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Pneumatische Alleskönner

Wirtschaftliche Applikationen mit Ventilinseln in der Steuerungstechnik
Pneumatische Alleskönner

Moderne Ventilinseln haben sich zu wahren Alleskönnern in der pneumatischen Steuerungstechnik entwickelt. Die Vorteile, Maschinen oder Systeme von einem multifunktionalen zentralen Ventilblock aus zu steuern, sind vielfältig. Den aktuellen Stand der Ventilinseltechnik spiegelt die Norgren-Baureihe VM10 wider.

 

Aus Ventilgruppen, die auf gemeinsamen Verteilerleisten montiert sind, haben sich moderne Ventilinseln entwickelt. Zeitersparnis steht bei dieser Entwicklung ganz oben auf der Liste. In jeder Hinsicht, sei es bei Auswahl, Kauf, Installation bis hin zu Betrieb und Wartung, ist der Zeitaufwand minimal. Weitere Gründe für den Einsatz von Ventilinseln sind geringere Kosten und geringerer Platzbedarf bei der Installation.

Der Beitrag beschreibt aktuelle Anwendungen der neu entwickelten Pneumatik-Ventilinseln aus dem modularen VM10-Ventilinselprogramm.

16 Ventile pro Insel

Die VM10 basiert auf 10 mm breiten Einzelventilen, die unabhängig voneinander auf die Grundplatte montiert sind. Die Konstruktion bildet eine stabile Einheit, die das Auswechseln einzelner Ventile ermöglicht und gleichzeitig die korrekte Funktionsweise der anderen aufrecht- erhält. Die Ventilinsel kann aus bis zu 16 Einfach- bzw. Doppelmagnetventilen mit 5/2-Wege-Funktion, 32 Einfachmagnetventilen mit 3/2-Wege-Funktion oder einer beliebigen Kombina-tion von beiden zusammengesetzt sein. Die Einzelventile gibt es als 5/2-, 5/3- und 2 x 3/2- (zwei Ventile in einer Station) Ventile. Die 3/2-Ventile sind in drei Kombinationen erhältlich: in Grundstellung geschlossen (NC), in Grundstellung geöffnet (NO) und gemischt. Die Vorsteuerung ist intern oder extern möglich; die manuelle Betätigung erfolgt per Druckknopf oder Drehknopf/verriegelbar.
Bei externer Vorsteuerung kann der Arbeitsdruck beliebig eingestellt werden. Die 5/2-Ventile lassen sich mit zwei unterschiedlichen Drücken in beiden Richtungen durchströmen.
Benötigt eine Steuerung verschiedene Drücke, können mit Hilfe einer Leerstation die gemeinsamen Anschlüsse der Ventilinsel getrennt werden. Die links von der Leerstation montierten Ventile können dann mit einem anderen Druck arbeiten als die rechts davon montierten. Bei externer Vorsteuerung sind nochmals zwei unterschiedliche Drücke möglich, was letztlich vier verschiedene Arbeitsdrücke bei einer Ventilinsel ergibt.

Schutzart IP 65

Die zeitaufwändige Aufgabe, Elektromagnete zu verdrahten, entfällt bei Ventilinseln. Sie werden vorverdrahtet in Schutzart IP 65 geliefert. Die Ventilmagnete sind mit Kontroll-LEDs und integriertem Steckverbinder ausgestattet, passend zum gewählten Steuerungssystem. Wenn die Ventilinsel von einer SPS gesteuert wird, ist ein Multipol-Steckverbinder erforderlich – 25polig für bis zu 12 Stationen bzw. 44polig für 10 bis 16 Stationen. Wird der Betrieb über Feldbus gesteuert, richtet sich der Steckverbinder nach dem Protokoll: Interbus-S, Profibus-DP, Devicenet, CANopen, AB RIO und AS-Schnittstelle. Eine individuelle Verdrahtung der VM10-Serie ist ebenfalls möglich. Der Anschluss der Ventilmagnete erfolgt per 2poligen Steckverbindern. Verdrahtungsmäßig können so vier weitere Ventile an die Inselsteuerung angeschlossen werden, was somit eine maximale Anzahl von 20 bzw. 40 magnetbetätigten 3/2-Ventilen in einem Steuerungsblock ergibt. Die pneumatischen Anschlüsse – Eingänge in der Grundplatte, Ausgänge direkt an den Ventilen – sind mit Push-In-Steckverbindern für äußere Schlauchdurchmesser von 3, 4 und 6 mm ausgestattet. Wird die VM10 über Pneumapole-Montageschiene angeschlossen, entfallen die Push-In-Verbinder für die Eingänge durch die Luftversorgung über die Schiene. Von dieser Schiene kann die Ventilinsel demontiert werden, ohne dass Schlauchverbindungen gelöst werden müssen.
Die VM10-Serie ist technisch so konzipiert, dass sie in sehr vielen Industriebereichen bzw. Anwendungen eingesetzt werden kann. Der Durchfluss beträgt 430 l/min. und bis zu 32 Pilotventile pro Insel können zur Steuerung der Arbeitsventile aufgebracht werden. Die VM10 ist nach Semi E10 auf Zuverlässigkeit geprüft und besteht aus einem Polymer mit außergewöhnlicher Festigkeit und Stabilität. Dieses Polymer ist auch beständig gegen viele Chemikalien. Zudem ist es abwaschbar, was beim Einsatz in der Lebensmittelindustrie wichtig ist. Es ist sehr formbeständig, auch in warmen und feuchten Umgebungen. Dies haben Erfahrungen in der Papier- und anderen verarbeitenden Industrien bestätigt. Durch sein geringes Gewicht ist es eine exzellente Wahl für Anbauwerkzeuge für die Steuerung von Roboterarmen. Es hält hohen Drücken und Temperaturschwankungen stand, was zu einer hohen Lebensdauer (bis zu 50 Mio. Zyklen) und Zuverlässigkeit der Ventilinseln beiträgt.

Sichtbare LEDs

Klare Linien im Design statt zerklüfteter Oberflächen verbessern Optik und Funktion eines jeden Systems. Die LEDs, die die Schaltzustände der Ventile anzeigen, sind auf einen Blick sichtbar. Integrierte Befestigungsclips halten die Ventilmagnete einfach und zuverlässig. Die Handbetätigungen werden mit Schraubendreher bedient und sind durch Ports in der oberen Abdeckung zugänglich. Ihre Ausführung, rastend oder nicht rastend, richtet sich nach der Anwendung bzw. nach den geforderten Sicherheitsaspekten. Für direkte „Fingerbetätigung“ können optionale Druck- oder Schiebetaster an den Ports in der oberen Abdeckung eingerastet werden. Diese kann, komplett mit der Elektronik, problemlos durch Lösen von 4 Schrauben und Eindrücken eines Clips am jeweiligen Ende der Ventilinsel entfernt werden. Dank dieser vereinfachten Befestigungsanordnung kann bei Feldbus-Ausführung der Protokolltyp innerhalb weniger Minuten komplett getauscht werden. Die VM10 lässt sich u. a. auf eine Platte montieren, auf deren Unterseite sich leicht zugänglich die Push-In-Verbinder befinden. Eine weitere Möglichkeit ist eine DIN-Befestigungsschiene an der Rückseite der Ventilinsel. Für ein schnellstmögliches Auswechseln der Ventilinsel ist die Pneumapole-Montageschiene die optimale Lösung. Die VM10 arbeitet mit gefilterter Luft (40 µm Filterfeinheit) bei Drücken von bis zu 8 bar.

Kantenanleimmaschinen

Cehisa ist ein spanischer Hersteller von Kantenanleimmaschinen für die holzverarbeitende Industrie. Maschinen von Cehisa zeichnen sich durch einfachen, durchdachten Aufbau und große Zuverlässigkeit unter hohen Beanspruchungen aus. Sie eignen sich ideal für große und kleine Schreinereien und bieten hohe Qualität und Leistung zum günstigen Preis.
In den Cehisa-Kantenanleimmaschinen der Compact-Serie steuert die VM10 Spezialzylinder, mit deren Hilfe Sperrholzkeile zum Positionieren und Fixieren der Anleimkanten geschnitten werden.

Steckverbinder

Harwin, Großbritannien, produziert Anschlusssysteme für die Elektronik-Industrie. Mit einer großen Auswahl an Standardprodukten und der Fähigkeit, anwendungsspezifische Lösungen zu liefern, bedient Harwin viele verschiedene Industriezweige wie Luftfahrt, Medizin, Kraftfahrzeuge oder Consumer-Elektronik.
„Jackscrew Datamate“ ist die nächste Phase in der Entwicklung einer Serie zuverlässiger Steckverbinder für sicherheitskritische Anwendungen. Die neue Serie setzt einen vierkontaktigen Berillium-Kupfer-Kontaktclip und Schraubverriegelungen ein, um einen sicheren Kontakt und Leitungsabschluss in Anwendungen zu gewährleisten.
Für diese jüngste Erweiterung des Programms hat der Hersteller eine völlig neue Maschine zur Fertigung von Steckverbindern entwickelt und gebaut, mit der sich die strengen Spezifikationen der neuen Serie erfüllen lassen. Der gesamte Produktionsprozess ist für maximale Automatisierung und geringsten Personaleinsatz ausgelegt, um die Steckverbinder kosteneffizient und wettbewerbsfähig herstellen zu können.
Einige der wichtigsten Antriebsfunktionen der neuen Datamate Maschine werden pneumatisch gesteuert. Bei Harwin suchte man nach einer Lösung, um die Anzahl der erforderlichen Pneumatikstationen zu verringern und so die Verkabelung und Verschlauchung zu vereinfachen. Norgren liefert dafür VM10-Ventilinseln, gesteuert über das dezentrale E/A-Feldbus-System der Serie FD 67, das fortschrittliche Diagnoseeinrichtungen bereitstellt und die Inbetriebnahme verkürzt.
Mit ihrer Funktionalität verringert die VM10 die Anzahl der einzelnen Ventilstationen in der Maschine und übernimmt die pneumatische Ansteuerung aller Zylinder, die für den automatischen Betrieb der Maschine benötigt werden. Mit ihrer Flexibilität und ihrem modularen Konzept ermöglicht sie eine besonders einfache Installation und eine Verringerung der Bauteileanzahl. Das spart Kosten und verkürzt die Zeit bis zur Inbetriebnahme.
Die Steuerung der Maschine überwacht in Verbindung mit dem FD 67-System kontinuierlich das Positionssignal jedes Zylinders. Wenn die Logiksteuerung die korrekte Position erkennt, führt sie eine automatische Folge von Schritten aus, um den Steckverbinder zu fertigen. Das FD 67 übernimmt die Kommunikation innerhalb der Maschine. Außerdem wurde für die Datamate-Maschine eine Lösung benötigt, die Raum spart. Mit dem FD 67 konnte die Anzahl einzelner Verbindungsadern von 44 auf 2 reduziert werden.

Leiterplatten

Precision PCB Products stellt Maschinen für den Einsatz in der Leiterplattenfertigung her. Die „Final Touch 101“ wurde im Hinblick auf einfache Bedienung, hohe Arbeitsgeschwindigkeit, Genauigkeit und vor allem Zuverlässigkeit entwickelt. Sie schneidet aus den Rohplatten die benötigten Platinen-Endformate aus. Die Rohplatten kommen im Stapel an die Maschine; Stapelanlage und Stapelvorschub erfolgen pneumatisch. Bei der Spezifikation der Maschinen-Pneumatik waren auch Faktoren wie hohe Durchflusswerte bei beschränktem Einbauraum zu berücksichtigen. Als zentrale Komponente bot sich die VM10 nicht zuletzt auch wegen ihrer Mehrdruckfähigkeit an.
Weitere Informationen
Ventilinseln
KEM 444
Pneumatikzylinder
KEM 445
E/A-Module für dezentrale Feldbussysteme FD 67
KEM 446

VM10 Ventilinseln
Pneumatikzylinder
E/A-Module für dezentrale Feldbussysteme FD67
VDMA Broschüre Pneumatik für die Automatisierungstechnik
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