Come costruire un cilindro pneumatico migliore

Rob Spiegel | 17 febbraio 2021

Un cilindro senza stelo è un componente pneumatico in grado di spostare un carico in un percorso lineare con aria compressa. Il cilindro pneumatico tradizionale utilizza un'asta per spingere o tirare il carico dal pistone, ma un cilindro senza stelo sposta il carico lungo il pistone. Ciò offre il vantaggio di avere la stessa lunghezza di corsa in meno spazio, nessuna deformazione dello stelo di cui preoccuparsi con carichi elevati o corse lunghe e fornisce la stessa forza in entrambe le direzioni. Il cilindro senza stelo è comunemente utilizzato per applicazioni quali movimentazione di materiali, carico, sollevamento, taglio di nastri, ecc. La Figura 1 mostra un esempio di cilindro senza stelo.

Ci siamo rivolti a Gary Rosengren, direttore dell'ingegneria di Tolomatic, per ottenere istruzioni su come costruire un cilindro pneumatico efficace.

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Novità dal design: Qual è lo scopo del cilindro?

Gary Rosengren : I cilindri pneumatici vengono utilizzati nel mercato industriale da molto tempo. Applicazioni come il sollevamento, la spinta, la pressione e il controbilanciamento sono tutti casi d'uso comuni per i cilindri pneumatici. Mentre i cilindri con stelo sono più comuni in numero, i cilindri pneumatici senza stelo occupano una nicchia interessante e preziosa. I cilindri pneumatici senza stelo offrono risparmio di spazio e, in alcuni casi, la capacità di guidare e supportare un carico. I cilindri senza stelo sono caratterizzati dal contenere la corsa o la corsa entro la loro lunghezza complessiva. Questo tipo di cilindro è quindi utile in applicazioni in cui lo spazio è un vincolo o dove è vantaggioso sfruttare la capacità del cilindro di trasportare un carico eliminando così la necessità di sistemi di guida integrati nella struttura della macchina.

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La striscia di tenuta deve essere in grado di sigillare la fessura del cilindro senza stelo, ma anche sufficientemente flessibile da consentirne il passaggio attraverso il pistone.

DN: Qual è il processodi progettarlo?

Gary Rosengren : La progettazione di un cilindro pneumatico senza stelo inizierà con la definizione di un caso d'uso o di una capacità che fornirà quindi informazioni su dimensioni, forza e talvolta capacità di carico. La forza è una funzione del diametro del foro e dell'area effettiva. La capacità di carico è una funzione della struttura della canna del cilindro e degli elementi portanti.

La progettazione del cilindro pneumatico senza stelo inizia dal concetto operativo. I tre concetti operativi principali sono il tipo a cavo, il tipo ad accoppiamento magnetico e il tipo a fessura. Il più comune di questi tre è il tipo a fessura. In questa configurazione, l'ingegnere valuterà come produrre la canna o il tubo del cilindro come prima parte del processo. Nel cilindro pneumatico senza stelo di tipo a fessura, il cilindro o il tubo sono formati con una fessura che corre per l'intera lunghezza del cilindro.

Questa fessura viene infine sigillata da un elemento di tenuta flessibile come una striscia o fascia di poliuretano o acciaio che forma il recipiente a pressione. Questa striscia di tenuta deve essere in grado di sigillare la fessura ma anche sufficientemente flessibile da consentirne il passaggio attraverso il pistone. La striscia di tenuta deve inoltre interagire con precisione con la canna del cilindro per garantire una tenuta efficace e prestazioni a lungo termine. La maggior parte dei cilindri pneumatici senza stelo di questo tipo includeranno anche una striscia di tenuta sulla superficie esterna della fessura per impedire l'ingresso di contaminanti ambientali all'interno del cilindro, accelerando potenzialmente l'usura e causando perdite eccessive.

Il punto di montaggio del cliente è fissato direttamente al pistone del cilindro tramite una staffa sulla forcella che passa attraverso la fessura nella canna del cilindro. Poiché un metodo comune per formare la canna del cilindro è l'estrusione dell'alluminio, l'ingegnere deve avere una buona conoscenza pratica del processo di estrusione e delle sue capacità. Le finiture superficiali e i rivestimenti superficiali influenzeranno le prestazioni e la longevità del cilindro e dovranno essere progettati e specificati in modo appropriato.