Эти приводы одностороннего действия возвращаются в исходное положение за счет сил упругости одного из элементов конструкции. В зависимости от формы и размеров этого упругого элемента, выполняемые перемещения значительно отличаются по траектории, длине хода и развиваемому усилию. Многие из них во избежание разрыва нуждаются в жестких ограничителях-упорах. А общим достоинством может считаться герметичность. Утечки могут быть только в штуцере, через который в полость привода подается сжатый воздух.
Конструкция зажимных модулей
Самыми простыми являются зажимные модули, у которых упругий элемент формирует одну из стенок рабочей полости. Он может быть круглой или овальной формы, плоским или с дополнительными гофрами для увеличения рабочего хода, с жестким центром для увеличения эффективной площади или без него.
Такие устройства используются для зажима небольших объектов с неровной или легко повреждаемой поверхностью. Их можно использовать по одному или группами, располагая в соответствии с формой и размерами объекта.
Размеры овального упругого элемента доходят до 20х180 мм, а диаметр круглого до 63 мм. Рабочее давление до 6 бар, ресурс до 10 млн. циклов при ходе 2…5 мм.
Применение баллонных пневмоцилиндров
Сильфонные или баллонные пневмоцилиндры представляют собой камеру в виде одного или более гофров или чулочной мембраны.
При подаче внутрь сжатого воздуха такой привод может обеспечить относительно большое перемещение в осевом направлении (200…300 мм), которое часто даже приходится ограничивать упорами. Благодаря большому диаметру, такие цилиндры на давлении 8 бар могут развивать усилие до 70.000 Н при усилии возврата до 300 Н. Правда, с увеличением перемещения полезное усилие падает. Такие приводы, конечно, нуждаются в направляющих, но зато могут перемещать нагрузку не только линейно, но и по дуге.
Их часто используют в качестве зажимов или прессов. В больших количествах такие цилиндры применяются на транспорте. Но там они играют роль амортизаторов, например, между вагонами скоростных поездов и их тележками. Подавая внутрь разное давление, можно регулировать жесткость такого амортизатора.
Особенности пневмомускулов
Несколько иначе действует упругий привод, который называют пневмомускулом. Свое название он получил за то, что при заполнении его сжатым воздухом он работает как человеческая мышца – раздувается в радиальном направлении и сокращается в длину. То есть это аналог тянущего цилиндра одностороннего действия. Конструктивно он состоит из эластичной трубы, армированной металлической сеткой и закрытой с концов крышками.
К достоинствам такого привода можно отнести:
- герметичность, т.е. способность работать в плохих условиях и без потерь воздуха;
- отсутствие трения при перемещении, т.е. отличная динамика и высокий ресурс (до 1 млрд. циклов), что позволяет использовать пневмомускул для создания высокочастотной вибрации (до 100 Гц) в бункерах, на конвейерах, для быстрой сортировки, быстрой подачи и т.п.;
- большое развиваемое усилие – в начале хода пневмомускул развивает усилие в 10 раз выше, чем пневмоцилиндр с таким же диаметром поршня, что позволяет использовать его в различных прессах, больших захватах, при склейке, гибке металла и т.п.;
- возможность менять длину перемещения при изменении рабочего давления;
- легкий вес и относительная небольшая стоимость.
Но есть и недостатки, главным из которых является большой осевой габарит. В лучшем случае мускул может сократиться всего на 25% начальной длины. При этом развиваемое усилие с увеличением рабочего хода падает. Не рекомендуется использовать пневмомускул для позиционирования за счет изменения давления, т.к. со временем его упругие свойства меняются, и рассчитывать на приемлемую точность остановки уже не приходится.
Выпускается пневмомускул с диаметром 5, 10, 20 и 40 мм и с длиной до 9 метров. Рабочее давление до 8 бар, а ресурс достигает 1 млрд. циклов. Но при работе на больших ходах ресурс снижается.
