Pneumatische Aktuatoren: Typen, Anwendungen und Einsatzbereiche

Von Vitor Rangel, Product Marketing Specialist, Actuators, Emerson

Pneumatische Aktuatoren, in manchen Fällen auch als pneumatische Zylinder bezeichnet, finden sich in automatisierten Systemen und Maschinen in jeder Branche und sind in einer breiten Palette von Größen, Ausführungen und Designs erhältlich. Leicht zu warten, können diese Komponenten mit hohen Geschwindigkeiten arbeiten und bieten enorme Flexibilität und Wert für eine schier endlose Anzahl von Anwendungen.

Zusätzlich zu ihrer Geschwindigkeit, Wirtschaftlichkeit und Zuverlässigkeit sind pneumatische Aktuatoren auch sauberer und sicherer als andere Lösungen, was sie ideal für Fertigung, Verpackung, Palettierung, Materialhandling, Lebensmittel- und Getränkeindustrie und viele weitere Anwendungen macht. (Einige dieser Anwendungen werden in einem zukünftigen Blogbeitrag behandelt.)

Dieses Mehrachsen-System ist mit Emerson AVENTICS™ pneumatischen Aktuatoren gebaut. Emersons bewährtes Portfolio umfasst Zylinder und Aktuatoren für jede Anwendung.

Um besser zu verstehen, wofür pneumatische Aktuatoren verwendet werden, beginnen wir mit ihrer Funktion. Im Grunde sind pneumatische Aktuatoren Geräte, die Druckluft nutzen, um Bewegung zu erzeugen. Diese Bewegung kann entlang einer rotatorischen oder linearen Bahn verlaufen und letztlich Aufgaben wie Schieben, Ziehen, Greifen, Drehen, Zuführen, Auswerfen, Öffnen, Schließen, Halten, Stoppen, Spannen, Stanzen unterstützen oder ausführen – die Liste ließe sich fortsetzen. Die Kräfte, die diese Aktuatoren erzeugen können, hängen primär von der Zylinderbohrung (Kolbendurchmesser) und dem Betriebsdruck ab, aber die Stangendurchmesser ist bei Stangenzylindern ebenfalls eine sehr wichtige Überlegung.

Typen pneumatischer Aktuatoren

Um eine so breite Palette von Anwendungen und Branchen abzudecken, ist die Vielfalt verfügbarer pneumatischer Aktuatoren umfassend und vielseitig. Sie reicht von extrem kompakten Aktuatoren für kleine Handhabungsaufgaben bis hin zu großen Aktuatoren für die anspruchsvollsten Jobs sowie stangenlosen Designs, die Hubwege wie konventionelle Zylinder in einem viel kleineren Footprint bieten. Jeder Aktuatortyp und seine Varianten bieten einzigartige Eigenschaften und Vorteile basierend auf den bedienten Anwendungen. Sehen wir uns einige der gängigsten Typen genauer an:

Profil- und Bundstangen-Zylinder sind bewährte, universelle Lösungen, die Präzision und geregelte Kraft auch bei Anwendungen mit hohen Kraftanforderungen und langen Hubwegen bieten. Robust, zuverlässig und hochkonfigurierbar, werden sie häufig in allgemeinen Automatisierungsanwendungen eingesetzt und sind in zahlreichen Designs für diverse Anwendungen, Bedürfnisse und Budgets erhältlich. Verfügbar in Aluminium-, Stahl- und Edelstahlausführungen, werden diese Zylinder typischerweise nach NFPA- und ISO-Maßstäben gefertigt, um Installation und weltweiten Austausch zu vereinfachen.

Von links nach rechts: AVENTICS™ Serie PRA (Profil) und TRB (Bundstange) ISO 15552 Pneumatische Zylinder, AVENTICS™ Serie TM5 TaskMaster™, A und PPT NFPA Pneumatische Zylinder, alle von Emerson.

Mini- und Rundzylinder gibt es in einer breiten Palette von Größen, Festigkeiten und Eigenschaften, was sie zu hervorragenden Lösungen für viele verschiedene Anwendungen macht. Sie sind leicht, hochanpassbar, kostengünstig und bieten stufenlos einstellbare Kraftregelung – ideal für kleine Handhabungs- und Lebensmittelanwendungen. Primär nicht reparierbar, haben diese Zylinder typischerweise Aluminium- oder Polymer-Endkappen, die auf ein Edelstahlrohr gepresst sind – eine attraktive, beliebte und kosteneffektive Lösung für grundlegende Schiebe- und Positionieranwendungen. Einige Modelle verfügen über eine komplette Edelstahlkonstruktion für aggressive oder korrosive Umgebungen. Hygienische Designs mit glatten, sauberen Oberflächen verhindern die Ansammlung von Schmutz oder Bakterien in Anwendungen mit strengen Sauberkeitsanforderungen.

Das kompakte, robuste Design des AVENTICS™ Serie MNI Mini-Zylinders von Emerson bietet langlebige Haltbarkeit in kleinem Footprint.

Kurzhub- und Kompaktzylinder sind um bis zu 50 % oder 60 % kürzer als Standardpneumatikzylinder, bieten aber die gleiche konzentrierte Leistung, Präzision und Zuverlässigkeit. Ihre Größe ermöglicht den Einbau in praktisch jede Maschinenumgebung, wo Installationsplatz begrenzt ist – ideal für Fertigung, Verpackung, Palettierung, Halbleiter und Robotik. Sie sind einfach zu montieren und in einfach- und doppeltwirkenden Ausführungen sowie nichtrotierenden Versionen erhältlich.

Stangenlose Zylinder haben keine Kolbenstange, was das Risiko von Stangenbiegen oder -knicken im Vergleich zu konventionellen Zylindern eliminiert. Sie bieten hohe Funktionalität und Antriebskraft in kleinem Raum und sind in einer breiten Palette von Größen und Designs erhältlich – fundamental für automatisierte Handhabungstechnik. Viele stangenlose Zylinder integrieren Führungsfunktionen wie Gleitlager im Zylinder oder externe Schienen mit Führungsblöcken, um schwere Lasten mit hoher Wiederholgenauigkeit zu tragen. Emersons AVENTICS™ RTC-Serie verfügt über einen ovalen Kolben, der große Widerstand gegen Querlasten und ein niedriges Gesamthöhendesign bietet. Typische Anwendungen reichen von Materialfluss über Türöffner bis hin zu Schneid- und Antriebsprozessen und Materialhandling mit leichten bis schweren Lasten.

Zusätzlich zu den oben genannten pneumatischen Aktuatoren gibt es auch spezialisierte Typen wie Balgzylinder (Luftfedern), Greifer, Messerschieber-Zylinder, Zahnstangen-Zahnrad-Drehaktuatoren, Einschraubzylinder, flexible Membranzylinder und zahlreiche andere.

Balgzylinder sind eine Art stangenloser Aktuator, der hohe Kräfte in kleinen Einbauräumen liefert und im Vergleich zu konventionellen Zylindern extrem wartungsarm ist, da sie keine mechanisch bewegten Teile benötigen. Gefaltete Versionen sind die beliebteste Variante und verfügen über einen wellenförmigen Naturkautschuk-Körper, der das Produkt ideal für Schwingungs-, Stoß- und Geräuschisolationsanwendungen macht, obwohl sie auch für Spann-, Hebe- und Pressanwendungen genutzt werden können.

Greifer bieten parallele oder winklige Bewegung und werden häufig für Werkstückspannung, Pick-and-Place und Roboterarm-Anwendungen eingesetzt.

Messerschieber-Zylinder sind speziell für die Automatisierung von Messerschiebern konzipiert, die häufig in Bergbau, Mineralverarbeitung, Energie, Zellstoff und Papier, Abwasser und Chemieindustrie vorkommen.

Zahnstangen-Zahnrad-Drehaktuatoren bestehen aus einem Kolben und einer Zahnstange, die linear bewegt werden und ein Zahnrad und eine Abtriebswelle zur Rotation bringen. Sie werden häufig zum Öffnen und Schließen von Ventilen oder Drosseln eingesetzt und bieten hohes Drehmoment und einstellbare Drehwinkel.

Einschraubzylinder werden primär für Spannung und Positionierung kleiner Komponenten verwendet und können dank ihres Gewindedesigns direkt in Arbeitsumgebungen installiert werden, ohne Platz zu beanspruchen.

Flexible Membranzylinder sind praktisch reibungsfrei und können bei niedrigem Druck betätigt werden, um präzise Kraftausgleichung zu ermöglichen, besonders in fein abgestimmten Systemen.

Angesichts der vielen Typen und Optionen pneumatischer Aktuatoren kann es überwältigend wirken, das richtige Produkt für Ihre Anwendung zu finden. Während viele Faktoren zu berücksichtigen sind, zielen Online-Tools wie Emersons AVENTICS™ CylinderFinder darauf ab, die Auswahl eines Aktuators basierend auf Anwendungsparametern und gewünschten Produkteigenschaften zu vereinfachen.

Für weitere Informationen darüber, wofür pneumatische Aktuatoren verwendet werden, und um den richtigen für Ihre Anwendung zu finden, besuchen Sie www.emerson.com/aventics.