Инновационный подход к пневмоцилиндрам: замена жесткого штока гибким тросом

Традиционные пневмоцилиндры используют жесткий шток для передачи усилия от поршня к рабочему механизму. Однако, такая конструкция имеет свои ограничения: ограниченный ход штока, большие габариты при значительном усилии, сложность работы в ограниченном пространстве и повышенный износ уплотнений. Альтернативой жесткому штоку становится гибкий металлический трос или синтетическая лента, что открывает новые возможности для проектирования и применения пневмоцилиндров.

В предлагаемой конструкции жесткий шток заменен гибким элементом – металлическим тросом (или лентой из синтетического материала), огибающим ролики, расположенные в крышках пневмоцилиндра. Этот трос (или лента) проходит внутри гильзы цилиндра, где он жестко связан с поршнем, и снаружи, соединяясь с кареткой, к которой крепится перемещаемый объект. Такая конструкция обеспечивает значительное увеличение рабочего хода при компактных габаритах.

Рассмотрим два основных способа соединения каретки с поршнем:

.

1. Механическое соединение (наиболее распространенный):

В этом варианте усилие от пневмоцилиндра передается напрямую на нагрузку через поршень. В конструкции с ленточным уплотнением (более подробно описанной ниже) поршень выполнен заодно с кареткой. Гильза пневмоцилиндра имеет сквозной продольный паз, через который поршень/каретка соединяется с внешней частью. Для герметизации этого паза используется металлическая или синтетическая лента, закрепленная в крышках. Эта лента плотно прилегает к стенкам гильзы, перемещаясь вместе с поршнем и обеспечивая герметичность. При движении поршня лента, проходящая сквозь его тело, скользит внутри, открывая паз только в месте расположения поршня.

Схема такого пневмоцилиндра включает:

Каретка (1): Внешняя часть механизма, к которой крепится перемещаемый объект. Она служит для направляющего движения и передачи усилия.

Гильза (2): Цилиндрический корпус, внутри которого перемещается поршень. Имеет продольный паз.

Поршень (3): Перемещающийся элемент внутри гильзы, на который действует сжатый воздух. В данной конструкции выполнен заодно с кареткой.

Уплотняющая лента (4): Металлическая или синтетическая лента, герметизирующая паз внутри гильзы.

Защитная лента (5): Внешняя лента, предотвращающая попадание загрязнений в паз и защищающая уплотняющую ленту от повреждений.

Преимущества конструкции с гибким тросом/лентой:

Увеличенный рабочий ход: Возможность применения более длинных тросов/лент позволяет значительно увеличить рабочий ход пневмоцилиндра по сравнению с конструкциями с жестким штоком.

Компактность: Отсутствие выступающего штока позволяет использовать пневмоцилиндр в ограниченном пространстве.

Возможность работы под углом: Гибкий трос/лента позволяет использовать пневмоцилиндр в различных пространственных положениях.

Повышенная надежность: Гибкий элемент менее подвержен механическим повреждениям, чем жесткий шток.

.

Недостатки:

.

Повышенное трение: Трение гибкого элемента о ролики и внутренние поверхности может снизить эффективность работы.

Необходимость применения натяжителя: Для поддержания необходимого натяжения троса/ленты может потребоваться дополнительное устройство – натяжитель.

В заключение, замена жесткого штока гибким тросом или лентой представляет собой инновационный подход к проектированию пневмоцилиндров, расширяющий возможности их применения в различных областях машиностроения, робототехники и автоматизации. Несмотря на некоторые недостатки, преимущества данной конструкции делают ее привлекательной альтернативой традиционным решениям.