气缸是机械设备中常用的动力原件,它是将压缩空气的压力能转换成机械能,驱动机构实现往复直线运动、摆动或回转运动。
一、气缸的结构和动作原理动画图解
如图所示,普通气缸由缸体、活塞、密封圈、磁环(有传感器的气缸)等组成。
其动作原理是,压缩空气使活塞移动,通过改变进气方向,改变活塞杆的移动方向。
二、气缸型号分类
1. 从动作上分为单作用和双作用,结构示意图如图所示。单作用气缸一般用于行程短、对输出力和运动速度要求不高的场合,双作用气缸则更广泛应用。
-
单作用
-
双作用
2. 从功能上来分(比较贴合设计情况),类型较多,如标准气缸、复合型气缸、摆动气缸、气爪等。其中比较常用的为自由安装型气缸、薄型气缸、笔形气缸、双杆气缸、滑台气缸、无杆气缸、旋转气缸、夹爪气缸等。
三、气缸选型
我们在实际选用气缸时,一般从三个方面考虑:空间要求、精度要求、功能要求。
1. 节省空间型气缸,指轴向或径向尺寸比标准气缸较小的气缸。具有结构紧凑、重量轻、占用空间小等优点。例如,笔形气缸、薄型气缸、自由安装型气缸。
(1)笔形气缸, 又称迷你气缸(或微型气缸,微小型气缸),材质有不锈钢和铝合金;迷你气缸的特点:价格便宜,结构紧凑,外观美观,前后螺纹安装固定,能有效节省安装空间。
(2)薄型气缸,一般行程≤100mm,具有结构紧凑、重量轻、占用空间小等优点;缸体为方形,可直接安装于各种夹具和专用设备上。
具有节省空间特点的还有无杆气缸,无杆气杆没有普通气缸的刚性活塞杆,它利用活塞直接或间接实现往复运动。分为:机械耦合及磁耦合,这种气缸的最大优点是节省了安装空间,特别适用于小缸径、长行程的场合。
2.高精度要求型气缸,一般采用滑台气缸(将滑台与气缸紧凑组合的一体化气动组件),也有各种细分的类型。工件可安装在滑台上,通过气缸推动滑台运动,适用于紧密组装、定位、传送工件等。
3.摆动/旋转运动型气缸。遇到需要摆动或转动的场合,一般采用旋转气缸,主要有叶片式旋转气缸和齿轮式旋转气缸两类。
4. 夹持/固定产品型气缸,一般用气指气缸,它可以用来抓取物体,实现机械手的各种动作,常应用在搬运、传送工件机构。它的内部结构如图所示,开闭是通过由气缸活塞产生的往复运动带动与夹爪相连的曲柄连杆、滚轮或齿轮等机构,驱动各个夹爪同步做开、闭运动。
根据不同的夹持/固定场合,气指气缸可以进一步细分为平行开合夹爪、肘节摆动开合夹爪、两爪、三爪等类型,如图所示,应灵活选用。
在机构需要用到气指气缸的时候,需要注意如下几个问题:
a)气指气缸是不能直接用的,需要根据产品和工艺,设计定位夹爪并安装在上面,尽可能设计得小巧灵活,并注意互换性和可靠性。
b)要确保气指气缸有足够的夹持力,以免影响夹持效果。但是反过来说,夹持力过大也容易损伤产品,所以一般来说适合外观不重要、结构有一定强度的产品,否则建议换用电动夹爪(虽然价格高,但夹持力可控)。
5.旋转下压气缸。旋转下压气缸实现旋转压紧的功能,旋转方向分为向左和向右,通常用于空间紧凑的结构实现旋转压紧动作。
