Xi lanh điện đã và đang hiện diện trong nhiều dây chuyền sản xuất, máy móc hoặc thiết bị được sử dụng trong đời sống. Tuy nhiên những thông tin về thiết bị này lại khá khan hiếm trên thị trường. Vì thế mà ThuyKhiDien.com sẽ dành toàn bộ bài viết này để chia sẻ những kiến thức cụ về phân loại, ứng dụng, phân tích ưu và nhược điểm của thiết bị này.
Xi lanh điện là gì?
Sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật đã làm xuất hiện thêm nhiều thiết bị mới. Bên cạnh xy lanh khí, dầu thì còn có thêm loại xi lanh điện mới xuất hiện trong thời gian gần đây.
Loại này có cơ cấu chuyển động tuyến tính, người dùng chỉ cần kết nối dây dẫn, nguồn điện là nó đã có thể hoạt động được. Chức năng của nó là biến đổi nguồn năng lượng điện năng thành momen xoắn để ứng dụng trong công việc.
Cách chọn như sau:
+ Đầu tiên là chọn điện áp hoạt động
+ Sau đó xác định hành trình
+ Tốc độ
Cấu tạo xi lanh điện
Một xi lanh điện sẽ có cấu tạo từ nhiều bộ phận khác nhau cơ bản gồm:
+ Trục vít me – đai ốc: Chức năng của 1 chi tiết này đó là biến đổi chuyển động tròn xoay của xi lanh thành chuyển động tịnh tiến.
+ Động cơ điện là nguồn lực để xi lanh làm việc. Tùy theo cấu tạo của mỗi hệ thống mà người dùng có thể chọn động cơ điện xoay chiều AC 220v hoặc loại một chiều DC 24v hay các động cơ bước, động cơ không có chổi than, động cơ có chổi than.
+ Vòng đệm: Chi tiết nhỏ này sẽ giúp chống bụi, chống dầu cũng như là điểm tựa để đỡ đầu cần của xi lanh khi nó tịnh tiến.
+ Dẫn hướng: Xy lanh nên có dẫn hướng để đai ốc không bị xoay khi trục vít me quay. Thông thường thì cơ cấu dẫn hướng sẽ ở vỏ ngoài của xi lanh.
+ Ngoài những bộ phận trên thì xy lanh điện còn có 1 bạc đạn, ổ bi chịu lực: Nhiệm vụ của nó là giữ cho những chuyển động của trục vít được êm ái hơn khi quay và chịu lực của trục vít me khi thiết bị đang chịu tải làm việc.
Mỗi xi lanh sẽ có một tùy biến và tùy chỉnh khác nhau:
+ Cảm biến tải: Sẽ biến đổi giá trị lực đẩy thành tín hiệu điện.
+ Cảm biến hành trình: Giúp phản hồi vị trí hiện tại của xy lanh điện về hệ thống để điều khiển chính xác hơn.
+ Công tắc hành trình: Phụ kiện này sẽ giúp giới hạn hành trình di chuyển của xi lanh, đảm bảo cho nó không vượt quá giới hạn hành trình cho phép.
Chất liệu sản xuất xi lanh điện cũng cần phải chú ý bởi nó phải đáp ứng các yêu cầu về độ cứng cáp, chắc chắn nhất định khi lắp đặt và làm việc trong hệ thống.
Nguyên lý hoạt động xy lanh điện
Xy lanh điện sẽ biến đổi nguồn năng lượng điện năng được cung cấp thành mô men xoắn 2 chiều. Nó cho phép cần xi lanh được chuyển động dọc ống của xi lanh này và theo 1 hành trình vòng trục vít để tạo nên những chuyển động tịnh tiến.
Thiết bị này có thể hoạt động hoàn toàn bằng mã hóa và có thể gửi phản hồi thông số liên quan: vị trí, tốc độ, lực đẩy, hành trình về hệ thống điều khiển trung tâm. Tùy theo từng yêu cầu của giai đoạn sản xuất mà con người có thể lập trình trên máy tính để thay đổi linh hoạt các thông số này nhằm đáp ứng công việc.
Xy lanh điện chỉ hoạt động khi có động cơ điện. Chúng sẽ kết nối với máy móc để làm quay các vít dẫn. Khi vít dẫn quay thì các đai ốc sẽ dịch chuyển dọc theo trục vít dẫn. Hướng đi của những đai ốc này sẽ phụ thuộc hoàn toàn chiều quay của vít dẫn.
Phân loại xy lanh điện
Với nhu cầu ngày càng cao thì các hãng sản xuất cũng nghiên cứu và cho ra đời nhiều loại ben điện hơn và được phân chia thành các nhóm dựa trên cấu tạo, điện áp, hãng sản xuất.
Theo cấu tạo
Mỗi loại xi lanh sẽ thích hợp để dùng cho 1 hệ thống nhất định nên để có thể biết chính xác đâu là thiết bị phù hợp thì khách hàng cần tham vấn với các kỹ sư. Hiện nay, theo cấu tạo thì người ta phân chia thành các loại như:
+ Loại trục đẩy (Rod type ), loại trượt (Slider type).
+ Loại bàn trượt (Slide table type), loại bàn xoay (Slide table type).
+ Loại nhỏ gọn (Miniature), loại gắp (Gripper),…
Theo điện áp
Nếu phân chia theo điện áp làm việc thì có 3 loại xi lanh phổ biến trên thị trường đó là: ben điện 12V, 24V, 220V.
Theo hãng sản xuất
Chúng tôi thường xuyên khuyên khách hàng của mình là nên cân nhắc chọn những xi lanh điện đến từ thương hiệu lớn chuyên cung cấp các thiết bị kỹ thuật như SMC – Nhật Bản, TSUBAKI – Nhật Bản. Tuy có giá thành cao hơn nhưng độ bền tốt, tiêu chuẩn kỹ thuật chuẩn xác.
Ngoài ra, khách hàng cũng có thể chọn mua các xi lanh điện có giá thành phải chăng hơn đến từ TOYO – Đài Loan, MOVIS – Trung Quốc,…
Thông số kỹ thuật xi lanh điện
Những thông số kỹ thuật của xy lanh điện mà bạn cần phải biết là:
+ Công suất định mức: 20w – 30w.
+ Điện áp tiêu thụ: DC 24v, 220v, 12v.
+ Tải làm việc.
+ Hành trình: 50, 150, 500, 600, 800, 1000…
+ Kích thước: 16, 25, 32, 40.
+ Lực đẩy, độ ồn khi hoạt động.
+ Mức độ bảo vệ của thiết bị: Nếu IP54 thì nó có thể ngăn chặn sự xâm nhập của bụi xâm nhập từ vòi phun.
+ Nhiệt độ hoạt động: Thông thường từ -20 độ C đến 75 độ C.
+ Độ ẩm hoạt động.
+ Loại chấp hành, loại dẫn hướng.
+ Chất liệu: Thường thì các hãng chọn hợp kim nhôm để nó nhỏ và nhẹ, cứng cáp và chắc chắn.
Ưu nhược điểm xy lanh điện
Tương tự xy lanh dầu hay khí thì loại vận hành bằng điện năng này cũng có những ưu điểm nổi trội.
Ưu điểm
Xy lanh điện được sử dụng khá rộng rãi bởi vì nó có các ưu điểm như:
+ Một số hệ thống có thể kết nối với mạng nên tái lập trình cũng như phản hồi nhanh để chẩn đoán tình trạng, bảo dưỡng và sửa chữa nhanh.
+ Dễ sử dụng
+ Do đặc điểm của nó là vận hành bằng điện năng nên có tiếng ồn ấp, thích hợp cho những công việc yêu cầu yên tĩnh. Bên cạnh đó, khi sử dụng thiết bị này, người dùng không lo lắng với vấn đề bị rò rỉ dầu, chất lỏng thủy lực hay khí nén.
+ Hiện nay, nó chính là thiết bị truyền động điện và cung cấp tín hiệu với độ chính xác cao nhất. Người dùng thiết lập mở rộng để dùng lặp lại, tăng độ trơn tru.
+ Motor của hệ thống được dẫn động bằng dây điện nên rất đơn giản và dễ lắp đặt. Để phòng ngừa thì trong xy lanh điện luôn có tích hợp bộ bảo vệ an toàn nên tình trạng quá tải hầu như không xảy ra.
+ Những xi lanh điện mini còn có thể cung cấp cho kỹ thuật khả năng kiểm soát và điều khiển thông số ở dạng mã hóa từ đó điều khiển: Lực, tốc độ, momen, vị trí thuận tiện.
+ Việc áp dụng cấu trúc trục vít, đai ốc trong chuyển động giúp thiết bị có hiệu suất và tính chính xác cao.
Nhược điểm
Tất nhiên bên cạnh những ưu điểm thì thiết bị này cũng không tránh khỏi những nhược điểm mà những hãng sản xuất đang tìm phương pháp để khắc phục phần nào:
+ Môi trường sử dụng bị hạn chế: Nếu như xy lanh khí nén có thể sử dụng trong môi trường khắc nghiệt thì xi lanh điện lại không đáp ứng được yêu cầu này. Bên cạnh đó, nó còn dễ cháy nổ.
+ Giá thành của xy lanh điện cao hơn so với các xi lanh khí hay ben dầu nên chi phí đầu tư ban đầu phải lớn.
+ Do động cơ xi lanh điện thường được các hãng sử dụng thường sẽ được cài đặt cố định sẵn về lực đẩy, lực truyền động và giới hạn tốc độ nên khi sử dụng cho 1 hệ thống khác hoặc khi có yêu cầu thay đổi về các thông số trên thì buộc phải thay đổi động cơ.
+ Khi động cơ của ben điện hoạt động liên tục thì sau 1 thời gian sẽ xuất hiện những dấu hiệu hỏng hóc như: Mòn bánh răng, tăng nhiệt, giảm tốc độ nên sẽ tính toán đến việc thay. Nếu động cơ có kích thước thước lớn thì việc lắp đặt sẽ khó khăn hơn vào các vị trí.
Ứng dụng xi lanh điện
Nếu so sánh với các xi lanh khí hay dầu thì có lẽ việc sử dụng xi lanh điện rộng rãi hơn do dễ sử dụng và không cần nhiều máy móc như bơm dầu của thủy lực hay bơm, bình tích, máy nén của khí nén.
Cũng vì cấu tạo không phức tạp nên thiết bị bền hơn, có thể sử dụng lâu dài. Các nhà máy công nghiệp ưu chuộng xy lanh điện hơn vì nó đạt tuổi thọ cao, các thành phần phụ kiện ít hỏng hóc nên tiết kiệm được chi phí tốt.
Ứng dụng của thiết bị đa dạng như: Dùng trong hệ thống nhà bếp với nội thất thông minh và hiện đại, nâng hạ ghế mát xa, ghế và bàn làm việc. Nó lắp trong hệ thống đóng mở cửa tự động của xe, cổng, cửa sổ, giếng trời.
Thiết bị này còn được ứng dụng trong bệnh viện khi nâng hạ ghế nằm nha khoa, xe lăn, giường nằm. Trong công nghiệp, xi lanh điện dùng để nâng hạ máy móc trong dây chuyền sản xuất, lắp ráp chi tiết.
Ngoài ra, loại ben điện còn được lắp dùng cho máy nông nghiệp, máy công nghiệp, các máy vệ sinh môi trường hay trong các phòng thí nghiệm, kiểm tra cùng nhiều ứng dụng khác trong ngành hàng hải, xây dựng…
Lưu ý khi sử dụng xi lanh điện
Đối với những công việc có nhiệt cao, dễ có nguy cơ cháy nổ thì không nên sử dụng hoặc nếu sử dụng thì phải hết sức chú ý. Những máy móc có chế độ làm việc khắc nghiệt thì xy lanh chạy bằng điện không phải là lựa chọn hàng đầu.
Xi lanh làm việc cường độ cao thì sẽ kéo theo motor hoạt động liên tục nên sau một thời gian thì động cơ này sẽ xuất hiện các tình trạng giảm tốc độ, tăng hao mòn các chi tiết, nóng lên.
Và tất nhiên là người mua phải chọn đúng loại cần thì thì nó mới có thể phát huy hết khả năng làm việc trong hệ thống.
Hy vọng những kiến thức mà TKĐ vừa chia sẻ ở trên, mang đến cho khách hàng cái nhìn tổng quan hơn về thiết bị này. Nếu bạn thấy bài viết hữu ích, hãy chia sẻ để nhiều người biết đến xi lanh điện hơn nhé.
