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工業機器人常用氣缸組成與原理
點擊次數：2243 發布時間：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（有傳感器的氣缸）
原理 : 壓力空氣使活塞移動，通過改變進氣方向，改變活塞桿的移動方向。
失效形式 : 活塞卡死，不動作；氣缸無力，密封圈磨損，漏氣。
典型氣缸的結構和工作原理
以氣動系統中常使用的單活塞桿雙作用氣缸為例來說明，氣缸典型結構如下圖所示。它由缸筒、活塞、活塞桿、前端蓋、后端蓋及密封件等組成。雙作用氣缸內部被活塞分成兩個腔。有活塞桿腔稱為有桿腔，無活塞桿腔稱為無桿腔。
當從無桿腔輸入壓縮空氣時，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載推動活塞運動，使活塞桿伸出；當有桿腔進氣，無桿腔排氣時，使活塞桿縮回。若有桿腔和無桿腔交替進氣和排氣，活塞實現往復直線運動。
普通雙作用氣缸
1、3－緩沖柱塞，2－活塞 ，4－缸筒 ，5－導向套，6－防塵圈，7－前端蓋，8－氣口，9－傳感器 ，10－活塞桿，11－耐磨環 ，12－密封圈，13－后端蓋 ，14－緩沖節流閥
機械接觸式無桿氣缸的結構和工作原理
機械接觸式無桿氣缸，其結構如下圖3所示。在氣缸缸管軸向開有一條槽，活塞與滑塊在槽上部移動。為了防止泄漏及防塵需要，在開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，活塞架穿過槽，把活塞與滑塊連成一體。活塞與滑塊連接在一起，帶動固定在滑塊上的執行機構實現往復運動。
這種氣缸的特點是：1) 與普通氣缸相比，在同樣行程下可縮小1/2安裝位置；2) 不需設置防轉機構；3) 適用于缸徑10～80mm，大行程在缸徑≥40mm時可達7m；4) 速度高，標準型可達0.1～0.5m/s；高速型可達到0.3～3.0m/s。其缺點是：1) 密封性能差，容易產生外 泄漏。在使用三位閥時必須選用中壓式；2) 受負載力小，為了增加負載能力，必須增加導向機構。
機械接觸式無桿氣缸
l－節流閥，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
磁性無桿氣缸的結構和工作原理
活塞通過磁力帶動缸體外部的移動體做同步移動，其結構如圖4所示。它的工作原理是：在活塞上安裝一組高強磁性的Y久磁環，磁力線通過薄壁缸筒與套在外面的另一組磁環作用，由于兩組磁環磁性相反，具有很強的吸力。當活塞在缸筒內被氣壓推動時，則在磁力作用下，帶動缸筒外的磁環套一起移動。氣缸活塞的推力必須與磁環的吸力相適應。
磁性無桿氣缸
1－套筒，2－外磁環，3－外磁導板，4－內磁環，5－內磁導板，6－壓蓋，7－卡環，8－活塞，9－活塞軸，10－緩沖柱塞，11－氣缸筒，12－端蓋，13－進、排氣口
齒輪齒條式擺動氣缸的結構和工作原理
齒輪齒條式擺動氣缸是通過連接在活塞上的齒條使齒輪回轉的一種擺動氣缸，其結構原理如下圖5所示。活塞僅作往復直線運動，摩擦損失少，齒輪傳動的效率較高，此擺動氣缸效率可達到95%左右。
齒輪齒條式擺動氣缸
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
葉片式擺動氣缸和工作原理
單葉片式擺動氣缸的結構原理如圖6所示。它是由葉片軸轉子（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，葉片和轉子聯在一起。在定子上有兩條氣路，當左路進氣時，右路排氣，壓縮空氣推動葉片帶動轉子順時針擺動。反之，作逆時針擺動。
葉片式擺動氣缸體積小，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，在應用上受到限制，一般只用在安裝位置受到限制的場合，如夾具的回轉，閥門開閉及工作臺轉位等。
單葉片式擺動氣缸
1－葉片，2－轉子，3－定子，4－缸體
氣動手爪原理
氣動手爪這種執行元件是一種變型氣缸。它可以用來抓取物體，實現機械手各種動作。在自動化系統中，氣動手爪常應用在搬運、傳送工件機構中抓取、拾放物體。
氣動手爪有平行開合手指（如圖所示）、肘節擺動開合手爪、有兩爪、三爪和四爪等類型，其中兩爪中有平開式和支點開閉式驅動方式有直線式和旋轉式。
氣動手爪的開閉一般是通過由氣缸活塞產生的往復直線運動帶動與手爪相連的曲柄連桿、滾輪或齒輪等機構，驅動各個手爪同步做開、閉運動。
薄膜氣缸的結構和工作原理
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復位的活塞式單作用氣缸，工作時，膜片在壓縮空氣作用下推動活塞桿運動。它的優點是：結構簡單、緊湊、體積小、重量輕、密封性好、不易漏氣、加工簡單、成本低、無磨損件、維修方便等，適用于行程短的場合。缺點是行程短，一般不趁過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
帶閥組合氣缸的結構和工作原理
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執行元件。如下圖所示,它省去了連接管道和管接頭，減少了能量損耗，具有結構緊湊，安裝方便等優點。帶閥氣缸的閥有電控、氣控、機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，當有電信號時，則電磁閥被切換，輸出氣壓可直接控制氣缸動作
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－單向節流閥組合件，7－密封圈。
磁性開關氣缸的結構和工作原理
磁性開關氣缸是指在氣缸的活塞上安裝有磁環，在缸筒上直接安裝磁性開關，磁性開關用來檢測氣缸行程的位置，控制氣缸往復運動。因此，就不需要在缸筒上安裝行程閥或行程開關來檢測氣缸活塞位置，也不需要在活塞桿上設置擋塊。
其工作原理如下圖所示。它是在氣缸活塞上安裝Y久磁環，在缸筒外殼上裝有舌huang開關。開關內裝有舌huang片、保護電路和動作指示燈等，均用樹脂塑封在一個盒子內。當裝有yong久磁鐵的活塞運動到舌huang片附近，磁力線通過舌huang片使其磁化，兩個huang片被吸引接觸，則開關接通。當yong久磁鐵返回離開時，磁場減弱，兩huang片彈開，則開關斷開。由于開關的接通或斷開，使電磁閥換向，從而實現氣缸的往復運動。
磁性開關氣缸
1－動作指示燈，2－保護電路，3－開關外殼，4－導線，5－活塞，6－磁環，7－缸筒，8－舌簧開關
