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Jan 01, 2024

Kompakte Pneumatikzylinder können in der Automatisierung eine große Rolle spielen

Der Pancake-Zylinder von Fabco-Air ist mit Bohrungsgrößen von 0,5 bis 4 erhältlich

Der Pancake-Zylinder von Fabco-Air ist mit Bohrungsgrößen von 0,5 bis 4 Zoll und Standardhüben von 0,0625 bis 4 Zoll erhältlich. Foto mit freundlicher Genehmigung von Fabco-Air Inc.

Kompaktzylinder sind auch in einer herkömmlichen Zugstangen- und Abstandshalterkonfiguration mit rundem, quadratischem und extrudiertem Gehäuse erhältlich. Foto mit freundlicher Genehmigung von Fabco-Air Inc.

Kompaktzylinder sind auch in einer herkömmlichen Zugstangen- und Abstandshalterkonfiguration mit rundem, quadratischem und extrudiertem Gehäuse erhältlich. Foto mit freundlicher Genehmigung von Fabco-Air Inc.

Bei vielen Kurzhubzylindern ist eine Durchgangslochmontage möglich. In diesem Fall werden Senklöcher durch den Zylinderkörper gebohrt, um die Montage mit Innensechskantschrauben zu erleichtern. Foto mit freundlicher Genehmigung von Fabco-Air Inc.

Mit der Option zur Nasenmontage können Ingenieure die Vorderseite des Zylinders an der Maschine befestigen. Foto mit freundlicher Genehmigung von Fabco-Air Inc.

Durch die Schwenkmontage kann der Zylinder in einem Bogen geschwenkt werden. Für viele kompakte Zylindermodelle sind Ösen- und Gabelkopfhalterungen sowie Zapfenhalterungen verfügbar. Foto mit freundlicher Genehmigung von Fabco-Air Inc.

In einigen Fällen ist die nicht mittige Montage möglicherweise weniger steif als andere Montageoptionen. Da die Ebene der Montagefläche nicht durch die Mittellinie des Zylinders verläuft, entsteht um die Montagepunkte herum ein Biegemoment. Dennoch sind Zylinder mit seitlichem Ansatz manchmal die perfekte Lösung für einzigartige Anwendungen. Foto mit freundlicher Genehmigung von Fabco-Air Inc.

Die Beibehaltung der festen Ausrichtung der Stange kann auf verschiedene Arten erreicht werden. Interne Führungsstifte sind eine Option für doppeltwirkende Einstangenzylinder. Zwei im Zylinder integrierte Führungsstifte verlaufen durch den Kolbenkopf. Diese Führungsstifte verhindern eine Drehung der Stange mit einer üblichen Toleranz von ±1 Grad. Foto mit freundlicher Genehmigung von Fabco-Air Inc.

Eine weitere Möglichkeit zur Verdrehsicherung besteht in der Verwendung eines externen Führungsblocks, der fest mit der Kolbenstange verbunden ist. Eine oder zwei Führungswellen aus Stahl, die am Führungsblock befestigt sind, gewährleisten eine Verdrehsicherung von normalerweise weniger als 0,8 Grad. Foto mit freundlicher Genehmigung von Fabco-Air Inc.

Eine weitere Möglichkeit, die Drehung zu verhindern, besteht darin, Doppelkolbenstangen in den Zylinderkopf einzubauen. Die Stangen sind sicher am Kolben befestigt und von außen durch eine Werkzeugstange an den Enden der Stangen miteinander verbunden. Die Werkzeugplatte sorgt dafür, dass sich die Stangen im Tandem bewegen und bietet eine ideale Montagefläche für Anbaugeräte. Foto mit freundlicher Genehmigung von Fabco-Air Inc.

Um die Schubkraft des Zylinders zu erhöhen, werden mehrere Kolben verwendet. Mehrkolbenzylinder bieten die gleiche Ausgangskraft wie Einkolbenzylinder mit viel größeren Bohrungen. Auf engstem Raum können höhere Kräfte erreicht werden als mit Zylindern mit größerer Bohrung, die eine größere Stellfläche und einen größeren Abstand von Mitte zu Mitte erfordern, wenn mehr als ein Zylinder erforderlich ist. Foto mit freundlicher Genehmigung von Fabco-Air Inc.

Um die Schubkraft des Zylinders zu erhöhen, werden mehrere Kolben verwendet. Mehrkolbenzylinder bieten die gleiche Ausgangskraft wie Einkolbenzylinder mit viel größeren Bohrungen. Auf engstem Raum können höhere Kräfte erreicht werden als mit Zylindern mit größerer Bohrung, die eine größere Stellfläche und einen größeren Abstand von Mitte zu Mitte erfordern, wenn mehr als ein Zylinder erforderlich ist. Foto mit freundlicher Genehmigung von Fabco-Air Inc.

Dieses Setup bietet drei Hubpositionen. Zwei Zylinderkörper sind Ende an Ende gekoppelt. Die Kolbenstange des hinteren Zylinders erstreckt sich durch das Kappenende und kann den Kolben des vorderen Zylinders drücken. In Position 1 sind beide Kolben eingefahren. Um Position 2 zu erreichen, fährt die Kolbenstange des hinteren Zylinders aus und bewegt die Kolbenstange des vorderen Zylinders teilweise nach vorne. Position 3 ist erreicht, wenn die Kolbenstange des vorderen Zylinders vollständig ausgefahren ist. Foto mit freundlicher Genehmigung von Fabco-Air Inc.

Mit der Dial-a-Stroke-Option von Fabco-Air können Ingenieure den Ausfahrhub des Zylinders präzise einstellen. Das Anschlagrohr, die Einstellmutter mit Schürze und minimale Abstände verhindern zusammen Quetschstellen und gewährleisten so die Sicherheit des Bedieners. Foto mit freundlicher Genehmigung von Fabco-Air Inc.

Mit der Dial-a-Stroke-Option von Fabco-Air können Ingenieure den Ausfahrhub des Zylinders präzise einstellen. Das Anschlagrohr, die Einstellmutter mit Schürze und minimale Abstände verhindern zusammen Quetschstellen und gewährleisten so die Sicherheit des Bedieners. Foto mit freundlicher Genehmigung von Fabco-Air Inc.

„Weniger ist mehr“ scheint der Trend auf dem Markt für pneumatische Antriebe zu sein. Der Platzbedarf für Produktionsanlagen ist heute wichtiger denn je. Dies bestätigt nur, dass Alfred W. Schmidt (der Gründer von Fabco-Air) der Zeit voraus war, als er Ende der 1950er Jahre den ursprünglichen Pancake-Luftzylinder entwarf. Dieser pneumatische Antrieb wurde entwickelt, um den Bedarf an kompakten Kurzhub-Luftzylindern mit niedrigem Profil zu decken, die in enge Räume passen. Tatsächlich bietet dieser Zylinder den größtmöglichen Hub bei kleinster Bauraumgröße. Sechs Jahrzehnte später sind kompakte Luftflaschen immer noch eine große Sache!

Heutzutage sind kompakte Pneumatikzylinder der primäre Mechanismus für die lineare Betätigung bei begrenztem Platzangebot. Diese Geräte werden häufig als Kurzhubzylinder bezeichnet und sind mit Bohrungsgrößen von 0,5 bis 4 Zoll und Standardhüben von 0,0625 bis 4 Zoll erhältlich.

Der ursprüngliche Pancake hat ein langweiliges Körperdesign. Heutzutage werden Kompaktzylinder auch in einer herkömmlichen Zugstangen- und Distanzstückkonfiguration mit runder, quadratischer und extrudierter Gehäuseform angeboten.

Kompakte Luftzylinder haben eine Kolbenstangenkonfiguration (im Gegensatz zu stangenlosen Zylindern). Kolbenstangenzylinder funktionieren auf zwei Arten: doppeltwirkend und einfachwirkend.

Doppeltwirkende Zylinder nutzen Druckluft, um sowohl den Ausfahrhub als auch den Einfahrhub (Vor- und Zurückbewegen der Stange) anzutreiben. Durch diese Anordnung eignen sich doppeltwirkende Zylinder ideal zum Schieben und Ziehen von Lasten. Zu den gängigen Anwendungen für doppeltwirkende Kompaktluftzylinder gehören: Montieren, Biegen, Spannen, Zuführen, Formen, Heben, Senken, Positionieren, Pressen, Bearbeiten, Stanzen, Schütteln und Sortieren.

Bei einfachwirkenden Zylindern wird die Druckluft nur auf einer Seite des Kolbens zugeführt. Die andere Seite entlüftet in die Atmosphäre. Je nachdem, ob Luft zum Deckelende oder zum Stangenende des Zylinders geleitet wird, fährt die Kolbenstange bei Betätigung des Zylinders entweder aus oder ein. Die gebräuchlichste Konstruktion nutzt Luftdruck, um die Kolbenstange auszufahren. Eine interne Feder bringt den Kolben beim Entweichen der Luft in seine Ausgangsposition zurück. Dies wird üblicherweise als Federrücklauf bezeichnet.

Bei einer Federausfahrkonstruktion zieht der Luftdruck die Kolbenstange zurück und die Federkraft bewirkt, dass die Stange ausfährt, wenn der Druck wegfällt. Dies macht einfachwirkende Zylinder ideal, wenn eine Kraft nur in eine Richtung benötigt wird und der Rückhub ungehindert und entlastet ist. Beliebt sind sie auch dort, wo aus Sicherheitsgründen bei einem Stromausfall eine definierte Position eingenommen werden muss.

Typische Anwendungen für einfachwirkende, kompakte Luftzylinder sind: Betätigung von Klappen und Hebeln, Klemmteile und Auswurfteile.

Eine Einzelstangenkonfiguration ist bei weitem die gebräuchlichste Konstruktion von Luftzylindern. Allerdings sind Doppelstangenzylinder in vielen Anwendungen durchaus nützlich.

Doppelstangenzylinder werden verwendet:

Kurzhubzylinder mögen von kompakter Bauform sein, aber die Zahl der verfügbaren Modelle und Standardoptionen ist riesig.

Kompakte Luftzylinder haben viele der gleichen Befestigungsarten wie die größeren austauschbaren Zylinder der National Fluid Power Association (NFPA) und der International Organization for Standardization (ISO). Hier finden Sie eine Übersicht über typische Montagearten und Beispiele für Kurzhubzylinder.

Die Mittellinienmontage ist die häufigste Option. Die beste Unterstützung für einen Luftzylinder ist entlang seiner Mittellinie. Man spricht von einer Mittellinienmontage, da die Montageebene die Mittellinie des Zylinders ist. Dies bietet eine starre Unterstützung, erfordert jedoch eine genaue Ausrichtung.

Bei vielen Kurzhubzylindermodellen ist eine Durchgangslochmontage möglich. In diesem Fall werden Senklöcher durch den Zylinderkörper gebohrt, um die Montage mit Innensechskantschrauben zu erleichtern. Für eine Vielzahl kompakter Zylinderausführungen werden auch Nasenhalterungen sowie vordere und hintere Flanschhalterungen angeboten.

Durch die Schwenkmontage kann der Zylinder in einem Bogen geschwenkt werden. Für viele kompakte Zylindermodelle sind Ösen- und Gabelkopfhalterungen sowie Zapfenhalterungen verfügbar.

Die nicht mittige Montage ist im Allgemeinen ziemlich robust, kann jedoch in einigen Fällen weniger steif sein als andere Montageoptionen. Da die Ebene der Montagefläche nicht durch die Mittellinie des Zylinders verläuft, entsteht um die Montagepunkte herum ein Biegemoment. Nichtsdestotrotz sind seitliche und fußmontierte Kompakt-Luftzylinder manchmal die perfekte Lösung für einzigartige Anwendungen.

Für Anwendungen, bei denen Verdrehsicherung und Registrierung entscheidend sind, sind nicht rotierende Zylinderkonstruktionen erhältlich. Beachten Sie jedoch, dass nicht rotierende Optionen bei kompakten Kurzhubzylindern nur für leichte Torsionshandhabung und Registrierung vorgesehen sind.

Die Beibehaltung der festen Ausrichtung der Stange kann auf verschiedene Arten erreicht werden. Interne Führungsstifte sind eine Option für doppeltwirkende Einstangenzylinder. Zwei im Zylinder integrierte Führungsstifte verlaufen durch den Kolbenkopf. Diese Führungsstifte verhindern eine Drehung der Stange mit einer üblichen Toleranz von ±1 Grad. Am Ende jedes Führungsstifts befindet sich eine Gummischeibe, um das Endspiel auszugleichen und die Stifte fest in den Führungslöchern zu fixieren.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, einen externen Führungsblock zu verwenden, der fest mit der Kolbenstange verbunden ist. Eine oder zwei Führungswellen aus Stahl, die am Führungsblock befestigt sind, gewährleisten eine Verdrehsicherung von normalerweise weniger als 0,8 Grad.

Eine weitere Möglichkeit, die Drehung zu verhindern, besteht darin, Doppelkolbenstangen in den Zylinderkopf einzubauen. Die Stangen sind sicher am Kolben befestigt und von außen durch eine Werkzeugstange an den Enden der Stangen miteinander verbunden. Die Werkzeugplatte sorgt dafür, dass sich die Stangen im Tandem bewegen und bietet eine ideale Montagefläche für die für Ihre Anwendung erforderlichen Anbaugeräte. Werkzeugstangen sind manchmal mit Gewindebefestigungslöchern oder angesenkten Befestigungslöchern ausgestattet.

Um die Schubkraft des Zylinders zu erhöhen, werden mehrere Kolben verwendet. Mehrkolbenzylinder bieten die gleiche Ausgangskraft wie Einkolbenzylinder mit viel größeren Bohrungen. Auf engstem Raum können höhere Kräfte erreicht werden als mit Zylindern mit größerer Bohrung, die eine größere Stellfläche und einen größeren Abstand von Mitte zu Mitte erfordern, wenn mehr als ein Zylinder erforderlich ist.

Wenn die Anwendung einen kompakten Zylinder mit Zwischenlastpositionen erfordert, stehen verschiedene Optionen zur Verfügung. Mit einem einzigen Zylinder können drei oder mehr Stangenpositionen erreicht werden.

Am beliebtesten ist die Konfiguration mit drei Positionen. Bei dieser Konstruktion werden zwei Zylinderkörper mit zwei Innensechskantschrauben aneinander befestigt. Die Kolbenstange des hinteren Zylinders erstreckt sich durch das Kappenende und kann den Kolben des vorderen Zylinders drücken. In Position 1 sind beide Kolben eingefahren. Um Position 2 zu erreichen, fährt die Kolbenstange des hinteren Zylinders aus und bewegt die Kolbenstange des vorderen Zylinders teilweise nach vorne. Position 3 ist erreicht, wenn die Kolbenstange des vorderen Zylinders vollständig ausgefahren ist. Um bei dieser Anordnung drei diskrete Positionen zu erreichen, muss die Kolbenstange des vorderen Zylinders länger sein als die Kolbenstange des hinteren Zylinders.

Standard-Elektronikschalter zur Positionserkennung sind eine beliebte Option für Pneumatikzylinder. Es muss lediglich ein interner Magnet am Kolben angebracht werden. Viele Kompaktzylinder sind standardmäßig mit Außennuten in ihren Gehäusen ausgestattet, um die Montage und Einstellung der Sensoren zu erleichtern.

Eine weitere beliebte Option für Zylinder ist die Hubverstellung. Zylinder können so ausgestattet werden, dass Ingenieure sowohl den Ausfahr- als auch den Einfahrhub anpassen können.

Mit der Dial-a-Stroke-Option von Fabco-Air können Ingenieure beispielsweise den Ausfahrhub des Zylinders präzise einstellen. Das Anschlagrohr, die Einstellmutter mit Schürze und minimale Abstände verhindern zusammen Quetschstellen und gewährleisten so die Sicherheit des Bedieners.

Für die Gegenrichtung sorgt eine im hinteren Deckel montierte Schraube mit gewindedichtender Kontermutter für eine einfache, robuste und präzise Einstellung des Einfahrhubs des Zylinders. Der Hub stoppt, wenn der Kolben das Ende der Schraube berührt. Das Feingewinde der Einstellschraube sorgt für eine präzise Einstellung.

Die Anwendungsmöglichkeiten für kompakte Luftflaschen sind grenzenlos. Zylinder werden in Animatronik, Förder- und Materialtransportgeräten, kundenspezifischen Montage- und Testsystemen, Verpackungs- und Palettiermaschinen, Papierverarbeitungsmaschinen, Kunststoffformmaschinen, Druckmaschinen, Stanz- und Formlinien, Halbleiterverarbeitungsgeräten sowie Geräten zur Herstellung von Tür- und Fensterrahmen verwendet .

Kompakte Luftzylinder werden nach ihrer Fähigkeit ausgewählt, eine bestimmte Funktion zu erfüllen. Zahlreiche Designs, Optionen und Konfigurationen sind von zahlreichen Marken erhältlich.

Manchmal liegt die anstehende Aufgabe jedoch außerhalb des Standardproduktangebots und nur ein kundenspezifisches Produkt reicht aus. Die Entwicklung kundenspezifischer kompakter Luftantriebe kann oft sowohl teuer als auch zeitaufwändig sein, stellt jedoch möglicherweise die einzige Lösung für einzigartige Anwendungen dar.

Um einen kompakten Luftantrieb für jede Anwendung zu spezifizieren, müssen zwei Hauptfragen beantwortet werden, bevor wir uns mit dem Kern der Konstruktion befassen. Was soll der Zylinder leisten? Welche Zylindertypen gibt es dafür? Wenn in der Vielzahl der Standardangebote nicht der ideale Aktuator zu finden ist, ist ein kundenspezifischer Aktuator möglicherweise die bessere Lösung.

Für weitere Informationen zu Pneumatikzylindern rufen Sie Fabco Air unter 352-373-3578 an oder besuchen Sie www.fabco-air.com.

Von Jerry Walling – Business Development Manager, Fabco-Air Inc. Gainesville, FL