Lähes jokaiselle automaattiselle koneelle, joka tarvitsee tarkkaa, toistettavaa lineaarista liikettä, a kaksitoiminen sylinteri on vakiovalinta. Johtopäätös on suoraviivainen: kun tarvitset hallittua voimaa sekä ulos- että sisäänveto-suunnassa, kaksitoiminen sylinteri ylittää yksitoimisen sylinterin joustavuudessa, nopeuden hallinnassa ja prosessin yleisessä luotettavuudessa. Tämä koskee sekä pneumaattisia järjestelmiä että hydraulijärjestelmiä, vaikka työväliaine vaihtelee.
Perimmäinen syy on se, että kaksitoimisessa sylinterissä käytetään paineistettua nestettä männän molemmilla puolilla. Vaihtamalla syöttö- ja poistoaukkoja voidaan mäntää aktiivisesti työntää kumpaankin suuntaan. Tämä eroaa yksitoimisesta sylinteristä, joka palaa perusasentoonsa jousen, painovoiman tai ulkoisen kuormituksen avulla. Tuloksena on, että kaksitoimiset sylinterit tarjoavat täysin hallittua liikettä, suuremman toiminnan joustavuuden ja usein paremman energiatehokkuuden syklisissä sovelluksissa.
Hankinnan ja suunnittelun näkökulmasta tämä tarkoittaa, että sinun on arvioitava sylinterin reiän koko, isku, käyttöpaine, iskunvaimennus ja asennustyyli. Huonosti valittu sylinteri johtaa heikkoon työntövoimaan, ennenaikaiseen tiivisteen kulumiseen tai liialliseen ilmankulutukseen. Toimintaperiaatteiden ja valintakriteerien ymmärtäminen auttaa sinua välttämään näitä riskejä ja saavuttamaan pitkän aikavälin suorituskyvyn.
Mikä on kaksitoiminen sylinteri?
Kaksitoiminen sylinteri on lineaarinen toimilaite, jossa on kaksi työporttia, yksi sylinterin säiliön kummassakin päässä. Paineilmaa tai hydrauliöljyä tulee yhteen porttiin työntämään mäntää eteenpäin, kun taas toinen portti on avoin poistoa tai paluuta varten. Tulo- ja poistovirtauksen kääntäminen saa männän liikkumaan taaksepäin. Tämä kaksisuuntainen voimakyky erottaa sen yksitoimisesta sylinteristä, jossa on vain yksi painekammio.
Tärkeimmät komponentit sisältävät sylinterin piipun, mäntä, männänvarsi, etu- ja takapäätykappaleet, männän tiivisteet, varren tiivisteet ja yleensä yksi tai kaksi vaimennusmekanismia. Mäntä jakaa piipun kahteen kammioon: kannen päähän, joka on suurempi alue männän takana, ja varren päähän, joka on pienempi alue männän varren puolella. Tehoalueen ero tarkoittaa sitä, että venymisvoima on luonnollisesti suurempi kuin sisäänvetovoima samalla paineella, mikä on avaintekijä sylinterin mitoituksessa.
Pneumaattiset vs hydrauliset kaksitoimiset sylinterit
Sama geometrinen periaate koskee sekä pneumaattisia että hydraulisia sylintereitä, mutta suorituskykyominaisuudet vaihtelevat merkittävästi. Pneumaattiset kaksitoimiset sylinterit toimivat paineilmalla tyypillisillä paineilla 0,4 - 0,7 MPa (4 - 7 bar), mikä tuottaa pienemmän voiman, mutta erittäin nopean toiminnan. Hydraulisissa kaksitoimisissa sylintereissä käytetään mineraaliöljyä tai vesipohjaisia nesteitä, joiden paine on usein 7-35 MPa (70-350 bar), mikä tuottaa paljon suuremman voiman tasaisemman ja tarkemman liikkeenhallinnan avulla.
| Parametri | Pneumaattinen | Hydraulinen |
|---|---|---|
| Työväline | Paineilma | Hydraulinen oil |
| Tyypillinen paine | 0,4–0,7 MPa | 7-35 MPa |
| Suhteellinen voima | Alempi | Korkeampi |
| Toiminnan nopeus | Nopeasti | Hitaammin |
| Asennon ohjaus | Kohtalainen | Tarkkaa |
| Järjestelmän hinta | Alempi | Korkeampi |
Kuinka kaksitoiminen sylinteri toimii?
Toimintaperiaate on suoraviivainen: paineistettu neste vaikuttaa vuorotellen männän molemmille puolille muodostaen lineaarista liikettä. Kun kannen pään portti on paineistettu ja tangon pään portti on avoin säiliölle tai pakoputkelle, männänvarsi ulottuu ulos. Kun syöttö kytketään varren pääporttiin ja kannen pään portti on kulunut loppuun, männänvarsi vetäytyy sisään. Tämä kytkentä saadaan aikaan suuntasäätöventtiilillä, kuten kaksiasentoisella viisitiemagneettiventtiilillä pneumaattisissa järjestelmissä tai nelitiesuuntaventtiilillä hydraulipiireissä.
Nopeudensäätö saavutetaan säätämällä ilman tai öljyn virtausta poistoaukosta. Pneumaattisissa järjestelmissä pakokaasuventtiilit ovat yleisiä. Hydraulijärjestelmissä käytetään mittarin ulosvirtauksen säätöventtiileitä painepiippujen välttämiseksi ja tasaisen hidastuvuuden saavuttamiseksi. Tehokas vaimennus iskun lopussa on kriittinen mekaanisten iskujen ja männän vaurioiden estämiseksi; säädettäviä vaimennusventtiilejä tai ulkoisia hydraulisia iskunvaimentimia käytetään, kun kyseessä on suuri inertiakuorma.
Pneumaattisissa järjestelmissä tyypillinen piiri koostuu ilmansuodattimesta, paineensäätimestä, voitelulaitteella, suuntaventtiilistä ja kahdesta nopeudensäätöventtiilistä. Suuntaventtiili on yleensä kaksoismagneettiventtiili, jonka avulla sylinteri pysyy viimeisessä asennossaan jännitteettömänä. Tämä on erityisen hyödyllistä turvallisuuteen liittyvissä kiinnityssovelluksissa.
Kaksitoimiset vs yksitoimiset sylinterit
Keskeinen ero on, että kaksitoiminen sylinteri antaa hallitun voiman ja liikkeen molempiin suuntiin, kun taas yksitoiminen sylinteri antaa voiman vain yhteen suuntaan. Yksitoimisissa sylintereissä käytetään jousta, painovoimaa tai ulkoista kuormaa männän palauttamiseen, mikä tarkoittaa, että paluuiskua ei voida ohjata tiukasti. Sovelluksiin, joissa työkierto vaatii sekä työntämistä että vetämistä tai joissa tarkkuus on tärkeää, kaksitoiminen sylinteri on sopiva valinta.
| Vertailu | Yksinäyttelijä | Kaksoisnäyttelijänä |
|---|---|---|
| Pakota suunta | Vain yksi suunta | Molempiin suuntiin |
| Paluuisku | Jousi / painovoima / kuorma | Paineinen neste |
| Asennon ohjaus | Rajoitettu palautus | Täysi hallinta |
| Tyypillinen käyttö | Kiinnitys, irrotus, portin avaaminen | Automaatio, robotiikka, puristuskoneet |
| Kustannukset | Alempi | Korkeampi |
Käytännössä yli 90 % yleisautomaatiossa käytetyistä pneumaattisista toimilaitteista on kaksitoimisia, koska ne mahdollistavat helpon nopeuden säätämisen molemmilla iskuilla ja voivat tuottaa pitovoimaa venttiilin ollessa jännitteellä. Yksitoimiset sylinterit ovat arvokkaita, kun tilaa on vähän, palautusvoima ei ole kriittinen tai kun turvallisuus vaatii jousipalautusta.
Kaksitoimisten sylinterien tyypit
Kaksitoimisia sylintereitä on saatavana useissa mekaanisissa kokoonpanoissa, joista jokainen on suunniteltu erityisiin asennusrajoituksiin, iskunpituuksiin ja kuormitusolosuhteisiin. Oikean tyypin valinta on yhtä tärkeää kuin oikean porauskoon valinta.
Normaalit raidetangon sylinterit
Nämä sylinterit noudattavat perinteistä raidetangon rakennetta, ja neljä terästankoa pitävät päätykappaleet yhdessä. Niitä käytetään laajalti yleisautomaatiossa ja ne ovat usein ISO 15552 -standardin mukaisia. SC-sarja on klassinen esimerkki, joka tarjoaa useita asennusvaihtoehtoja ja porauskoot 32 mm:stä 100 mm:iin.
SC-sarjan raidetangon vakiosylinteri, kompakti muotoilu Tämä raidetangon sylinteri tarjoaa kompaktin pituuden verrattuna ISO 15552 -tyyppeihin luotettavalla rakenteella ja säädettävällä pehmusteella. Soveltuu yleiseen automaatioon, se voi toimia jopa 150 °C:n lämpötiloissa korkean lämpötilan tiivisteillä. Näytä tuote → Ohuet sylinterit
Ohuilla sylintereillä, kuten CQ2-sarjalla, on kompakti runkoprofiili, joka on suunniteltu rajoitettuihin asennustiloihin. Ne tarjoavat vahvan voiman ja säästävät aksiaalista pituutta. Ne ovat yleisiä kiinnikkeissä, kuljettimen tulpissa ja kompakteissa koneen rungoissa.
CQ2-sarjan ohut sylinteri rajoitettuihin asennustiloihin Tämä kompakti sylinteri säästää aksiaalista tilaa ja tuottaa vahvaa voimaa. Sen ulkonematon magneettikytkin parantaa turvallisuutta ja käytettävyyttä, ja parannettu vedenpitävä muotoilu sopii ympäristöihin, joissa on vettä ja jäähdytysnestettä. Näytä tuote → Pienoissylinterit
Minisylintereitä, mukaan lukien MA-, MAL-, MI- ja CJ2-sarjat, käytetään pienissä tarkkuuslaitteissa, joissa paino ja tila ovat kriittisiä. Ruostumattomasta teräksestä valmistettuja runkoversioita on saatavana elintarvikkeiden käsittelyyn tai syövyttäviin ympäristöihin.
Varrettomat sylinterit
Varrettomat sylinterit, kuten CY1-sarja, käyttävät magneettista tai mekaanista kytkintä voiman siirtämiseksi ulkoiseen vaunuun. Niiden iskunpituutta eivät rajoita männänvarren nurjahdusnäkökohdat, joten ne ovat ihanteellisia pitkäiskusovelluksiin materiaalinkäsittely- ja oven avausjärjestelmissä.
CY1S-sarjan liukulaakerivarsiton sylinteri Tämä sauvaton sylinteri säästää tilaa ja eristää moottorin staattorista, sillä se käyttää voimansiirtoon magneettista kytkintä. Sen liukulaakeriohjain ja pitkäkestoinen voitelu takaavat tasaisen, huoltovapaan toiminnan pölyisissä tai kevyesti roiskeissa ympäristöissä. Näytä tuote → Moniakseliset ja ohjatut sylinterit
Moniakselisissa sylintereissä, mukaan lukien CXS- ja MGP-sarjat, on kaksi tai useampia tankoja tai ohjaustankoja, jotka estävät pyörimisen ja kestävät sivukuormia. Niitä käytetään tarkkuuspoimintamekanismeissa, joissa työkalu ei saa pyöriä ja joissa vaaditaan suurta sivuttaisvakautta.
Pyörivät kiinnityssylinterit
Pyörivät puristussylinterit, kuten MK-sarja, yhdistävät lineaarisen puristusvoiman 90 asteen kiertoliikkeeseen. Niitä käytetään laajalti hitsausjigeissä ja asennuskiinnittimissä pitämään osia paikoillaan välttäen samalla häiriöitä osien lataamisessa ja purkamisessa.
Kuinka valita oikea kaksitoiminen sylinteri
Luotettavin tapa valita kaksitoiminen sylinteri on määrittää tarvittava lähtövoima, iskun pituus, nopeus, käyttösuhde ja käytettävissä oleva asennustila. Varmista sen jälkeen, että ehdokassylinteri vastaa sovelluksesi käyttöpainetta, iskunvaimennusvaatimuksia ja asennuskuviota.
Porauskoko ja lähtövoima
Voima lasketaan paineella kerrottuna männän tehollisella pinta-alalla. Pneumaattisessa sylinterissä 0,5 MPa:n (5 baarin) paineella 63 mm:n reikäinen sylinteri tuottaa noin 1 558 N:n laajennusvoiman. Kun männänvarren halkaisija on 20 mm, sisäänvetovoima putoaa noin 1 397 N:iin. Kokoa sylinteri aina suuremman kahdesta syklissä vaaditusta voimasta.
- Laske enimmäiskuorma mukaan lukien kitka- ja kiihtyvyysvoimat.
- Muunna vaadittuun työntövoimaan käyttämällä todellista työpainetta.
- Valitse pienin reikä joka antaa vähintään 25 % marginaalin vaaditun voiman yli.
Iskun pituus
Iskun valinta perustuu matkaan, jonka kuorman on kuljettava. Useimmat valmistajat tarjoavat vakioiskuja, joiden toleranssi on ±1 mm. Käytä väliasemointiin sylintereitä, joissa on magneettimäntä ja sivulle asennetut magneettikytkimet, tai yhdistä ne ulkoisten antureiden kanssa suljetun silmukan ohjausta varten.
Nopeus ja iskunvaimennus
Nopea liike lisää matkan lopussa tapahtuvan törmäyksen riskiä. Useimmissa kaksitoimisissa sylintereissä on sisäänrakennettu ilmavaimennus, mutta raskaat kuormat tai suuret nopeudet saattavat vaatia ulkoisia hydraulisia iskunvaimentimia koneen ja itse sylinterin suojaamiseksi. Tarkista, onko pehmuste säädettävissä ja onko nopeudensäätöventtiilien pakokaasukapasiteetti riittävä sykliäsi varten.
Asennus ja ympäristötekijät
Asennustyylejä ovat jalkakiinnikkeet, laippakiinnikkeet, tangon päiden silmukkapultit ja takarungot. Asennus on kohdistettava kuormitussuunnan kanssa ja estettävä sivuvoimat. Ankarissa ympäristöissä valitse ruostumattomasta teräksestä valmistettu varsi ja runko tai lisää suojapalkeet suojaamaan männänvartta pölyltä ja kosteudelta.
Kaksitoimisten sylintereiden yleiset sovellukset
Kaksitoimiset sylinterit hallitsevat automatisoituja valmistus-, pakkaus- ja materiaalinkäsittelylaitteita, koska ne voivat suorittaa sekä työntö- että vetotoimintoja täysin hallinnassa. Niitä käytetään kokoonpanossa, kiinnittämisessä, nostamisessa, lajittelussa ja robotiikassa.
Esimerkiksi pakkauslinjassa kaksitoiminen sylinteri voi ulottua työntämään laatikon kuljettimelle ja sitten vetäytyä sisään päästääkseen seuraavan laatikon kulkemaan. Hitsauslaitteessa kaksitoiminen sylinteri käyttää puristusvoimaa ja pitää työkappaleen paikallaan, kunnes hitsausjakso on valmis. Sitten sylinteri vapautuu ja antaa robotin poistaa osan.
Siirtyminen kohti älykkäitä tehtaita ja joustavaa valmistusta on lisännyt luotettavien pneumaattisten toimilaitteiden kysyntää. Kuten on korostettu pneumaattisten sylinterien teollisuuden analyysi , pneumaattisten sylintereiden integroinnista elektronisiin antureisiin ja PLC-ohjaukseen on tullut vakiokäytäntö, mikä parantaa suorituskykyä ja toistettavuutta.
Lisäksi suuntaus kohti korkeamman jalostusarvon tuotantoa ja edistyneempää toimitusketjun integrointi tarkoittaa, että toimilaitteiden on oltava luotettavia miljoonien jaksojen ajan. Kaksitoimiset sylinterit, joissa on lujat tiivisteet, tarkka iskunvaimennus ja helppo huolto ovat välttämättömiä seisokkien minimoimiseksi.
Asennus- ja huoltovinkkejä
Oikea asennus ja säännöllinen huolto ovat tehokkaimpia tapoja pidentää kaksitoimisen sylinterin käyttöikää. Tärkeimmät riskit ovat rakenteelliset poikkeamat, paineilman saastuminen ja riittämätön voitelu.
Asennusohjeet
- Käytä kelluvaa liitosta männänvarren ja kuorman välissä pienen epäkohdan kompensoimiseksi.
- Asenna F.R.L. yksiköitä (suodatin, säädin, voitelulaite) ylävirtaan kosteuden ja öljyhiukkasten poistamiseksi paineilmasta.
- Kohdista sylinterin akseli kuorman liikesuunnassa estämään männänvarren sivukuormitus.
- Käytä nopeudensäätöventtiilejä pakoaukoissa maksiminopeuden rajoittamiseksi ja iskuvoimien vähentämiseksi.
Ennaltaehkäisevä huolto
- Tyhjennä kondensaatti ilmavastaanottimesta ja suodattimista päivittäin.
- Tarkasta männänvarsi naarmuilta, korroosiolta tai pistesyöpymiseltä 1 000 käyttötunnin välein.
- Tarkista pehmusteen neulat ja säädä niitä, jos iskun lopun isku tulee teräväksi.
- Vaihda tiivisteet kun vuoto tulee näkyviin tai kun sylinterin voima on vähentynyt. Tyypillinen tiivisteen käyttöikä on 200 000 - 500 000 sykliä nopeudesta, lämpötilasta ja kuormituksesta riippuen.
Usein kysyttyjä kysymyksiä kaksitoimisista sylintereistä
Mikä on kaksitoiminen sylinteri?
Kaksitoiminen sylinteri on lineaarinen toimilaite, jossa paineistettu neste vaikuttaa vuorotellen männän molemmilla puolilla. Siinä on kaksi työporttia ja se voi tuottaa voimaa sekä ulos- että sisäänvetosuuntaan.
Miten kaksitoiminen sylinteri eroaa yksitoimisesta sylinteristä?
Yksitoimisessa sylinterissä on yksi painekammio ja paluu jousella tai ulkoisella kuormituksella. Kaksitoimisessa sylinterissä on kaksi kammiota ja se käyttää nestepainetta molempiin suuntiin, mikä tarjoaa täyden hallinnan paluuiskussa.
Voidaanko kaksitoimista sylinteriä käyttää yksitoimisena sylinterinä?
Kyllä. Voit liittää vain yhden portin paineensyöttöön ja jättää toisen portin ilmaan ilmaan tai paluulinjaan, mutta et saa mitään hyötyä. Käyttämättömän aukon tulee jäädä vapaasti tyhjenemään, muuten sylinteri lukkiutuu loukkuun jääneen nesteen takia.
Kuinka lasken kaksitoimisen sylinterin voiman?
Pidennetyssä iskussa voima on yhtä suuri kuin käyttöpaine kerrottuna männän koko alueella. Takaisinvetoiskua varten vähennä ensin männän varren poikkipinta-ala. Esimerkki 0,5 MPa:lla 63 mm:n reiällä ja 20 mm:n tangolla: ojennusvoima on noin 1 558 N ja sisäänvetovoima noin 1 397 N.
Mitä eroa on pneumaattisilla ja hydraulisilla kaksitoimisilla sylintereillä?
Pneumaattiset sylinterit käyttävät paineilmaa, ovat nopeampia ja kevyempiä, mutta tuottavat vähemmän voimaa. Hydraulisylinterit käyttävät korkeapaineista öljyä, tarjoavat suuremman voiman ja paremman asennonhallinnan, mutta vaativat hydraulisen pumppuyksikön ja ovat kalliimpia.
Miksi kaksitoiminen sylinterini liikkuu hitaasti?
Tavallisia syitä ovat riittämätön ilman tai öljyn syöttö, rajoittava pakotie, painehäviö syöttöjohdossa tai väärin säädetyt nopeudensäätöventtiilit. Tarkista venttiiliaukon koko, letkun halkaisija ja F.R.L. asetukset.
Mikä on kaksitoimisen sylinterin suurin iskunpituus?
Vakiopaineilmasylintereille on saatavana jopa noin 2 000 mm iskunpituus. Tämän lisäksi männän varren nurjahdus tulee huolestuneeksi, ja suositellaan varretonta tai ohjattua sylinteriä. Hydraulisylintereillä voidaan saavuttaa paljon pidempiä iskuja suuremman rakenteellisen jäykkyyden vuoksi.
