费斯托柔性活塞杆气缸在三坐标测量机上的应用

相信大家对无杆气缸都不陌生，那么您听说过柔性活塞杆气缸吗？费斯托（中国）有限公司根据客户的需要制造了这种特殊气缸。

这种柔性活塞杆气缸主要发挥平衡气缸的作用，用作三坐标测量机的Z轴。三坐标测量机是集机械、电子、光学、软件等先进技术为一体的先进测量仪器，它能对复杂零件的几何尺寸形位公差（尤其是曲线曲面）进行高精度、高速度的测量，能与加工中心联机。

三坐标测量机有三条坐标轴，即X、Y、Z轴。为了降低阻力，确保测量过程中的平稳性和精确度，X、Y轴可采用导轨或气浮形式。而Z轴刚性较差，且又需安装测量头，因此不宜采用与X、Y轴相同的方法，而是采用重锤平衡方式。但这样增加了它在X、Y轴方向上的运动惯量。由于运动阻力大、成本高、结构较复杂，这种方式目前已被平衡气缸所取代。

平衡气缸的特征是低摩擦、甚至无阻力。当气缸上腔通入某一个压力后，可抵消缸筒及测量头的重力，让测量头在上下加速测量位移时不受重力影响。

为了减小测量头（包括缸筒部件）与活塞杆在Z轴直线方向的误差，大多数三坐标测量机制造厂商在安装平衡气缸时采用平面轴承等方法连接活塞杆顶端，使其在X、Y轴方向自由浮动，但是这种方法在高速测量时将造成测量机振动而降低精度。

为了实现测量头在Z轴方向上下运行时的自动调节，我们需要设计一种柔性活塞杆气缸。活塞杆由二段不同材质的部件组成：上半段采用金属材料制成的活塞杆，它有外螺纹与机架固定；下半段活塞杆采用塑料PFAN，确保活塞杆有足够的柔性，使得柔性活塞杆在Z轴运动时的偏差与缸筒和测量头无关。

需要说明的是，塑料活塞杆中间是直径2毫米的钢丝绳，使塑料活塞杆更加牢固。活塞杆上下两个部件通过QST-8接头连成一体，并利用QST-8的一端做气缸进气口。

测试情况非常理想。客户认为Z轴上平衡气缸的优化应用是目前先进三坐标测量机制造厂商亟待开发的核心技术之一。