Selectiecriteria voor Pneumatische Cilinders

Pneumatische cilinders zijn essentieel voor veel industriële systemen en leveren lineaire beweging en kracht voor diverse toepassingen. De keuze van de juiste pneumatische cilinder voor een specifieke toepassing is essentieel om optimale prestaties en betrouwbaarheid te garanderen. In dit artikel worden enkele belangrijke factoren besproken waarmee rekening moet worden gehouden bij de keuze van een pneumatische cilinder.

Hoe kiest u een pneumatische cilinder?

Lees ons overzicht van pneumatische cilinders voor meer informatie over de constructie, werking en typen pneumatische cilinders. Onze pneumatische woordenlijst biedt een referentie voor termen die verband houden met pneumatische systemen.

Voor de keuze van een pneumatische cilinder moeten de prestatiespecificaties van het systeem, zoals draagvermogen, slaglengte, werksnelheid, en maximale werkdruk en temperatuur, duidelijk worden vastgesteld. De belangrijkste factoren die tijdens het selectieproces in aanmerking moeten worden genomen, worden hieronder besproken.

1. Vormfactor en ISO-normen
2. Type pneumatische cilinder
3. Kracht en boring
4. Slaglengte
5. Demping
6. Montagemogelijkheden
7. Snelheid

1. Vormfactor en ISO-normen

De vormfactor van een pneumatische cilinder verwijst naar zijn fysieke grootte, vorm en afmetingen. Het omvat factoren zoals:

• Type cilinder
• Boring
• Slaglengte
• Montagestijl
• Algemene vorm

De vormfactor van een pneumatische cilinder bepaalt of de cilinder in de beschikbare ruimte van de toepassing past en of hij de last effectief kan verplaatsen. Als de cilinder te groot of te klein is, levert hij mogelijk niet de nodige kracht of snelheid om de lading te verplaatsen of past hij niet in de beschikbare ruimte. Met een pneumatische cilinder die aan een norm voldoet, kan hij indien nodig gemakkelijk worden vervangen door andere merken. Deze normen definiëren de afmetingen, prestaties en testvereisten van pneumatische cilinders. Veel voorkomende cilinders zijn ronde, compacte en geleide cilinders.

• Pneumatische ISO 15552 cilinders (32 - 320 mm): Deze pneumatische cilinders volgen ISO 15552 voor profielcilinders met een diameter van 32 - 320 mm. De opties omvatten enkelwerkende en dubbelwerkende cilinders, met verschillende configuraties voor stangdiameter, slaglengte, kracht, druk, magnetische zuiger en instelbare demping.
• Pneumatische ronde cilinders (32 - 63 mm): Ronde cilinders hebben een cilindrische vorm en zijn een van de meest voorkomende pneumatische cilinders. Ze zijn verkrijgbaar in verschillende boringen en slaglengtes en kunnen hoge kracht en snelheid leveren. Deze cilinders zijn geschikt voor diverse toepassingen en bestaan in verschillende configuraties voor stangdiameter, slaglengte, kracht en druk.
• Pneumatische ISO 21287 compacte cilinders (20-100 mm): ISO 21287 pneumatische compacte cilinders hebben diameters van 20-100 mm. Ze zijn kleiner dan cilinders met een rond lichaam en ideaal voor toepassingen waar de ruimte beperkt is. Zij hebben een kortere slaglengte en een kleinere boring dan cilinders met ronde behuizing. Compacte cilinders kunnen enkel- of dubbelwerkend zijn en worden vaak gebruikt in automatiserings- en robottoepassingen.
• Stangloze cilinders: Stangloze cilinders zorgen voor een lineaire beweging waarbij de last naast de zuiger beweegt. Dit biedt het grote voordeel dat u dezelfde slaglengte hebt in aanzienlijk minder ruimte. Stangloze cilinders worden vaak gebruikt bij materiaalbehandeling, laden, heffen, snijden van de baan en andere toepassingen.
• Pneumatische ISO 6432 minicilinders (8 - 25 mm): Pneumatische cilinders volgens ISO 6432 voor ronde cilinders (minicilinders) hebben een diameter van 8 - 25 mm.
• geleide cilinders: Geleide cilinders hebben extra geleidingsmechanismen die helpen voorkomen dat de zuigerstang tijdens de werking buigt of verdraait. Ze zijn geschikt voor toepassingen waarbij het risico bestaat dat de zuigerstang aan zijdelingse krachten wordt blootgesteld. Geleide cilinders kunnen zowel rond als compact zijn en worden vaak gebruikt bij pick-and-place-werkzaamheden en materiaalbehandeling.

2. Type pneumatische cilinder

Er zijn verschillende soorten pneumatische cilinders, elk met zijn eigen voor- en nadelen. De drie meest voorkomende types zijn enkelwerkende, dubbelwerkende en stangloze cilinders.

• Enkelwerkende cilinders gebruiken perslucht om de zuigerstang uit te schuiven of in te trekken en een veer of andere externe kracht om de zuigerstang in zijn oorspronkelijke positie terug te brengen.
• Dubbelwerkende cilinders gebruiken perslucht om de zuigerstang uit en in te trekken.

Lees ons artikel over enkelwerkende versus dubbelwerkende pneumatische cilinders voor meer informatie over de kenmerken van elk type.

3. Kracht en boring

Een pneumatische cilinder moet voldoende kracht produceren om de last te verplaatsen. Gebruik de formule F = m × a om de kracht te berekenen die nodig is om een voorwerp met een massa "m" en een versnelling "a" te verplaatsen. Het is van belang deze berekening uit te voeren voor zowel de inwaartse als de uitwaartse slag en een pneumatische cilinder te kiezen met een kracht die iets boven de berekende kracht ligt.

De keuze van de juiste boring is essentieel om ervoor te zorgen dat de cilinder voldoende kracht kan leveren voor de toepassing. Het kiezen van een te grote cilinder kan leiden tot hogere kosten vanwege de grotere afmetingen, terwijl een te kleine cilinder de beoogde lading niet kan verplaatsen. Een algemene vuistregel is het kiezen van een boormaat van 1,5 tot 2 keer de diameter van de te verplaatsen last. Lees ons artikel over de krachtberekening van pneumatische cilinders voor meer informatie over de krachtberekeningen in enkelwerkende en dubbelwerkende pneumatische cilinders.

4. Slaglengte

De slaglengte is de afstand die de zuiger lineair aflegt wanneer hij door perslucht wordt aangedreven. Om een last 1 meter hoog te heffen, moet de slaglengte van de cilinder ten minste 1 meter zijn, zodat hij de last van het begin- tot het eindpunt kan verplaatsen. Het correct inschatten van de slaglengte is cruciaal, omdat de cilinder duur kan worden naarmate de slaglengte toeneemt. Een cilinder met een te korte slaglengte zal de last niet naar de beoogde positie kunnen verplaatsen. Anderzijds kan een te lange slaglengte de doelpositie overschrijden, en een zware belasting aan het einde van een volledig uitgeschoven zuiger kan zuigerbelasting en -buiging veroorzaken.

5. Demping

Demping vertraagt de beweging van de cilinder aan het einde van de slag om schade te voorkomen. Er zijn verschillende soorten demping, zoals schokdempers, mechanische en stelkussens.

• Schokdempers: Schokdempers zijn externe apparaten die kinetische energie absorberen en de botskrachten verminderen. Ze zijn geschikt voor toepassingen met zware lasten en grote stootkrachten, maar vereisen extra ruimte en montagevoorzieningen.
• Mechanische demping: Mechanische demping is een ingebouwd elastomeer in de cilinder en zorgt voor een consistente demping. Het is een eenvoudige en betrouwbare optie die geschikt is voor toepassingen met matige stootkrachten en beperkte ruimte.
• Verstelbare demping: De verstelbare demping zorgt voor nauwkeurige controle over de vertragings- en stootkrachten. Het biedt maatwerk en flexibiliteit, maar kan complexer zijn dan mechanische demping of schokdempers.

Lees ons artikel over demping van pneumatische cilinders voor een meer diepgaande analyse van elk type demping.

6. Montagemogelijkheden

De montagestijl van de pneumatische cilinder hangt af van de specifieke eisen van de toepassing, zoals de beschikbare ruimte en de richting van de last. Pneumatische cilinders kunnen op verschillende manieren worden gemonteerd, bijvoorbeeld met een gaffel, tappen, flens of voet.

• Gaffelbevestiging: Een gaffelbevestiging bevestigt de gaffel van de cilinder (een U-vormige beugel op het uiteinde van de cilinder) aan de machine of het systeem. Gaffelbevestigingen zijn geschikt voor toepassingen waarbij de belasting op trek of druk staat en de cilinder in een rechte lijn moet bewegen.
• Trunnion: Trunnion bevestigingen gebruiken een tuimelsteun om de cilinder aan de machine of het systeem te bevestigen. Trunnion mounts zijn geschikt voor toepassingen waarbij de belasting niet gecentreerd is of waarbij de cilinder moet draaien.
• Flensbevestiging: Flensbevestigingen gebruiken een flensbeugel om de cilinder aan de machine of het systeem te bevestigen. Flensbevestigingen worden gewoonlijk gebruikt in toepassingen waar de cilinder moet worden vastgezet.
• Voetbevestiging: Een voetbevestiging wordt met bouten of schroeven aan de onderkant van de cilinder bevestigd en zet de cilinder vast op een vlakke ondergrond op de machine of het systeem. Voetbevestigingen worden gewoonlijk gebruikt wanneer de belasting verticaal is en de cilinder zonder zijwaartse beweging moet worden geplaatst.

7. Snelheid

De snelheid van een pneumatische cilinder is de slaglengte gedeeld door de tijd die nodig is om de last naar de eindpositie te brengen. Houd bij het kiezen van de snelheid rekening met de toepassingseisen; bijvoorbeeld een lagere snelheid voor assemblagetaken en een hogere snelheid voor verpakkingsprocessen. De snelheid van de pneumatische cilinder kan worden geregeld door de luchttoevoerdruk aan te passen, een debietregelklep te installeren en elektronische regelingen of een drukregelaar te gebruiken. Lees ons artikel over de reactietijd en snelheid van pneumatische cilinders voor meer details over de snelheid van pneumatische cilinders en de verschillende factoren die deze controleren.

Voorbeeld

Beschouw een toepassing waarbij een pneumatische cilinder wordt gebruikt om een last van 1000 kg te heffen die in 2 seconden op een hoogte van 2 meter moet worden gebracht. De cilinder wordt verticaal gemonteerd en de lading wordt aan de zuigerstang bevestigd. De cilinder werkt met perslucht onder een druk van 7 bar.

Een geschikte pneumatische cilinder kiezen

1. Cilindertype en ISO-norm: Een enkelwerkende cilinder is geschikt voor deze toepassing, omdat hij slechts in één richting hoeft uit te schuiven om de last te heffen. Er kan ook een dubbelwerkende cilinder worden gebruikt, maar dat is ingewikkelder en duurder. Om compatibiliteit en uitwisselbaarheid te garanderen, wordt aanbevolen een cilinder te kiezen die voldoet aan de normen ISO 6431 of ISO 15552.
2. Slaglengte: De vereiste slaglengte is de afstand waarover de last moet worden opgetild, namelijk 2 meter.
3. Kracht

Kracht = ma

De versnelling is de afgeleide van de volle-slagsnelheid (v/t) of ((L/t)/t)

a = 0,5 m/s²

Kracht = 1000 ✕ 0,5 = 500 N

De cilinder moet minimaal 500 N kunnen produceren om de last te verplaatsen.

4. Montagemogelijkheden: Aangezien de cilinder verticaal wordt gemonteerd, is een geschikte montageoptie een scharnier of een trunnionbevestiging.
5. Demping: Kies een schokdempingskussen, aangezien de toepassing een aanzienlijke belasting en relatief snelle beweging met zich meebrengt.
6. Snelheid

Snelheid = Slaglengte / Heftijd = 2/2 =1 m/s.

De cilinder moet de last kunnen optillen met een minimumsnelheid van 1 m/s.

Op basis van bovenstaande berekeningen zou een geschikte pneumatische cilinder voor deze toepassing een enkelwerkende ISO 6431- of ISO 15552-standaardcilinder zijn met een nominale minimumkracht van 500 N, een minimumslaglengte van 2 m en een nominale snelheid van 1 m/s. De cilinder kan worden gemonteerd met behulp van een scharnier of tappenbevestiging.

FAQs

Met welke factoren moet ik rekening houden bij het kiezen van een pneumatische cilinder?

Houd rekening met de boring van de cilinder, de slaglengte, de werkdruk en de montagestijl. Daarnaast moet ook rekening worden gehouden met het type toepassing en de belastingseisen.

Hoe bepaal ik de boring van een pneumatische cilinder voor mijn toepassing?

Selecteer de maat van de pneumatische cilinderboring op basis van de kracht die nodig is om de last te verplaatsen, de beschikbare luchtdruk en de vereiste werkingssnelheid.