氣缸( Cylinder )又稱氣動(dòng)執(zhí)行元件,通過(guò)壓縮空氣將壓力能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能產(chǎn)生動(dòng)力,從而驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)作直線、擺動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),在工業(yè)機(jī)械化和自動(dòng)化設(shè)備中得到了廣泛的應(yīng)用,大多數(shù)行業(yè)都有標(biāo)準(zhǔn)的氣缸類型,而為了適應(yīng)各種設(shè)備特性,在市面上氣缸有各種形狀、尺寸和類型的差別,提供了多樣化的選擇,可用于印刷、機(jī)器人、和自動(dòng)化控制等眾多領(lǐng)域,從氣缸的結(jié)構(gòu)、分類和應(yīng)用等特點(diǎn)快速了解氣缸。
1. 氣缸結(jié)構(gòu)
氣缸主要由缸筒、端蓋、活塞、活塞桿和密封件等結(jié)構(gòu)組成,其中缸筒內(nèi)徑的大小決定氣缸實(shí)際輸出力的大小,而選定氣缸缸徑大小需根據(jù)相關(guān)負(fù)載、空氣壓力及工作方式來(lái)確定。
端蓋裝在氣缸缸筒的兩端,端蓋上有密封圈和防塵圈,目的是防止氣體從活塞桿處向外漏氣并防止灰塵混入缸內(nèi),導(dǎo)致氣缸輸出動(dòng)力下降或部件損壞的情況。
活塞和活塞桿是氣缸內(nèi)最受力零件,活塞作為壓縮空氣的元件,活塞桿作為執(zhí)行元件,兩者不斷來(lái)回運(yùn)動(dòng)摩擦缸壁,通常采用防腐性和耐磨性高的材料制成。而密封圈是活塞桿回轉(zhuǎn)或往復(fù)運(yùn)動(dòng)處的密封部件,防止漏氣,保證氣缸的正常工作。
2. 氣缸分類
氣缸的分類有很多種,以壓縮空氣對(duì)活塞的施力方式不同,分為往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)和往復(fù)擺動(dòng)兩種類型。
往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的氣缸又可分為單作用氣缸、雙作用氣缸、膜片式氣缸和沖擊氣缸4種;若按氣缸外型區(qū)分,最常見(jiàn)的有拉桿缸、圓形缸、米形缸(ISO缸)、薄型缸(溝槽缸)等四大類,其中薄型缸的適用范圍最廣,使用者需根據(jù)實(shí)際工作場(chǎng)景和要求選擇氣缸的類型。
? 單作用氣缸:僅從活塞一側(cè)供氣聚能產(chǎn)生氣壓,氣壓推動(dòng)活塞產(chǎn)生推力伸出,再通過(guò)內(nèi)部的彈簧反彈作用力或自重返回。
? 雙作用氣缸:從活塞兩側(cè)交替供氣,在一個(gè)或兩個(gè)方向輸出力,來(lái)實(shí)現(xiàn)前進(jìn)或后退動(dòng)作。
? 膜片式氣缸:即用膜片代替活塞,只在一個(gè)方向輸出力,用彈簧復(fù)位。它的密封性能好,但行程短。
? 沖擊氣缸:它把壓縮氣體的壓力能轉(zhuǎn)換為活塞高速(10~20米/秒)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能,借以做功。
? 無(wú)桿氣缸:是指沒(méi)有活塞桿的氣缸的總稱,有磁性氣缸與纜索氣缸兩大類。
3. 氣缸應(yīng)用優(yōu)勢(shì)
自70年代以來(lái),氣缸應(yīng)用體系就在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域迅速得到普及,目前是全世界工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中的主流執(zhí)行器之一。氣缸――作為以氣體為動(dòng)力來(lái)源的應(yīng)用形式,在大多數(shù)工業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景中具有以下優(yōu)勢(shì):
? 以空氣為工作介質(zhì),來(lái)源方便,使用過(guò)的氣體可直接排出不會(huì)污染環(huán)境,并不需要為使用過(guò)的空氣付出額外的代價(jià)。
? 氣缸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,使用快速接頭可快速安裝,維修及更換元件操作簡(jiǎn)單。
? 壓縮空氣不易產(chǎn)生爆炸或著火,安全可靠,可應(yīng)用于易燃、易爆、多塵埃、輻射、強(qiáng)磁、強(qiáng)振動(dòng)與沖擊等惡劣的環(huán)境中。
? 氣缸能承受較大的負(fù)載,氣動(dòng)機(jī)構(gòu)能與其他部件互相協(xié)調(diào)形成電路保護(hù),可避免發(fā)生過(guò)載的危險(xiǎn)。
4. 氣缸行程控制
自動(dòng)控制,是指數(shù)個(gè)執(zhí)行元件透過(guò)可編程邏輯程序控制器(PLC)的指引下,按照設(shè)定好的參數(shù)與工作順序,自動(dòng)或半自動(dòng)的完成任務(wù)。
為了滿足自動(dòng)化控制對(duì)執(zhí)行元件協(xié)作控制的需求,衍伸出在活塞上加入磁環(huán)的應(yīng)用場(chǎng)景;透過(guò)磁感應(yīng)開(kāi)關(guān)對(duì)磁環(huán)磁場(chǎng)的偵測(cè),達(dá)到監(jiān)測(cè)行程位置,發(fā)出定位信號(hào)的目的。
應(yīng)用上,會(huì)將磁性開(kāi)關(guān)安裝于氣缸的兩端,當(dāng)活塞移動(dòng)到氣缸端底時(shí),磁感應(yīng)開(kāi)關(guān)會(huì)捕捉到磁環(huán)的磁場(chǎng),進(jìn)而判斷氣缸活塞位置,并反饋信號(hào)給可編程邏輯程序控制器(PLC),控制下一步設(shè)定好的動(dòng)作執(zhí)行,達(dá)到自動(dòng)化控制的目的。