Введение
Пневматические цилиндры используются в автоматизации, поскольку они преобразуют сжатый воздух в простое, повторяемое движение. Они толкают, тянут, поднимают, зажимают, останавливают, направляют, индексируют и позиционируют детали в машинах, которым требуется быстрое перемещение без сложного электрического привода. Небольшой цилиндр может перемещать только направляющую изделия. Более крупный цилиндр может приводить в действие узел перемещения, пресс-оснастку или упаковочный механизм.
Выбор пневматического цилиндра кажется простым, когда в каталоге указаны только диаметр, ход и размер резьбы. В реальных машинах решение требует более широкого подхода. Направление нагрузки, боковая сила, скорость, пространство для монтажа, частота циклов, давление воздуха, требования к датчикам, точность направления и доступ для обслуживания — всё это влияет на долгосрочную производительность. Слишком большой цилиндр расходует лишний воздух. Слишком маленький цилиндр может работать с недостаточным усилием, преждевременно изнашиваться или не выполнять полный ход.
Категория HOMIPNEU пневматических цилиндров включает стандартные цилиндры, компактные цилиндры, цилиндры с направляющими, бесштоковые цилиндры, поворотные приводы, захваты, стопорные цилиндры и зажимные цилиндры. В этом руководстве объясняется, как практически выбрать между этими группами.
Начните с определения задачи, которую должен выполнять цилиндр
Перед выбором модели чётко определите требуемое движение. Цилиндр толкает изделие, зажимает деталь, поднимает оснастку, останавливает палету, поворачивает небольшой рычаг или направляет прецизионный суппорт? Тип движения подскажет, какое семейство цилиндров имеет смысл выбрать.
Стандартный линейный цилиндр подходит для обычных толкающих и тяговых движений. Компактный цилиндр полезен, когда в машине ограничено пространство. Цилиндр с направляющими лучше подходит, если нагрузке требуется защита от проворачивания. Бесштоковый цилиндр практичен для длинных ходов, при которых обычный шток поршня занимал бы слишком много места. Поворотный привод используется, когда движение является угловым, а не линейным.
Например, простой толкатель для перемещения может использовать стандартный пневматический цилиндр SC с тяговыми шпильками. Компактный стопор в упаковочной линии может использовать небольшой компактный цилиндр. Прецизионному слайду для захвата и размещения может потребоваться цилиндр прецизионного стола скольжения MXQ вместо обычного круглого цилиндра.
Проверьте диаметр цилиндра и выходное усилие
Диаметр цилиндра определяет теоретическое усилие. Больший диаметр обеспечивает большее усилие при том же давлении воздуха, но также потребляет больше воздуха и занимает больше места. Покупатели иногда выбирают больший диаметр «для надёжности», однако чрезмерное усилие может повредить детали, увеличить ударные нагрузки и усложнить регулирование скорости.
Начните с оценки требуемой нагрузки и трения. Затем добавьте разумный коэффициент запаса. Доступное давление заводского воздуха следует определять по фактической подаче в машину, а не только по настройке компрессора. Если машина часто работает при 0,5 МПа, не рассчитывайте усилие только при 0,8 МПа.
Длина хода также имеет значение. Длинный ход с тонким штоком может быть более чувствителен к изгибу. Если цилиндр толкает объект с боковой нагрузкой, эту нагрузку должна воспринимать направляющая конструкция, а не шток поршня, используемый в качестве направляющей.
Выберите подходящий тип цилиндра
Стандартные цилиндры широко применяются в общей автоматизации. Такие изделия, как стандартный пневматический цилиндр DNC ISO 15552, цилиндры SC с тяговыми шпильками, цилиндры SU и цилиндры SI используются там, где необходим прочный, привычный корпус цилиндра.
Компактные цилиндры, включая компактные пневматические цилиндры SDA, цилиндры CQ2B, цилиндры CQSB и цилиндры свободного монтажа CDU, полезны там, где ограничена монтажная длина. Они часто используются в оснастке, упаковочных модулях и небольших машинных станциях.
Цилиндры с направляющими и цилиндры столов скольжения сочетают движение цилиндра со встроенными направляющими рельсами или направляющими стержнями. Они полезны там, где важны устойчивость нагрузки и защита от проворачивания. Бесштоковые цилиндры применяются для более длинных ходов и компактного перемещения.
Учитывайте монтаж и выравнивание
Многие проблемы с цилиндрами начинаются из-за плохого выравнивания. Если шток поршня вынужден толкать под углом, уплотнения и подшипники изнашиваются быстрее. Цилиндр может продолжать работать во время ввода в эксплуатацию, но после повторяющихся циклов в нём могут появиться утечки, заедание или износ штока.
Способ монтажа должен соответствовать типу движения. Опоры, фланцевые крепления, вилочные крепления, цапфовые крепления и прямой монтаж на корпус поддерживают разные механические компоновки. Если приводимая деталь имеет небольшую несоосность, плавающее соединение или подшипник наконечника штока могут помочь защитить цилиндр.
Для компактного оборудования оставьте достаточно места для фитингов, датчиков, регулировочных винтов и доступа для обслуживания. Цилиндр, который помещается в CAD-модели, но не может обслуживаться на реальной машине, впоследствии создаст проблемы.
Скорость и демпфирование
Скорость цилиндра зависит от давления воздуха, расхода клапана, размера трубки, размера фитингов, нагрузки, расхода на выпуске и настроек регуляторов потока. Если цилиндр движется слишком медленно, проблема может быть не в самом цилиндре. Электромагнитный клапан, трубопровод или глушитель выхлопа могут ограничивать поток.
Быстрым цилиндрам требуется контролируемое замедление. Демпфирование снижает удар в конце хода и защищает раму машины. Некоторые цилиндры оснащены регулируемым демпфированием, тогда как небольшие компактные цилиндры могут в большей степени зависеть от внешнего регулирования скорости или механических упоров.
Если машине необходимы высокая скорость и повторяемое положение остановки, испытайте цилиндр под реальной нагрузкой. Диапазоны скоростей из каталога не могут заменить испытания на уровне машины.
Датчики и обратная связь по положению
Многим системам автоматизации необходимо подтверждать положение цилиндра. Магнитные поршни позволяют герконовым переключателям или твердотельным датчикам определять конечные положения. Это полезно для логики ПЛК, защитных блокировок и обнаружения неисправностей.
При выборе цилиндра проверьте, включён ли магнит и какие пазы для датчиков доступны. После установки должен сохраняться доступ к креплению датчиков. Если цилиндр скрыт внутри рамы машины, позднее отрегулировать переключатель может быть сложно.
Для OEM-машин стандартизация типов датчиков для разных семейств цилиндров помогает сократить количество запасных частей и ошибки подключения.
Качество воздуха и обслуживание
Пневматическим цилиндрам необходим чистый, стабильный сжатый воздух. Влага и частицы могут повредить уплотнения и сократить срок службы. Если несколько цилиндров в одной машине начинают двигаться медленно, проверьте систему подготовки воздуха, прежде чем заменять цилиндры по одному.
Специалисты по обслуживанию должны проверять соединения трубок, регуляторы скорости, поверхности штоков, крепёжные болты и утечки воздуха. Небольшая утечка в фитинге или клапане может уменьшить усилие цилиндра и сделать движение нестабильным.
Лучший выбор цилиндра — также тот, который можно обслуживать. Оставьте достаточно места, чтобы заменить фитинг, отрегулировать датчик или снять цилиндр без разборки половины машины.
Распространённые ошибки при выборе
Одна из распространённых ошибок — выбирать цилиндр только по диаметру и ходу. Эти два значения важны, но они не описывают монтаж, направляющие, требования к датчикам, скорость или направление нагрузки. Два цилиндра с одинаковыми диаметром и ходом могут вести себя совершенно по-разному в одной и той же машине, если различаются детали установки.
Другая ошибка — игнорировать приводимый механизм. Если слайд, оснастка или направляющая изделия имеют высокое трение, цилиндру может потребоваться большее усилие, чем ожидалось. Если нагрузка плохо направляется, более крупный цилиндр не устранит первопричину. Он может лишь сильнее давить на несоосный механизм и быстрее изнашиваться.
Покупателям также следует избегать расплывчатых описаний при покупке. Чёткий запрос должен включать серию, диаметр, ход, тип действия, требование к магнитному поршню, способ монтажа, размер порта и количество. Для OEM-заказов также полезно подтвердить упаковку, маркировку и необходимость запасных уплотнений или датчиков.
Сопутствующие пневматические изделия
Пневматические цилиндры часто работают с электромагнитными клапанами, пневматическими фитингами, PU-трубками, регуляторами скорости, глушителями и блоками подготовки воздуха. Стабильная работа цилиндровой системы зависит от всей пневматической цепи.
Для общей автоматизации рассмотрите стандартные цилиндры, такие как серии DNC, SC, SU и SI. Для компактного оборудования обратите внимание на серии SDA, CQ2B, CQSB или CDU. Для прецизионного перемещения более подходящими могут быть цилиндры с направляющими и столы скольжения.
Часто задаваемые вопросы
Как выбрать диаметр пневматического цилиндра?
Рассчитайте усилие, необходимое для нагрузки, затем сравните его с усилием цилиндра при реальном рабочем давлении. Добавьте коэффициент запаса, но избегайте чрезмерного завышения размера.
В чём разница между стандартными и компактными цилиндрами?
Стандартные цилиндры подходят для общепромышленных движений и обычно предлагают больше вариантов монтажа. Компактные цилиндры экономят пространство и часто используются в оснастке и небольших машинных модулях.
Когда следует использовать цилиндр с направляющими?
Используйте цилиндр с направляющими, когда нагрузке требуется защита от проворачивания, лучшее выравнивание или устойчивость к боковой нагрузке. Не полагайтесь на обычный шток поршня как на элемент, воспринимающий боковую силу.
Почему пневматический цилиндр движется медленно?
Распространённые причины включают низкое давление воздуха, клапаны недостаточного размера, трубки малого диаметра, ограниченный выпуск, плохую смазку, износ уплотнений или чрезмерную нагрузку.
Может ли один тип цилиндра подойти для каждой машины автоматизации?
Нет. Разным машинам требуются разные типы цилиндров в зависимости от хода, нагрузки, пространства, точности направления, скорости и требований к управлению.
Заключение
Выбор пневматических цилиндров — это не только решение по диаметру и ходу. Лучший выбор соответствует требованиям к усилию, движению, монтажу, направлению, скорости, качеству воздуха и обслуживанию. Когда семейство цилиндров соответствует реальному применению, машина работает стабильнее и её легче обслуживать на протяжении всего срока службы.
