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工業(yè)機(jī)器人常用氣缸組成與原理
點(diǎn)擊次數(shù)：2257 發(fā)布時(shí)間：2019-4-15
威斯特（上海）傳感器儀表有限公司 我們首先講解下普通氣缸的基本組成和原理:
氣缸的組成 : 缸體，活塞，密封圈，磁環(huán)（有傳感器的氣缸）
原理 : 壓力空氣使活塞移動(dòng)，通過(guò)改變進(jìn)氣方向，改變活塞桿的移動(dòng)方向。
失效形式 : 活塞卡死，不動(dòng)作；氣缸無(wú)力，密封圈磨損，漏氣。
典型氣缸的結(jié)構(gòu)和工作原理
以氣動(dòng)系統(tǒng)中常使用的單活塞桿雙作用氣缸為例來(lái)說(shuō)明，氣缸典型結(jié)構(gòu)如下圖所示。它由缸筒、活塞、活塞桿、前端蓋、后端蓋及密封件等組成。雙作用氣缸內(nèi)部被活塞分成兩個(gè)腔。有活塞桿腔稱為有桿腔，無(wú)活塞桿腔稱為無(wú)桿腔。
當(dāng)從無(wú)桿腔輸入壓縮空氣時(shí)，有桿腔排氣，氣缸兩腔的壓力差作用在活塞上所形成的力克服阻力負(fù)載推動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)，使活塞桿伸出；當(dāng)有桿腔進(jìn)氣，無(wú)桿腔排氣時(shí)，使活塞桿縮回。若有桿腔和無(wú)桿腔交替進(jìn)氣和排氣，活塞實(shí)現(xiàn)往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。
普通雙作用氣缸
1、3－緩沖柱塞，2－活塞 ，4－缸筒 ，5－導(dǎo)向套，6－防塵圈，7－前端蓋，8－氣口，9－傳感器 ，10－活塞桿，11－耐磨環(huán) ，12－密封圈，13－后端蓋 ，14－緩沖節(jié)流閥
機(jī)械接觸式無(wú)桿氣缸的結(jié)構(gòu)和工作原理
機(jī)械接觸式無(wú)桿氣缸，其結(jié)構(gòu)如下圖3所示。在氣缸缸管軸向開(kāi)有一條槽，活塞與滑塊在槽上部移動(dòng)。為了防止泄漏及防塵需要，在開(kāi)口部采用聚氨脂密封帶和防塵不銹鋼帶固定在兩端缸蓋上，活塞架穿過(guò)槽，把活塞與滑塊連成一體。活塞與滑塊連接在一起，帶動(dòng)固定在滑塊上的執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
這種氣缸的特點(diǎn)是：1) 與普通氣缸相比，在同樣行程下可縮小1/2安裝位置；2) 不需設(shè)置防轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)；3) 適用于缸徑10～80mm，大行程在缸徑≥40mm時(shí)可達(dá)7m；4) 速度高，標(biāo)準(zhǔn)型可達(dá)0.1～0.5m/s；高速型可達(dá)到0.3～3.0m/s。其缺點(diǎn)是：1) 密封性能差，容易產(chǎn)生外 泄漏。在使用三位閥時(shí)必須選用中壓式；2) 受負(fù)載力小，為了增加負(fù)載能力，必須增加導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。
機(jī)械接觸式無(wú)桿氣缸
l－節(jié)流閥，2－緩沖柱塞，3－密封帶，4－防塵不銹鋼帶，5－活塞，6－滑塊，7－活塞架
磁性無(wú)桿氣缸的結(jié)構(gòu)和工作原理
活塞通過(guò)磁力帶動(dòng)缸體外部的移動(dòng)體做同步移動(dòng)，其結(jié)構(gòu)如圖4所示。它的工作原理是：在活塞上安裝一組高強(qiáng)磁性的Y久磁環(huán)，磁力線通過(guò)薄壁缸筒與套在外面的另一組磁環(huán)作用，由于兩組磁環(huán)磁性相反，具有很強(qiáng)的吸力。當(dāng)活塞在缸筒內(nèi)被氣壓推動(dòng)時(shí)，則在磁力作用下，帶動(dòng)缸筒外的磁環(huán)套一起移動(dòng)。氣缸活塞的推力必須與磁環(huán)的吸力相適應(yīng)。
磁性無(wú)桿氣缸
1－套筒，2－外磁環(huán)，3－外磁導(dǎo)板，4－內(nèi)磁環(huán)，5－內(nèi)磁導(dǎo)板，6－壓蓋，7－卡環(huán)，8－活塞，9－活塞軸，10－緩沖柱塞，11－氣缸筒，12－端蓋，13－進(jìn)、排氣口
齒輪齒條式擺動(dòng)氣缸的結(jié)構(gòu)和工作原理
齒輪齒條式擺動(dòng)氣缸是通過(guò)連接在活塞上的齒條使齒輪回轉(zhuǎn)的一種擺動(dòng)氣缸，其結(jié)構(gòu)原理如下圖5所示?；钊麅H作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，摩擦損失少，齒輪傳動(dòng)的效率較高，此擺動(dòng)氣缸效率可達(dá)到95%左右。
齒輪齒條式擺動(dòng)氣缸
1－齒條組件，2－彈huang柱銷，3－滑塊，4－端蓋，5－缸體，6－軸承，7－軸，8－活塞，9－齒輪
葉片式擺動(dòng)氣缸和工作原理
單葉片式擺動(dòng)氣缸的結(jié)構(gòu)原理如圖6所示。它是由葉片軸轉(zhuǎn)子（即輸出軸）、定子、缸體和前后端蓋等部分組成。定子和缸體固定在一起，葉片和轉(zhuǎn)子聯(lián)在一起。在定子上有兩條氣路，當(dāng)左路進(jìn)氣時(shí)，右路排氣，壓縮空氣推動(dòng)葉片帶動(dòng)轉(zhuǎn)子順時(shí)針擺動(dòng)。反之，作逆時(shí)針擺動(dòng)。
葉片式擺動(dòng)氣缸體積小，重量輕，但制造精度要求高，密封困難，泄漏是較大，而且動(dòng)密封接觸面積大，密封件的摩擦阻力損失較大，輸出效率較低，小于80%。因此，在應(yīng)用上受到限制，一般只用在安裝位置受到限制的場(chǎng)合，如夾具的回轉(zhuǎn)，閥門開(kāi)閉及工作臺(tái)轉(zhuǎn)位等。
單葉片式擺動(dòng)氣缸
1－葉片，2－轉(zhuǎn)子，3－定子，4－缸體
氣動(dòng)手爪原理
氣動(dòng)手爪這種執(zhí)行元件是一種變型氣缸。它可以用來(lái)抓取物體，實(shí)現(xiàn)機(jī)械手各種動(dòng)作。在自動(dòng)化系統(tǒng)中，氣動(dòng)手爪常應(yīng)用在搬運(yùn)、傳送工件機(jī)構(gòu)中抓取、拾放物體。
氣動(dòng)手爪有平行開(kāi)合手指（如圖所示）、肘節(jié)擺動(dòng)開(kāi)合手爪、有兩爪、三爪和四爪等類型，其中兩爪中有平開(kāi)式和支點(diǎn)開(kāi)閉式驅(qū)動(dòng)方式有直線式和旋轉(zhuǎn)式。
氣動(dòng)手爪的開(kāi)閉一般是通過(guò)由氣缸活塞產(chǎn)生的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)與手爪相連的曲柄連桿、滾輪或齒輪等機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)各個(gè)手爪同步做開(kāi)、閉運(yùn)動(dòng)。
薄膜氣缸的結(jié)構(gòu)和工作原理
下圖為膜片氣缸的工作原理圖。膜片有平膜片和盤形膜片兩種 一般用夾織物橡膠、鋼片或磷青銅片制成，厚度為 5～6mm （有用 1～2mm 厚膜片的）。
下圖所示的膜片氣缸的功能類似于彈H復(fù)位的活塞式單作用氣缸，工作時(shí)，膜片在壓縮空氣作用下推動(dòng)活塞桿運(yùn)動(dòng)。它的優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、體積小、重量輕、密封性好、不易漏氣、加工簡(jiǎn)單、成本低、無(wú)磨損件、維修方便等，適用于行程短的場(chǎng)合。缺點(diǎn)是行程短，一般不趁過(guò)50mm。平膜片的行程更短，約為其直徑的1/10。
薄膜氣缸
1－缸體，2－膜片 ，3－膜盤，4－活塞桿
帶閥組合氣缸的結(jié)構(gòu)和工作原理
帶閥氣缸是由氣缸、換向閥和速度控制閥等組成的一種組合式氣動(dòng)執(zhí)行元件。如下圖所示,它省去了連接管道和管接頭，減少了能量損耗，具有結(jié)構(gòu)緊湊，安裝方便等優(yōu)點(diǎn)。帶閥氣缸的閥有電控、氣控、機(jī)控和手控等各種控制方式。閥的安裝形式有安裝在氣缸尾部、上部等幾種。如下圖所示，電磁換向閥安裝在氣缸的上部，當(dāng)有電信號(hào)時(shí)，則電磁閥被切換，輸出氣壓可直接控制氣缸動(dòng)作
帶閥組合氣缸
1－管接頭，2－氣缸，3－氣管，4－電磁換向閥，5－換向閥底板，6－單向節(jié)流閥組合件，7－密封圈。
磁性開(kāi)關(guān)氣缸的結(jié)構(gòu)和工作原理
磁性開(kāi)關(guān)氣缸是指在氣缸的活塞上安裝有磁環(huán)，在缸筒上直接安裝磁性開(kāi)關(guān)，磁性開(kāi)關(guān)用來(lái)檢測(cè)氣缸行程的位置，控制氣缸往復(fù)運(yùn)動(dòng)。因此，就不需要在缸筒上安裝行程閥或行程開(kāi)關(guān)來(lái)檢測(cè)氣缸活塞位置，也不需要在活塞桿上設(shè)置擋塊。
其工作原理如下圖所示。它是在氣缸活塞上安裝Y久磁環(huán)，在缸筒外殼上裝有舌huang開(kāi)關(guān)。開(kāi)關(guān)內(nèi)裝有舌huang片、保護(hù)電路和動(dòng)作指示燈等，均用樹(shù)脂塑封在一個(gè)盒子內(nèi)。當(dāng)裝有yong久磁鐵的活塞運(yùn)動(dòng)到舌huang片附近，磁力線通過(guò)舌huang片使其磁化，兩個(gè)huang片被吸引接觸，則開(kāi)關(guān)接通。當(dāng)yong久磁鐵返回離開(kāi)時(shí)，磁場(chǎng)減弱，兩huang片彈開(kāi)，則開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。由于開(kāi)關(guān)的接通或斷開(kāi)，使電磁閥換向，從而實(shí)現(xiàn)氣缸的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
磁性開(kāi)關(guān)氣缸
1－動(dòng)作指示燈，2－保護(hù)電路，3－開(kāi)關(guān)外殼，4－導(dǎo)線，5－活塞，6－磁環(huán)，7－缸筒，8－舌簧開(kāi)關(guān)
