Xi lanh kẹp khí nén

Cập nhật lần cuối ngày 09/08/2023 lúc 04:09 chiều

Xi lanh kẹp khí nén thiết bị xuất hiện phổ biến trong các hệ thống khí nén, ứng dụng trong các công việc sản xuất, đặc biệt là những hệ thống có tính tự động hóa cao.

Vậy xi lanh kẹp khí nén là gì, chức năng, hoạt động và cấu tạo của thiết bị này như thế nào? Hãy cùng VIVA tìm hiểu trong bài viết ngày hôm nay.

Tìm hiểu về xi lanh kẹp khí nén

Xi lanh kẹp khí nén hay còn được gọi là xi lanh khí nén dạng kẹp, là một thiết bị cơ khí sử dụng sức ép khí nén để tạo ra chuyển động. Nó được thiết kế dưới dạng một chiếc kẹp có thể mở và đóng để kẹp giữ các vật thể nhất định.

Xi lanh khí nén dạng kẹp hoạt động bằng cách, sử dụng nguồn khí nén (thường là khí nén được chứa trong các bình tích áp), được đưa vào xi lanh thông qua ống dẫn khí. Khi khí nén được cung cấp vào phía trong xi lanh, áp suất tăng lên và đẩy piston di chuyển theo các chiều lên hoặc xuống, thông qua cơ cấu truyền động đặc biệt bên trong xi lanh, chuyển động tịnh tiến của piston được truyền đi, đồng thời biến đổi thành chuyển động kẹp của hai thanh kẹp trên đầu xi lanh.

Đây là thiết bị mô phỏng hoạt động cầm nắm của con người, nên chúng chùng thường không được sử dụng riêng lẻ, mà được kết hợp với nhiều loại thiết bị hoặc cơ cấu khác như, lắp trên thanh trượt khí nén, lắp trên các cánh tay robot, và nhiều cơ cấu chuyển động khác, để thực hiện đưa vật thể từ vị trí này đến một vị trí khác.

Cấu tạo và hoạt động của xi lanh kẹp khí nén

Cấu tạo của xi lanh kẹp khí nén

Trước xu hướng phát triển chung, xi lanh kẹp khí nén cũng giống với các thiết bị khí nén khác, chúng được cung cấp với không chỉ một chủng loại duy nhất mà theo thời gian, sẽ ngày càng có nhiều biến thể mới, được phát minh để giúp tối ưu khả năng làm việc trong từng từng điều kiện làm việc cụ thể.

Cấu tạo mỗi loại xi lanh kẹp sẽ có đặc điểm cấu tạo riêng biệt, ở đây chúng ta sẽ cùng nhau tìm hiểu cấu tạo, của loại xi lanh kẹp khí nén được sử dụng phổ biến nhất, đó là loại có hai thanh kẹp.

Xi lanh kẹp khí nén được cấu tạo từ các bộ phận chính sau:

• Thân: Bộ phận thân được chế tạo từ hợp kim nhôm, với hình dáng phổ biến là kiểu hình hộp chữ nhật, trên thân của xi thường có hai đầu cấp khí, được bố trí ở hai vị trí tương ứng đầu và cuối, cùng với bộ phận này được thiết kế thêm các lỗ lắp bu lông, cho phép thiết bị liên kết với hệ thống, linh hoạt và thuận tiện.
• Piston: Chi tiết chịu áp lực từ khí nén, khi áp suất đủ lớn piston sẽ chuyển động dọc theo thân của  xi lanh, hợp kim nhôm là loại vật liệu thường được sử dụng để chế tạo piston.
• Trục: được chế tạo từ thép không gỉ, một đầu liên kết với piston, đầu còn lại liên kết với cơ cấu truyền động.
• Nắp đáy: là một tổ hợp bao gồm nhiều chi tiết như nắp kim loại, gioăng cao su, phe gài chúng có nhiệm vụ làm kín và hoàn thiện thiết bị.
• Cơ cấu truyền động: Cơ cấu truyền động bao gồm chốt, thanh truyền,… Tất cả những chi tiết cầu thành bộ phận này được chế tạo từ thép không gỉ, đảm bảo khả năng chịu lực trong quá trình làm việc.
• Trục định vị thanh kẹp: Hai chi tiết này được sử dụng để giới hạn các chuyển động của hai thanh kẹp, nó chỉ cho thanh kẹp chuyển động quay quanh chính nó. Hai chi tiết này được chế tạo từ thép không gỉ.
• Thanh kẹp: Bao gồm hai chi tiết được bố trí đối xứng nhau, chúng được chế tạo từ hợp kim nhôm.

Trên đây là toàn bộ phần cấu tạo cơ bản của xi lanh kẹp khí nén, ngoài những chi tiết chính kể trên, để cấu thành một thiết bị hoàn chỉnh còn cần đến nhiều chi tiết phụ khác bao gồm bu lông, bi giảm ma sát, bạc trục,… Phụ thuộc vào chủng loại mà số lượng các chi tiết phụ có thể khác nhau.

Hoạt động của xi lanh kẹp khí nén

Như bạn đã biết xi lanh kẹp khí nén có chức năng giữ chặt các vật thể, thông qua thao tác kẹp của hai đầu thanh kẹp được thiết kế trên xi lanh, quá trình này diễn ra cụ thể như sau:

• Nạp khí nén: Ban đầu, khí nén từ nguồn cấp khí được cung cấp vào xi lanh, thông qua ống dẫn khí và được kiểm soát bởi van khí nén, khí nén đi vào thân xi lanh làm tăng áp suất bên trong bộ phận này, qua đó tác dụng lên piston.
• Di chuyển piston: Áp suất của khí nén bên trong xi lanh hình thành một lực đẩy tác dụng lên piston, độ lớn của lực này được xác định bằng “áp suất của khí nén” × “diện tích mặt piston”. Khi piston di chuyển kéo theo đó là trục van, rồi đến cơ cấu truyền động, từ đó làm cho hai thanh kẹp đóng lại.

• Mở kẹp: Quá trình mở kẹp được bắt đầu từ khi ta thay đổi vị trí cổng cấp khí nén, lúc này áp suất khí nén ở khoang phía trước dần lớn hơn, so với áp suất khí nén của khoang phía sau, khi sự chênh lệch này đủ lớn, sẽ đẩy piston di chuyển lùi lại, từ đó thanh kẹp dần được mở ra.

• Mở kẹp hoàn toàn: Giữ nguyên vị trí cổng cấp khí, piston tiếp tục di chuyển lùi về sau, đến khi hết hành trình lúc này tương ứng với hai thanh kẹp cũng được mở ra, với khẩu độ tối đa, đến đây là kết thúc một chu kỳ làm việc của xi lanh kẹp khí nén.

Quá trình này lặp đi lặp lại khi áp suất khí nén được điều khiển, từ đó kiểm soát chính xác vị trí và lực kẹp. Bộ điều khiển, thông qua các van và cảm biến, có thể điều chỉnh dòng khí nén và áp suất để đáp ứng yêu cầu cụ thể của quy trình sản xuất hoặc ứng dụng.

Phân loại xi lanh kẹp khí nén

Xi lanh kẹp khí nén 2 chấu

Xi lanh kẹp khí nén 2 chấu hay còn được gọi là xi lanh kẹp khí nén 2 thanh kẹp, đây là loại xi lanh khí nén được sử dụng phổ biến, bởi cấu tạo đơn giản, hoạt động ổn định, phù hợp sử dụng cho các vật thể có dạng hình hộp, đây cũng là hình dạng phổ biến của các loại sản phẩm thường thấy trong các nhà máy sản xuất.

Vì vậy mà loại thiết bị này thường được sử dụng phổ biến hơn. Xi lanh khí nén hai chấu dạng kẹp, được cung cấp với nhiều tùy chọn về kích thước cả về kích thước kẹp, lẫn thân xi lanh.

Xi lanh kẹp khí nén 3 chấu

Xi lanh kẹp khí nén 3 chấu được thiết kế có đến 3 chấu kẹp, các chấu này được thiết kế cách đều nhau 120°. Trong quá trình làm việc các chấu này sẽ đồng thời mở ra hoặc thu lại, để thực hiện chức năng giữ cố định vật thể.

Với cấu tạo đặc biệt như vậy loại thiết bị này sẽ phù hợp, sử dụng cho những vật thể có hình dáng giống với hình trụ tròn, trong thực tế làm việc kiểu hình dáng này ít phổ biến hơn so với dạng hình hộp, chính vì vậy nên xi lanh khí nén 3 chấu dạng kẹp cũng ít được sử dụng phổ biến hơn, so với dạng được thiết kế 2 chấu.

Ưu nhược điểm của xi lanh kẹp khí nén

Ưu điểm

Là một loại thiết bị được ứng dụng phổ biến trong nhiều lĩnh vực khác nhau, xi lanh kẹp khí nén góp phần thúc đẩy tự động hóa trong sản xuất lên đáng kể, nếu so sánh với một số thiết bị có chức năng bao gồm các cơ cấu kẹp dùng lực tác động trực tiếp, xi lanh kẹp khí nén mang một số ưu điểm vượt trội như:

• Xi lanh có khả năng hoạt động một cách chính xác, ổn định trong nhiều điều kiện làm việc.
• Các yếu tố như lực kẹp, tốc độ kẹp, khẩu độ của xi lanh có thể điều khiển và kiểm soát.
• Thiết bị cung cấp khả năng làm việc liên tục với cường độ cao, rất ít khi phải bảo dưỡng sửa chữa.
• Tính linh hoạt cao dễ dàng tích hợp với nhiều bộ phận và cơ cấu khác nhau, bởi thiết bị được thiết kế để lắp đặt theo nhiều phương hướng khác nhau.
• Tính phổ biến cao, hiện này bạn có thể dễ dàng tìm mua các loại sản phẩm xi lanh kẹp khí nén trên thị trường, để sử dụng cho những dự án mới hoặc thay thế đối với những thiết bị hết niên hạn sử dụng, hơn nữa những sản phẩm này có mức giá tương đối thấp, người dùng có thể tiếp cận một cách dễ dàng.

Nhược điểm

Mặc dù được đánh giá khá cao với nhiều ưu điểm vượt trội, tuy nhiên xi lanh kẹp khí nén cũng còn tồn tại một số hạn chế nhất định. Chung tôi mong muốn cung cấp những thông tin này đến khách hàng để, quý khách có góc nhìn tổng quát nhất về sản phẩm.

Những hạn chế mà nhiều dòng xi lanh kẹp khí nén gặp phải bao gồm:

• Lực kẹp của thiết bị có thể thay đổi nhờ vào việc thay đổi áp suất của khí nén, sử dụng để vận hành thiết bị. Tuy nhiên áp suất khí nén cấp cho xi lanh thường được giới hạn từ 1.5 bar đến 7 bar. Ngoài ra muốn tăng thêm lực kẹp phải tăng kích thước đường kính piston, điều này trong nhiều trường hợp là bất khả thi, vì có thể làm sai lệch kết cấu tổng thể của hệ thống được thiết kế lúc ban đầu.
• Với mỗi một thiết bị đều có giới hạn nhất định về phạm vi kẹp, nhược điểm này có thể khắc phục một phần, bằng cách nối thêm các thanh kẹp mở rộng vào thiết bị.
• Cần hệ thống cung cấp khí nén đáp ứng được các thông số bao gồm công suất cấp khí, áp suất khí nén phù hợp, để vận hành thiết bị. Điều này đồng nghĩa cần đến một hệ thống khá phức tạp, cung cấp năng lượng cho máy nén khí hoạt động.
• Thiết bị làm việc sẽ phát ra tiếng ồn khá lớn, với những hệ thống quy mô lớn, số lượng thiết bị nhiều, âm thanh phát ra sẽ cộng hưởng với nhau, gây ra những ảnh hưởng xấu đến người.

VIVA cung cấp xi lanh kẹp khí nén trên phạm vi toàn quốc

Sản phẩm xi lanh kẹp khí nén được cung cấp với đa dạng tùy chọn về chủng loại, tại công ty VIVA, tất cả những thiết bị này được chúng tôi nhập khẩu trực tiếp từ nhiều thương hiệu bao gồm CKD và SMC của Nhật Bản, Airtac của Đài Loan, Festo của Đức,…

Dải kích thước đường kính piston phổ biến: 6 mm, 10 mm,…, 40mm, ngoài ra còn nhiều thiết bị khác được thiết kế với kích thước đặc biệt.

Đa dạng về tùy chọn hình đóng mở tay kẹp với phạm vi từ 3mm trở lên, có khả năng đáp ứng gần như tất cả các ứng dụng công nghiệp thông thường.

Thiết bị được chế tạo từ vật liệu chất lượng cao, cho phép chúng hoạt động liên tục trong thời gian dài dưới tác động của khí nén có áp suất lớn.

Tất cả được chúng tôi cung cấp với mức giá vô cùng hợp lý, và được hỗ trợ giao hàng trên phạm vi toàn quốc.

Trên đây là những thông tin quan trọng liên quan đến thiết bị xi lanh kẹp khí nén, được đội ngũ của VIVA tổng hợp lại, với mong muốn cung cấp đến khách hàng, một góc nhìn tổng quan nhất. Chúng tôi rất vui khi bài viết này có thể phần nào giúp bạn giải đáp được một số thắc mắc, liên quan đến xi lanh kẹp khí nén.

Xem thêm sản phẩm xi lanh khí nén compact.