جک قلمی پنوماتیک

جک پنوماتیک قلمی (round-cylinder) نوعی محرک یا عملگر کم حجم است که با استفاده از فشار هوا، حرکت خطی (در مواردی دورانی) ایجاد می‌کند. این محصولات که با نام‌های جک قلمی، سیلندر قلمی پنوماتیک و جک مدادی نیز شناخته می‌شوند، به دلیل ابعاد کوچک و قابلیت نصب در فضاهای محدود، انتخاب مناسبی برای کاربردهای دقیق و تخصصی محسوب می‌شوند.

در ادامه این مقاله، با انواع، کاربردها، مشخصات فنی و نکات مهم انتخاب این محصولات آشنا خواهید شد. همچنین برای مشاهده سایر مدل‌های جک می‌توانید صفحه جک پنوماتیک را ببینید.

کاربرد جک قلمی

جک قلمی پنوماتیک یا سیلندر قلمی نوعی محرک خطی فشرده است که با استفاده از فشار هوا فشرده، حرکات دقیق و کنترل‌شده تولید می‌کند. این تجهیزات معمولاً با قطر  ۸ تا ۲۵ میلی‌متر و مطابق استاندارد ISO 6432 تولید می‌شوند اما در موارد خاص قطر بزرگ‌تر آن هم موجود است. همچنین این جک‌ها با کورس بالای 100 میلی‌متر هم عرضه می‌شوند.

جک‌های مدادی یا قلمی به دلیل ابعاد کوچک و وزن کم خود، راه‌حلی برای صنایعی هستند که فضای نصب محدود است اما به نیروی دقیق و قابل کنترل نیاز دارند. برخلاف سیلندرهای استاندارد که برای حرکات سنگین طراحی شده‌اند، جک‌های قلمی برای فعالیت‌های ظریف و دقیق بهینه‌سازی شده‌اند.

عملکرد جک مدادی پنوماتیک

عملکرد سیلندر قلمی پنوماتیک بر اساس اصول ترمودینامیک و تبدیل انرژی فشار هوا به حرکت مکانیکی خطی استوار است. هنگامی که هوای فشرده با فشار معمول ۶ تا ۱۰ بار از طریق پورت ورودی وارد محفظه سیلندر می‌شود؛ بر روی سطح پیستون فشاری اعمال می‌کند که باعث حرکت میله پیستون در جهت مطلوب می‌گردد. در جک‌های قلمی یک‌طرفه، فنر داخلی وظیفه برگرداندن پیستون به موقعیت اولیه را بر عهده دارد، در حالی که در نوع دوطرفه، هوای فشرده از هر دو طرف پیستون قابل تزریق است و حرکت در هر دو جهت کنترل‌پذیر می‌باشد.

دقت کنترل حرکت در این سیستم‌ها به گونه‌ای است که امکان کنترل سرعت حرکت، موقعیت دقیق توقف و نیروی اعمالی با استفاده از شیرهای کنترل جریان و رگولاتورهای فشار فراهم می‌شود.

کاربرد سیلندر قلمی پنوماتیک

جک‌های قلمی پنوماتیک در طیف وسیعی از صنایع مورد استفاده قرار می‌گیرند.

در صنعت الکترونیک، این تجهیزات برای جایگذاری دقیق قطعات روی برد مداری، تست کیفیت محصولات و برچسب‌زنی استفاده می‌شوند. قابلیت تولید نیروی کنترل‌شده در محدوده ۵ تا ۲۰۰ نیوتن آن‌ها را برای کار با قطعات حساس و شکستنی مناسب می‌سازد.

در صنایع غذایی و داروسازی که استانداردهای بهداشتی سختگیرانه است، سیلندرهای قلمی ساخته شده از مواد ضدخوردگی مانند استیل ضدزنگ، برای پر کردن ظروف، مهروموم کردن و کنترل کیفیت مورد استفاده قرار می‌گیرند. در خطوط تولید خودروسازی نیز این محرک‌ها برای عملیات دقیق مانند تست نشتی قطعات، کنترل ابعاد و مونتاژ اجزای کوچک کاربرد دارند.

یکی از مزایای جک‌های مدادی یا قلمی در مقایسه با سیستم‌های الکتریکی، سرعت بالای عملکرد آن‌هاست. این محرک‌ها قادرند در کمتر از ۰.۱ ثانیه عملیات خود را کامل کنند.

مزایای جک قلمی پنوماتیک

اولین مزیت قابل ذکر سیلندرهای قلمی پنوماتیک، هزینه پایین نگهداری آن‌هاست. برخلاف سیستم‌های هیدرولیک که به روغن، فیلتر و تعمیرات دوره‌ای نیاز دارند، جک‌های پنوماتیک تنها نیازمند هوای تمیز و خشک هستند. دومین مزیت مهم آن‌ها، سرعت بالاست که در برخی مواقع تا ۵ متر بر ثانیه نیز قابل دستیابی است.

از نظر ایمنی نیز این تجهیزات به خوبی عمل می‌کنند زیرا هوای فشرده در صورت نشت خطری برای محیط زیست یا سلامت انسان ندارد. علاوه بر این، قابلیت کار در دمای گسترده ۲۰- تا ۸۰+ درجه سلسیوس و مقاومت در برابر میدان‌های مغناطیسی، دامنه کاربرد آن‌ها را بسیار گسترش می‌دهد.

اجزای سیلندر قلمی پنوماتیک

هر جک قلمی از چندین جزء اصلی تشکیل شده که هر کدام نقش مهمی در عملکرد کلی سیستم ایفا می‌کنند.

در شکل زیر برشی از یک جک قلمی خاص شرکت فستو تصویر و اجزا و جنس آنها مشخص شده است.

شماره	نام قطعه	جنس
1	میل‌پیستون	فولاد آلیاژی بالا
2	کلاهک گردگیر	آلومینیوم آنودایز شده
3	گردگیر میل‌پیستون	برنز زینتر شده
4	بدنه و واحد گیره	آلیاژ آلومینیوم نورد شده
5	فک‌های گیره	برنج
6	سیلندر	فولاد زنگ‌نزن آلیاژی بالا
7	درپوش	آلومینیوم آنودایز شده
8	یاتاقان گردان	پلیمر

بدنه سیلندر اصلی‌ترین قسمت جک قلمی پنوماتیک است که معمولاً از آلومینیوم آنودایز شده یا استیل ضدزنگ ساخته می‌شود. این بدنه باید فشار کاری ۶ تا ۱۰ بار را تحمل کرده و در عین حال وزن کمی داشته باشد.

ضخامت دیواره بدنه معمولاً بین ۲ تا ۴ میلی‌متر در نظر گرفته می‌شود تا تعادل مناسبی بین مقاومت و وزن برقرار شود.

سطح داخلی بدنه باید دارای صافی مناسب باشد تا اصطکاک کمینه و عمر مفید بالایی حاصل گردد.

پیستون و میله پیستون قلب سیلندر قلمی را تشکیل می‌دهند. پیستون معمولاً از آلومینیوم سبک وزن یا پلاستیک مهندسی ساخته شده و دارای شیارهایی برای قرارگیری اورینگ‌های آب‌بندی است.

میله پیستون که معمولاً از فولاد ضدزنگ تولید می‌شود، باید دارای سختی سطح مناسب و مقاومت بالا در برابر خوردگی باشد. قطر میله در جک‌های قلمی معمولاً بین ۴ تا ۱۲ میلی‌متر متغیر است و نسبت قطر میله به قطر bore تأثیر مستقیمی بر نیروی خروجی دارد.

درپوش‌های جلو و عقب وظیفه آب‌بندی انتهای سیلندر و هدایت میله پیستون را بر عهده دارند. این قطعات معمولاً دارای بوش‌های راهنما و آب‌بند ساخته شده از برنز یا پلاستیک مهندسی هستند که اصطکاک کم و عمر مفید بالایی را تضمین می‌کنند.

اورینگ‌ها و آب‌بندها از مهم‌ترین اجزای جک‌های قلمی محسوب می‌شوند که معمولاً از مواد NBR ،‌PU یا PTFE ساخته می‌شوند.

محدوده ابعاد سیلندرهای قلمی مطابق استاندارد ISO 6432 تعریف شده است. قطر bore این محصولات معمولاً در ابعاد ۸، ۱۰، ۱۲، ۱۶، ۲۰ و ۲۵ میلی‌متر عرضه می‌شوند. طول کورس نیز از ۵ میلی‌متر تا حداکثر ۱۰۰ میلی‌متر قابل سفارش است، اگرچه کورس‌های متداول بین ۱۰ تا ۵۰ میلی‌متر هستند.

در شکل زیر یک نمونه از نقشه فنی یکی از مدل‌های جک قلمی را می‌بینید:

نکته مهم در اجزای جک قلمی وجود گزینه‌های اضافی مانند مگنت برای حسگرهای تشخیص موقعیت و ترمز برای کنترل دقیق‌تر حرکت است. مگنت‌های نئودیمیوم تعبیه شده در پیستون امکان تشخیص دقیق موقعیت پیستون با استفاده از حسگرهای reed switch یا حسگرهای هال را فراهم می‌کنند.

انواع جک پنوماتیک قلمی

انواع جک پنوماتیک قلمی را بر اساس دو معیار اصلی نحوه عملکرد و جنس بدنه طبقه‌بندی می‌کنیم.

بر اساس عملکرد

این تقسیم‌بندی بر اساس تعداد پورت‌های هوا و نحوه تولید نیرو صورت می‌گیرد.

جک قلمی یک‌طرفه

جک‌های قلمی یک‌طرفه دارای یک پورت ورودی هوا هستند و از فنر برگشت داخلی برای بازگشت پیستون به موقعیت اولیه استفاده می‌کنند. در این نوع، هوای فشرده تنها در یک جهت نیرو تولید می‌کند و فنر فشرده شده وظیفه برگرداندن میله پیستون را بر عهده دارد. نیروی کاری در این سیلندرهای قلمی معادل فشار هوا ضرب در سطح مؤثر پیستون منهای نیروی مقاوم فنر محاسبه می‌شود.

مزیت اصلی این نوع، سادگی کنترل و مصرف کمتر هوای فشرده است، زیرا تنها برای حرکت در یک جهت نیاز به تامین هوا دارد.

جک قلمی دوطرفه

جک‌های قلمی دوطرفه دارای دو پورت ورودی هوا هستند و قابلیت تولید نیرو در هر دو جهت حرکت را دارند. در این طراحی، هوای فشرده می‌تواند از هر دو طرف پیستون تزریق شده و حرکت کنترل‌شده در هر دو جهت ایجاد کند.

بر اساس جنس بدنه

دو جنس اصلی مورد استفاده در ساخت این محصولات عبارتند از استیل ضدزنگ و آلومینیوم که هر کدام مزایا و محدودیت‌های خاص خود را دارند.

جک پنوماتیک قلمی استیل

جک‌های پنوماتیک قلمی استیل از فولاد ضدزنگ گرید ۳۱۶ یا ۳۰۴ ساخته می‌شوند که مقاومت فوق‌العاده‌ای در برابر خوردگی، اسیدها و مواد شیمیایی دارند. این نوع بدنه قابلیت کار در دماهای بالا تا ۱۵۰ درجه سلسیوس و محیط‌های خورنده را دارد.

وزن بالاتر سیلندرهای قلمی استیل نسبت به نوع آلومینیومی می‌تواند در برخی مواقع محدودیت ایجاد کند، اما در عوض مقاومت مکانیکی بسیار بالایی در برابر ضربه و فشار دارند. هزینه تولید بالاتر این نوع معمولاً با عمر مفید طولانی‌تر و نیاز کمتر به تعمیر و نگهداری جبران می‌شود.

جک پنوماتیک قلمی آلومینیومی

جک‌های پنوماتیک قلمی آلومینیومی از آلیاژ آلومینیوم آنودایز شده ساخته می‌شوند. فرآیند آنودایز کردن باعث ایجاد لایه محافظ اکسید آلومینیوم بر روی سطح شده که مقاومت در برابر خوردگی را افزایش می‌دهد.

وزن کم سیلندرهای آلومینیومی آن‌ها را برای صنایع پرسرعت و سیستم‌هایی که وزن اضافی مشکل‌ساز است، مناسب می‌سازد. قابلیت هدایت حرارت خوب آلومینیوم نیز در کاربردهایی که تغییرات دمایی سریع وجود دارد مفید است. جک‌های آلومینیومی بدون ترمز معمولاً در کاربردهای عمومی صنعتی، خطوط بسته‌بندی و سیستم‌های اتوماسیون معمولی استفاده می‌شوند که شرایط محیطی متوسط دارند.

بهترین برندهای سیلندر قلمی در بازار

بازار جهانی این محصولات تحت تسلط شرکت‌های معتبری قرار دارد و شرکت دامون با بیش از یک دهه تجربه همکاری با این کارخانه‌ها، امکان دسترسی به محصولات اصل را برای ایرانیان فراهم کرده است.

جک قلمی پنوماتیک فستو

شرکت Festo آلمان به‌عنوان یک پیشرو در صنعت اتوماسیون پنوماتیک شناخته می‌شود و جک‌های قلمی فستو معیاری برای کیفیت و دقت در سطح جهانی محسوب می‌شوند. سری DSNU و ESNU این شرکت که مطابق استاندارد ISO 6432 تولید می‌شوند، دارای دقت تکرارپذیری ±۰.۰۵ میلی‌متر و عمر مفید بیش از ۱۰ میلیون سیکل هستند.

جک‌های قلمی فستو از تکنولوژی پیشرفته آب‌بندی استفاده می‌کنند که امکان کار در فشار تا ۱۲ بار را فراهم می‌آورد. قابلیت نصب حسگرهای مغناطیسی SMT-8 روی این محصولات، دقت تشخیص موقعیت را تا ۰.۱ میلی‌متر می‌رساند. بدنه آلومینیوم با کیفیت سطح Ra≤0.4 میکرومتر، اصطکاک بسیار کمی ایجاد می‌کند که منجر به کاهش مصرف هوا و افزایش عمر مفید می‌شود.

سایر برندها

SMC Corporation ژاپن دومین تولیدکننده بزرگ تجهیزات پنوماتیک جهان است که جک‌های قلمی SMC از سری CQ2 و CDQ2 ارائه می‌دهد. این محصولات با تمرکز بر نسبت مطلوب کیفیت به قیمت، گزینه اقتصادی مناسبی برای کاربردهای صنعتی عمومی محسوب می‌شوند. دقت عملکرد ±۰.۱ میلی‌متر و عمر مفید ۵ میلیون سیکل آن‌ها را برای اکثر کاربردهای متداول مناسب می‌سازد.

شاکو (Shako) تایوان نیز با تولید سیلندرهای استیل ضدزنگ سری PC، جایگاه خوبی در بازار دارد. این محصولات که مطابق استاندارد ISO 6432 تولید می‌شوند، مقاومت فوق‌العاده‌ای در برابر خوردگی داشته و برای صنایع غذایی و دارویی مناسب هستند.

Metal Work ایتالیا نیز با سری STD و TP جک قلمی، محصولات کامپکت و سبکی ارائه می‌دهد که در بسیاری از صنایع عمومی عملکرد مناسبی دارند.

جدول مقایسه برندها

برند	کشور سازنده	دقت (میلی‌متر)	عمر مفید (میلیون سیکل)	فشار کاری (بار)	محدوده دما (°C)	سطح قیمت	کاربرد اصلی
Festo	آلمان	±0.05	10+	6-12	-20 تا +80	بالا	دقت بالا، اتوماسیون پیشرفته
SMC	ژاپن	±0.1	5-8	6-10	-10 تا +70	متوسط	کاربردهای صنعتی عمومی
Shako	تایوان	±0.1	5-7	6-10	-10 تا +80	متوسط	صنایع غذایی، استیل ضدزنگ
Metal Work	ایتالیا	±0.15	3-5	6-8	-5 تا +60	پایین-متوسط	کاربردهای سبک، پرسرعت
Airtac	تایوان	±0.2	2-4	6-8	0 تا +60	پایین	کاربردهای اقتصادی

قیمت جک پنوماتیک قلمی

برای تعیین قیمت مناسب جک پنوماتیک قلمی بایستی درک درستی از عوامل مؤثر بر هزینه و مشخصات فنی مورد نیاز داشته باشیم.

برند محصول اولین عامل مهم در تعیین قیمت است. محصولات فستو معمولاً  گران‌تر از برندهای آسیایی هستند. جک‌های SMC در محدوده قیمت متوسط قرار دارند و نسبت مطلوب کیفیت به قیمت ارائه می‌دهند. محصولات شاکو و Metal Work نیز بسته به مشخصات فنی در محدوده‌های قیمتی متفاوتی قرار می‌گیرند.

طول کورس یکی از مهم‌ترین عوامل تأثیرگذار بر قیمت سیلندر قلمی محسوب می‌شود. جک‌های قلمی با کورس ۱۰ میلی‌متر معمولاً ارزان‌ترین گزینه هستند، در حالی که کورس‌های ۵۰ میلی‌متر و بالاتر می‌توانند هزینه را افزایش دهند. قطر bore نیز بر قیمت اثر دارد.

جنس بدنه نیز تأثیر زیادی بر هزینه دارد. سیلندرهای استیل ضدزنگ معمولاً گران‌تر از نوع آلومینیومی هستند، اما در محیط‌های خورنده و صنایع غذایی ضروری محسوب می‌شوند. گزینه‌های اضافی مانند مگنت برای حسگر تشخیص موقعیت و سیستم ترمز به قیمت پایه اضافه می‌کند.

نحوه انتخاب جک قلمی

فشار کاری اولین و مهم‌ترین پارامتر در انتخاب سیلندر قلمی محسوب می‌شود. محاسبه نیروی مورد نیاز بر اساس فرمول F=P×A انجام می‌گیرد که در آن F نیروی خروجی، P فشار کاری و A سطح مؤثر پیستون است. جک‌های قلمی معمولاً در فشار ۶ تا ۱۰ بار عمل می‌کنند، اما برای کاربردهای خاص تا ۱۲ بار نیز قابل استفاده هستند. در نظر گیری ضریب ایمنی ۱.۵ تا ۲ در محاسبات ضروری است تا عملکرد مطمئن تضمین شود. برای مثال، اگر نیروی ۵۰ نیوتن در فشار ۶ بار مورد نیاز است، سیلندر قلمی با قطر بور حداقل ۱۲ میلی‌متر انتخاب شود.

فضای نصب و نوع نصب تعیین‌کننده ابعاد و شیوه اتصال جک قلمی است. در فضاهای محدود، سیلندرهای کامپکت با نسبت طول به قطر کمتر ترجیح داده می‌شوند. انواع مختلف اتصالات شامل فلنج جلو، فلنج عقب، اتصال محوری و اتصال پایه‌ای قابل انتخاب هستند. جک‌های قلمی با اتصال فلنج برای نصب در صفحات عمودی و نوع پایه‌ای برای نصب روی سطوح افقی مناسب هستند. فاصله مورد نیاز برای کورس کامل به علاوه ۲۰-۳۰ میلی‌متر فضای اضافی باید در طراحی در نظر گرفته شود.

نیاز به مگنت یا ترمز بر اساس سطح دقت و کنترل مورد نیاز تعیین می‌شود. مگنت نئودیمیوم تعبیه شده در پیستون امکان استفاده از حسگرهای reed switch یا حسگرهای القایی برای تشخیص دقیق موقعیت را فراهم می‌آورد. در کاربردهایی که به فیدبک دقیق موقعیت نیاز دارید، این گزینه ضروری است. سیستم ترمز نیز برای توقف دقیق در موقعیت‌های مشخص و جلوگیری از لرزش استفاده می‌شود. در خطوط مونتاژ دقیق و عملیات گذاشت و برداشت که حرکت باید در نقطه مشخصی متوقف شود، جک‌های ترمزدار ضروری هستند.

توجه به برند معتبر و گارانتی خدمات را فراموش نکنید. برندهای معتبر مانند فستو و SMC علاوه بر کیفیت بالا، شبکه خدمات پس از فروش مناسبی دارند و دسترسی به قطعات یدکی آن‌ها ساده‌تر است.

راهنمای خرید جک قلمی پنوماتیک

برای خرید انواع جک قلمی علاوه بر نیاز به اطلاعات فنی مورد نیاز، باید شرایط خرید در بازار ایران را هم در نظر گرفت. گاهی جنس فستوی اصل در بازار موجود نیست یا مدل خاصی از جک قلمی به راحتی تامین نمی‌شود. شرکت دامون جک قلمی و سایر محصولات پنوماتیک را با ضمانت اصالت کالا و بهترین قیمت در ایران تامین می‌کند.

اکثر برندها هم برای انتخاب نوع جک هم نرم افزار دارند هم در کاتالوگ‌ها اطلاعات مورد نیاز را منتشر کرده‌اند. یه عنوان مثال در ادامه می‌توانید کاتالوگ سری DPRA جک مدادی پنوماتیک فستو را دانلود کنید.

دانلود کاتالوگ جک قلمی DPRA

جمع بندی

جک پنوماتیک قلمی با طراحی فشرده و عملکرد دقیق، در دو نوع یک‌طرفه و دوطرفه تولید می‌شود و انتخاب جنس بدنه آن—آلومینیوم سبک یا استیل ضدزنگ مقاوم—بسته به شرایط کاری، نقش مهمی در دوام و کارایی دارد. مدل‌های آلومینیومی برای کاربردهای عمومی، سرعت بالا و وزن کم ایده‌آل هستند، در حالی که مدل‌های استیل ضدزنگ با مقاومت بالا در برابر خوردگی، بهترین انتخاب برای صنایع غذایی، دارویی و محیط‌های خورنده محسوب می‌شوند. این جک‌ها با توجه به نیاز پروژه، می‌توانند به مگنت یا ترمز مجهز شوند تا کنترل موقعیت و حرکت با دقت بیشتری انجام گیرد. شرکت دامون  انواع جک قلمی از برندهای معتبر را با ضمانت اصالت کالا و بهترین قیمت در ایران عرضه می‌کند.