空気圧シリンダのプロファイル

組み立てプロセスをシンプルに保つことは、あらゆる製品を作る上で常に賢明な方法です。組み立て中に直線運動または回転運動を実現する最も簡単な方法の 1 つは、空気圧アクチュエーターを使用することです。
PHD Inc. のエンジニアリング ソリューション マネージャーである Carey Webster 氏は、「電動アクチュエータや油圧アクチュエータと比較して、設置が簡単でコストが低いことが、空気圧アクチュエータの 2 つの主な利点です。」と指摘しました。アクセサリーにつながるライン。」
PHD は 62 年間空気圧アクチュエータを販売しており、その最大の顧客ベースは自動車メーカーです。その他の顧客には白物家電、医療、半導体、包装、食品および飲料業界が含まれます。
Webster 氏によると、PHD が製造する空気圧アクチュエータの約 25% はカスタムメイドです。4 年前、同社は医療組立機械のメーカー向けに固定ピッチの空気圧ピックアップ ヘッドとして使用できるカスタム アクチュエータを開発しました。
「このヘッドの機能は、複数の部品を迅速かつ正確に選択して配置し、輸送のためにコンテナに入れることです。」とウェブスター氏は説明しました。ピックアップ ヘッドは部品製造機のベースに取り付けられています。パーツのサイズに応じて、パーツの間隔を 10 mm から 30 mm まで変更できます。」
強い力で物体を点から点へ移動させることは、空気圧アクチュエータの専門分野の 1 つです。そのため、空気圧アクチュエータは、その登場からほぼ 1 世紀を経た今でも、組み立てラインでの機械の移動に最初に選択されています。また、空気圧アクチュエータは、耐久性、コストの高さでも知られています。 -効率性と過負荷耐性。最新のセンシング技術により、エンジニアはアクチュエータのパフォーマンスを最適化し、それを産業用モノのインターネット (IIoT) プラットフォームに統合できるようになりました。
20 世紀前半、製造に使用されていた空気圧アクチュエータは、線形力を生成する単動シリンダに基づいていました。片側の圧力が増加すると、シリンダがピストンの軸に沿って移動し、線形力を生成します。ピストンの反対側に弾力が与えられ、ピストンは元の位置に戻ります。
Festo AG & Co. の共同創設者である Kurt Stoll は、1955 年に従業員エンジニアと協力してヨーロッパ初のシリンダー シリーズである単動 AH タイプを開発しました。製品マネージャーの Michael Guelker によると、これらのシリンダーはFesto Corp. と Fabco-Air の空気圧アクチュエータ。
その後すぐに、回転力を生成するものだけでなく、修理不能な小口径シリンダーやパンケーキ空気圧アクチュエーターが発売されました。1957 年にビンバ マニュファクチャリングを設立する前に、チャーリー ビンバはイリノイ州モニにあるガレージで最初の修理不能なシリンダーを作成しました。このシリンダーは現在、オリジナルラインの修復不可能なシリンダーと呼ばれるこの製品は、現在もビンバの主力製品であり続けています。
「当時、市場にあった唯一の空気圧アクチュエータは少し扱いに​​くく、比較的高価でした」とビンバの空気圧アクチュエータ製品マネージャーのサラ・マニュエル氏は語ります。メンテナンスを必要としません。当初、これらのアクチュエータの摩耗寿命は 1,400 マイルでした。2012 年に改良したところ、摩耗寿命は 2 倍以上の 3,000 マイルになりました。」
PHD は 1957 年に Tom Thumb 小口径シリンダ アクチュエータを導入しました。現在でも当時と同様、このアクチュエータは NFPA 標準シリンダを使用しており、複数の機器サプライヤーから入手可能で交換可能です。また、曲げを可能にするタイロッド構造も含まれています。PHD の現在小口径シリンダー製品は、ほとんどの用途で高性能を発揮し、デュアルロッド、高温シール、ストロークエンドセンサーが装備されている場合があります。
パンケーキ アクチュエータは、狭いスペースに適したショート ストローク、薄型、コンパクトなシリンダの需要を満たすために、1950 年代後半にアルフレッド W. シュミット (Fabco-Air の創設者) によって設計されました。これらのシリンダは、次のようなピストン ロッド構造を備えています。単動式または複動式。
後者は、圧縮空気を使用して伸長ストロークと収縮ストロークに動力を供給し、ロッドを前後に動かします。この構成により、複動シリンダは押し込みおよび引き込みの負荷に非常に適しています。一般的な用途には、組み立て、曲げ、クランプ、供給、成形が含まれます。 、持ち上げ、位置決め、プレス、加工、スタンピング、振動、選別。
エマソンの M シリーズ ラウンド アクチュエータはステンレス鋼ピストン ロッドを採用しており、ピストン ロッドの両端の転造ネジによりピストン ロッド接続の耐久性が確保されています。アクチュエータは操作コスト効率が高く、さまざまな取り付けオプションがあり、さまざまな用途に使用できます。事前潤滑用の油ベースのコンパウンドにより、幅広いメンテナンスフリー性能を実現します。
孔径の範囲は 0.3125 インチから 3 インチです。アクチュエータの最大定格空気圧は 250 psi です。エマソン マシン オートメーション アクチュエータの製品エキスパートである Josh Adkins 氏によると、一般的な用途には、材料をクランプしてある組立ラインから別の組立ラインに移送することが含まれます。
ロータリー アクチュエータは、シングルまたはダブルのラック アンド ピニオン、ベーン、スパイラル スプラインのバージョンでご利用いただけます。これらのアクチュエータは、部品の供給と方向調整、シュートの操作、コンベア ベルト上のパレットのルーティングなど、さまざまな機能を確実に実行します。
ラックアンドピニオンの回転は、シリンダの直線運動を回転運動に変換し、精密および重負荷の用途に推奨します。ラックは、シリンダのピストンに接続された平歯車の歯のセットです。ピストンが移動すると、ラックは直線的に押されます。 、そしてラックはピニオンの円形の歯と噛み合い、ピニオンを強制的に回転させます。
ブレード アクチュエータは、単純なエア モーターを使用して、回転ドライブ シャフトに接続されたブレードを駆動します。チャンバーに大きな圧力がかかると、膨張してブレードが固定バリアに到達するまで最大 280 度の円弧を描いて移動します。逆回転入口と出口の空気圧を逆転させます。
スパイラル（または滑り）スプライン回転体は、円筒形のシェル、シャフト、ピストンスリーブで構成されています。ラックアンドピニオントランスミッションと同様に、スパイラルトランスミッションはスプラインギヤの動作概念に基づいて、ピストンの直線運動をシャフトの回転に変換します。
他のアクチュエータ タイプには、ガイド付き、脱進機、マルチポジション、ロッドレス、複合、プロフェッショナルなどがあります。ガイド付き空気圧アクチュエータの特徴は、ガイド ロッドがピストン ロッドと平行にヨーク プレートに取り付けられていることです。
これらのガイド ロッドは、ロッドの曲がり、ピストンの曲がり、および不均一なシールの摩耗を軽減します。また、高い側面荷重に耐えながら、安定性を提供し、回転を防止します。モデルは標準サイズまたはコンパクトですが、一般に、再現性を提供する強力なアクチュエータです。
エマソン マシン オートメーションのマーケティング ディレクター、フランコ ステファン氏は次のように述べています。「メーカーは、堅牢性と精度を必要とするさまざまな用途向けのガイド付きアクチュエータを望んでいます。」一般的な例は、アクチュエータのピストンをガイドして、スライド テーブル上で正確に前後に移動させることです。ガイド付きアクチュエータにより、機械内の外部ガイドの必要性も減ります。」
昨年、Festo は、デュアルガイドシリンダーを備えた小型空気圧スライドの DGST シリーズを発表しました。これらのスライド レールは、市場で最もコンパクトなスライド レールの 1 つで、精密な取り扱い、圧入、ピック アンド プレース、エレクトロニクスと軽量向けに設計されています。最大 15 ポンドのペイロードと最大 8 インチのストローク長を備えた 7 つのモデルからお選びいただけます。メンテナンス不要のデュアルピストンドライブと大容量再循環ボールベアリングガイドにより、34 ～ 589 ニュートンのパワーを供給できます。 6 bar の圧力。バッファーセンサーと近接センサーも同じ規格であり、スライドの設置面積を超えません。
空気圧脱進機アクチュエータは、ホッパー、コンベア、振動フィーダーボウル、レール、マガジンから個々の部品を分離して解放するのに最適です。ウェブスター氏によると、脱進機にはシングルレバーとダブルレバーの構成があり、高い側面荷重に耐えるように設計されています。一部のモデルには、さまざまな電子制御機器との接続を容易にするスイッチが装備されています。
Guelker 氏は、利用可能な空気圧マルチポジション アクチュエータには 2 つのタイプがあり、どちらも頑丈であると指摘しました。最初のタイプは、ピストン ロッドが反対方向に伸び、最大 4 つの位置で停止する 2 つの独立しているが接続されたシリンダで構成されています。
もう 1 つのタイプは、ストローク長の異なる 2 ～ 5 個の多段シリンダが直列に接続されているのが特徴で、ピストンロッドは 1 本のみ見え、一方向に異なる位置に移動します。
ロッドレス リニア アクチュエータは、横接続を介してピストンに動力が伝達される空気圧アクチュエータです。この接続は、プロファイル バレルの溝を介して機械的に接続されるか、閉じたプロファイル バレルを介して磁気的に接続されます。一部のモデルでは、ラック アンド ピニオンを使用することもあります。動力を伝達するシステムまたはギア。
これらのアクチュエータの利点の 1 つは、同様のピストン ロッド シリンダよりも必要な設置スペースがはるかに少ないことです。もう 1 つの利点は、アクチュエータがシリンダのストローク長全体にわたって負荷をガイドおよびサポートできるため、ストロークの長いアプリケーションにとって賢明な選択となることです。
組み合わされたアクチュエータは、直線移動と制限された回転を提供し、固定具と固定具を備えています。クランプシリンダは、空気圧クランプ要素を介してワークピースを直接クランプするか、または運動機構を介して自動的に繰り返しワークピースをクランプします。
非アクティブ状態では、クランプ要素が上昇し、作業領域から外に振り出されます。新しいワークピースが配置されると、加圧されて再結合されます。運動学を使用することで、低エネルギー消費で非常に高い保持力を実現できます。
空圧クランプは、部品をクランプし、位置決めし、平行または角運動で移動させます。エンジニアは、これらを他の空圧部品や電子部品と組み合わせて、ピック アンド プレース システムを構築することがよくあります。長い間、半導体企業は、精密なトランジスタや部品を扱うために小型の空圧治具を使用してきました。一方、自動車メーカーは車のエンジン全体を動かすために強力な大型ジグを使用しています。
PHD の Pneu-Connect シリーズの 9 つのフィクスチャは、Universal Robots 協働ロボットのツール ポートに直接接続されています。すべてのモデルには、フィクスチャの開閉用の空気圧方向制御バルブが内蔵されています。URCap ソフトウェアは、直感的でシンプルなフィクスチャのセットアップを提供します。
同社は、2 つの空圧クランプを接続してアプリケーションの柔軟性を高めることができる Pneu-ConnectX2 キットも提供しています。これらのキットには、2 つの GRH グリッパー (ジョーの位置フィードバックを提供するアナログ センサー付き)、2 つの GRT グリッパー、または 1 つの GRT グリッパーと 1 つの GRH グリッパーが含まれています。各キットには Freedrive 機能が含まれており、協働ロボットに接続して簡単に位置決めとプログラミングを行うことができます。
標準シリンダが特定の用途で 1 つ以上のタスクを実行できない場合、エンド ユーザーはロード ストップやサインなどの特殊なシリンダの使用を検討する必要があります。ロード ストップ シリンダには通常、油圧工業用ショックアブソーバが装備されており、これは伝達された圧力を停止するために使用されます。反発力がなくソフトな負荷を実現します。縦置き・横置きどちらにも適したシリンダです。
従来の空気圧シリンダと比較して、正弦波シリンダは、シリンダの速度、加速、減速をより適切に制御して、精密な物体を輸送することができます。この制御は、各バッファスピアにある 2 つの溝によるもので、初期の加速または減速がより緩やかになり、フルスピード動作へのスムーズな移行。
メーカーは、アクチュエータの性能をより正確に監視するために位置スイッチやセンサーを使用することが増えています。位置スイッチを取り付けることで、シリンダーがプログラムされた伸張位置または収縮位置に期待通りに到達しない場合に警告を発するように制御システムを構成できます。
追加のスイッチを使用して、アクチュエータが中間位置にいつ到達するか、および各動作の公称実行時間を決定することができます。この情報により、完全な故障が発生する前に、差し迫った故障をオペレータに知らせることができます。
位置センサーは、最初の動作ステップの位置が完了したことを確認し、その後 2 番目のステップに入ります。これにより、機器の性能や速度が時間の経過とともに変化しても、継続的な機能が保証されます。
「当社はアクチュエーターにセンサー機能を提供し、企業が工場で IIoT を導入できるように支援します。」とアドキンス氏は述べています。エンドユーザーは重要なデータにアクセスして、アクチュエーターをより適切に監視し、そのパフォーマンスを最適化できるようになりました。これらのデータは、速度や加速度から位置精度、サイクル タイム、総移動距離にまで及びます。後者は、企業がアクチュエーターの残りのシール寿命をより正確に判断するのに役立ちます。」
エマソンの ST4 および ST6 磁気近接センサは、さまざまな空気圧アクチュエータに簡単に統合できます。センサのコンパクトな設計により、狭いスペースや埋め込み設置での使用が可能です。出力ステータスを示す LED を備えた頑丈なハウジングが標準装備されています。
Bimba の IntelliSense テクノロジー プラットフォームは、センサー、シリンダー、ソフトウェアを組み合わせて、標準の空気圧機器のリアルタイムのパフォーマンス データを提供します。このデータにより、個々のコンポーネントを綿密に監視できるようになり、緊急修理からプロアクティブなアップグレードに移行するために必要な洞察がユーザーに提供されます。
Bimba センシング技術の製品マネージャーである Jeremy King 氏は、プラットフォームのインテリジェンスはリモート センサー インターフェイス モジュール (SIM) にあり、空気圧アクセサリを介してシリンダーに簡単に接続できると述べました。SIM はセンサー ペアを使用してデータ (シリンダーを含む) を送信します。状態、移動時間、移動終了、圧力、温度など）を PLC に送信し、早期警告と制御を行います。同時に、SIM はリアルタイム情報を PC または IntelliSense データ ゲートウェイに送信します。後者により、管理者はデータにリモート アクセスできます。分析用に。
Guelker氏は、FestoのVTEMプラットフォームは、エンドユーザーがIIoTベースのシステムを実装するのに役立つと述べ、モジュール式で再構成可能なプラットフォームは、小規模なバッチや短いライフサイクル製品を生産する企業向けに設計されており、高い機械利用率、エネルギー効率、柔軟性も提供すると述べた。
プラットフォームのデジタル バルブは、ダウンロード可能なモーション アプリケーションのさまざまな組み合わせに基づいて機能を変更します。その他のコンポーネントには、統合プロセッサ、イーサネット通信、特定のアナログおよびデジタル アプリケーションを迅速に制御するための電気入力、データ分析のための統合された圧力および温度センサーが含まれます。
Jim は ASSEMBLY の上級編集者で、30 年以上の編集経験があります。ASSEMBLY に入社する前は、PM Engineer、Association for Facilities Engineering Journal、および Milling Journal の編集者でした。Jim はデポール大学で英語の学位を取得しています。
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