Druckluft bewegt die Welt

Diesen Beitrag erstellte ein Autoren-Team: Manfred Nechwatal, Jörg Tertünte, Brady Webb, Reinhard Krauer, Jean-Marie Baumann, Uwe Joos, Werner Krieg und Karlheinz Pfanz; alle Mitarbeiter bei IMI Norgren-Herion Fluidtronic GmbH & Co. KG, Fellbach

Aus Steuerungssicht beginnt die Planung eines Pneumatik-Systems bei der Herstellung und Aufbereitung der Druckluft. Aus Sicht der Anwendung beginnt sie bei den Aktuatoren. Zentrales Produkt ist nach wie vor der Zylinder. Die hier abgebildeten zwei neuen Zylinderserien basieren auf einem gemeinsamen Profil und können mit neu entwickelten Universal-Magnetschaltern ausgerüstet werden. Die VDMA-Kompakt-Zylinder wie auch die ISO/VDMA-ProfiI-Zylinder haben an zwei Seiten jeweils zwei Schalter-Befestigungsnuten, in die sowohl von der Seite als auch von oben ein neuartiger Universal-Magnetschalter einsetzbar ist. Nur ein Schaltertyp deckt alle Anwendungen ab – unabhängig von Spannung, Leistungsaufnahme oder Umgebung.

– Diese VDMA-Kompakt-Zylinder sparen 30 % an Einbaulänge gegenüber den herkömmlichen ISO/VDMA-Standard-ZyIindern. Für eine lange Lebensdauer sind die ZyIinder aus nichtkorrodierenden Werkstoffen gefertigt und mit reibungsarmen Dichtungen ausgestattet. Die ebenfalls neuen ISO/VDMA-ProfiI-Zylinder bieten ebenfalls lange Lebensdauer und Kostenvorteile sowie eine anwendungsorientierte Konstruktion, die sich bereits standardmäßig durch integrierte Zugstangen auszeichnet

– Korrosionsbeständige Zylinder kommen zum Einsatz, wenn es um erhöhte Umweltansprüche wie in der Nahrungsmittel- und petrochemischen Industrie geht: Die Palette reicht von Rundbau-, Zugstangen- und ISO-Zylindern über kolbenstangenlose Zylinder bis zu wartungsfreien Balgzylindern. Um höchste Korrosionsbeständigkeit zu erreichen, werden die Zylinder aus den Werkstoffen AISI 303, 304 und 316 hergestellt. Ausführungen aus rostfreiem Stahl und eine spezielle, nichtkorrodierende Beschichtung der verwendeten Komponenten bilden einen wirksamen Korrosionsschutz und ermöglichen den Einsatz der Zylinder in vielen weiteren Industriezweigen wie Gastechnik, Pharmazie, Zellstoff- und Papierherstellung, Chemie oder Offshore-Ölförderung

– Rundbau-Zylinder nach ISO 6431 sind ideal für anspruchsvolle Umgebungen mit hohen Hygieneanforderungen, wie z.B. in der Nahrungsmittelindustrie. Spezielle Kolbenstangendichtungen machen die Zylinder aber auch einsatzfähig in Umgebungen, bei denen sie beispielsweise mit Zement, Sand, Frost und Eis in Berührung kommen

– Kolbenstangenlose Zylinder sind ebenfalls in korrosionsbeständiger Ausführung erhältlich. Die Anwendungsmöglichkeiten sind breit gefächert, nicht zuletzt durch Merkmale wie harte Oberflächen, hohe Korrosionsbeständigkeit, ölfreier Betrieb und niedrige Reibung

Das Wegeventil ist ein zentraler Baustein der Pneumatik. Die Anwendungen beginnen bei Einzelventilen; die erste Integrationsstufe sind Batterie- oder Verkettungssysteme – das reduziert den fluidischen Installationsaufwand und senkt Installations- und Wartungskosten. Auf einfachste Weise können verkettbare Einzelsegmente oder komplette Batterieleisten hergestellt werden. Ebenso sind anwendungs- und kundenspezifische Systemkompo-nenten schnell zu verwirklichen. Ebenfalls neu innerhalb dieses Programms ist das 2-in-1 Ventil; ein Doppelventil, bei dem zwei 3/2-Wegeventile in einem Gehäuse zusammengefasst sind.

Normventile sind ebenfalls auf Inseln, in Multipol- oder Busausführung, montierbar. Ein vielfältiges Grundplatten- und Zubehörangebot ermöglicht eine einfache und schnelle Konfiguration von Ventilinseln in verschiedensten Ausführungen für praktisch jede Anwendung. Intelligente Ventilinseln sind die Antwort auch auf anspruchsvollste Applikationen. Dieses Programm basiert auf dem von Norgren-Herion entwickelte Feldbus-System II, das durch Nutzen der PCB-Technologie zu einem wirklich „intelligenten“ Ventilsystem wird. Die Ventile können so konfiguriert werden, dass sie jede beliebige Kombination von Kenndaten, wie z.B. Anzahl der Arbeitszyklen und Schaltzeiten, speichern und bei Bedarf an die Zentraleinheit übermitteln können.

Die erforderliche Technologie für selbsttätige Überwachungs- und Diagnosesysteme, Basis für intelligente Systeme hat bisher noch nicht auf breiter Front in der Pneumatik Einzug gehalten. Vor noch nicht allzu langer Zeit war die Pneumatik „pneumatisch“ – es gab keine elektrischen Schnittstellen, und Steuerventile wurden entweder von Hand oder durch mechanische Anbindung an den Prozess betätigt. Heute hat der verstärkte Einsatz von Feldbus-Systemen auch dazu geführt, dass die Verantwortung für die Auslegung des Systems mehr und mehr auf den Systemingenieur verlagert wurde, weg vom traditionellen „mechanischen“ Ingenieur, der noch ein tiefgehendes Verständnis für die Pneumatik besaß. Die pneumatische Steuerung wird mehr und mehr zu einer I/O-System-Funktion.

Beim Feldbus-System II können bis zu 128 Einzelventile, Gruppen von Ventilen und I/O-Kanäle von einem Feldbusknoten angesteuert werden, mit dem zusätzlichen Vorteil, dass die einzelnen Systemkomponenten innerhalb der Maschine oder der Fabrik verteilt angeordnet werden können. Die Überwachung der Spannungsversorgung ist selbstverständlicher Teil der Systemfunktion.

Ein weiteres Beispiel für den Einsatz einer bidirektionalen Kommunikation pneumatischer Komponenten über ein Bus-System zur Verbesserung der Lebensdauer und der Maschinenverfügbarkeit ist die Intelligente Druckluftaufbereitung. Dieses spezielle Modul kann bei allen Systemen zur Druckluftaufbereitung nachgerüstet oder direkt in neue Installationen integriert werden. Es überwacht den Status der Filterelemente und der Öler und kann diesen mit entsprechenden Warnmeldungen anzeigen. Mit einem solchen System gehören Anlagenprobleme aufgrund zu geringen Betriebsdrucks oder Anlagenfehler aufgrund unzureichender Ölung der Druckluft der Vergangenheit an.

In sicherheitsrelevanten Bereichen, beispielsweise in der Pressentechnik ist es unumgänglich, die Funktion des Steuerventils permanent zu überwachen und im Störungsfall die Maschine sicher zu stoppen. Ein Sicherheitsventil besteht konstruktiv aus zwei Ventilen (Doppelventil) in einem Gehäuse. Moderne Ventile dieser Bauart überwachen sich bei jedem Zyklus dynamisch selbst, ohne weitere erforderliche Komponenten wie Elektroniksysteme. Eine Fehlfunktion des Ventils führt zum Stopp der Anlage in Sicherheitsposition und blockiert den nächsten Zyklus. Die Sicherheitsventile mit dynamischer Selbstüberwachung können 3/2- oder 5/2-Wegefunktionen erfüllen und somit einfach- oder doppeltwirkende Zylinder steuern.

Die Schaltung in Sicherheitsstellung kann durch das Signal eines Druckschalters oder durch eine Druckwaage erfolgen. Deren Meldung ist jedoch nicht sicherheitsrelevant; die Sicherheitsfunktion wird vielmehr durch die intelligente Verknüpfung der Doppelventile gewährleistet. Dies leitet über zum großen Bereich der Druckschalter.

Druckschalter kommen in der gesamten Pneumatik zum Einsatz. Das Angebot reicht von den bewährten mechanisch betätigten Modellen bis zu vollelektronischen Druckschaltern, die leicht zu bedienen vielseitig einzustellen sowie äußerst präzise und langlebig sind.

Die pneumatische Proportionaltechnik umfasst bei Norgren-Herion Proportionalventile, Sensorventile, elektronische Komponenten zur Ansteuerung und Regelung und intelligente pneumatische Sub-Systeme, so genannte Applikationsventile. Sensorventile sind Stetigventile mit integrierter Sensorik/Elektronik.

Sie verändern die fluidische Ausgangsgröße proportional zu einer elektrisch einstellbaren Eingangsgröße: Mechanische Toleranzen, die technisch – bei finanziell vertretbarem Aufwand – unvermeidbar sind, werden innerhalb des jeweiligen Ventilsystems ausgeregelt, wodurch die technischen Eigenschaften von Ventil zu Ventil gleich bleiben.

Von der Luftfederung über Getriebe-Schaltung und -Automatisierung, Nebenabtriebe, Differentialsperren, Motorbremsen und Turboladerregelung, Retardersteuerungen bis hin zur Betätigung von Türen, Ladebordwänden u.v.a. ist die Pneumatik heute zum unverzichtbaren Bestandteil moderner Nutzfahrzeugen geworden. Sie entlastet den Fahrer von anstrengenden Nebentätigkeiten und trägt somit zur Steigerung von Sicherheit und Komfort bei.

In enger Zusammenarbeit mit führenden Fahrzeug- und Aggregateherstellern entstand ein umfangreiches Produktprogramm:

Magnet- und Proportionalventile sowie Zylinder und Zubehör für extreme Temperaturen – vom skandinavischen Winter mit – 40 bis zum tropischen Sommer, bei dem. an den Aggregaten des Antriebsstranges leicht Umgebungstemperaturen von + 130 °C und mehr auftreten können. Neben dem weitgespannten Temperaturbereich muss die Nutzfahrzeugpneumatik auch die insbesondere im Antriebsstrang auftretenden hohen Beschleunigungen und Vibrationen schadlos verkraften. So sind z.B. im Retarderbetrieb Werte von 60 g durchaus normal. Darüber hinaus sind die Geräte hinsichtlich des elektrischen Leistungsbedarfes so ausgelegt, dass auch die direkte elektronische Ansteuerung realisierbar ist. Die ständige Weiterentwicklung primärer und sekundärer Bremssysteme stellt höhere Anforderungen an die Präzision und Regelbarkeit der eingestellten Drücke – neue Herausforderungen für die Pneumatik!

Norgren-Herion gehört zu den weltweit führenden Herstellern und Lieferanten der Pneumatik. Seine vier Produkt-Divisionen entwickeln und bauen pneumatische bzw. fluidische Komponenten und System-Antriebe, Ventile, Luftaufbereitungssysteme, Verbindungselemente, Bearbeitungskomponenten und -Systeme. Die Norgren-Gruppe gehört zu der international tätigen IMI-Gruppe und verfügt über ein Verkaufs- und Servicenetz in mehr als 70 Ländern.

Der Trend in der Automatisierungstechnik geht zu anwendungsspezifischen Ventilen, zu Ventilen mit prozessbezogener Intelligenz, die nicht nur einen fluidischen Ausgang als Funktion einer Eingangsgröße beeinflussen, sondern – über prozessbezogene Rückmeldungen an das Ventil – dahin, die eigene Sub-Systeme darstellen. Der Anwender löst somit einen Teil seiner Automatisierungsaufgabe, als eine in sich geschlossene Komplettaufgabe, mit einem „Applikationsventil“; z.B. ein Proportionalventil zur Drehzahlregelung und Überwachung der Zerstäuberturbinen beim Farbspritzen.

Ausführliche Informationen

Pneumatik-Zylinder

KEM 431

Pneumatik-Ventile

KEM 432

Pneumatik-

Komponenten

KEM 433

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