02/10/2018
Was ist ein kolbenstangenloser Zylinder?
In diesem Artikel wird erklärt, was ein kolbenstangenloser Zylinder ist, wie er funktioniert und wie man ihn auswählt.
Was ist ein kolbenstangenloser Zylinder?
Bei kolbenstangenlosen Zylindern wird die Bewegung innerhalb der Gesamtlänge des Zylinderkörpers erzeugt, wie der Name schon sagt hat der Zylinder keine Kolbenstange und unterscheidet sich daher in der Baulänge. Das bedeutet, dass sie im Gegensatz zu Kolbenstangenzylindern in der Lage sind, die Last während der Bewegung auf dem Führungsschlitten zu tragen und zu bewegen.
Sie sind auch bekannt als…
Sie können auch als kolbenstangenlose Antriebe bezeichnet werden, und manchmal wird auch der Begriff "kolbenstangenloser Schlitten" verwendet.
Wie funktioniert ein kolbenstangenloser Zylinder?
Ein Kolben bewegt sich in einer Zylinderbohrung, angetrieben durch Druckluft, ganz ähnlich wie ein herkömmlicher Profil- oder Zugstangenzylinder; der Unterschied besteht darin, dass die Bewegung nach außen übertragen wird und nicht durch eine Kolbenstange durch einen Enddeckel.
Da die Kolbenstange nicht vorhanden ist hat der kolbenstangenlose Zylinder auch in beide Bewegungsrichtungen (Rechts / Links oder ein- und ausfahrend) die gleiche Kraft. Das eigentliche Profilrohr des Zylinders ist längs geschlitzt, der interne Kolben mit pneumatischen Dichtungen und Führungen wird durch eine „Puck“ mit den außen sichtbaren Führungsschlitten verbunden. Damit die Druckluft am Kolben aufrechtgehalten werden kann, wird der Schlitz im Profilrohr durch ein Dicht- und Abdeckband geschlossen. Das Norgren LINTRA® Plus - Abdichtungssystem bietet niedrige statische und dynamische Leckage-Werte im Betrieb.
Typische Anwendungen eines kolbenstangenlosen Zylinders
Kolbenstangenlose Zylinder sind ideal für Anwendungen, bei denen das Ausknicken herkömmlicher Zylinder ein Problem darstellen kann; dies ist insbesondere der Fall, wenn große Hublängen erforderlich sind.
Bei Nenndurchmessern von 16 mm bis 40 mm sind Hübe von bis zu 8500 mm verfügbar
Bei Nenndurchmessern von 50 mm und 63 mm sind Hübe von bis zu 8000 mm verfügbar
Bei Nenndurchmessern von 80 mm sind Hübe von bis zu 5500 mm verfügbar
Außerdem können sie mit viel höheren Geschwindigkeiten arbeiten als herkömmliche Zylinder, so dass Gegenstände in akzeptabler Zeit über große Entfernungen transportiert werden können.
Wie wähle ich einen kolbenstangenlosen Zylinder aus?
Es sollten alle Kräfte und Momente bekannt sein, die auf den Führungsschlitten einwirken können.
Wenn beispielsweise bei auftretenden Drehmomenten die Gefahr besteht, dass die Kolbenstange eines "herkömmlichen" Pneumatikzylinders ausknickt, was bei langen Hüben wahrscheinlich ist, dann sind kolbenstangenlose Zylinder ideal. Die zu bewegende Last (kg), die auftretenden Momente auf den Führungsschlitten und die Geschwindigkeit sowie zusätzliche externe Kräfte müssen berücksichtigt werden. Dabei muss jedes Trägheitsmoment berücksichtigt werden, das, vereinfacht gesagt, eine Verdrehung des Führungstisches darstellt und in vertikaler, horizontaler und transversaler Richtung berechnet werden kann. Die Fähigkeit, Momenten standzuhalten, steigt von der internen Führung über die externe einstellbare Gleitführung bis hin zum Präzisionsrollenführung.
Für Geschwindigkeiten bis zu 2 m/s kann ein Berechnungsprogramm, LINTRA® Pneucalc, angefordert werden.
Wirken gleichzeitig mehrere Kräfte und Momente auf einen LINTRA® – Plus Zylinder, so muss, neben den im Datenblatt aufgeführten Belastungskennwerten, folgende Gleichung erfüllt sein:
MX/(MX max)+My/(My max)+Mz/(Mz max)+Fy/(Fy max)+Fz/(Fz max)≤1 Ist das erfüllt kann der entsprechend Nennduchmesser des LINTRA® – Plus Zylinders bestimmt werden. Daraus folgt in Kombination mit dem Betriebsdruck die zur Verfügung stehende maximale theoretische Schubkraft. Vergessen Sie nicht, dass wir, wie in einem früheren Artikel beschrieben, immer einen Sicherheitsfaktor bei der Kraftberechnung empfehlen, damit die Zylinder nicht am Limit arbeiten. Da kolbenstangenlose Zylinder "dynamisch" arbeiten (d. h. sie sind fast immer belastet), beträgt dieser Faktor 50%. Bestimmen Sie nun die notwendige Hublänge. Der Weg, den die Last zurücklegt, bestimmt die erforderliche Hublänge. Im letzten Schritt überprüfen Sie noch die maximale Durchbiegung. Die ergibt sich aus der Last und dem Eigengewicht des kolbenstangenlosen Zylinders. Die Durchbiegung sollte jedoch maximal 3 mm betragen. Ggf. muss der Antrieb in der Mitte oder mehrfach unterstützt werden, um die Durchbiegung zu reduzieren.
Varianten von kolbenstangenlosen Zylindern
Unser LINTRA® – Plus Sortiment an doppeltwirkenden kolbenstangenlosen Zylindern ist eines der umfangreichsten und umfassendsten auf dem Markt. Das Sortiment deckt leichte bis schwere Anwendungen ab.
Bei der einfachsten Grundausführung mit interner Gleitführung kann z. B. eine vertikale Kraft von 2.000 N mit dem Nennduchmesser 63 mm aufgenommen werden.
Bei der Ausführung mit externer einstellbarer Gleitführung kann z. B. eine vertikale Kraft von 3.200 N mit dem Nennduchmesser 63 mm aufgenommen werden.
Bei der Ausführung mit externer einstellbarer Rollenführung kann z.B. eine vertikale Kraft von 6.400 N mit dem Nennduchmesser 63 mm aufgenommen werden.
Es ist zu beachten, dass diese Werte für die maximale Geschwindigkeiten von 0,2 m/s und bei konstanter Bewegung über die gesamte Hublänge gelten.
Das LINTRA® – Plus Sortiment ist auch Reparatur freundlich. Der Verschleißteilsatz ist einfach auswechselbar die verwendeten Dicht- und Abdeckbänder sind aus hochwertigem Kunststoff, die das Verletzungsrisiko durch scharfe Kanten reduzieren.
Was braucht man noch, damit ein kolbenstangenloser Zylinder funktioniert?
Da kolbenstangenlose Zylinder an das pneumatische Druckluftsystem angeschlossen werden müssen, sind Fittings und Schläuche unerlässlich. Außerdem ist es wichtig die richtigen Ventile und die richtige Filterung und Druckregulierung zu verwenden. Je nach Anwendung ist eine Rückmeldung der Kolbenstellung wichtig, dazu können Sie in dem Strangpressprofil Norgren- Magnetschalter der Baureihe M/50 einsetzten.