06/04/2020
Was sind Pneumatikzylinder und Stellantriebe?
In diesem Artikel wird erläutert was Pneumatikzylinder und Stellantriebe sind und wie sie funktionieren.
Was sind Pneumatikzylinder und Stellantriebe?
Pneumatikzylinder, auch bekannt als pneumatische Aktuatoren, sind Produkte, die für lineare oder rotierende Bewegungen und Kräfte in automatisierten Systemen, Maschinen und Prozessen, zum Beispiel in industriellen Anwendungen, eingesetzt werden.
Bei Anwendung innerhalb eines Pneumatik Systems funktionieren Pneumatikzylinder und -aktuatoren, wenn Druckluft in den Zylinder oder Aktuator ausreichender Betriebsdruck anliegt, um einen darin befindlichen Kolben zu bewegen. Die Bewegung wird von einem Kolben verrichtet, der die erzeugte Energie in eine Bewegungsenergie umwandelt und somit praktisch nutzbar macht, z. B. ein Entnahme- und Platzierungssystem in der Fabrikautomation.
Pneumatikzylinder und -aktuatoren ist eine einfache Möglichkeit, Kraft zu erzeugen und lineare und rotierende Bewegungen auszuführen. Sie können auch in schwierigen Umgebungen, z. B. bei extremen Temperaturen, eingesetzt werden. Sie sind leicht und wartungsarm, erzeugen im Allgemeinen weniger Kraft als hydraulische oder elektrische Systeme, sind aber dennoch die kostengünstige und am häufigsten gebrauchte Alternative.
Stellantriebe und Zylinder werden entweder nach "Hausnormen" hergestellt, die in der Regel nur für einen bestimmten Hersteller gelten, oder nach allgemein anerkannten oder internationalen Normen. Die NFPA-Normen für pneumatische Stellantriebe werden in Nordamerika verwendet, während die ISO-Norm in Europa üblich ist.
Gut zu Wissen…
Pneumatische Zylinder oder Stellantriebe werden oft auch als pneumatische Antriebe bezeichnet.
Wie funktionieren Pneumatikzylinder und pneumatische Stellantriebe?
Zu den Hauptbestandteilen eines pneumatischen Antriebs gehören Enddeckel, ein Kolben, eine Kolbenstange, ein Zylinderrohr, Zugstangen oder Befestigungsmaterial, um die Enddeckel mit dem Zylinderrohr zu verbinden.
Pneumatische Systeme verwenden Druckluft, um mechanische Dreh- oder Linearbewegungen zu erzeugen und Anwendungen anzutreiben, die "Arbeit" verrichten. Der pneumatische Aktuator nutzt die Druckluft, um auf einen Kolben im Inneren des Zylinders zu wirken, um so die gewünschte Bewegung zu erzeugen.
Damit die Druckluft ihre Arbeit verrichten kann sorgen Abstreifdichtung im Enddeckel und auf dem Kolben für ein dichtes System. Je nach Ausführung gibt es einfachwirkende oder doppeltwirkende Zylinder Varianten. In 95% aller Anwendungen werden doppeltwirkende Antriebe eingesetzt.
Ein einfachwirkender Pneumatikzylinder oder Antrieb hat nur einen Druckluftanschluss, in den die Druckluft eintritt und den Kolben nur in eine Richtung drückt. Der Kolben wird dann durch eine Feder in seine ursprüngliche Position zurückgeführt. In einer einfachen Anwendung kann ein einfachwirkender pneumatischer Antrieb durch ein 3/2 Pneumatikventil betätigt werden. Wenn die Druckluft in den Boden des Antriebs einströmt und sich der entsprechende Betriebsdruck aufgebaut hat, bewegt die Luft die Kolbenstange nach außen. Nach wegschalten des Betriebsdruckes durch das Ventil drückt die eingebaute Druckfeder am Deckel die Kolbenstange in ihre Ausgangsstellung zurück. Diese Pneumatikzylinder haben eine begrenzte Hublänge und sind daher für langsamere Vorgänge geeignet. Außerdem verbrauchen sie weniger Luft, was zu einem optimalen Wirkungsgrad und niedrigeren Betriebskosten führt. Sie haben außerdem eine entscheiden Vorteil, denn bei Druckluftausfall sorgt die eingebaute Druckfeder für eine definierte Stellung der Kolbenstange.
Die Anwendungsmöglichkeiten können sehr vielfältig sein, Klemmen oder das Bewegen einer Last entlang einer linearen Bahn, ein spezielles Gerät wie ein Greifer oder eine Klemme bis hin zu einem Vakuumsauger, der zur Handhabung von Glas verwendet wird.
Ein doppeltwirkender Pneumatikzylinder oder Antrieb hat zwei Druckluftanschlüsse, über die Druckluft angelegt werden kann, um den Kolben in die entsprechende Richtung zu bewegen, der Druckluftanschluss am Deckel erzeugt eine Einfahrbewegung der Kolbenstange und der Druckluftanschluss am Boden erzeugt eine Ausfahrbewegung der Kolbenstange. Um doppeltwirkende Pneumatikzylinder zu betreiben, benötigt man entweder zwei 3/2- oder ein 5/2 Pneumatikventil. Je nach Schaltstellung des Ventils bewegt sich der Zylinder ein oder aus.
Im Allgemeinen gilt: Je größer der Nennduchmesser des Zylinders ist, desto größer ist die Kraft, die er erzeugt.
Wie wähle ich einen Pneumatikzylinder oder einen -antrieb aus?
Die Art und die Eigenschaften des Pneumatikzylinders oder Stellantriebs, den Sie benötigen, hängt von der Anwendung ab, für die Sie ihn verwenden wollen. Pneumatikzylinder gibt es in verschiedenen Nennduchmessern, von Ø8 mm bis Ø320 mm, und sie erfüllen je nach Anforderung unterschiedliche Funktionen. Sie sind entweder einfachwirkend oder doppeltwirkend.
Schlüsselfaktoren bei der Auswahl eines Pneumatikzylinders oder Aktuators sind:
Art der Bewegung: Welchen pneumatischen Antrieb oder Zylinder Sie benötigen, hängt davon ab, ob Sie eine Dreh- oder eine Linearbewegung erzeugen möchten.
Druck- und Durchflussanforderungen: Überlegen Sie, welche Anforderungen Sie an den pneumatischen Antrieb oder Zylinder stellen. Dies gilt auch für andere erforderliche Komponenten, die bei falscher Dimensionierung die Leistung beeinträchtigen können.
Umwelt: Dank der Entwicklungen im Bereich der Korrosionsbeständigkeit können pneumatische Antriebe oder Zylinder bei extremen Temperaturen eingesetzt werden. Es sind auch pneumatische Antriebe oder Zylinder aus Edelstahl erhältlich.
Besondere Merkmale: Wenn Sie Energie sparen möchten, sollten Sie die Verwendung eine integrierte Pneumatikzylinder-Ventilkombination in Betracht ziehen, wie z. B. das Produkt „Integrated Valve & Actuator“ (IVAC) von Norgren. Diese pneumatischen Antriebe ermöglichen die Einsparung von bis zu 50% des Druckluftverbrauches.
Die richtige Größe: Stellen Sie außerdem sicher, dass der Pneumatikzylinder oder die Zylinder den richtigen Nenndurchmesser haben und für den erwarteten Betrieb geeignet ist.
Die Grundfunktion „Einfachwirkend oder doppeltwirkend“: Pneumatische Antriebe oder Zylinder fallen im Allgemeinen in eine dieser beiden Kategorien, abhängig von der Art der Anwendung, der erforderlichen Kraft oder Bewegung, dem Umfang der Aufgabe und der erwarteten Genauigkeit oder Steuerung.
Die Bauart: Es gibt verschiedene Arten von pneumatischen Antrieben oder Zylindern, darunter Zugstangen oder Profilzylinder, Rund- oder Kompaktzylinder bis hin zu kolbenstangenlosen Antrieben der Baureihe (LINTRA Plus)
Die Varianten: Es gibt verschiedene Varianten je nach Anwendung und Anforderung z. B. Zylinder mit einer durchgehenden Kolbenstange oder einer verdreh gesicherten Kolbenstange.
Der Typ bzw. die Baureihe hängt von der Anwendung ab:
Es gibt verschiedene Arten von pneumatischen Antrieben oder Zylindern, je nachdem, für welche Anwendung sie benötigt werden. Sie können einfach oder doppelt wirkend sein. Hier sind einige Beispiele für die verfügbaren Arten von pneumatischen Antrieben oder Zylindern:
ISOLine Profil- & Zugstangenzylinder: Zylinder-Baureihe für fast alle Anwendungen in der Industrieautomation. Sie ist zuverlässig und robust und auch in widrigen Umgebungsbedingungen einsetzbar wie z. B. bei hohen Temperaturen. Das neue adaptive Dämpfungssystem (ACS) passt sich automatisch an Veränderungen wie z. B. variierende Lasten innerhalb einer Anwendung an.
Rundzylinder: Ideal geeignet für leichtere Aufgaben und Anwendungen mit geringerer Kraft, sind Rundzylinder als einfach oder doppelt wirkende Zylinder erhältlich
Kompaktzylinder: Das Norgren-Sortiment umfasst einen Kompaktzylinder, der nur ein Drittel so lang ist wie ein gleichwertiger Standard-ISO-Profilzylinder. Er eignet sich für Maschinen mit kleinen Einbauräumen.
Integrierten Pneumatikzylinder-Ventilkombination (IVAC): Die Vorteile des IVACs sind eine erhöhte Energieeffizienz, reduzierte Anzahl der benötigten Teile, während die Abmessungsnorm ISO 15552 erhalten bleibt.
Drehantriebe: Der doppeltwirkende Drehantrieb ermöglicht eine Winkel- oder Drehbewegung und ist als Drehflügel- oder Zahnstangen – Ritzel - Version erhältlich ist.
Kolbenstangenlose Zylinder: Diese doppeltwirkenden Linearzylinder (LINTRA Plus) übernehmen Antriebs- und Führungsaufgaben und sind in 8 verschiedenen Nenndurchmessern, von Ø16 mm bis Ø80 mm verfügbar.
Edelstahl Rund: oder Zugstangenzylinder sind für den Einsatz in hochkorrosiven Umgebungen, wie z. B. in der Lebensmittel- oder Pharmaindustrie geeignet.
Typische Anwendungen von Pneumatikzylindern oder pneumatischen Antrieben
Pneumatische Antriebe oder Zylinder können in einer Reihe verschiedener Anwendungen eingesetzt werden und sind besonders in der Fabrikautomation verbreitet. Dazu gehören Fertigung, Materialhandhabung und Verpackung, wo sie zum Positionieren oder Bewegen von Teilen (Pick-and-Place) oder Werkzeugen verwendet werden. Weitere Einsatzgebiete sind das Spannen, eines Werkstückes durch die pneumatischen Antriebe oder Zylinder, um die Position im Arbeitsprozess zu halten.
In der Lebensmittel- und Getränkeindustrie werden pneumatische Streckzylinder und Verschließzylinder für PET-Vorformlinge in Abfüllanlagen eingesetzt.
Benötige man noch zusätzliche Bauteile, damit ein pneumatischer Antrieb oder Zylinder funktioniert?
Zu den relevanten Zubehörteilen gehören umfangreiche Befestigungselemente und zusätzliche Magnetschalter zur Erkennung der genauen Position des Kolbens. Natürlich sind auch Steuerungselemente wie pneumatische Sitz- oder Regelventile notwendig, damit sich der Antrieb im richtigen Takt zu Anwendung bewegt.
Zu guter Letzt sind Druck- und Durchflussregler zur Steuerung des Luftdrucks sowie starre oder flexible Verschlauchungen (Druckluftschläuche), zum Anschluss an die entsprechenden Anschlüsse erforderlich.
Wenn alles richtig ausgelegt und ausgewählt wurde, erfüllt die entsprechende Anwendung ihre Aufgabe einwandfrei.
Bei Problemen oder Rückfragen, wenden Sie sich an unseren technischen Service der Firma Norgren GmbH wir helfen Ihnen gerne weiter.