Несмотря на столь широкое и многообразное применение цилиндров со штоком, у них есть существенный недостаток – они занимают слишком много места, поскольку осевой габарит превышает рабочий ход в 2 с лишним раза. При длинных рабочих ходах использовать цилиндры со штоком становится неудобно. Да и проблема боковых нагрузок значительно усиливается, что заставляет использовать дорогие внешние направляющие. А операций, требующих перемещения на метр и более, довольно много: открытие широких дверей, подача крупногабаритных объектов, резка, раскрой, нанесение краски, контроль качества длинных объектов и т.п. В этих случаях используют бесштоковые цилиндры, у которых нагрузка крепится к каретке, перемещающейся между крышками.
Типы конструкций бесштоковых пневмоприводов
Связь каретки с поршнем выполняется механически или за счет сил магнитного поля.
В первом случае плоская каретка соединяется с поршнем через специальный кронштейн, для свободного перемещения которого между крышками в корпусе цилиндра выполнен сквозной паз. Изнутри паз уплотняется эластичной лентой, которая зажата в крышках и проходит через отверстие в кронштейне и поршне. Снаружи паз для защиты его от загрязнения и уплотняющей ленты от повреждения закрывается еще одной лентой, также зажатой в крышках.
В цилиндре с магнитной связью магниты одного полюса располагаются на поршне внутри корпуса, а магниты другого полюса – в каретке, которая охватывает корпус снаружи в виде втулки.
Особенности бесштоковых цилиндров с механической связью
При подаче сжатого воздуха в полость бесштокового цилиндра с механической связью предварительно натянутая уплотняющая лента прижимается к пазу изнутри, обеспечивая герметичность. Уровень утечек в среднем выше, чем у цилиндров со штоком, и может достигать 50 л/час на рабочем давлении 6 бар. В ряде конструкций, где внешняя лента также эластичная, удается утечки снизить до 1 л/час, что практически не превышает уровень утечек по штоку стандартного цилиндра с равным диаметром поршня. Максимальное рабочее давление, как правило, 8 бар. Диаметр поршня у современных бесштоковых цилиндров лежит в диапазоне 8…100 мм, и в основном это стандартные значения. Хотя бывают и исключения, например, 18 мм. Ход серийных цилиндров достигает 8.500 мм, но это не предел.
Встроенное демпфирование – регулируемое, самонастраивающееся или упругое. Причем демпфирующие втулки могут располагаться как на поршне, так и в крышках. Упругое демпфирование можно встретить на самых маленьких цилиндрах с диаметром поршня 8 или 12 мм, где конструктивно ничего другое не умещается. Или его выбирают в комбинации с внешними амортизаторами, когда необходимости в более дорогом пневматическом демпфировании нет. Ресурс практически такой же, как у стандартных цилиндров – от 7.000 до 11.000 км.
Бесштоковые цилиндры с механической связью, несмотря на более высокую цену, по сравнению с цилиндрами со штоком на те же усилие и ход, дают пользователям большие преимущества.
- Осевой габарит превышает рабочий ход всего на длину поршня и крышек, что позволяет более экономично использовать монтажное пространство, особенно при больших ходах.
- Одинаковая площадь с обеих сторон обеспечивает одинаковое усилие в обоих направлениях и более простую и точную остановку в промежуточном положении.
- На профильном корпусе легко расположить направляющую качения или скольжения, что позволяет выдерживать значительные боковые нагрузки и скручивающие моменты.
- В конструкции крышек легко предусмотреть установку гидравлических амортизаторов или внешних упоров без дополнительных принадлежностей. В обоих случаях возможна регулировка длины хода до 30 мм. Но при этом следует помнить, что с уменьшением хода за счет перемещения упоров снижается эффективность встроенного пневматического демпфирования.
- В профильном корпусе можно расположить пневматические каналы по всей длине, что делает гибким подвод воздуха: к каждой крышке по одному шлангу или к какой-то одной оба.
- Нагрузка располагается в пределах поршня и перемещается между крышками, т.е. цилиндр работает как балка на двух опорах, что позволяет выдерживать более высокие поперечные нагрузки по сравнению со стандартным цилиндром, чей шток работает как консоль.
- Конструктивно встроена защита от проворота нагрузки. Поэтому для активации датчиков положения на поршне достаточно иметь не магнитное кольцо, а небольшой кусочек магнита, ориентированный на паз в профильном корпусе, где датчики устанавливаются.
Серьезные отличия в конструкции от цилиндров со штоком определяют и варианты исполнения бесштоковых цилиндров. Здесь пока нельзя вести речь о стойкости к экстремальным температурам, агрессивным средам или исполнении корпуса из нержавеющей стали или пригодного для мойки. Исполнения касаются размеров каретки, дополнительной каретки, вида направляющей, демпфирования, внешней защиты в виде кожуха, встроенного датчика перемещения, устройства непрерывной подачи смазки и промежуточных позиций для остановки на упоре.
Варианты бесштоковых цилиндров с механической связью между кареткой и поршнем (слева направо): с промежуточными позициями, с защитным кожухом, с направляющей скольжения, с направляющей качения, с направляющей для больших нагрузок
При добавлении к цилиндру направляющей каретка получает Г-образную форму, а при установке модулей промежуточных позиций (упоров с пневматическим управлением) на нее из крышек переносятся амортизаторы. В этом случае демпфирование происходит не только на крайних, но и на промежуточных позициях. Для не самых больших нагрузок используется направляющая скольжения, а для более высоких – направляющая качения (шариковая). В каретке в специальной обойме располагаются стальные шарики, которые и контактируют с направляющей рейкой. В этой направляющей боковое отклонение каретки практически отсутствует. Если поперечные нагрузки особенно велики, цилиндр помещают между двух направляющих, и каретка расширяется. На каретке может располагаться и подвод для непрерывной подачи смазки на направляющую, если скорость очень высокая или по условиям эксплуатации консистентная смазка быстро расходуется или вымывается. Некоторые из перечисленных исполнений применимы только к цилиндрам с диаметром поршня не более 40 мм.
Особенности бесштоковых цилиндров с магнитной связью
Главным достоинством бесштоковых цилиндров с магнитной связью между кареткой и поршнем является их герметичность, поскольку у них нет ни выхода штока через крышку, ни паза под кареткой. А главный недостаток – слишком большая каретка по сравнению с поршнем, которая к тому не защищена от проворота. Поэтому такие цилиндры выпускаются с диаметром поршня 12…63 мм, а при эксплуатации обязательно требуют внешних направляющих. Есть варианты со встроенными направляющими и траверсами на концах. Ход таких цилиндров достигает 1,5 метров, а без направляющих цилиндры с магнитной связью предлагаются до 5 метров.
Из-за тонких стенок корпуса рабочее давление обычно не превышает 7 бар. Встроенное демпфирование может быть упругим или регулируемым. Ресурс цилиндров с магнитной связью примерно 5.000 км, что обусловлено двумя парами трения – поршень и внутренняя поверхность трубы, каретка и наружная поверхность трубы. Смазка требуется только для направляющих.
Магнитная связь довольно прочная, и усилие ее разрыва обычно на 30…50% выше усилия, которое теоретически могут развивать такие цилиндры при давлении 6 бар (т.е. произведение давления на площадь поршня). На практике были случаи, когда магнитная связь разрывалась, но это происходило вопреки правилам эксплуатации (например, из любопытства). Хотя магнитную связь потом можно восстановить, допускать ее разрыва не рекомендуется.
Детальное описание принципа работы
Магнитный принцип: Постоянный магнит, закрепленный на подвижном элементе, взаимодействует с магнитным полем, создаваемым электромагнитной катушкой, расположенной в неподвижном корпусе.
Пневматическая подушка: Сжатый воздух подается в камеру, создавая пневматическую подушку, которая перемещает рабочий элемент.
Сравнение с традиционными пневмоцилиндрами со штоком
Преимущества бесштоковых пневмоцилиндров
Компактность: Бесштоковые пневмоцилиндры могут быть значительно меньше традиционных пневмоцилиндров со штоком, что делает их идеальными для применений, где пространство ограничено.
Точность: Бесштоковые пневмоцилиндры могут обеспечивать более высокую точность позиционирования, чем пневмоцилиндры со штоком, благодаря отсутствию скользящих уплотнений и трения.
Чистота: Бесштоковые пневмоцилиндры не имеют штока, который может выдвинуться и загрязнить окружающую среду, что делает их идеальными для применения в чистых помещениях.
Срок службы: Бесштоковые пневмоцилиндры могут иметь более долгий срок службы, чем пневмоцилиндры со штоком, благодаря отсутствию скользящих уплотнений.
Недостатки бесштоковых пневмоцилиндров
Сила: Бесштоковые пневмоцилиндры обычно имеют меньшую выходную силу, чем пневмоцилиндры со штоком.
Скорость: Бесштоковые пневмоцилиндры обычно имеют более низкие скорости, чем пневмоцилиндры со штоком.
Стоимость: Бесштоковые пневмоцилиндры обычно дороже, чем пневмоцилиндры со штоком.
Примеры применения
Упаковочные машины: Бесштоковые пневмоцилиндры используются для перемещения продуктов и материалов в упаковочных машинах.
Печатные станки: Бесштоковые пневмоцилиндры используются для позиционирования бумаги и других материалов в печатных станках.
Медицинское оборудование: Бесштоковые пневмоцилиндры используются для привода различных медицинских устройств, таких как насосы и дозаторы.
Робототехника: Бесштоковые пневмоцилиндры используются для привода суставов роботов.
Пищевая промышленность: Бесштоковые пневмоцилиндры используются для перемещения продуктов и материалов в пищевой промышленности.
Факторы, которые следует учитывать при выборе бесштокового пневмоцилиндра
Сила и скорость: Выберите цилиндр с достаточной силой и скоростью для выполнения вашей задачи.
Ход: Выберите цилиндр с достаточным ходом для вашего приложения.
Точность: Выберите цилиндр с требуемой точностью позиционирования.
Рабочая среда: Выберите цилиндр, который подходит для рабочей среды, например, для взрывоопасных или влажных помещений.
Монтаж: Выберите цилиндр с подходящим типом крепления для вашего приложения.
Обслуживание и ремонт
Бесштоковые пневмоцилиндры требуют регулярного обслуживания для обеспечения оптимальной производительности.
Это включает проверку на утечки, смазку подвижных частей и замену фильтров.
Регулярное обслуживание может помочь продлить срок службы цилиндра и предотвратить дорогостоящие простои.
Потенциальные проблемы безопасности
Как и любой тип пневматического устройства, бесштоковые пневмоцилиндры могут представлять опасность, если их не использовать должным образом.
Необходимо соблюдать меры предосторожности, такие как ношение защитных очков и избегание контакта с движущимися частями.
Важно также следовать инструкциям производителя по безопасности.
Будущее бесштоковых пневмоцилиндров
Бесштоковые пневмоцилиндры становятся все более популярными благодаря своим многочисленным преимуществам.
По мере развития технологий бесштоковые пневмоцилиндры, скорее всего, станут еще более мощными, эффективными и доступными.
Это сделает их еще более привлекательным вариантом для широкого спектра применений.
При выборе бесштокового пневмоцилиндра важно тщательно учитывать все ваши потребности и требования.
Мы предлагаем широкий выбор бесштоковых пневмоцилиндров от ведущих мировых производителей.
Наши специалисты помогут вам выбрать правильный цилиндр для вашего приложения.
В дополнение к информации, представленной выше, мы также можем предоставить вам:
Краткую техническую информацию о бесштоковых пневмоцилиндрах, включая их характеристики, преимущества и области применения.
Рекомендации по выбору бесштокового пневмоцилиндра для вашего конкретного приложения.
Информацию о устройствах демпфирования, которые могут использоваться для контроля скорости и интенсивности торможения бесштокового пневмоцилиндра.
Сведения о регулировке интенсивности бесштокового пневмоцилиндра.
Информацию о рабочей температуре бесштоковых пневмоцилиндров.
Ссылки на дополнительные ресурсы, такие как статьи, видео и технические документы, о бесштоковых пневмоцилиндрах.
Мы уверены, что сможем предоставить вам всю необходимую информацию, чтобы помочь вам выбрать правильный бесштоковый пневмоцилиндр для вашего приложения.
Мы отвечаем за качество продукции и можем гарантировать отсутствие контрафакта.
Обращайтесь к нам, и мы поможем вам сделать правильный выбор!
Категории бесштоковых цилиндров
- Бесштоковые пневмоцилиндры 1605
- Бесштоковые магнитные пневмоцилиндры ESW
- Бесштоковые магнитные пневмоцилиндры с направляющей ESWT
- Бесштоковые магнитные пневмоцилиндры серии 51
- Бесштоковые пневмоцилиндры CAMOZZI
- Бесштоковые пневмоцилиндры FESTO
- Бесштоковые пневмоцилиндры с магнитной связью
- Бесштоковые пневмоцилиндры с механической связью
- Бесштоковые пневмоцилиндры серии 54
- Бесштоковые пневмоцилиндры серии Z
