Warum ist Dämpfung in Pneumatikzylindern wichtig?

Von Josh Adkins Produktmarketing-Spezialist, Stellantriebe, von Emerson

Dämpfung ist kein neues Konzept in der Fluidtechnik, aber ein wichtiges, da es die Lebensdauer und Leistung von Maschinen beeinflussen kann. In Zylindern ist normalerweise eine Dämpfung erforderlich, um die Last zu verlangsamen, die der Kolben bewegt. Ohne sie kann der Kolben gegen den Zylinderdeckel schlagen. Die Kraft dieses Aufpralls kann Erschütterungen, Vibrationen und Schwingungen verursachen, die sich auf den Rest der Maschine ausweiten. Diese negativen Effekte können die Genauigkeit des Zylinders stören, übermäßige Geräusche erzeugen und den Zylinder und seine Komponenten vorzeitig verschleißen. Die Enddämpfung verringert die Bewegungsgeschwindigkeit des Zylinders, bevor der Kolben auf die Endabdeckung trifft, wodurch Aufprallstöße und Bauteilbelastungen reduziert werden.

Was ist Dämpfung?

Die Dämpfung kann mehrere Formen annehmen. Sie können externe Stoßdämpfer, eine einfache Aufpralldämpfung mit einem elastischen Stoßfänger, eine eingebaute pneumatische Dämpfung oder eine Kombination von Dämpfungstechnologien verwenden.

Damit die Dämpfung effektiv wirkt, muss der Dämpfungsgrad optimal auf den jeweiligen Einsatzzweck abgestimmt sein. Wenn die Dämpfung nicht ausreicht, ist der Aufprallstoß höher, wenn der Kolben auf die Endabdeckung trifft, mit direkten negativen Folgen für die Lebensdauer des Zylinders und der daran befestigten mechanischen Teile. Wenn zu viel Dämpfung vorhanden ist, braucht der Kolben länger, um die Länge des Zylinders zu durchlaufen, was sich dann negativ auf die Zykluszeit auswirkt und die Maschinenleistung verringert.

Wenn die pneumatische Dämpfung richtig eingestellt ist, ist die Richtung der Kolbenbewegung während der gesamten Dämpfungssequenz einheitlich und die Kolbengeschwindigkeit ist genau null, wenn sie das Ende ihrer Bewegung erreicht. Dies wird als ideale Dämpfung bezeichnet.

Um es einfacher zu visualisieren, wird eine ideale Dämpfung erreicht, wenn der Kolben überhaupt nicht springt. Wenn der Kolben nicht springt, bietet er die kürzestmögliche Hubzeit und belastet den Zylinder nicht. Der Kontakt mit der Endabdeckung erzeugt ein vernachlässigbares Geräusch und die Gesamtzykluszeit wird optimiert.

Vorteile der idealen Dämpfung

Die ideale Dämpfung in Pneumatikzylindern bietet mehrere bemerkenswerte Vorteile.

Optimal eingestellte Zylinder können die Produktivität steigern sowie Kosten und Energie sparen. Durch die Minimierung von Zylinderstößen, Vibrationen und Schwingungen im System verlängert eine ideale Dämpfung die Lebensdauer des Zylinders und seiner Komponenten. Das senkt Wartungs-, Maschinenstillstands- und Wiederbeschaffungskosten. Es schafft auch eine ruhigere Arbeitsumgebung für die Bediener und verbessert die Gesamtarbeitszykluszeit. Reduzierte Zykluszeiten erhöhen die Produktivität der Endbenutzer, was OEMs einen Wettbewerbsvorteil verschafft.

Ein weiterer wichtiger Vorteil ist die höhere Präzision, insbesondere bei Pick-and-Place-Anwendungen, die absolute Genauigkeit erfordern, wenn der Zylinder seine Endposition erreicht.

Eine ideale pneumatische Dämpfung ist entscheidend für Anwendungen, die absolute Genauigkeit und sanften Betrieb erfordern.

So erreichen Sie eine ideale Dämpfung

Um das Dämpfungsniveau für eine bestimmte Anwendung zu optimieren, müssen Sie einige Zylinderparameter bestätigen. Dies sind Betriebsdruck, Lastmasse und Kolbengeschwindigkeit. Bei richtiger Dimensionierung für die Anwendung hat jeder Zylinder eine ideale Dämpfungseinstellung für eine gegebene Masse und einen gegebenen Betriebsdruck. Zusätzlich zu den Messungen für diese Parameter benötigen Sie auch die Dämpfungstabelle des Pneumatikzylinderherstellers oder das Online-Berechnungssystem des Pneumatikzylinderherstellers.

Sobald Sie die Messungen haben, ist der erste Schritt sicherzustellen, dass die Kolbengeschwindigkeit mit der im Dämpfungsdiagramm oder im Online-Berechnungssystem angegebenen übereinstimmt.

Die Kolbengeschwindigkeit muss in jedem Fall richtig eingestellt werden. Sie erzielen die besten Ergebnisse, wenn Sie Stromregelventile direkt in die Anschlussöffnungen an den Enden des Zylinders einbauen. Dies sorgt für einen freien Einlassfluss, während Sie den Auslassdruck einstellen können, indem Sie die Fläche der Auslassöffnung mit einer Einstellschraube ändern. Oder Sie verwenden stattdessen Wegeventile mit integrierten Drosseln.

Da es schwierig sein kann, die Kolbengeschwindigkeit visuell zu erkennen, können Sie eine elektronische Hilfe wie AVENTICS ^TM von Emerson anbringen Velocity Time Meter (VTM) an der Außenseite des Zylinderrohrs. Dieses Messgerät kann schnell und einfach die tatsächliche Geschwindigkeit des Kolbens bestimmen sowie die Zeit für alle Sequenzen in einem pneumatischen Zylinderzyklus messen.

Es ist wichtig, daran zu denken, dass jede Änderung des Betriebsdrucks, der Masse und der Geschwindigkeit eine Neueinstellung der Dämpfung erfordert. Sobald die Dämpfung ideal ist, sollten diese stationären Bedingungen gleich bleiben. Es ist auch wichtig, sich daran zu erinnern, dass die genaue Einstellung der Enddämpfung Erfahrung, Intuition und manchmal Geduld erfordert.

Denken Sie auch daran, dass bei einigen Anwendungen aufgrund des inhärenten Designs der Maschine oder Anwendung einfach kein ideales Polster erreicht werden kann. In den meisten Fällen kann die Dämpfungsleistung jedoch noch verbessert werden, indem Sie die obigen Schritte befolgen.

So erreichen Sie schneller und einfacher die ideale Dämpfung

Es gibt auch hilfreiche Werkzeuge zur Einstellung der Dämpfung, die das Rätselraten bei der idealen Endlagendämpfung erleichtern. Sensorelektronik-Tools wie das AVENTICS Cushioning Adjustment Tool (CAT) machen die Einstellung der Endlagendämpfung schneller, einfacher und präziser. In nur wenigen einfachen Schritten stellen Sie sicher, dass die Endlagendämpfung Ihres pneumatischen Zylinders auf die richtigen Einstellungen eingestellt ist. Ein weiterer Vorteil ist, dass Anpassungen unabhängig von äußeren Einflüssen reproduzierbar sind.

Um den CAT zu verwenden, befestigen Sie einfach den Sensor am Zylinder und schalten ihn ein. Dann können Sie alle Funktionen auf einem großen LED-Display sehen und entsprechend einstellen. Die optionale AVENTICS App (Android/iOS) kann zusätzliche Informationen zu Kolbengeschwindigkeit und Dämpfungseigenschaften grafisch darstellen. Wenn die Dämpfung ideal ist, erhalten Sie grünes Licht. Das Display zeigt eine Ampel, die sich beim Einstellen von Rot über Gelb nach Grün bewegt und auch anzeigt, in welche Richtung die Dämpfungsschraube eingestellt werden muss, um die Dämpfungsleistung zu verbessern.

Wenn Sie Fragen zur pneumatischen Dämpfung haben oder mehr erfahren möchten, besuchen Sie emerson.com/aventics.

AVENTICS ^{TM von Emerson} Series Cushioning Adjustment Tool (CAT) und die optionale AVENTICS App machen die Einstellung der pneumatischen Zylinderenddämpfung einfach, schnell und präzise.