蝶 气缸的工作原理及应用 Cylinder work principle and application Page:1
Page: 1 气缸的工作原理及应用 Cylinder work principle and application
操野 课程目标 通过学习，我们将： >了解常用气缸的基本组成部分及工作原理； >了解常见SMC气缸型号的表示方法； >掌握气缸常见故障的判断及基本维修技巧； >了解气缸的常见技术参数及选型要求。 Page:2
Page: 2 课 程 目 标 通过学习,我们将： ➢ 了解常用气缸的基本组成部分及工作原理； ➢ 了解常见SMC气缸型号的表示方法; ➢ 掌握气缸常见故障的判断及基本维修技巧; ➢ 了解气缸的常见技术参数及选型要求
√普通气缸的基本组成和原理： 组成：缸体，活塞，密封圈，磁环（有sensor的气缸) 原理：压力空气使活塞移动，通过改变进气方向，改变活塞杆的移动方向。 失效形式：活塞卡死，不动作；气缸无力，密封圈磨损，漏气。 缸体 密封圈 活塞杆 CU CUK 杆不回转 磁环 活塞 密封圈 Page:3
Page: 3 磁环 活塞 密封圈 活塞杆 密封圈 缸体 组成 : 缸体，活塞，密封圈，磁环（有sensor的气缸） 原理 : 压力空气使活塞移动，通过改变进气方向，改变活塞杆的移动方向。 失效形式 : 活塞卡死，不动作；气缸无力，密封圈磨损，漏气。 ✓ 普通气缸的基本组成和原理:
气缸的基本组成部分及工作原理 √典型气缸的结构和工作原理 以气动系统中最常使用的单活塞杆双作用气缸为例来说明，气缸典型结构如下图1所示。它由缸筒、 活塞、活塞杆、前端盖、后端盖及密封件等组成。双作用气缸内部被活塞分成两个腔。有活塞杆腔称 为有杆腔，无活塞杆腔称为无杆腔。 当从无杆腔输入压缩空气时，有杆腔排气，气缸两腔的压力差作用在活塞上所形成的力克服阻力负 载推动活塞运动，使活塞杆伸出；当有杆腔进气，无杆腔排气时，使活塞杆缩回。若有杆腔和无杆腔 交替进气和排气，活塞实现往复直线运动。 >普通双作用气缸 1、3一缓冲柱塞 2-活塞 4一缸筒 5-导向套 6-防尘圈 7一前端盖 西柱形 8-气口 9一传感器 10-活塞杆 11一耐磨环 a 12-密封圈 长方形 13-后端盖 图1 14一缓冲节流阀 Page:4
Page: 4 ✓ 典型气缸的结构和工作原理 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 ➢普通双作用气缸 1、3－缓冲柱塞 2－活塞 4－缸筒 5－导向套 6－防尘圈 7－前端盖 8－气口 9－传感器 10－活塞杆 11－耐磨环 12－密封圈 13－后端盖 14－缓冲节流阀 以气动系统中最常使用的单活塞杆双作用气缸为例来说明，气缸典型结构如下图1所示。它由缸筒、 活塞、活塞杆、前端盖、后端盖及密封件等组成。双作用气缸内部被活塞分成两个腔。有活塞杆腔称 为有杆腔，无活塞杆腔称为无杆腔。 当从无杆腔输入压缩空气时，有杆腔排气，气缸两腔的压力差作用在活塞上所形成的力克服阻力负 载推动活塞运动，使活塞杆伸出；当有杆腔进气，无杆腔排气时，使活塞杆缩回。若有杆腔和无杆腔 交替进气和排气，活塞实现往复直线运动。 图1 气缸的基本组成部分及工作原理
气缸的基本组成部分及工作原理 机械接触式无杆气缸的结构和工作原理 机械接触式无杆气缸，其结构如下图3所示。在气缸缸管轴向开有一条槽，活塞与滑块在槽上 部移动。为了防止泄漏及防尘需要，在开口部采用聚氨脂密封带和防尘不锈钢带固定在两端缸盖 上，活塞架穿过槽，把活塞与滑块连成一体。活塞与滑块连接在一起，带动固定在滑块上的执行 机构实现往复运动。 这种气缸的特点是：1)与普通气缸相比，在同样行程下可缩小1/2安装位置；2)不需设置防转 机构；3)适用于缸径10~80mm,最大行程在缸径≥40mm时可达7m;4)速度高，标准型可达0.1~ 0.5m/s;高速型可达到0.3~3.0m/s。其缺点是：1)密封性能差，容易产生外泄漏。在使用三位阀 时必须选用中压式；2)受负载力小，为了增加负载能力，必须增加导向机构。 2 >机械接触式无杆气缸 1一节流阀 2-缓冲柱塞 3一密封带 4一防尘不锈钢带 5-活塞 6一滑块 机械接合式 7一活塞架 图3 Page:5
Page: 5 ➢机械接触式无杆气缸 l－节流阀 2－缓冲柱塞 3－密封带 4－防尘不锈钢带 5－活塞 6－滑块 7－活塞架 机械接触式无杆气缸，其结构如下图3所示。在气缸缸管轴向开有一条槽，活塞与滑块在槽上 部移动。为了防止泄漏及防尘需要，在开口部采用聚氨脂密封带和防尘不锈钢带固定在两端缸盖 上，活塞架穿过槽，把活塞与滑块连成一体。活塞与滑块连接在一起，带动固定在滑块上的执行 机构实现往复运动。 这种气缸的特点是：1) 与普通气缸相比，在同样行程下可缩小1/2安装位置；2) 不需设置防转 机构；3) 适用于缸径10～80mm，最大行程在缸径≥40mm时可达7m；4) 速度高，标准型可达0.1～ 0.5m/s；高速型可达到0.3～3.0m/s。其缺点是：1) 密封性能差，容易产生外 泄漏。在使用三位阀 时必须选用中压式；2) 受负载力小，为了增加负载能力，必须增加导向机构。 ✓ 机械接触式无杆气缸的结构和工作原理 气缸的基本组成部分及工作原理 图3
气缸的基本组成部分及工作原理 √磁性无杆气缸的结构和工作原理 活塞通过磁力带动缸体外部的移动体做同步移动，其结构如图4所示。它的工作原理是：在活塞 上安装一组高强磁性的永久磁环，磁力线通过薄壁缸筒与套在外面的另一组磁环作用，由于两组磁 环磁性相反，具有很强的吸力。当活塞在缸筒内被气压推动时，则在磁力作用下，带动缸筒外的磁 环套一起移动。气缸活塞的推力必须与磁环的吸力相适应。 2 >磁性无杆气缸 1一套筒 2一外磁环 3一外磁导板 4一内磁环 5一内磁导板 6-压盖 7一卡环 8一活塞 9一活塞轴 世偶式 10一缓冲柱塞 11一气缸筒 12-端盖 图4 13-进、排气口 Page:6
Page: 6 气缸的基本组成部分及工作原理 ➢磁性无杆气缸 1－套筒 2－外磁环 3－外磁导板 4－内磁环 5－内磁导板 6－压盖 7－卡环 8－活塞 9－活塞轴 10－缓冲柱塞 11－气缸筒 12－端盖 13－进、排气口 活塞通过磁力带动缸体外部的移动体做同步移动，其结构如图4所示。它的工作原理是：在活塞 上安装一组高强磁性的永久磁环，磁力线通过薄壁缸筒与套在外面的另一组磁环作用，由于两组磁 环磁性相反，具有很强的吸力。当活塞在缸筒内被气压推动时，则在磁力作用下，带动缸筒外的磁 环套一起移动。气缸活塞的推力必须与磁环的吸力相适应。 ✓ 磁性无杆气缸的结构和工作原理 图4
气缸的基本组成部分及工作原理 作. √齿轮齿条式摆动气缸的结构和工作原理 齿轮齿条式摆动气缸是通过连接在活塞上的齿条使齿轮回转的一种摆动气缸，其 结构原理如下图7所示。活塞仅作往复直线运动，摩擦损失少，齿轮传动的效率较高， 此摆动气缸效率可达到95%左右。 >齿轮齿条式摆动气缸 1一齿条组件 2-弹簧柱销 3-滑块 4一端盖 5-缸体 6-轴承 单齿条式 7一轴 8-活塞 9-齿轮 双齿条式 图7 Page:7
Page: 7 ➢齿轮齿条式摆动气缸 1－齿条组件 2－弹簧柱销 3－滑块 4－端盖 5－缸体 6－轴承 7－轴 8－活塞 9－齿轮 齿轮齿条式摆动气缸是通过连接在活塞上的齿条使齿轮回转的一种摆动气缸，其 结构原理如下图7所示。活塞仅作往复直线运动，摩擦损失少，齿轮传动的效率较高， 此摆动气缸效率可达到95%左右。 ✓ 齿轮齿条式摆动气缸的结构和工作原理 气缸的基本组成部分及工作原理 图7 单齿条式 双齿条式
气缸的基本组成部分及工作原理 √叶片式摆动气缸和工作原理 单叶片式摆动气缸的结构原理如图13一13所示。它是由叶片轴转子（即输出轴）、定子、 缸体和前后端盖等部分组成。定子和缸体固定在一起，叶片和转子联在一起。在定子上有两 条气路，当左路进气时，右路排气，压缩空气推动叶片带动转子顺时针摆动。反之，作逆时 针摆动。 叶片式摆动气缸体积小，重量最轻，但制造精度要求高，密封困难，泄漏是较大，而且 动密封接触面积大，密封件的摩擦阻力损失较大，输出效率较低，小于80%。因此，在应用上 受到限制，一般只用在安装位置受到限制的场合，如夹具的回转，阀门开闭及工作台转位等。 CRB1 >单叶片式摆动气缸 1一叶片 2-转子 3一定子 CRBU2 4一缸体 Page:8
Page: 8 单叶片式摆动气缸的结构原理如图13－13所示。它是由叶片轴转子（即输出轴）、定子、 缸体和前后端盖等部分组成。定子和缸体固定在一起，叶片和转子联在一起。在定子上有两 条气路，当左路进气时，右路排气，压缩空气推动叶片带动转子顺时针摆动。反之，作逆时 针摆动。 叶片式摆动气缸体积小，重量最轻，但制造精度要求高，密封困难，泄漏是较大，而且 动密封接触面积大，密封件的摩擦阻力损失较大，输出效率较低，小于80%。因此，在应用上 受到限制，一般只用在安装位置受到限制的场合，如夹具的回转，阀门开闭及工作台转位等。 ✓ 叶片式摆动气缸和工作原理 ➢单叶片式摆动气缸 1－叶片 2－转子 3－定子 4－缸体 气缸的基本组成部分及工作原理
气缸的基本组成部分及工作原理 √ 气动手爪 气动手爪气动手爪这种执行元件是一种变型气缸。它可以用来抓取物体，实现机械 手各种动作。在自动化系统中，气动手爪常应用在搬运、传送工件机构中抓取、拾 放物体。 气动手爪有平行开合手指（如图13一11所示）、肘节摆动开合手爪、有两爪、三爪和四爪 等类型，其中两爪中有平开式和支点开闭式驱动方式有直线式和旋转式。 气动手爪的开闭一般是通过由气缸活塞产生的往复直线运动带动与手爪相连的曲柄连杆、 滚轮或齿轮等机构，驱动各个手爪同步做开、闭运动。 滑动导轨 回转型 滑动导轨 标准型 肘节型 白轮式180齿轮式180 MHS3 MHR3 MHS4 MHC2 MHT2 MHY2 MHW2 直线导轨 宽型 紧凑型 滑动导轨 滑动导轨 回转型 MHZ2 MHL2 MHF2 MHK2 MHS2 MHR2 Page:9
Page: 9 气缸的基本组成部分及工作原理 气动手爪 气动手爪这种执行元件是一种变型气缸。它可以用来抓取物体，实现机械 手各种动作。在自动化系统中，气动手爪常应用在搬运、传送工件机构中抓取、拾 放物体。 气动手爪有平行开合手指（如图13－11所示）、肘节摆动开合手爪、有两爪、三爪和四爪 等类型，其中两爪中有平开式和支点开闭式驱动方式有直线式和旋转式。 气动手爪的开闭一般是通过由气缸活塞产生的往复直线运动带动与手爪相连的曲柄连杆、 滚轮或齿轮等机构，驱动各个手爪同步做开、闭运动。 ✓ 气动手爪
气缸的基本组成部分及工作原理 √薄膜气缸的结构和工作原理 下图2为膜片气缸的工作原理图。膜片有平膜片和盘形膜片两种一般用夹织物橡胶、钢片 或磷青铜片制成，厚度为5~6mm(有用1~2mm厚膜片的)。 下图2所示的膜片气缸的功能类似于弹簧复位的活塞式单作用气缸，工作时，膜片在压缩空 气作用下推动活塞杆运动。它的优，点是：结构简单、紧凑、体积小、重量轻、密封性好、不易 漏气、加工简单、成本低、无磨损件、维修方便等，适用于行程短的场合。缺点是行程短，一 般不趁过50mm。平膜片的行程更短，约为其直径的1/10。 >薄膜气缸 1一缸体 2一膜片 3-膜盘 4一活塞杆 图2 CJP Page:10
Page: 10 ✓ 薄膜气缸的结构和工作原理 ➢薄膜气缸 1－缸体 2－膜片 3－膜盘 4－活塞杆 下图2为膜片气缸的工作原理图。膜片有平膜片和盘形膜片两种 一般用夹织物橡胶、钢片 或磷青铜片制成，厚度为5～6mm （有用1～2mm 厚膜片的）。 下图2所示的膜片气缸的功能类似于弹簧复位的活塞式单作用气缸，工作时，膜片在压缩空 气作用下推动活塞杆运动。它的优点是：结构简单、紧凑、体积小、重量轻、密封性好、不易 漏气、加工简单、成本低、无磨损件、维修方便等，适用于行程短的场合。缺点是行程短，一 般不趁过50mm。平膜片的行程更短，约为其直径的1/10。 图2 气缸的基本组成部分及工作原理