan binnen de module, dat vervolgens kracht uitoefent op het klemgebied. De klemmodules EV zijn beschikbaar in twee hoofdversies: rechthoekig en rond. Elke versie is verkrijgbaar in verschillende maten en slaglengtes, die voldoen aan verschillende toepassingsbehoeften.

• Rechthoekige modules: Rechthoekige modules zijn ideaal voor zware, hoogkrachtige toepassingen met veelzijdige montagebehoeften en ruimtebeperkingen.
• Ronde modules: Ronde modules zijn geschikt voor toepassingen die rotatiesymmetrie, gemakkelijke integratie en lichter gewicht vereisen.

Tabel 1: Kenmerken van rechthoekige en ronde klemmodules

Kenmerk	Rechthoekige klemmodules	Ronde klemmodules
Beschikbare maten	10x30 mm, 15x40 mm, 15x63 mm, 20x75 mm, 20x120 mm, 20x180 mm	Ø12 mm, Ø16 mm, Ø20 mm, Ø25 mm, Ø32 mm, Ø40 mm, Ø50 mm, Ø63 mm
Slaglengtes	3 mm, 4 mm, 5 mm	3 mm, 4 mm, 5 mm
Pneumatische aansluiting	M3, M5	M3
Werkdruk	2 tot 6 bar	6 bar
Omgevingstemperatuurbereik	-20 tot +40 °C	-10 tot +40 °C
Klemkrachtbereik	95 N tot 1690 N (bij 6 bar)	55 N tot 1660 N (bij 6 bar)
Productgewichtsbereik	20 g tot 270 g	11 g tot 100 g
Accessoires	Voetmontage (HBEV), Drukplaat	Drukplaat
Toepassingsflexibiliteit	Geschikt voor zware en ruimtebeperkte toepassingen	Ideaal voor toepassingen die rotatiesymmetrie vereisen

Opmerking: De module heeft geen ingebouwde positiedetectie of demping. Bovendien is het enkelwerkende ontwerp mogelijk niet optimaal voor zeer snelle klem- en ontklemcycli.

Festo lineaire/draaiklemmen

Lineaire/draaiklemmen (Figuur 1) combineren lineaire en draaibewegingen, waardoor gereedschappen kunnen worden ingevoerd en verwijderd buiten het klemgebied. Dit betekent dat de klem zich direct naar het werkstuk kan bewegen om het vast te zetten en vervolgens uit de weg kan draaien wanneer de klemactie niet nodig is. Deze klemmen zijn veelzijdig en kunnen verschillende werkstukken betrouwbaar klemmen, waaronder hout, plaatmetaal en printplaten. Ze genereren klemkrachten tot 1600 N en klemmen tot 50 mm, waardoor ze geschikt zijn voor lasapplicaties.

De lineaire/draaiklem CLR combineert draaien en klemmen in één stap. De draairichting is verstelbaar, waardoor aanpassing aan specifieke omstandigheden mogelijk is. De CLR is beschikbaar met een klemvingeraccessoire en bescherming tegen stof en lasspatten.

Lineaire/draaiklem CLR

Belangrijkste kenmerken

• Dubbele beweging: Combineert lineaire en draaibeweging van de zuigerstang, waardoor werkstukken kunnen worden ingevoerd en verwijderd buiten het klemgebied.
• Draaiopties: Beschikbaar in rechter-, linker- of rechte draairichtingen. De draairichting kan zelfs na installatie worden aangepast.
• Bescherming: Nieuwe varianten omvatten bescherming tegen stof en lasspatten.
• Compact ontwerp: Geschikt voor krappe installatieruimtes.
• ISO-compatibiliteit: Het gatenpatroon komt overeen met ISO 21287, waardoor het gebruik van standaardaccessoires mogelijk is.
• Eenvoudige montage: Vrouwelijke schroefdraad in het lager en de eindkappen vergemakkelijken de montage.
• Klemvinger: Beschikbaar als accessoire, kan vrij worden aangepast over een volledige 360° en bevat een opzetbare rubberen kap om gevoelige oppervlakken te beschermen.
• Repareerbaar: Kan worden gerepareerd met een set slijtagedelen.
• Accessoires: Compatibel met verschillende accessoires zoals buizen, doorstroomregelaars en insteekkoppelingen.

Technische specificaties

• Lineaire slag: Beschikbaar voor diameters van 40 mm en groter.
• Zuigerdiameters: Bereik van 12 mm tot 63 mm.
• Klemmen: Beschikbaar in 10 mm, 20 mm en 50 mm.
• Werkdruk: 2 tot 10 bar.
• Omgevingstemperatuur: -10°C tot +80°C.
• Corrosiebestendigheid: Klasse 2 volgens Festo-norm 940070.
• Materialen: Hooggelegeerd roestvrij staal voor de zuigerstang, gecoate gesmede aluminiumlegering voor het lager en de eindkappen, en nitrilrubber/polyurethaan voor de afdichtingen.

Festo scharniercilinders

Scharniercilinders hebben een stangklauw aan het uiteinde van de zuigerstang en een scharnierende vork aan de lagerkap, wat de montage in klemapparaten vereenvoudigt. Een optionele klemunit kan voorkomen dat de zuigerstang wegglijdt wanneer deze niet onder druk staat. Deze cilinders genereren klemkrachten tot 3016 N en zijn bijzonder geschikt voor het klemmen van componenten tijdens lasprocessen, waardoor een veilige en betrouwbare klem wordt gegarandeerd.

De Festo scharniercilinder DW bevat geïntegreerde restrictors en eindpositiedemping, waardoor deze ideaal is voor het klemmen van componenten in lasprocessen. De scharnierende vork op de lagerkap vergemakkelijkt de montage. Op de Aziatische markt is de DW de automobielstandaard voor de productie van carrosserieën.

Scharniercilinder DW

Belangrijkste kenmerken

• Las-klemmen: Ontworpen voor het klemmen van componenten tijdens het lassen, ideaal voor automobiel- en industriële toepassingen.
• Eenvoudige montage: Het draaibare lager op de lagerkap vergemakkelijkt de installatie.
• Geïntegreerde doorstroomregeling: De ingebouwde doorstroomregeling zorgt voor een nauwkeurige snelheidsregeling.
• Eindpositiedemping: Geïntegreerde pneumatische demping aan beide uiteinden voor een soepele werking en verminderde impact.
• Stangwisserafdichting: Beschermt tegen lasspatten, waardoor de duurzaamheid wordt verbeterd.
• Positiedetectie-opties: Meerdere opties, waaronder sensorrails en naderingsschakelaars (SMT-8M of SDBT-BSW).
• Flexibele pneumatische aansluiting: Rc- of G-schroefdraadverbindingen beschikbaar aan drie zijden.
• Naleving van normen: Voldoet aan de Aziatische automobielnormen voor de productie van carrosserieën.
• Aanpasbare stangklauwgaten: Verschillende klauwgaten beschikbaar om aan specifieke toepassingen te voldoen.
• Robuuste constructie: Gemaakt van hoogwaardige materialen zoals gietstaal en geanodiseerd aluminium.

Technische gegevens

• Zuigerdiameters: 50 mm, 63 mm, 80 mm
• Slaglengte:
• Standaard: 50, 75, 100, 125, 150 mm
• Variabel: 10 tot 200 mm
• Werkmedium: Perslucht volgens ISO 8573-1:2010 [7:4:4]
• Werkdruk: 1 tot 10 bar
• Omgevingstemperatuur: -10 °C tot +60 °C
• Corrosiebestendigheidsklasse: CRC 0 (Geen corrosiestress)