Kolbenstangenloser Zylinder

Ein kolbenstangenloser Zylinder ist ein pneumatisches Bauteil, das in der Lage ist, eine Last mit Druckluft auf einem linearen Weg zu bewegen. Ein herkömmlicher Pneumatikzylinder verwendet eine Stange, um die Last vom Kolben zu schieben oder zu ziehen, während ein stangenloser Zylinder die Last entlang des Kolbens bewegt. Dies hat den großen Vorteil, dass die gleiche Hublänge auf kleinerem Raum zur Verfügung steht, kein Knicken der Stange bei hohen Lasten oder langen Hüben zu befürchten ist und die gleiche Kraft in beide Richtungen übertragen wird. Der kolbenstangenlose Zylinder wird am häufigsten für Anwendungen wie Materialtransport, Laden, Heben, Bahnschneiden usw. verwendet. Abbildung 1 zeigt ein Beispiel für einen kolbenstangenlosen Zylinder.

 

 

Inhaltsübersicht

• Kolbenstangenlose Zylindertypen
• Wie funktioniert ein kolbenstangenloser Luftzylinder?
• Berücksichtigung der Belastung
  • Beschleunigung und Abbremsung
  • Vertikale Montage
  • Zusätzliche Komponenten
• Vorteile/Nachteile eines kolbenstangenlosen Zylinders
• Zubehör
• Anwendungen
• Auswahlkriterium
• FAQs

Kolbenstangenlose Zylindertypen

Es gibt drei Haupttypen von kolbenstangenlosen Zylindern, die sich alle darauf beziehen, wie der Kolben mit dem Träger verbunden ist, um die Bewegung der Last zu ermöglichen.

• Magnetic: Es besteht eine magnetische Verbindung zwischen dem Kolben und dem Träger. Dies ermöglicht einen leckagefreien Zylinder. Sie müssen sich jedoch um die Entkopplung und die Trägerrotation kümmern.
• Kabel: Ein Kabel ist mit dem Kolben verbunden und wird über eine Umlenkrolle an jedem Ende mit dem Träger verbunden. Dies ist eine sehr einfache Konstruktion, aber die Abnutzung der Kabel führt zu einer uneinheitlichen Positionierung und es können Lecks durch gedehnte Kabel entstehen.
• Geschlitzt: In der Länge des Zylinders befindet sich ein Schlitz mit einem inneren und äußeren Metallband (Abbildung 2, roter Teil), um jegliche Leckage zu verhindern. Dadurch hat der Träger eine direkte mechanische Verbindung zum Kolben. Dadurch sind sie am vielseitigsten und am weitesten verbreitet, weshalb wir uns in diesem Artikel mit diesem Design befassen, das in Abbildung 2 zu sehen ist.

Wie funktioniert ein kolbenstangenloser Luftzylinder?

Die Hauptbestandteile eines kolbenstangenlosen Zylinders sind in Abbildung 3 zu sehen. Ein interner Kolben (A) bewegt sich innerhalb des Zylinderrohrs (E) und wird durch Druckluft angetrieben. Je nach Luftdruck an den einzelnen Anschlüssen bewegt sich der Kolben in die eine oder andere Richtung über die Länge des Zylinders. Der Kolben ist an einem Träger befestigt. Dieser Träger trägt die montierte Last und bewegt sich mit dem Kolben. Die Metallbänder (D) ermöglichen die Hin- und Herbewegung des Trägers und sorgen gleichzeitig für eine zuverlässige Abdichtung des Zylinderschlitzes. Unter dem Träger sind die Bänder vom Schlitz weg gebogen, um eine Verbindung zwischen Kolben und Träger zu ermöglichen. An beiden Enden (B) befinden sich einstellbare Endlagendämpfungen, um ein hartes Anschlagen nach der vollen Verfahrlänge an den Endkappen (C) zu verhindern. Abbildung 4 zeigt einen geschlitzten kolbenstangenlosen Zylinder und wie die mechanische Verbindung durch die Bänder hergestellt wird.

Berücksichtigung der Belastung

Wenn man weiß, wie die Lasten auf einen kolbenstangenlosen Zylinder wirken, ist eine einwandfreie Funktion gewährleistet. Bei unterschiedlichen Gewichten, Gewichtspositionen und Geschwindigkeiten kann sich ein Moment bilden, das berücksichtigt werden muss. Ein Moment ist eine Kraft, die einen Körper dazu bringt, sich um einen bestimmten Punkt oder eine Achse zu drehen. Abbildung 5 zeigt die drei zu berücksichtigenden Momente (siehe unten) zusammen mit Formeln zu ihrer Berechnung. Wir können dann diese berechnete Momentenkraft mit den veröffentlichten Biegemomenten des kolbenstangenlosen Zylinders vergleichen (in der Regel ist dort das Maximum angegeben), um sicherzustellen, dass unsere Kräfte unter diesem Grenzwert liegen.

• Tonhöhe (Ma): Er kann diese Momente gut bewältigen, und zwar umso besser, je länger der Träger ist. Die Beschleunigungs- und Verzögerungskräfte beeinflussen dieses Moment.
• Rolle (Herr): Sehr sensibel für diese Momente. Eine außermittige Belastung kann diese Momente verursachen.
• Gier (Mv): Etwas empfindlich auf diese Momente, aber sind weniger häufig.

Das Moment kann wie folgt berechnet werden. Vergleichen Sie Ihre berechneten Werte mit den Höchstwerten im Datenblatt der Zylinder.

• Moment: Kraft x Abstand
• Kraft: In der Regel nur das Gewicht der Ladung
• Entfernung: Abstand zwischen dem Massenschwerpunkt der Last und dem Massenschwerpunkt des Trägers.

Beschleunigung und Abbremsung

Im Gegensatz zu einem normalen Pneumatikzylinder mit einer Stange muss ein kolbenstangenloser Zylinder die resultierenden Momente aus Beschleunigung und Verzögerung aufnehmen. Stellen Sie sich dies als einen "Ruck" vor, d. h. die gleiche Kraft, die Sie spüren, wenn Sie in einem Auto beschleunigen/abbremsen und aufgrund des Kraftmoments im Auto zurück/vorwärts ruckeln. Die Kraft in diesen Gleichungen ist gleich der Masse multipliziert mit der Beschleunigung (oder Verzögerung). Wenn es sich um eine Verzögerungskraft handelt, müssen Sie die einstellbare Dämpfung am Ende der Hublänge berücksichtigen. Zusätzliche Kräfte wie Reibung und Losbrechkräfte können die Gesamtkraft in beide Richtungen beeinflussen.

Vertikale Montage

Bei vertikalen Anwendungen gibt es zwei weitere wichtige Überlegungen zur Belastung. Erstens müssen Sie gegen die Schwerkraft (oder mit der Schwerkraft) ankämpfen, wenn Sie die Last bewegen und die Last halten. Wenn Sie die Last halten, müssen Sie außerdem sicherstellen, dass der Pneumatikzylinder keine Luft verliert und dass die Luftzufuhr konstant ist, um eine Bewegung durch die Schwerkraft zu verhindern.

Zusätzliche Komponenten

Ein kolbenstangenloser Zylinder benötigt für einen effektiven Betrieb die folgenden pneumatischen Systeme/Komponenten:

• Pneumatische Luftversorgung: Zur Versorgung mit sauberer und komprimierter Luft, die den kolbenstangenlosen Zylinder antreibt.
• Pneumatisches Magnetventil: Zur Steuerung des Druckluftstroms.
• Pneumatischer Schlauch: Zur Versorgung von Anschlüssen, Ventilen und anderen Geräten mit Druckluft.

Vorteile/Nachteile eines kolbenstangenlosen Zylinders

Kolbenstangenlose Zylinder unterscheiden sich von herkömmlichen Zylindern und bieten im Vergleich viele Vorteile.

1. Geringerer Platzbedarf bei gleicher Hublänge, daher ideal für Anwendungen mit begrenztem Platzangebot.
2. Die Fähigkeit, hohe Lasten und Momente besser aufzunehmen.
3. Da sie keine Stange haben, besteht keine Gefahr, dass sich die Stange verbiegt und verformt.
4. Gleiche Kraft in beide Richtungen.

Kolbenstangenlose Zylinder haben auch einige Nachteile:

1. Anfällig für Staub und Schutt aus der Umwelt.
2. Die Bewegung der Last ist an die Länge des Zylinders gebunden.
3. Die inneren und äußeren Bänder können sich im Laufe der Zeit abnutzen, da sie sich dehnen.
4. Luftlecks aufgrund von Bandverschleiß können zu Luftdruckverlusten führen.

Zubehör

Nachfolgend finden Sie das am häufigsten verwendete Zubehör für kolbenstangenlose Zylinder:

• Fußbefestigung: Stützt den Zylinder und verhindert, dass er hin- und herschwenkt.
• Mittige Montage: Bietet Unterstützung für Zylinder mit langem Hub, indem es die Kraft entlang der Mittellinie aufnimmt und sie gleichmäßig über den Zylinder verteilt.
• Endschalter: Erkennt die Nähe des Trägers/der Last oder der Endpositionen und verhindert so eine weitere Bewegung.
• Spediteur: Stützt die Last und bewegt sie über die Länge des Zylinders.

Anwendungen

Kolbenstangenlose Zylinder werden aufgrund ihrer vielen Vorteile in verschiedenen Branchen eingesetzt. Einige gängige Anwendungen sind:

1. Automobilindustrie
2. Herstellung
3. Robotik
4. Lebensmittel und Getränke
5. Verpackung
6. Kommerzielles Nähen
7. Heben im Lager
8. Drucken
9. Spritzlackierung
10. Herstellung von Reifen
11. Optische Sortierung

Auswahlkriterium

Bei der Auswahl eines kolbenstangenlosen Zylinders sollten die folgenden Kriterien berücksichtigt werden:

• Hubgeschwindigkeit: Dies ist die Geschwindigkeit, mit der sich der Kolben im Zylinder bewegt. Dies hängt vom Luftdruck an den einzelnen Anschlüssen und von der Last ab.
• Ladungsträger: Das Transportmittel muss in der Lage sein, die montierte Last sicher und effizient zu tragen und zu bewegen.
• Tote Länge: Es handelt sich um die Länge des Zylinders, die aufgrund der internen Komponenten und des für das Hubende erforderlichen Raums nicht genutzt werden kann. Dies ist erforderlich, um die für die Anwendung benötigte Arbeitszylinderlänge zu bestimmen.
• Länge des Zylinders: Dies ist der tatsächliche Arbeitshub, d. h. die Strecke, die die Last zurücklegt.
• Luftdruck: Da der Kolben durch Druckluft angetrieben wird, muss während der gesamten Anwendung ein konstanter Luftdruck vorhanden sein.
• Größe der Bohrung: Die Bohrungsgröße kann je nach dem für die Anwendung erforderlichen Leistungsbereich gewählt werden. Um die maximale Leistung eines Zylinders zu erreichen, sollte eine größere Bohrung in Betracht gezogen werden.

FAQs

Wie funktioniert ein kolbenstangenloser Zylinder?

Ein kolbenstangenloser Zylinder besteht aus einem internen Kolben, der sich innerhalb des Zylinders bewegt und durch Druckluft angetrieben wird. Der Kolben ist an einem Träger befestigt, der die Last trägt und sie mit dem Kolben in einer linearen Richtung bewegt.

Wie berechnet man die Kraft eines Luftzylinders?

Die im Zylinder ausgeübte Kraft ist das Produkt aus dem anliegenden Luftdruck und der nutzbaren Kolbenfläche.