Dämpfungs-Auslegung von kolbenstangenlosen Pneumatik-Zylindern Taktzeiten-Optimierer - KEM

Dämpfungs-Auslegung von kolbenstangenlosen Pneumatik-Zylindern

Taktzeiten-Optimierer

Zylinder mit Aktivbremse (li); OSP-Zylinder mit Aluminium-Rollenführung auch mit Aktiv- oder Passiv- bremse (re); OSP-Zylinder mit in den Deckeln integrierte 3/2-Wegeventilen (liegend)
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Pneumatische Linearantriebe im Allgemeinen und kolbenstangenlose Pneumatik-Zylinder im Besonderen werden in zunehmenden Maße seit vielen Jahren in allen Bereichen des Maschinenbaus eingesetzt. Eine der wichtigsten Eigenschaften ist dabei die Fähigkeit dieser Antriebe, einen äußerst zuverlässigen Betrieb bei äußerst hohen Belastungen und Taktfrequenzen zu ermöglichen.

Dieser Beitrag von Hoerbiger-Origa GmbH wurde von Matthias Boehme, Redaktion KEM zusammengestellt

Verzögern und Dämpfen
Aus diesem Grunde beschäftigen sich die Entwicklungsingenieure von Hoerbiger-Origa im Kompetenz-Zentrum für kolbenstangenlose pneumatische Linarantriebe in Filderstadt sehr intensiv mit dem Thema der Verkürzung von Taktzeiten unter Beibehaltung der Laufleistung und damit der Zuverlässigkeit dieser Antriebe in der Anwendung. Allgemein läßt sich die Gesamthubzeit oder die Verfahrdauer von einer Endlage zur anderen in die Periode Beschleunigung, Verfahren mit Höchstgeschwindigkeit und Verzögerung (Beschleunigung mit negativem Vorzeichen) unterteilen.
Bei einem pneumatischen Antrieb wird die Höchstgeschwindigkeit je nach Hublänge in der Regel erst kurz vor der Endlage erreicht und somit werden auch weit höhere Ansprüche an die Dämpfung stellt. Generell kann man verallgemeinernd sagen, daß die Höchstgeschwindigkeit zu Dämpfungsbeginn, in etwa dem 1,3 bis 1,6 fachen der mittleren Geschwindigkeit (Vm) entspricht. Dies hat zur Folge, dass bei der Auslegung von kolbenstangenlosen Pneumatik-Zylindern insbesondere der Dämpfung besonders große Bedeutung zukommt. Überträgt man nun überdies, diese Erkenntnis auf die Verfahrdauer so stellt man fest, daß ein großer Zeitanteil (30 % an der Gesamthubzeit ) für die Absorption der kinetischen Energie durch die Dämpfung aufgewendet werden muss. Es ist deshalb nur logisch, dass hier die größten Potentiale zur Minimierung bzw. der Optimierung der Taktzeiten gegeben sind.
Dämpfer-Misch-betrieb vermeiden
Für welches Dämpfelement sich nun der Konstrukteur auch immer entscheiden mag, hängt sicherlich von den Bedingungen seiner Anwendung ab. Empfehlenswert ist allerdings beim Einsatz einer passiven Dämpfung entweder den hydraulischen Stoßdämpfer oder die integrierte pneumatische Endlagendämpfung zur Absorption der kinetischen Energie einzusetzen. Ein Mischbetrieb ist möglichst zu vermeiden. Das Ziel der Entwicklungsingenieure war es die integrierte Endlagendämpfung entscheidend zu verbessern, um eine echte Alternative bzw. Ergänzung zu den beschriebenen Stoßdämpfern anbieten zu können, insbesondere dort, wo die Einbauverhältnisse ein zusätzliches externes Element kaum zulassen.
Dämpfparameter beachten
Die Kapazität der pneumatischen Endlagendämpfung kinetische Energien aufzunehmen respektive zu absorbieren wird bei den meisten Herstellern von kolbenstangenlosen Pneumatikzylindern als Dämpfdiagramm angegeben. Es ist ratsam dieses bei der Dimensionierung des richtigen Antriebs für die Anwendung zu berücksichtigen. Im Wesentlichen wird die Kapazität der Endlagendämpfung von den folgenden Parameter bestimmt;
– der Länge der Dämpfstrecke
– der Größe des Dämpfungsquerschnitts
– der geometrischen Form und Dimensionierung der Dämpfdrossel
Alle Parameter haben einen bedeutenden Einfluß und müssen gleichermaßen optimiert werden um zu einem zufriedenstellenden dem idealtypischen Abdämpfen nahe kommenden Ergebnis zu führen. Eine optimierte Dämpfung wurde in einem Standard Origa Zylinder (OSP-P) Durchmesser 25 mm , mit einer Hublänge von 500 mm in einen Anguß-Picker eingebaut. Diese Einheit kommt in Kombination mit einer Kunststoff-Spitzmaschine zum Einsatz und hat die Aufgabe nach jedem Öffnungsvorgang des in vertikaler Trennebene arbeitenden Spritzwerkzeuges den Anguss in den Anspritzkänlen zu Entnehmen und einer Granulatmühle zu zuführen. In diesem Anwendungsfall konnte die Verfahrzeit in der Z-Achse um über 30 % auf 0,4 s reduziert werden. Dies erbringt eine beachtliche Steigerung der Produktionsmenge von womit sich die Mehrkosten für die optimierte Dämpfung in wenigen Produktionstagen amortisiert haben.
Ausführliche Informationen
OSP Zylinder
KEM 612
Internet
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