Funktiosweise Pneumatikzylinder

Technik Mechanik & Konstruktion
#1

Hallo zusammen,

ich sitze gerade an meinem ersten Konstruktionsentwurf für mein Studium. In diesem Entwurf würde ich gerne einen Pneumatikzylinder einbinden. Da ich aber noch keine Kenntnisse über Pneumatik besitze weiß ich nicht genau was für Bauteile ich für mein Vorhaben benötige.

Ich habe vor durch den Zylinder eine Stange ca. 30mm nach „vorne“ und wenn möglich auch nach „hinten“ zu bewegen, ein Hub von 60mm wäre daher ausreichend. Für die Bewegung ist nach meiner Berechnung eine Kraft von 100N-300N erforderlich.
Ich habe mich auch schon im Internet bei einigen Herstellern nach geeigneten Zylindern umgeschaut und halte Kurzhubzylinder für geeignet. Bei der Suche sind bei mir aber folgende Fragen aufgetreten:

  1. Kann jeder Pneumatik-Zylinder sowohl beim „Ausfahren“ des Kolbens als auch beim „Einfahren“ die erforderliche Kraft aufbringen?

  2. Gibt es überhaupt Zylinder, die sich für so geringe Kräfte eignen? Und wie kann man die Kraft bei solch einem Zylinder dosieren?

  3. Welche Bauteile brauche ich neben dem Zylinder um ein voll funktionsfähiges System zu erhalten? Ich möchte die Konstrukion so einfach wie möglich halten, daher wäre eine Betätigung durch reine Körperkraft (und ohne Druckluft oder Stromanschluss) wünschenswert.

Vielen Dank für eure Hilfe!

MfG Davis19

#2

Hallo Davies 19,

bevor ich loslege möchte ich fragen, was es mit „Betätigung durch reine Körperkraft (und ohne Druckluft oder Stromanschluss)“ auf sich hat, ebenso mit 30 mm vor und 30 zurück?
Steht der Antrieb in Mittelstellung?
Wie wird das realisiert?

Die Kraft ist gar kein Problem. Siehe hierzu http://www.festo.com/net/SupportPortal/Downloads/403… .
Für die Rückhubkraft ist gegenüber der Vorschubkraft ca. 10% bedingt durch die kleinere Kolbenfläche (Kolbenstange) abzuziehen.

Da die Antriebskraft aus dem Verhältnis Druck pro Flächeneinheit resultiert, kann man durch einen Druckregler vor dem Arbeitsventil die Kraft des Antriebs bestimmen.

Für ein System benötigt man einen Antrieb, Geschwindigkeitsregulierventile für den Antrieb, ein Wegeventil zum Schalten des Antriebes und eine Druckluftquelle.

Viele Grüße
Heinz Friedrich

#3

Hallo Davis19
wenn ich das richtig verstehe mit „30mm nach vorne und 30mm nach hinten“, dann geht es wahrscheinlich nur mit 2 Zylindern, die miteinander gekoppelt (in Reihe liegen) sind.
Zu 1.: Jeder doppelt wirkende Zylinder (DWZ)kann beim Ausfahren und beim Einfahren eine Kraft aufbringen. Einfach wirkende Zyl haben nur eine Arbeitsrichtung entweder einfahren, oder ausfahren. Eine Feder holt den Kolben wieder zurück.
zu 2.: Die Kraft des Zyl ist abhängig von Druck und Kolbenfläche
Z.B. (DWZ): Druck 6 bar, Kolben D = 25mm ergibt Kraft für Ausfahren ca 260 N. Die Kraft für Einfahren liegt bei 220 N.
oder DWZ, Druck 6 bar, Kolben D = 32mm, ergibt 420 N für Ausfahren und 360 N für Einfahren.
Beim Einfahren wird weniger Kraft entwickelt, da die wirksame Kolbenfläche wegen der Kolbenstange geringer ist.
zu 3.: ohne einen funktionierenden Schaltplan ist es schwierig alle Bauteile zu nennen.
auf jeden Fall aber:
2 Stück DWZ, Kolbendurchmesser 25 oder 32mm, Hub 50mm
4 Stück Drosselrückschlagventile (zur Geschwindigkeitsregulierung)
2 Stück 5/2 Wegeventile (nur bei indirekter Ansteuerung)
4 Stück 3/2 Wegeventile,
sollen Sicherheitskriterien erfüllt werden (z.B.Zweihandbedienung, Zeitverzögerung, Kraftbegrenzung o.ä.), so wird es entsprechend mehr an Bauteilen.
Für ´nen Schaltplan wäre besser deine direkte Adresse zu wissen. Auch eine genauere Beschreibung der Anlage wäre dann von Vorteil. Aber als angehender Konstrukteur, oder Master, oder Dipl.-Ing.Masch.-bau wird dir das nicht schwer fallen. Rückfragen werden gerne beantwortet.
Gruß Bernd

#4

Hallo Davis,

Man merkt du kommst nicht aus dem Metier, von dem her frage einfach falls Fragen bei meinen Erklärungen auftreten sollten.

zu 1.) Ja, NAHEZU. Es gibt aber auch Zylinder mit Federrückstellung, welche dazu gedacht sind keine Zugkräfte aufzubringen sondern nur auf Druck zu arbeiten. Diese haben nur einen Anschluss für Druckluft. Den den du brauchst sollte zwei Anschlüsse haben (muss!!!). Von dem her beim Schaltzeichen darauf achten, dass keine Feder abgebildet ist (im Zylinder). Also brauchst du einen „Zweiwegezylinder“.

zu 2.) Die Kraft eines Zylinder hängt zum einen maßgeblich vom Betriebsdruck ab, zum anderen von der Bauform. Ein großer Kolben hat also eine große Kraft, kleiner Kolben kleine Kraft (Druck=Kraft/Angriffsfläche). Die Kraft kannst du daher bei gewählter Bauform nur mit einer Variation des Drucks erreichen. Dazu gibt es „Überdruckventile“ welche nur einen best. Druck zum Zylinder lassen.

zu 3.) Du brauchst bei einem Vor- und Rückhub auf jeden Fall als „steuerndes Ventil“ ein „5/2-Wegeventil“. Dieses schaltet auf Abruf die Druckluftbeschaltung für den Zylinder um (Vor-Zurück). Für die Steuerung kommts darauf an ob du einen Knopf für Vor- und einen für die Rückbewegung haben willst, oder nur einen (dann wirds teuer=kompliziert). Es gibt zwar auch die Möglichkeit das „5/2-Wegeventil“ per Hand zu schalten, das ist aber eher eine Kontrolleinrichtung für Installateure.
Bei zwei Tastern (mit Druckluft) brauchst du dann zwei „2/2-Wegeventile“ mit „Tasterbetätigung“. Mit Strom ist es etwas einfacher da du einen SPS verwenden könntest, bzw. elektrische Taster welche günstiger sind als pneumatische.

Melde dich doch noch mal mit der EXAKTEN Funktion die du dir vorstellst. Also wiviele Taster, elektrisch oder druckluftangesteuert, spielt Geld eine rolle, sollen die Zylinder voll ausgefahren werden, oder bloß während ein Taster gedrückt gehalten wird, muss Kraft auch in der Endlage aufgebracht werden…
Ich schick dir dann einen Schaltplan mit einer Liste an Bauteilen die du brauchst.

Viele Grüße
B.Eng.Cand. Marcel Dichtl

#5

Hallo Davis19
für deine angaben sind 2 Zylinder und ein Schalter nötig.
Die Kraft wird durch den Luftdruck und den Durchmesser des Zylinders bestimmt.
Wenn nur das Ausfahren des Zylinders mit einer bestimmten Kraft geschehen soll, genügen Zylinder mit einer Feder.

#6

Hallo Davis19,
Zu 1:
Die Kräfte sind natürlich beim Aus-und Einfahren unterschiedlich (Fläche x Druck = Kraft) es sei denn Du nimmst einen Zylinder mit durchgehender Kolbenstange.
Für 300N und 5bar brauchst Du einen Kolbendurchmesser von 32mm (Ausfahren 400N, Einfahren 300N).
Zu 2:
Die Zylinderkraft wird mittels Druckregler eingestellt.
Zu 3:
Mach es mit Deiner Körperkraft, dann brauchst Du auch keinen Pneumatik-Zylinder.

#7

Hallo Davis

Leider kann ich dir nicht weiter helfen, wünsche Dir trotzdem Erfolg
Gruß Franz

#8

Hallo,
Du benötigst einen doppeltwirkenden Zylinder, also wie oben beschrieben ohne Rückstellfeder.
Wenn Du mit kleinen Drücken/Kräften arbeiten willst/musst, denn empfehle ich einen Membranzylinder. Dort wird der Hubraum nicht mit einem Kolben sondern mit einer beweglichen Membran, die innen abrollt, abgeschlossen. Diese Zylinder haben in der Regel sehr kleine Reibungswiderstände. (==> www.effbe.de)
MfG! Wolfgang