NUMATICS气缸教育训练手册

2010.ppt\Actuators-1Actuators1NUMATICS氣缸教育訓練手冊InstructionandguidanceforthePneumaticsIndustry2010.ppt\Actuators-2Actuators2Thismanualwaspreparedandpublishedby:Numatics-Cornerstone,Inc.1450NorthMilfordRoadHighland,MI48357810-887-4111氣壓缸教育訓練手冊Copyright*1994byCornerstone,Inc.Allrightsreserved.ISBN0-000000-00-0PrintedinTaiwanOM-04/96NumaticsCo.,Ltd.AsiacornerstoneTM2010.ppt\Actuators-3Actuators3基本資訊何謂驅動器?氣壓驅動的線性驅動器(氣缸)驅動器*--可使物體運作的機械裝置這一類型含有活塞及軸的氣缸設計是許多組成元件如氣壓爪,迴轉缸,無桿缸和滑軌氣缸的設計基礎---讓我們來探討這個基本元件:氣缸.2010.ppt\Actuators-4Actuators4基本資訊選擇氣缸是以他們做功的能力來區分.事實上,功的定義是以氣缸施力的大小而得.力量=壓力x面積縮回外伸缸徑行程外伸壓力縮回排氣縮回壓力外伸排氣缸徑指的是氣缸的內徑.活塞面積x壓力=力量2010.ppt\Actuators-5Actuators5rr=半徑p=pior3.1415DD=直徑面積(圓)=pr2或0.7854D2在此例,2缸徑----r=1ord=2=(3.1415)(1)2=(0.7854)(2)2=3.1415平方英吋因此...力量=80PSIGx3.1415x12in力量外伸=251.33磅2內徑的氣缸接受80PSIG的氣壓源,其外伸力量是多少呢?範例#1:力量=壓力x面積80PSIG2缸徑(內部面積)基本資訊2010.ppt\Actuators-6Actuators6基本資訊2內徑氣缸接受80PSIG的氣壓源,其回縮力量有多少?範例#2:F=PXA80PSIG縮回外伸氣缸縮回時其有效面積為何?有效面積外伸活塞面積=桿的直徑縮回時活塞面積注意:縮回時活塞桿截面積須由活塞面積中減去.假如,在此例中;氣缸桿直徑為0.5---活塞面積=3.14Sq.In.(前例)減活塞桿面積=0.196Sq.In.有效面積縮回=2.945Sq.In.F=PxAF=80PSIGx2.945Sq.In.力量=235.62磅縮回或者,於此例中,損失的力量相當於15.71磅.2010.ppt\Actuators-7Actuators740506080901001251-1/21.777188106142160177221.0010223.14126157189251283314392.001822-1/24.91196246295393442491614.002843-1/48.303324154986647478301037.00480412.575036297541005113112571571.00727519.6478598211781571176819642455.01137628.271130141416962262254428273534.01637850.262010251330154020452350266280.02227缸徑活塞面積壓力氣缸外伸一吋的體積變化外伸力量表回縮力量表基本資訊40506080901001255/8.30712151825283138.000181.78531394763717998.000451-3/81.485597489119134149185.000861-3/42.40496120144192216240300.00139桿徑桿面積(in.)壓力氣缸縮回一吋的體積變化由外伸表扣除缸徑為4氣缸,氣壓源為80psig其施力應為多少?使用此表---2010.ppt\Actuators-8Actuators8基本資訊一個缸徑2的氣缸氣壓源為80PSIG.請問氣缸可舉起多重的物體?範例#3:251.33磅為什麼?2缸徑80PSIG記住--例#1顯示一個缸徑2的氣壓缸,氣壓源為80PSIG將可產生251.33磅的力量.F=PxA為一可計算最大力量的公式:任何:移動中負載有多少磨擦力?任何:氣缸磨擦力來自於活塞油封活塞桿油封這些都將減少氣缸的出力.以任一速度去移動負載,需要多大的力量?那麼需要多大的氣缸呢?最小:須要能產生1.25倍的需求力量最大:須要能產生2倍的需求力量2010.ppt\Actuators-9Actuators9基本資訊摩擦力氣缸在各種不同的負載下且必須完成各種反向情況下的作功.油封是氣缸中預防洩漏的角色且必定會產生磨耗--如果它是動態油封,動態油封乃在防止兩移動元件間的洩漏;而靜態油封基本上無磨耗問題.為了使油封更有效率,他們必須先拉緊,使油封能適合各種狀況.預拉緊為摩擦產生因素之一.唇形四方形T字形(有支撐)O-環動態活塞油封摩擦原因的探討:側向負載溫度過多的微小碎片/雜質間斷式潤滑已承受氣壓的油封靜態油封靜態油封2010.ppt\Actuators-10Actuators10基本資訊側向負載負載負載最大的磨耗懸吊式負載校準正確運用:懸垂負載,應使用活塞桿襯套.於氣缸尾部裝置U型支架,以校準運用避免衝擊負載.側向負載易導致永久性的損壞,並產生危險.沒有任何一個氣缸製造商保證,氣缸可安全使用於側向負載.活塞桿易損壞輸送帶上移動的物體撞擊2010.ppt\Actuators-11Actuators11負載為減少側向負載,氣缸可裝置為轉軸方式,其路徑為一圓弧,轉軸方式裝置於氣缸後面或如圖裝於氣缸桿前端.減少側向負載的其他意義:•活塞桿外伸將減少抗力臂,或使用.•活塞桿襯套可避免氣壓缸的完全外伸.非線性運動基本資訊2010.ppt\Actuators-12Actuators12不可修復式氣缸不可修復式氣缸:缸徑較小的氣缸經常是不可修復的;他們稱為不可修復式或筆型缸.其氣缸管與前後端蓋係經由滾輪壓合而成,且壓合後不能再分離---因此,這種型式被稱為不可修復式.此種氣缸的成本遠低於NFPA型可修復式氣缸,.無標準尺寸---此型氣缸由不同的製造商製造,其樣式與尺寸不具互換性.活塞桿突出螺紋氣缸管前端蓋後端蓋氣壓源接續口2010.ppt\Actuators-13Actuators13不可修復式氣缸彈簧回縮單動氣缸氣壓推動活塞桿外伸,彈簧作功回縮活塞桿.注意:•這是單動作氣缸--僅有一氣壓源接續口,氣缸上有一個排氣孔.•選擇這種型式須注意彈簧力量的極限.活塞桿彈簧活塞氣源接續口排氣孔2010.ppt\Actuators-14Actuators14彈簧外伸單動氣缸氣壓推動活塞桿縮回,彈簧作功外伸活塞桿.彈簧活塞氣壓源接續口活塞桿注意:•這是單動作氣缸.•此單動氣缸不適用於行程太長者,因為行程太長會造成彈簧使用長度過長,較不實用.不可修復式氣缸2010.ppt\Actuators-15Actuators15不可修復式氣缸應用實例•單動氣壓缸需要一個3通路閥作動.注意:單動氣壓缸有一個通氣孔,當氣壓缸作往復運動時允許空氣進入和離開彈簧室--此通氣孔不可塞住.彈簧力量為不可調整(一旦製造後)--因此許多製造商提供不同彈力的彈簧.反應時間被彈簧所限制,因此雙動氣缸可以較快.氣壓缸的淨出力=壓力x有效面積-彈簧力量氣缸夾持施力2010.ppt\Actuators-16Actuators16輸送帶檔板不可修復式氣壓缸活塞桿襯套施力活塞桿襯套會增加氣缸的長度.但是當有側向負載時,它是需要的.使用活塞桿襯套應用實例:2010.ppt\Actuators-17Actuators17不可修復式氣壓缸雙動--需要氣壓使氣缸前進和縮回.活塞進出口活塞桿進出口常用的缸徑在3以下.適合輕到中型負載的應用.大部分的製造商對最大行程和氣缸速度都加以限制.2010.ppt\Actuators-18Actuators18此種設計由於其有效面積相同,因此外伸和縮回的力量相等,因此較單桿缸易於停在中間位置.稱為雙桿缸(不要和串列與並排桿氣缸相混淆)於不可修復式和NFPA型式中都有提供的.對於兩倍桿臂的側向負載非常的靈敏,需要精確的校正,亦可應用於中位或附加桿用於位置回饋上.請慎選固定方式.雙桿缸其他型式氣壓缸2010.ppt\Actuators-19Actuators19其他型式氣壓缸無桿缸無桿缸的設計是將壓力作用在活塞上並將力量轉換到滑台.因為活塞沒有活塞桿,活塞兩邊有效面積相同---因此力量也相同.滑台可由磁力或機械方式和活塞連接---內包含油封的機構允許此種連接方式且不會洩漏,而且此結構可承受側向負載.無桿缸可用於考慮有使用空間的限制的地方,並能於承受一定的負載下做高速運動.長的行程必須有支撐以避免彎曲.CGd1Wd1CGd2d3WCG2010.ppt\Actuators-20Actuators20可互換性氣壓缸必須符合特定尺寸要求.NFPA為不同的固定方式建立一套尺寸標準,那些遵循這個標準的氣壓缸稱為NFPA氣缸.其他還有ISO,他們有一套不同於NFPA的標準,此外還有其他組織的標準(例如VDMA).相對於不可修復的氣壓缸,NFPA氣壓缸的體積較大,缸徑範圍由1.5到8(其他尚有更大型者),其主要設計用於中到重型負載的工業應用上.可互換性氣壓缸2010.ppt\Actuators-21Actuators21NFPA氣壓缸軸襯扣件前端蓋後端蓋緩衝油封缸管活塞桿活塞軸襯活塞桿括片緩衝油封緩衝區域活塞桿油封活塞油封耐磨環管端油封軸襯O環拉桿在其固定方式之內NFPA氣壓缸為可互換的.不正確的固定方式不僅造成氣壓缸的損壞,同時也會造成整台機器的損壞.氣壓缸的固定方式分為三類:中心線,腳座,和轉軸.專有名詞2010.ppt\Actuators-22Actuators22固定方式F2固定方式中心線固定方式---法蘭F1固定方式氣壓缸最佳的支撐方式就是沿著中心線來支撐.因為固定平面的中心就是氣壓缸的中心線所在.所以稱為中心線固定方式.這是精密的固定方式需要正確的校正.中心線固定可利用一個矩型的法蘭,圓型的法蘭或是一個正方形的法蘭(固定於前後端蓋上),或利用突出的繫桿(前端蓋,後端蓋,兩者或兩者皆非).2010.ppt\Actuators-23Actuators23固定方式XO固定方式X1固定方式X2固定方式X3固定方式中心線固定---突出拉桿2010.ppt\Actuators-24Actuators24中心線固定方式---圓形法蘭固定方式R1固定方式R2固定方式注意:如圖R2固定方式桿端為一母螺紋客戶訂購氣缸時可指定所需進出氣口位置.當然,客戶首先需要知道自己在氣缸應用上的需求2010.ppt\Actuators-25Actuators25固定方式T1固定方式---前耳軸固定式T2固定方式---後耳軸固定式T4固定方式---中耳軸固定式轉軸固定方式---耳軸固定式通常氣壓缸必須能允許經由曲線路徑的迴轉亦即有一個轉軸.最堅固的轉軸固定方式就是耳軸---當其於平面上做偏差補償時.共有2個堅固的轉軸點.一個U型轉軸有一個轉軸點,並可能是獨立一件或附在尾蓋上.2010.ppt\Actuators-26Actuators26固定方式轉軸固定方式---U型連接座P1固定方式P2固定方式P3固定方式P4固定方式2010.ppt\Actuators-27Actuators27腳座固定方式---凸緣或腳座固定方式S1固定方式S2固定方式S4固定方式腳座固定比其他固定方式的強度差.但其能容忍較大的中心偏差量,其固定的平面未經過氣壓缸的中心線---有時會導致繞著固定點做迴轉或彎曲.2010.ppt\Actuators-28Actuators28氣缸零件這是典型氣缸所有零件的爆炸圖.如圖所示的