シリンダー - 定義 - サイエンス・ハブ

シリンダーは円筒形の管 (シリンダー) であり、内部の可動部分 (ピストン) がシリンダーの容積を互いに隔離された 2 つの部屋に分割します。 1 つまたは複数のオリフィスにより、チャンバーの一方または他方に流体を導入または排出し、ピストンを動かすことが可能になります。

空気圧シリンダーは削岩機の基本要素です。

油圧シリンダは建設機械に最も顕著に応用されています。

ピストンには剛性のロッドが取り付けられており、力と変位が伝達されます。一般に、アッパーは表面硬度を高める処理によって外部からの攻撃から保護されています。動作条件に応じて、クロム、ニッケル、クロムまたはセラミックをベースとした適切なコーティングが行われます。

もちろん、シリンダーのチャンバー間、または本体とロッド間のシールはシールによって実現されます。この機能はシリンダーの性能と寿命を決定するため、不可欠です。スクレーパーを取り付けることにより、シリンダーはロッドを介して汚染物が侵入するリスクから特に保護されます。

ガイドは低摩擦材料(青銅、複合材料など) で作られたキャリアによって提供されます。その選択は、流体、シリンダの負荷および速度特性によって異なります。

シリンダーにはたくさんの種類があります。それらは、作動流体（油圧シリンダ、空圧シリンダ）、動作（単動または単動、複動または複動、ロータリー）、またはその他の特性（楕円形チャンバシリンダ、複動シリンダロッド、ケーブルジャッキ）によって区別されます。、伸縮ジャックなど）

空気圧シリンダは、一般的に 2 ～ 10 bar の圧縮空気で使用されます。実装が簡単で、産業用自動化システムでは非常に一般的です。

油圧シリンダーは、一般的に最大 350 bar の圧力がかかっているオイルで使用されます。より高価ですが、より大きな労力とより正確な (そしてより簡単に規制できる) 速度を開発するために使用されます。

同様の動きを生み出す電動シリンダもありますが、電動モータによって駆動されるネジナットシステム (ヘリカルスライド接続) (リンク)を使用します。

シリンダーの特性

シリンダーは、ストローク、ピストンの直径、許容できる圧力によって特徴付けられます。

トラベル量は確保すべき移動量に相当し、
発生する力は流体圧力とピストンの直径によって異なります。

シリンダーによって発生する力は、 $$ {F=P \cdot S \,} $$

F はニュートンで表される展開力です。
P はパスカルで表される圧力です
Sはm²で表される圧力適用面、

$$ {S =\frac{\pi \cdot D^2}{4}} $$

Dはピストンの直径 ( m)です。

オートメーションでは、実用的な単位( daNのF 、 barのP 、 cm²のS)も使用します。また、 NのF 、 MPaのP 、 mm²のSも一般的に使用されます。

ピストンの出口速度は、ピストンの表面とパワーチャンバーに入る流体の流れの関数です。 $$ {V=\frac{Q}{S} \,} $$

V は速度 ( m/s)です。
Q体積流量 ( m3/s単位)。
S適用面 (ピストン表面) 単位: m² 。

ピストン面積とストロークの積がシリンダーの変位を与えます。これは、ピストンロッド全体を取り外すのに必要な流体の量に相当します。

押したときに座屈しないようにロッドの細さをチェックします。大型ロングストロークシリンダには、座屈のリスクを軽減するため、オイルを供給した中空ロッドを使用します。

単動シリンダ（VSE）

単動シリンダは一方向(多くの場合、ロッドが出る方向) にのみ動作します。圧力の到達はピストンを一方向に駆動する単一の供給ポートでのみ発生し、その戻りはバネまたは外力 (油圧では頻繁に発生します) の作用下で行われます。

イチジク。 4 単動シリンダとディストリビュータ

したがって、出口が 1 つのディストリビュータ (3/2 ディストリビュータ) を使用するか、より高い流量の場合はロジックバルブを使用するだけで十分です。

これらのシリンダの使用は依然としてショートストロークに限定されています。

単動シリンダーの使用は油圧プレスでは非常に一般的です。これらにより、非常に重要な取り組みを展開することが可能になります。これらは、より小さなセクションのシリンダーと関連付けられており、素早い進入速度または復帰速度を実現できます。断面の大きなバルブを使用すると、シリンダーを迅速に充填または空にすることができ、多くの場合、担当のタンクに直接接続されます。

複動シリンダ（VDE）

複動シリンダには 2 つの作動方向があります。 2 つの供給ポートがあり、ピストンの両側に交互に圧力がかかり、ピストンが一方の方向に動き、次にもう一方の方向に動きます。シリンダーがロッドの側面で破裂を引き起こす可能性のある圧力増大効果を受けないことを確認します。

サーボバルブや比例制御ディストリビュータ、さらには位置センサーや圧力センサーと組み合わせると、シリンダーはサーボシリンダーになります。このアクチュエータはあらゆるサーボ機構で非常に使用されています。

多くの場合、シリンダーにはピストンの衝撃を防ぐストローク終端ショックアブソーバーが装備されています。

イチジク。 3 ディストリビュータ付き複動シリンダ圧縮空気は、2 つの吐出口を持つディストリビュータによって分配されます。

サーボアクチュエータ

サーボシリンダーです。これには、比例制御ディストリビュータ、またはサーボバルブと 1 つ以上のセンサーが装備されています。性能に応じて、低摩擦シールや動圧ベアリング、さらには最も効率を高めるための静圧ベアリングが装備されます。サーボアクチュエータの応答は、その寸法、搭載質量、制御ユニットの品質、および電源回路の長さに依存します。今日のデジタルレギュレーターにより、油圧サーボシステムの応答を向上させることができます。

サーボシリンダーによって発生する力は、2 つのチャンバー内で生じる圧力によって異なります。これらは拮抗力を生み出し、流体を積層する制御本体によって発生する圧力損失が原因です。

伸縮ロッドシリンダ

主にスペースが狭い場合に使用されます。トラックのゴミ箱には通常装備されています。

ロータリーシリンダー

回転シリンダは 2 つのカテゴリに分類されます。

直線運動を回転に変換してトルクを生み出すもの。
パレットタイプの回転システムによって直接動力を供給されるものですが、ラックアンドピニオンを使用することもできます。

圧力乗数

ピストンはシリンダーの 2 つのチャンバーを分離します。ロッド側チャンバーの断面積が減少します。したがって、シリンダーには断面比があります。この断面の違いを利用して、圧力を増大させることができます。その後、固体セクションを供給し、ロッド側の比の値により高い圧力を回復するだけで十分です。

この原理は、油圧、空気圧、その他多くの流体に使用されています。

ロッドレスシリンダ

容積を削減できるという利点を備えた空気圧シリンダです。これらのシリンダはストロークが大きい場合があります。これらは搬送システムやロボットシステムで広く使用されています。

特殊シリンダー

特殊シリンダは、単動シリンダとしても複動シリンダとしても接続できるシリンダです。

需要に応じて作られるため、通常は在庫がありません

シリンダー – 定義