Pneumatische Cilinders

Pneumatische cilinders

Figuur 1: Pneumatische cilinder

Een pneumatische cilinder is een mechanisch apparaat dat samengeperste lucht omzet in een lineaire beweging. Een dubbelwerkende cilinder gebruikt perslucht om een zuiger in en uit te bewegen, terwijl een enkelwerkende cilinder perslucht gebruikt voor de beweging in één richting en een retourveer voor de beweging in de andere richting. Zij hebben talrijke accessoires, zoals sensoren om de positie van de zuiger te bepalen en verschillende toebehoren om de cilinder te monteren of componenten aan het uiteinde van de zuiger toe te voegen. In een groot aantal industrieën die lineaire beweging vereisen, worden pneumatische cilinders gebruikt omdat zij eenvoudig in het gebruik zijn en een kostenefficiënte oplossing bieden. Ze worden ook wel luchtcilinders genoemd.

Inhoudsopgave

De onderdelen van een pneumatische cilinder

Figuur 2 toont de belangrijkste onderdelen van een dubbelwerkende pneumatische cilinder. Het zijn de kopkap poort (A), trekstang (B), eindkap poort (C), zuiger (D), cilinderbuis (E), en zuigerstang (F). Een enkelwerkende cilinder heeft alleen een poort aan het uiteinde van de kopkap (A) of aan de eindkap (C) en gebruikt een mechanische veer voor de secundaire beweging. De pneumatische cilinder (E) is aan beide uiteinden afgesloten met een eindkap. De samengeperste lucht (of veer) beweegt de zuiger (D) en vervolgens de zuigerstang (F). De slaglengte van een pneumatische cilinder is hoe ver de zuigerstang kan reiken.

Dubbelwerkende pneumatische cilinder onderdelen

Figuur 2: De onderdelen dubbelwerkende pneumatische cilinder zijn de kopkap poort (A), trekstang (B), eindkap poort (C), zuiger (D), cilinderbuis (E), en zuigerstang (F)

Pneumatische cilinder werking

Dubbelwerkende pneumatische cilinder

Dubbelwerkende pneumatische cilinders zijn het meest gebruikelijke type, omdat zij de gebruiker volledige controle over de zuigerbeweging geven. Figuur 3 toont hoe de zuiger en de zuigerstang bewegen wanneer perslucht in de kopopening en de eindopening komt. Een negatieve positie is wanneer de zuigerstang is ingeschoven, en een positieve positie is wanneer de zuigerstang is uitgeschoven. Wanneer perslucht de kopkap binnenkomt, duwt deze de zuiger naar voren (positief), waardoor de zuigerstang wordt verlengd (zie figuur 3 A). De lucht wordt uit de eindkap-poort geperst. Om de zuigerstang terug te trekken, komt perslucht in de eindkap-poort, waardoor lucht uit de kopkap wordt geperst en de zuiger in de negatieve positie wordt teruggetrokken (zie figuur 3 B).

Werking van een dubbelwerkende cilinder

Figuur 3: Werking van een dubbelwerkende cilinder met lucht die naar binnen gaat (blauwe pijl) en lucht die naar buiten komt (grijze pijl). Het linker beeld toont een positieve beweging (A). Het rechter beeld toont een negatieve beweging (B).

Dubbelwerkende pneumatische cilinders bieden de gebruiker volledige controle, een langere slaglengte en constante uitgaande kracht over de volledige slag. Zij kunnen ook werken met hogere cyclische snelheden. Een dubbelwerkende cilinder mag echter niet worden gebruikt als de toepassing een basispositie vereist tijdens fail-safe scenarios, in het geval er persluchtverlies optreedt. Omdat ze perslucht gebruiken voor beide richtingen, verbruiken ze ook meer energie

Dubbelwerkende pneumatische cilinder in gebruik in een pick-and-place toepassing

Figuur 4: Dubbelwerkende cilinders kunnen op veel verschillende manieren worden gebruikt. Hier zien we een vacuüm pick-and-place-toepassing waarbij een pneumatische cilinder wordt gebruikt om de positie van de zuignap te verplaatsen.

Enkelwerkende pneumatische cilinder

Een enkelwerkende pneumatische cilinder gebruikt perslucht om de zuiger in één richting aan te drijven. Een mechanische veer beweegt de zuiger in tegengestelde richting. Figuur 4 toont de twee verschillende ontwerpen. Enkelwerkende cilinders worden ontworpen met basispositie minus (veerterugkeer) of basispositie plus (veerexpansie), afhankelijk van of de perslucht respectievelijk de uitgaande slag of de ingaande slag uitvoert. Ofwel trekt de veer de zuiger uit (figuur 4 A), ofwel trekt hij de zuiger in (figuur 4 B). Enkelwerkende cilinders worden vaak gebruikt voor fail-safe toepassingen waarbij de zuiger zich in een bepaalde positie moet bevinden wanneer perslucht wegvalt. Daarom hebben enkelwerkende pneumatische cilinders een "basis" positie.

Door de tegenwerkende veerkracht leveren enkelwerkende pneumatische cilinders geen consistente kracht over de volledige zuigerslaglengte. Bovendien is de slag van enkelwerkende cilinders beperkt als gevolg van de ruimte van de samengedrukte veer. Daarom is de constructielengte van enkelwerkende cilinders langer dan de werkelijke slaglengte.

Werking enkelwerkende pneumatische cilinder

Figuur 5: Enkelwerkend pneumatisch cilinder werking. De zuiger wordt door middel van perslucht in één richting bewogen, en een veer zorgt ervoor dat de zuiger wordt uitgeschoven (A) of ingetrokken (B).

Standaarden

Pneumatische cilinderontwerpen voldoen doorgaans aan ISO-normen, waardoor ze uitwisselbaar zijn met producten van verschillende fabrikanten. Daarom zijn de montageafmetingen, cilinderboring, slag, zuigerstang kenmerken en luchtpoorten afhankelijk van het type/norm en het gebruik. Er zijn echter nog tal van niet-standaard cilinders voor speciale toepassingen.

Rond ISO 6432 (8-25 mm)

ISO 6432 is een metrische ISO-norm die van toepassing is op pneumatische cilinders met enkelvoudige stang met boringen van 8 mm tot 25 mm en een maximale werkdruk van maximaal 10 bar (1000 k Pa). Zij worden gewoonlijk aangeduid als miniluchtcilinders of ronde cilinders. Deze norm stelt een metrische reeks montageafmetingen vast die nodig zijn voor de uitwisselbaarheid van de cilinders. Deze pneumatische cilinder heeft standaard geen handmatige dempingsinstelling. De ISO 6432 is een perfecte compacte cilinderlijn die geschikt is voor automatiseringssystemen in diagnostische instrumentatie, bottelarij, automobiel- en commerciële keuken-, en wasapparatuur. Bekijk onze online selectie van ISO 6432 pneumatische cilinders.

 

Profiel ISO 15552 (32-320 mm)

ISO 15552 legt metrische inbouwmaten, boormaten, montagestijlen, zuigerstangkenmerken, slagen vast voor pneumatische cilinders met enkele of dubbele stang met een maximale werkdruk tot 10 bar (1000 k Pa), en boormaten van 32 mm tot 320 mm. Deze norm is van toepassing op cilinders met afneembare bevestigingsmiddelen. VDMA 24562 is gebruikelijk in Duitsland en is voor profiel- en trekstangcilinders. De ISO 15552-serie pneumatische cilinders heeft een instelbare demping. Daarom zijn ISO 15552-cilinders geschikt voor het efficiënt verplaatsen van grote ladingen. Zij worden in het algemeen gebruikt in algemene automatiseringssystemen in de machine- en installatiebouw, de levensmiddelen- en drankenindustrie, enz. ISO 15552 heeft de oudere normen ISO 6431 en VDMA 24562 vervangen. Bekijk onze online selectie van ISO 15552 pneumatische cilinders.

 

Compact ISO 21287 (20-100 mm)

ISO 21287 is van toepassing op compacte pneumatische cilinders met enkelvoudige stang met een maximale werkdruk tot 10 bar (1000 k Pa) en een boring van 20 mm tot 100 mm. Deze serie pneumatische cilinders is niet voorzien van instelbare demping. Er zijn echter rubberen stootranden aan beide uiteinden voor demping. De ISO 21287-serie pneumatische cilinders zijn compact en licht van gewicht, en dus wenselijk voor toepassingen met beperkte ruimte. Bekijk onze online selectie van ISO 21287 pneumatische cilinders.

ISO 21287 pneumatische cilinders

Figuur 6: ISO 21287 pneumatische cilinders

Stangloze cilinders

Een zuigerstangloze cilinder is een pneumatische lineaire aandrijving waarbij de last direct aan de zuiger verbonden wordt. Er is daarom geen zuigerstang nodig. Bij een traditionele pneumatische cilinder wordt de last namelijk verplaatst via een stang aan de zuiger die in en uit de cilinder schuift. Bij een zuigerstangloze cilinder wordt de lading direct bevestigd aan de zuiger. Dit heeft belangrijke voordelen: dezelfde slaglengte in minder ruimte, geen knik in de stang bij hoge belastingen of bij lange slagen, dezelfde kracht kan in beide richtingen worden geleverd. Stangloze cilinders worden gebruikt voor toepassingen zoals materiaalbehandeling, laden, lossen, tillen, snijden, enz. Lees ons technisch artikel over stangloze cilinders voor meer informatie. Bekijk onze online selectie van stangloze cilinders.

Demping

De beweging van de zuiger in een pneumatische cilinder kan zeer snel zijn wanneer de samengeperste lucht de cilinder binnenkomt. Deze snelle beweging kan een harde schok veroorzaken wanneer de zuiger de kop of eindkap raakt. Deze schok oefent druk uit op de onderdelen van de luchtcilinder, maakt lawaai en brengt trillingen over op de machinestructuur. Om dit te voorkomen wordt demping bij de uiteindes gebruikt om de zuiger af te remmen. Demping kan ook voorkomen dat de zuiger terugveert (stuitert) van de eindpositie. De meeste pneumatische cilinders hebben demping aan het einde van de slag op een van de volgende manieren:

Flexibele schokdempers

Voor kleinere luchtcilinders waarbij de impact niet zo groot is, wordt een flexibel materiaal gebruikt aan het uiteinde/de kop van de kap. Dit materiaal is vaak gemaakt van elastomeren en wordt geleverd in de vorm van een ring. Deze bumpers zijn ofwel geïntegreerd als onderdeel van de zuiger of aan de kop en eindkappen. Dit type demping is het meest geschikt voor lage snelheden, lage belastingen en kortere slagen.

Instelbare pneumatische demping

In grotere cilinders met hogere zuigersnelheden of sterkere krachten, kan de schokabsorptie worden bereikt door een bepaald volume lucht in de eindpositie op te sluiten. Aan het einde van de slag wordt de lucht gecomprimeerd om een brekend effect te genereren. Dit kan bewerkstelligd worden door smorende terugslagkleppen direct op de eindpoorten van de cilinder te installeren. Dit maakt de vrije instroom van perslucht mogelijk, maar is het mogelijk om de uitgaande perslucht te reguleren met een stelschroef. Deze dempingsmethode is slijtagevrij en biedt optimale dempingsprestaties. Afhankelijk van de werkdruk en de cilinderkracht moeten de schroefinstellingen op de cilinder worden aangepast voor de ideale demping. Te veel demping resulteert in langzame slagen en te weinig demping verhoogt de schok aan het einde van de slag.

Zelfaanpassende pneumatische demping

Bij deze methode ontsnapt de uitgaande lucht door sleuven in een demping boss. De doorsnede van deze uitlaat hangt af van de slag. De doorsnede van deze uitlaat hangt af van de slag. Zo kan de demping zich automatisch aanpassen aan verschillende energieniveaus door wisselende belasting en snelheid. Daarom zorgen voor een optimale demping zonder handmatige tussenkomst.

Accessoires

Terugkoppeling zuigerpositie

Pneumatische cilindersensoren worden gebruikt om feedback over de zuigerpositie te geven aan een regelsysteem in geautomatiseerde machines en apparatuur. Het is gebruikelijk dat de zuiger een magneet heeft in het cilinderhuis. Vervolgens kan een sensor op het huis van de pneumatische cilinder worden gemonteerd om de positie van de zuiger te bepalen, zoals figuur 6 laat zien. Afhankelijk van waar de sensor is gemonteerd, kan hij afzonderlijke posities langs het cilinderlichaam detecteren. Als meervoudige positieterugkoppeling nodig is, kunnen meerdere sensoren op het cilinderhuis worden gemonteerd.

Reedschakelaars zijn het meest gebruikelijke type sensor, omdat zij een lange levensduur hebben (meer dan 10 miljoen) en gewoonlijk niet het eerste storingspunt zijn bij toepassingen met grote schokken of trillingen. Lees ons artikel over pneumatische cilindersensoren voor meer informatie over hoe ze werken. Bekijk onze online selectie van pneumatische cilindersensoren..

Pneumatische cilinder met een sensor

Figuur 7: Een pneumatische cilinder met een sensor (C) gemonteerd via stelschroef (B) met een schroevendraaier (A)

Pneumatische grijpers

Een pneumatische grijper is een pick-and-place-apparaat dat perslucht gebruikt om grijperhaken, ook vingers genoemd, te bedienen. Zij hebben gewoonlijk twee of drie vingers en zijn voorzien van een inwendige pneumatische cilinder om ze te bedienen en te controleren. Zij worden meestal gebruikt in geautomatiseerde fabricageprocessen om een werkstuk vast te grijpen. Lees ons pneumatische grijper artikel voor meer informatie over hoe ze werken. Bekijk onze online selectie van pneumatische grijpers.

Pneumatische grijpers

Figuur 8: Pneumatische grijpers

Montage accessoires

Montage accessoires worden gebruikt om de pneumatische cilinder te monteren of om de zuigerstang aan een last te koppelen. Zij worden gewoonlijk ontworpen op basis van de ISO-norm van de pneumatische cilinder. Deze toebehoren zijn van invloed op de prestaties, de betrouwbaarheid en het totale ontwerp van het systeem. Flenzen, bevestigingen voor levensmiddelen, draaipunten, gaffels, kogelkoppen, enz. zijn slechts enkele van de verschillende bevestigingsaccessoires. Lees ons artikel over accessoires voor pneumatische cilinders voor meer informatie over de montagemogelijkheden. Bekijk onze online selectie van pneumatische cilinder montage accessoires..

Symbolen

ISO heeft goed gedefinieerde symbolen voor pneumatische cilinders ontwikkeld om hun functie in eenvoudige schemas te onderscheiden. Deze symbolen zijn onafhankelijk van de ISO-norm van de cilinder, diameter of slag. Deze symbolen zijn onafhankelijk van de ISO-norm van de cilinder, diameter of slag.

Dubbelwerkende cilinder Dubbelwerkende cilinder
Dubbelwerkende cilinder met magnetische zuiger Dubbelwerkende cilinder met magnetische zuiger
Dubbelwerkende cilinder met instelbare demping Dubbelwerkende cilinder met instelbare demping
Dubbelwerkende cilinder met instelbare demping en magnetische zuiger Dubbelwerkende cilinder met instelbare demping en magnetische zuiger
Dubbelwerkende cilinder met doorgaande zuigerstang, instelbare demping en magnetische zuiger Dubbelwerkende cilinder met doorgaande zuigerstang, instelbare demping en magnetische zuiger
Enkelwerkende cilinder (min) Enkelwerkende cilinder (min)
Enkelwerkende cilinder (plus) Enkelwerkende cilinder (plus)

Selectiecriteria

  1. Diameter van de cilinder: De diameter van de pneumatische cilinder is recht evenredig met de hoeveelheid kracht die hij kan opwekken uit een ingevoerde luchtdruk. Bij enkelwerkende pneumatische cilinders moet ook rekening worden gehouden met de tegenwerkende veerkracht.

    F = (P x A) - f
     
    • F: Cilinderkracht (N)
    • P: Luchtdruk (MPa)
    • A: Zuigeroppervlakte (mm2)
    • f: wrijvingsweerstand (N)
  2. Slaglengte:Zorg ervoor dat de zuigerstang de vereiste lengte kan in- of uittrekken. Het is ook belangrijk op te merken dat langere zuigerstangen een hogere spanning op de stang zetten en een langere pneumatische cilinder vereisen.
  3. Montagestijl
  4. Positie Feedback
  5. Demping
  6. Werkdruk
  7. Aansluitgrootte

Veel gestelde vragen

Wat doet een pneumatische cilinder?

Een pneumatische cilinder is een mechanisch apparaat dat samengeperste lucht omzet in een heen en weer gaande lineaire beweging.

Kunnen pneumatische cilinders halverwege de slag stoppen?

Dubbelwerkende cilinders kunnen halverwege de slag stoppen. Voor toepassingen met hoge nauwkeurigheid moeten speciale vergrendelingscilinders en positieterugkoppeling worden gebruikt.

Hoe werken pneumatische cilinders?

Een dubbelwerkende pneumatische cilinder gebruikt perslucht om een zuiger in en uit te bewegen, terwijl een enkelwerkende pneumatische cilinder perslucht gebruikt voor de beweging in de ene richting en een retourveer voor de andere.

Wat betekent slag voor pneumatische cilinders?

De slag is de totale afstand die de zuigerstang in één richting kan afleggen.


Maandelijkse nieuwsbrief

  • Wie: Voor iedereen met interesse in fluid control technologie!
  • Waarom: Heldere en interessante technische informatie over ons vakgebied in een compact maandelijks overzicht.
  • Wat: Nieuwe producten, technische achtergrondartikelen, video’s, aanbiedingen, branche info, en nog veel meer waarvoor u zich moet aanmelden om het te zien!