Wie wählen Sie einen Pneumatikzylinder für Ihre Anwendung aus?-1755662114575797

Pneumatische Antriebe sind in modernen Industrien von entscheidender Bedeutung, da sie lineare Bewegungen für verschiedene Vorgänge wie Klemmen, Auswerfen, Halten usw. ermöglichen. Allerdings sind nicht alle Aktuatoren für alle Anwendungen geeignet. Und da auf dem Markt so viele Typen erhältlich sind, ist es noch schwieriger geworden, den richtigen für Ihre Anwendungsanforderungen auszuwählen.

Deshalb ist es für die Effizienz Ihrer Anwendung entscheidend, die gängigen pneumatischen Zylindertypen richtig zu kennen und zu wissen, wann Sie welchen auswählen müssen. In diesem Artikel sprechen wir darüber, welche Faktoren vor der Auswahl eines Pneumatikzylinders zu berücksichtigen sind, und besprechen einige Fehler, die bei der Auswahl vermieden werden sollten.

Warum ist die Wahl des richtigen Pneumatikzylinders wichtig?

Warum können Sie nicht einfach einen beliebigen Pneumatikzylinder wählen? Warum benötigen Sie für jede Anwendung einen bestimmten Typ? Die richtige Größe und der richtige Typ eines Pneumatikzylinders können Ihre Prozesseffizienz deutlich steigern und die Lebensdauer des Antriebs deutlich verlängern.

Der richtige Pneumatikzylinder arbeitet innerhalb seiner vorgesehenen Konstruktionsparameter und maximiert die Leistung und Effizienz Ihres Systems. Ist der Zylinder nicht optimal auf die Lastanforderungen abgestimmt, kann er nie die für die Anwendung erforderliche Kraft aufbringen, was den Energieverbrauch erhöht.

Die Wahl des richtigen Pneumatikzylinders ist nicht nur für Ihr System entscheidend, sondern auch für die langfristige Funktionalität des Zylinders wichtig. Wenn der Zylinder richtig auf die Last- und Geschwindigkeitsanforderungen Ihres Systems abgestimmt ist, arbeitet er innerhalb seiner Konstruktionsparameter. Dadurch wird der Verschleiß der internen Komponenten minimiert.

Kurz gesagt: Durch die Wahl des richtigen Zylinders verlängern Sie die Lebensdauer Ihres Systems und des Zylinders selbst und verringern auf lange Sicht die Häufigkeit von Wartung und Austausch.

Welcher Zylindertyp eignet sich am besten für eine bestimmte Anwendung?

Standardzylinder – Die vielseitigste Wahl

Standardzylinder sind in vielen Branchen der am häufigsten verwendete Zylindertyp. Sie bieten eine hervorragende Kombination aus Schubkraft, Haltbarkeit und Hublänge. Sie sind für allgemeine Anwendungen wie Schieben, Heben oder Positionieren konzipiert und werden häufig in automatisierten Geräten oder Fördersystemen eingesetzt. Sie bieten eine Vielzahl von Montageoptionen, beispielsweise Fuß, Flansch oder Gabelkopf, und sorgen so für große Flexibilität bei der Installation.

Standardzylinder sind in der Regel in verschiedenen Bohrungs- und Hubgrößen erhältlich, um unterschiedlichen Last- und Geschwindigkeitsanforderungen gerecht zu werden. Sie werden beispielsweise häufig in Verpackungslinien, Roboterarmen und automatisierten Produktionsmaschinen eingesetzt.

Kompaktzylinder – Für enge Räume

Bei beengten Platzverhältnissen sind Kompaktzylinder die ideale Lösung. Im Vergleich zu Standardmodellen bieten diese Zylinder eine kürzere Gesamtlänge und dennoch den vollen Hub. Ihre kompakte Bauweise ermöglicht den Einbau in beengte Räume, beispielsweise in kleine Maschinengehäuse oder dicht gepackte Maschinen.

Trotz ihrer geringen Größe bieten sie bei Vorgängen wie dem Spannen, Pressen oder Auswerfen kleiner Teile eine zuverlässige Leistung. Sie werden häufig in der Elektronikmontage, in Lebensmittelverarbeitungssystemen und in halbautomatischen Werkzeugen verwendet.

Mini-Zylinder – Leicht und schnell

Minizylinder sind für Anwendungen mit geringer Last und hoher Geschwindigkeit konzipiert. Ihre leichte Konstruktion macht sie ideal für kleine, sich wiederholende Bewegungen, bei denen die Zykluszeit entscheidend ist. Sie eignen sich besonders gut für Branchen wie Etikettierung, Sensorpositionierung und Desktop-Fertigungssysteme.

Minizylinder lassen sich im Allgemeinen leicht installieren und austauschen und ermöglichen so flexible Anpassungen in flexiblen Fertigungsumgebungen.

2 & 3-Stab-Zylinder – Verbesserte Stabilität

Manche Aufgaben erfordern nicht nur Kraft, sondern auch Widerstandsfähigkeit gegen Rotation und seitliche Belastungen. Doppel- und Dreifachstangenzylinder sind speziell für diese Anwendungen konzipiert. Ihre parallelen Stangen verhindern eine Kolbendrehung beim Aus- und Einfahren und machen sie ideal für eine präzise Linearführung.

Dieser Zylindertyp wird typischerweise in Geräten verwendet, die eine synchronisierte Bewegung erfordern, wie etwa Teileausrichtungssysteme, Pick-and-Place-Geräte oder Schneidwerkzeuge. Verbesserte Führungsfunktionen tragen dazu bei, den Verschleiß der Last und der angeschlossenen Komponenten zu reduzieren.

Auswahl basierend auf den Anwendungsanforderungen

Jeder Zylindertyp dient einem anderen Zweck. Berücksichtigen Sie bei der Auswahl eines Modells die folgenden Faktoren:

● Verfügbarer Installationsraum

● Erforderliche Hublänge und Geschwindigkeit

● Laststabilität und Bewegungsrichtung

● Montagemethode und Wartungsfreundlichkeit

Durch die Anpassung des Zylindertyps an die Anwendung können Benutzer die Maschinenzuverlässigkeit verbessern, die Lebensdauer der Ausrüstung verlängern und die Betriebskosten senken.

Zu berücksichtigende Faktoren bei der Auswahl eines Pneumatikzylinders

Erwarten Sie nicht, dass alle Pneumatikzylinder unter allen Umständen die gleiche Leistung erbringen; wählen Sie den Zylinder, der am besten zu Ihrer Anwendung passt. Berücksichtigen Sie diese Faktoren, bevor Sie Ihre Wahl treffen.

Betriebsdruck

Der Betriebsdruck Ihres Antriebs spielt eine wichtige Rolle für seine Gesamtwirksamkeit. Je höher der Betriebsdruck, desto höher ist die Kraft, die er auf den Kolben ausüben kann, der dann die daran befestigte Stange bewegt. Ausgangspunkt ist die Berechnung der erforderlichen Kraft. Dies wird typischerweise mit der folgenden Formel bestimmt:

Kraft = Druck × Kolbenfläche

Beträgt der Systembetriebsdruck 6 bar und erfordert die Anwendung eine Kraft von 300N, kann der passende Zylinderdurchmesser entsprechend berechnet werden. Eine Überdimensionierung des Zylinders kann zu unnötigem Energieverbrauch führen, während eine Unterdimensionierung zu Leistungsproblemen oder zum Abwürgen führen kann.

Wählen Sie einen Zylinder mit der richtigen Druckstufe für Ihre Anwendung. Das Überschreiten dieses Druckbereichs kann zu unnötigen Energieverlusten führen und die Wahl eines Stellantriebs mit einem niedrigeren Druckwert wird Ihren Energiebedarf nicht decken.

Hublänge

Die Hublänge ist die Strecke, die der Kolben von seiner vollständig eingefahrenen Position bis zu seiner vollständig ausgefahrenen Position zurücklegt. Die Auswahl des Pneumatikzylinders mit der richtigen Hublänge ist wichtig, um ihn an die gewünschte Anwendung anzupassen 

Eine kleinere Hublänge als erforderlich würde bedeuten, dass der Zylinder nicht in der Lage ist, den erforderlichen Bewegungsbereich bereitzustellen. Andererseits würde eine größere Schlaglänge Ihren Bewegungsbereich überschreiten.

Geschwindigkeit

Der von Ihnen gewählte Zylinder sollte der Bewegungsgeschwindigkeit entsprechen, die Sie für Ihre Anwendung benötigen. Ein einfachwirkender Zylinder bietet im Vergleich zu einem doppeltwirkenden Zylinder eine viel langsamere Hubgeschwindigkeit. Wenn Ihre Anwendung also eine schnellere Hubgeschwindigkeit erfordert, entscheiden Sie sich für einen doppeltwirkenden Antrieb. Wenn die Hubgeschwindigkeit nicht berücksichtigt wird, ist der Aktuator entweder zu langsam oder zu schnell. 

Lastanforderungen

Überlegen Sie, wie viel Last Sie in einer Anwendung bewegen müssen, und gleichen Sie diese mit der Tragfähigkeit des Zylinders ab. Berücksichtigen Sie bei Ihren Lastberechnungen die statische und dynamische Reibung sowie die Art der Schmierung. Wenn vergessen wird, Reibung hinzuzufügen, kann dies zu ungenauen Messungen und schließlich zur falschen Auswahl eines Aktuators führen.

Betrachten wir ein Anwendungsszenario:

● Ladegewicht: 150 kg

● Bewegungstyp: Horizontaler Schub auf einer Führungsschiene

● Reibungskoeffizient: 0,2 (trockenes Metall auf Metall)

● Schmierung: Leichtöl (reduziert die Reibung leicht)

● Gewünschte Beschleunigung: Vernachlässigbar (stationäre Bewegung)

● Betriebsdruck: 6 bar (600.000 Pascal)

● Sicherheitsfaktor: 1.3

Die zum Bewegen dieser Last erforderliche Kraft beträgt:

F = μ × M × G

Wo:

μ = Reibungskoeffizient = 0.2

m = Masse = 150 kg

g = Erdbeschleunigung = 9,81 m/s²

F = 0.2 × 150 × 9.81 = 294.3 N

Jetzt können wir 5–10 % für Inkonsistenzen in den Bewegungen hinzufügen. Die angepasste Kraft wird also &asymp sein; 320 N

Sicherheitsfaktor anwenden: 320 N × (Sicherheitsfaktor) 1,3 ≈ 416 N

Nun, lass’s berechnen Sie die Fläche des Kolbens:

Fläche = Kraft (N) / Druck (P)

Kolbenfläche = 416 / 600.000 ≈ 0,000693 m² oder 693 mm²

Der Bohrungsdurchmesser beträgt: A = π × D² / 4 → d = &Radic;(4A / π)

d = &Radic;(4 × 693 / 3.1416) ≈ 29.7 mm

Für diese Anwendung benötigen Sie einen doppeltwirkenden Zylinder mit 32 mm Bohrungsdurchmesser bei 6 bar Druckleistung. Wenn Sie die Reibung hier ignorieren, kaufen Sie möglicherweise ein Zylinder mit 20 mm Bohrung , was unter realen Bedingungen nicht ausreichen wird 

Arbeitsbedingungen

Die Bedingungen an Ihrem Arbeitsplatz haben großen Einfluss auf die Art des Zylinders, den Sie wählen. Wenn der Platz begrenzt ist, sollten Sie nach Kompaktzylindern suchen. Bedenken Sie jedoch, dass diese möglicherweise eine kleinere Hublänge und eine geringere Tragfähigkeit haben.

Pneumatische Zylinder bestehen meist aus Messing, Stahl, technischem Kunststoff oder anderen Materialien. Stellen Sie daher sicher, dass das von Ihnen gewählte Material mit Ihren Arbeitsbedingungen kompatibel ist.

Montagemöglichkeiten

Pneumatikzylinder sind in verschiedenen Montageoptionen erhältlich, um unterschiedlichen Anwendungsanforderungen gerecht zu werden. Zu den beliebtesten Optionen gehören:

● Kolbenstangenlose Zylinder

● Rundkörperzylinder

● Zugstangenzylinder

Jedes dieser Programme bietet unterschiedliche Funktionen, wählen Sie also das Richtige entsprechend Ihren Anforderungen aus.

Letzter Tipp: Wählen Sie nicht nur nach der Größe

Viele Anwender machen den Fehler, einen Pneumatikzylinder ausschließlich anhand von Bohrung und Hub auszuwählen. Ebenso wichtig sind jedoch die Geschwindigkeit der Anwendung, die Zyklusfrequenz, die Luftqualität und Umgebungsfaktoren (wie Staub oder Temperatur). Beachten Sie immer die Zylinderleistungskurven und Anwendungsrichtlinien des Herstellers.

Zu vermeidende Fehler bei der Auswahl eines Pneumatikzylinders

Sie können ein erfahrener Ingenieur sein und trotzdem den Auswahlprozess für den Aktuator für Ihre Anwendung vermasseln. Hier sind einige häufige Fehler, die Sie im Auswahlprozess vermeiden sollten:

● Vergessen, statische und dynamische Reibung zu berücksichtigen

● Sicherheitsmargen nicht berücksichtigen

● Ungenaue Hublängenmessungen

● Ohne Berücksichtigung des verfügbaren Platzes

Es ist wichtig, den Auswahlprozess nicht zu überstürzen. Nehmen Sie sich Zeit, berechnen Sie Geschwindigkeit, Hublänge, berücksichtigen Sie Reibung und Sicherheitsmargen, bevor Sie Ihren Kauf abschließen.

Abschluss

Um einen Pneumatikzylinder auszuwählen, sollten Sie Ihre Anwendung, etwaige Platzbeschränkungen und das Budget, das Sie bereit sind auszugeben, kennen. Die Auswahl mag umfangreich erscheinen, aber dies ist wichtig, um die Sicherheit und Zuverlässigkeit der von Ihnen gewählten Ausrüstung zu gewährleisten. Vermeiden Sie häufige Fehler und beachten Sie die wichtigen Faktoren, die Sie bei der Auswahl des für Ihre Anwendung am besten geeigneten Zylinders berücksichtigen müssen.

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FAQ

1. Was ist ein Hub in einem Pneumatikzylinder?
Der Hub eines pneumatischen Zylinders ist die Strecke, die der Kolben im Zylinder von einer Endposition zur anderen zurücklegt.

Durch diese Bewegung kann der Zylinder mechanische Arbeit verrichten.

2. Was ist die Bohrung in einem Pneumatikzylinder?
Die Bohrung ist der Innendurchmesser des Zylinderrohrs. Es ist wichtig für die Berechnung der Zylinderkraft, da es direkt auf den Kolben wirkt’s Bereich.

3. Wie viel Kraft kann ein pneumatischer Zylinder heben?
Die Kraft, die ein pneumatischer Zylinder heben kann, wird hauptsächlich durch seinen Kolbendurchmesser, den auf ihn ausgeübten Druck und die Art des Zylinders (einfachwirkend oder doppeltwirkend) bestimmt.

Größere Bohrungsgrößen und höhere Arbeitsdrücke führen zu einer größeren Hubkraft. Pneumatikzylinder können erhebliche Lasten heben, ihre Kraftkapazität wird jedoch durch die physikalischen Eigenschaften des Zylinders und seiner Komponenten begrenzt.