Cilinder zonder stangen

Een cilinder zonder stang is een pneumatisch onderdeel dat een last lineair kan verplaatsen met perslucht. Een traditionele pneumatische cilinder gebruikt een stang om de last van de zuiger te duwen of te trekken, terwijl een cilinder zonder stang de last langs de zuiger beweegt. Dit biedt de belangrijkste voordelen: dezelfde slaglengte in minder ruimte, geen knik in de stang bij hoge belastingen of lange slagen en dezelfde kracht in beide richtingen. De cilinder zonder stang wordt meestal gebruikt voor toepassingen zoals materiaalbehandeling, laden, heffen, snijden van rotatiebanen, enz. Figuur 1 toont een voorbeeld van een cilinder zonder stang.

 

 

Inhoudsopgave

• Staafloze cilindertypes
• Hoe werkt een staafloze luchtcilinder?
• Rekening houden met belasting
  • Versnelling en vertraging
  • Verticale montage
  • Extra componenten
• Voordelen/nadelen van een cilinder zonder stang
• Accessoires
• Toepassingen
• Selectiecriteria
• FAQs

Staafloze cilindertypes

Er zijn drie hoofdcilindertypes zonder stang, die allemaal verwijzen naar de manier waarop de zuiger is verbonden met de drager om beweging van de last mogelijk te maken.

• Magnetisch: Er is een magnetische verbinding tussen de zuiger en de drager. Dit zorgt voor een lekvrije cilinder. Je moet je echter zorgen maken over ontkoppeling en dragerrotatie.
• Kabel: Er is een kabel die is aangesloten op de zuiger en via een katrol aan beide uiteinden is aangesloten op de drager. Dit is een heel eenvoudig ontwerp, maar kabelslijtage veroorzaakt een inconsistente positionering en er kunnen lekken ontstaan door uitgerekte kabels.
• Gegroefde: In de lengte van de cilinder zit een gleuf met een binnenste en buitenste metalen band (Afbeelding 2 rode gedeelte) om lekkage te voorkomen. Hierdoor heeft de drager een directe mechanische verbinding met de zuiger. Hierdoor zijn ze het meest veelzijdig en worden ze het meest gebruikt. Daarom bespreken we dit ontwerp in dit artikel en is het te zien in Figuur 2.

Hoe werkt een staafloze luchtcilinder?

De belangrijkste onderdelen van een cilinder zonder stang zijn te zien in Figuur 3. Een interne zuiger (A) beweegt in de cilinderbuis (E) en wordt aangedreven door perslucht. Afhankelijk van de luchtdruk op elke poort beweegt de zuiger in beide richtingen over de lengte van de cilinder. De zuiger is bevestigd aan een drager. Deze drager ondersteunt de gemonteerde lading en beweegt met de zuiger mee. De metalen banden (D) zorgen ervoor dat de drager heen en weer kan bewegen terwijl ze een betrouwbare afdichting van de cilindersleuf creëren. Onder de drager worden de banden weg van de gleuf gebogen om een verbinding tussen zuiger en drager mogelijk te maken. Aan beide uiteinden (B) zit een instelbare einddemping om te voorkomen dat de eindkappen (C) na de volledige reislengte hard stoppen. Figuur 4 toont het ontwerp van een cilinder zonder sleuven en hoe de mechanische verbinding tot stand komt via de banden.

Rekening houden met belasting

Een goed begrip van de invloed van belastingen op een cilinder zonder stang garandeert een goede werking. Met verschillende gewichten, gewichtslocatie en snelheid kan er een moment ontstaan waarmee rekening moet worden gehouden. Een moment is een kracht die ervoor zorgt dat een lichaam rond een specifiek punt of as draait. Figuur 5 toont de drie momenten om rekening mee te houden (hieronder besproken) samen met formules om ze te berekenen. We kunnen dan deze berekende momentkracht gebruiken bij de gepubliceerde buigmomenten van de cilinder zonder stang (meestal vermelden ze het maximum) om er zeker van te zijn dat onze krachten onder deze limiet blijven.

• Standplaats (Ma): Kan deze momenten goed aan, en zelfs beter naarmate de drager langer is. De versnellings- en vertragingskracht beïnvloeden dit moment.
• Draaien (Mr): Heel gevoelig voor deze momenten. Een excentrische belasting kan deze momenten veroorzaken.
• Giering (Mv): Ze zijn enigszins gevoelig voor deze momenten, maar komen minder vaak voor.

Het moment kan als volgt worden berekend. Vergelijk de berekende waarden met de maximumwaarden op het gegevensblad van de cilinder.

• Moment: Kracht x afstand
• Kracht: Gewoonlijk alleen het gewicht van de lading
• Afstand: Afstand van het massamiddelpunt van de lading tot het massamiddelpunt van de drager.

Versnelling en vertraging

In tegenstelling tot een normale pneumatische cilinder met een stang, moet een cilinder zonder stang de resulterende momenten van versnelling en vertraging opvangen. Stel je dit voor als een "ruk", wat dezelfde kracht is die je voelt als je gas geeft/afremt in een auto, waarbij je door het krachtmoment heen en weer schokt in de auto. De kracht in deze vergelijkingen is gelijk aan de massa vermenigvuldigd met de versnelling (of vertraging). Als het een vertragende kracht is, moet je rekening houden met de instelbare demping aan het einde van de slaglengte. Bijkomende krachten kunnen ook de totale kracht in beide richtingen beïnvloeden, zoals wrijving en losbreekkrachten.

Verticale montage

Verticale toepassingen hebben twee extra belangrijke overwegingen met betrekking tot de belasting. Ten eerste moet je vechten tegen de zwaartekracht (of met de zwaartekracht) wanneer je de lading verplaatst en vasthoudt. Als je de last vasthoudt, moet je er bovendien voor zorgen dat de pneumatische cilinder geen lucht lekt en dat de luchttoevoer constant is om te voorkomen dat de last beweegt als hij eenmaal in positie is gebracht door de zwaartekracht.

Extra componenten

Een cilinder zonder stang heeft de volgende pneumatische systemen/componenten nodig voor een effectieve werking:

• Pneumatische luchttoevoer: Om schone en samengeperste lucht te leveren die de cilinder zonder stang aandrijft.
• Pneumatisch magneetventiel: Om de persluchtstroom te regelen.
• Pneumatische slang: Om perslucht te leveren aan poorten, kleppen en andere apparaten.

Voordelen/nadelen van een cilinder zonder stang

Stangloze cilinders verschillen van conventionele cilinders en bieden in vergelijking veel voordelen.

1. Kleinere voetafdruk voor vergelijkbare slaglengte, waardoor ze ideaal zijn voor toepassingen met beperkte ruimte.
2. Het vermogen om hoge belastingen en momentkrachten beter te ondersteunen.
3. Zonder stang elimineren ze het risico op buigen en knikken van de stang.
4. Dezelfde kracht in beide richtingen.

Stangloze cilinders hebben ook weinig nadelen:

1. Kwetsbaar voor omgevingsstof en -puin.
2. De beweging van de lading is vast aan de lengte van de cilinder.
3. De binnenste en buitenste banden kunnen na verloop van tijd slijten als ze uitrekken.
4. Luchtlekken als gevolg van slijtage van de band kunnen leiden tot luchtdrukverlies.

Accessoires

Hieronder staan de meest gebruikte accessoires bij cilinders zonder stang:

• Voetbevestiging: Biedt steun aan de cilinder en voorkomt dat hij heen en weer draait.
• Montage in het midden: Biedt ondersteuning voor cilinders met een lange slag door de kracht langs de middellijn te absorberen en gelijkmatig door de cilinder te verdelen.
• Eindschakelaar: Detecteert de nabijheid van de drager/last of eindposities, waardoor verdere beweging wordt voorkomen.
• Vervoerder: Biedt ondersteuning door de lading te ondersteunen en te verplaatsen over de lengte van de cilinder.

Toepassingen

Stangloze cilinders worden vanwege de vele voordelen gebruikt in diverse industrieën. Enkele veel voorkomende toepassingen zijn:

1. Automotive
2. Productie
3. Robotica
4. Eten en drinken
5. Verpakking
6. Commercieel naaien
7. Tillen in magazijn
8. Afdrukken
9. Spuitbussen
10. Banden maken
11. Optisch sorteren

Selectiecriteria

Bij het kiezen van een cilinder zonder stang moet je rekening houden met de volgende criteria:

• Slagsnelheid: Dit is de snelheid waarmee de zuiger in de cilinder beweegt. Dit hangt af van de luchtdruk bij elke poort en de belasting.
• Carrier Load: De drager moet de gemonteerde lading veilig en efficiënt kunnen ondersteunen en verplaatsen.
• Dode lengte: Dit is de lengte van de cilinder die niet kan worden gebruikt vanwege interne onderdelen en ruimte die nodig is voor het einde van de slag. Dit is nodig om de lengte van de werkcilinder te bepalen die nodig is voor de toepassing.
• Cilinderlengte: Dit is de werkelijke slagafstand, dat is de afstand die de last aflegt.
• Luchtdruk: Aangezien de zuiger door perslucht wordt aangedreven, moet er tijdens de hele toepassing een constante luchtdruk beschikbaar zijn.
• Boring: De boorgrootte kan worden gekozen op basis van het capaciteitsbereik dat nodig is voor de toepassing. Om een cilinder maximaal te laten presteren, moet een grotere boring worden overwogen.

FAQs

Hoe werkt een cilinder zonder stang?

Een cilinder zonder stang bestaat uit een interne zuiger die in de cilinder beweegt, aangedreven door perslucht. De zuiger is bevestigd aan een drager, die de last ondersteunt en met de zuiger in een lineaire richting beweegt.

Hoe bereken je de kracht van een luchtcilinder?

De kracht die in de cilinder wordt uitgeoefend, is het product van de toegepaste luchtdruk en het bruikbare zuigeroppervlak.