Stangloze cilinders

Figuur 1: Stangloze cilinders

Stangloze cilinder

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. Figuur 1 toont een voorbeeld van een stangloze cilinder.

 

Bestel uw op maat gemaakte stangloze cilinder hier!

 

Inhoudsopgave

Stangloze cilindertypes

Er zijn drie hoofdtypen stangloze cilinders. Het verschil zit in de manier waarop de lading met de zuiger is verbonden:

  • Magnetisch: De lading en de zuiger zijn magnetisch verbonden. Dit zorgt voor een lekvrije cilinder. Bij voldoende kracht kan de lading los raken van de zuiger.
  • Kabel: Er is een kabel aangesloten op de zuiger en via een katrol aan elk uiteinde van de zuiger is vervolgens een verbinding met de drager. Dit is een zeer eenvoudig ontwerp, maar de kabelslijtage veroorzaakt een inconsistente positionering. Ook kunnen lekken ontstaan door uitgerekte kabels.
  • Gleuf: Er is een sleuf in de lengte van de cilinder met een binnenste en buitenste metalen band (afbeelding 2 rood gedeelte) om lekkage te voorkomen. Dit geeft de lading een directe mechanische verbinding met de zuiger. Dit maakt ze de meest veelzijdige en meest gebruikte. Dit ontwerp wordt verder besproken in dit artikel. Figuur 2 laat een voorbeeld van dit type zien.
Een stangloze cilinder met een sleufontwerp en rode banden.

Figuur 2: Een stangloze cilinder met een sleufontwerp en rode banden.

Hoe werkt een stangloze luchtcilinder?

De hoofdcomponenten van een stangloze cilinder 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.Op de zuiger is een drager bevestigd. Deze drager ondersteunt de gemonteerde lading en beweegt mee met de zuiger. De metalen banden (D) zorgen ervoor dat de drager heen en weer kan bewegen. Tevens zorgt dit voor een betrouwbare afdichting van de cilindersleuf. Onder de drager worden de banden van de sleuf weggebogen om een verbinding tussen zuiger en drager mogelijk te maken. Aan beide uiteinden zijn er verstelbare eindkussens (B) om harde stops te voorkomen bij de eindkappen (C). Figuur 4 toont een ontwerp met een sleuf voor de stangloze cilinder en hoe de mechanische verbinding door de banden wordt gemaakt.

Components of a rodless cylinder

Figuur 3: Onderdelen van een stangloze cilinder: aluminium zuiger met geïntegreerde magneten (A), verstelbare eindkussens aan beide zijden (B), eindkappen (C), corrosiebestendige stalen buiten- en binnenband (D) en de cilinderbuis (E).

Een gegroefde stangloze cilinderzuiger op drager (rood), mechanische verbinding met banden (grijs)

Figuur 4: Een gegroefde stangloze cilinderzuiger op drager (rood), mechanische verbinding met banden (grijs).

Krachten & momenten

Een juiste belading van de cilinder verzekert een goede werking. De lading zelf, de plaats van de lading en de snelheid van de lading veroorzaken krachten en momenten. Een moment is een roterende kracht die een lichaam om een specifiek punt of as doet draaien. Voor een staafloze cilinder zijn drie momenten van invloed voor een goede werking van de cilinder, zoals in figuur 5 te zien is. Hieronder worden de drie momenten besproken en hoe ze berekend kunnen worden.

  • Pitch (Ma): dit moment veroorzaakt rotatie rond de x-as van de cilinder. Door de lengte van de drager kan hij dit moment zeer goed aan. Langere dragers zorgen voor een betere weerstand tegen de verticale hoek.
  • Roll (Mr): dit moment veroorzaakt rotatie rond de z-as van de cilinder. Door de korte draagbreedte kan de cilinder dit moment niet goed aan.
  • Yaw (Mv): dit moment veroorzaakt rotatie rond de y-as van de cilinder. De rotatieweerstand wordt bepaald door de verbinding tussen de drager en de zuiger.

Het moment kan worden berekend zoals hieronder aangegeven. Vergelijk uw berekende waardes met de maximale waardes in de datasheet van de cilinder.

Moment=Kracht x Afstand

Kracht = kan het gewicht van de lading (Kracht = Gewicht [kg] * 9,81 [m/s² ]) of andere krachten zijn die door de belasting worden veroorzaakt.

Afstand = Afstand van het massamiddelpunt van de last tot het massamiddelpunt van de drager.

Een voorbeeld van hoe een moment wordt gecreëerd en berekend

Figuur 5: Een voorbeeld van hoe een moment wordt gecreëerd en berekend

Ma = F x Ha Mr = F x Hr Mv = F x Hv

 Tabel 1: Een voorbeeld van een moment tabel uit een datasheet.

Cilinder

Effect. Kracht (N) bij 6 bar

Demping (mm)

Max. toegestane lading (N)

Max. toegestane buig moment (Nm)

Max. toegestane torsie (Nm)

ø

y

F

S

L

Ma axiaal

Mr radiaal

Mv centraal

16

9

110

15

120

4

0.3

0.5

16L

9

110

15

120

5

0.4

0.6

25

14

250

21

300

15

1

3

25L

14

250

21

300

20

1.5

6

32

18

420

26

450

30

2

4.5

32L

18

420

26

450

60

3.5

10

40

23

640

32

750

60

4

8

40L

23

640

32

750

130

7

20

Versnelling & afremmen

In tegenstelling tot een normale pneumatische cilinder met een stang, moet een cilinder zonder stang de resulterende momenten van versnelling en vertraging ondersteunen. Stel je dit voor als een "ruk", zoals wanneer een auto krachtig versneld of afremt. De kracht in deze vergelijkingen is gelijk aan de massa vermenigvuldigd met de versnelling (of vertraging). Als het een afremmende kracht is, moet u rekening houden met de instelbare demping aan het einde van de slaglengte. Extra krachten kunnen ook de totale kracht in beide richtingen beïnvloeden, zoals wrijvings- en losbreekkrachten.

Verticale montage

Bij verticale toepassingen moet rekening houden met de zwaartekracht. De cilinder moet bij het verplaatsen en vasthouden van de lading de zwaartekracht overwinnen. Zorg dat de cilinder geen lucht lekt en dat de luchttoevoer constant is om beweging door zwaartekracht te voorkomen.

Extra componenten

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

  • Pneumatische luchtvoorziening: Voor de toevoer van schone perslucht die de stangloze cilinder aandrijft.
  • Pneumatisch magneetventiel: Om de persluchtstroom te regelen.
  • Pneumatische slang: Voor de toevoer van perslucht naar poorten, kleppen en andere apparaten.

Voor- en nadelen van een stangloze cylinder

Stangloze cilinders verschillen van conventionele cilinders en bieden vele voordelen ten opzichte van conventionele cilinders.

  1. Kleiner bij een vergelijkbare slaglengte waardoor ze ideaal zijn voor toepassingen met beperkte ruimte.
  2. Stangloos, dus geen risico dat de stang knikt of buigt.
  3. Meer kracht bij dezelfde binnendiameter.
  4. Dezelfde kracht in beide richtingen.

Cilinders zonder stang hebben ook enkele nadelen:

  1. Kwetsbaar voor omgevingsstof.
  2. De lading kan niet verder bewegen dan de lengte van de cylinder.
  3. De binnenste en buitenste banden kunnen slijten.
  4. Luchtlekken als gevolg van bandslijtage kunnen leiden tot verlies van luchtdruk.

Accessoires

Hieronder volgen de meest gebruikte accessoires met cilinders zonder stang:

  • Voetmontage: Biedt ondersteuning aan de cilinder en voorkomt dat deze heen en weer kan draaien.
  • Middenlijnmontage: Biedt ondersteuning voor lange slagcilinders door de kracht langs de middellijn te absorberen en deze gelijkmatig door de cilinder te verdelen.
  • Eindschakelaar: Detecteert de nabijheid van de drager/last of eindposities, waardoor verdere beweging wordt voorkomen.
  • Drager: Biedt ondersteuning door de last te ondersteunen en te verplaatsen over de hele lengte van de cilinder

Toepassingen

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

  • Automobiel
  • Productie
  • Robotica
  • Eten en drinken
  • Verpakking
  • Commercieel naaien
  • Magazijnheffen
  • Afdrukken
  • Spuitschilderij
  • Bandenfabricage
  • Optische sortering

Selectie Criteria

Bij de keuze van een stangloze cilinder moeten de volgende criteria in acht worden genomen:

  • Slagsnelheid: Dit is de snelheid waarmee de zuiger zich in de cilinder beweegt. Dit is afhankelijk van de luchtdruk die bij elke poort wordt geleverd en de belasting.
  • Draaglast: De drager moet de gemonteerde last veilig en efficiënt kunnen dragen en verplaatsen.
  • Dode lengte: Het is de lengte van de cilinder die niet kan worden gebruikt vanwege de interne onderdelen en de ruimte die nodig is voor het einde van de slag. Dit is nodig om de voor de toepassing benodigde lengte van de werkcilinder te bepalen.
  • Lengte van de cilinder: Dit is de werkelijke werkslaglengte, d.w.z. de afstand die de lading kan afleggen.
  • Luchtdruk: Omdat de zuiger door perslucht wordt aangedreven, moet er gedurende de hele toepassing een constante luchtdruk beschikbaar zijn.
  • Doorlaatgrootte: deze wordt gekozen op basis van het capaciteitsbereik dat nodig is voor de toepassing. Om een cilinder op maximale capaciteit te laten presteren, moet een grotere doorlaat worden overwogen.

FAQ

Hoe werkt een stangloze cilinder?

Een stangloze cilinder bestaat uit een interne zuiger die zich binnenin de cilinder beweegt. Deze wordt aangedreven door perslucht. De zuiger is bevestigd aan een drager. Deze ondersteunt de lading. Hierdoor beweegt de lading in een lineaire richting met de zuiger mee.

Hoe bereken ik de kracht van de luchtcilinder?

De kracht die in de cilinder wordt uitgeoefend is de toegepaste luchtdruk maal het bruikbare zuigeroppervlak.

F=P×A

Waarbij F de luchtcilinderkracht (lbs) is; P de luchtdruk (psi); A de cilinderboring (in²) is.

Bestel uw op maat gemaakte stangloze cilinder hier!


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!