Wie Dämpfung die Leistung und Lebensdauer pneumatischer Zylinder verbessert

Von Josh Adkins Product Marketing Specialist, Actuators, Emerson

Dämpfung ist kein neues Konzept in der Fluidtechnik, aber ein signifikantes, da sie Lebensdauer und Leistung von Maschinen beeinflussen kann. Dämpfung wird in Zylindern meist benötigt, um die Last, die der Kolben bewegt, abzubremsen. Ohne sie kann der Kolben gegen die Endkappe des Zylinders schlagen. Die Wucht dieses Aufpralls kann Stöße, Vibrationen und Schwingungen erzeugen, die sich auf die gesamte Maschine auswirken. Diese negativen Effekte können die Zylindergenauigkeit stören, übermäßigen Lärm erzeugen und den Zylinder sowie seine Komponenten vorzeitig verschleißen. Endlagendämpfung verringert die Fahrgeschwindigkeit des Zylinders, bevor der Kolben die Endkappe erreicht, und reduziert so Aufprallschock und Bauteilspannung.

Was ist Dämpfung?

Dämpfung kann mehrere Formen annehmen. Sie können externe Stoßdämpfer, einfache Aufpralldämpfung mit einem Elastomerpuffer, integrierte pneumatische Dämpfung oder eine Kombination von Dämpfungstechnologien nutzen.

Damit Dämpfung effektiv arbeitet, muss der Dämpfungsgrad optimal für die gegebene Anwendung eingestellt sein. Ist die Dämpfung zu gering, ist der Aufprallschock höher, wenn der Kolben direkt auf die Endkappe trifft – mit direkten negativen Folgen für die Lebensdauer von Zylinder und angehängten mechanischen Teilen. Ist die Dämpfung zu stark, braucht der Kolben länger für den Hub, was sich negativ auf die Zykluszeit und die Maschinenausbeute auswirkt.

Wenn die pneumatische Dämpfung richtig eingestellt ist, ist die Richtung der Kolbenbewegung während der gesamten Dämpfungssequenz gleichmäßig und die Kolbengeschwindigkeit ist genau null, wenn er das Ende seines Hubs erreicht. Dies nennt man ideale Dämpfung.

Zur besseren Visualisierung: Ideale Dämpfung wird erreicht, wenn der Kolben gar nicht abprallt. Wenn der Kolben nicht abprallt, liefert er die kürzestmögliche Hubzeit und belastet den Zylinder nicht. Der Endkappenkontakt erzeugt ein vernachlässigbares Geräusch, und die Gesamtzykluszeit ist optimiert.

Vorteile idealer Dämpfung

Ideale Dämpfung in pneumatischen Zylindern bietet mehrere bemerkenswerte Vorteile.

Optimal eingestellte Zylinder können die Produktivität steigern sowie Kosten und Energie sparen. Durch Minimierung von Zylinderstößen, Vibrationen und Schwingungen im System verlängert ideale Dämpfung die Betriebslebensdauer des Zylinders und seiner Komponenten. Das senkt Wartung, Maschinenausfallzeiten und Ersatzkosten. Es schafft auch eine leisere Arbeitsumgebung für Bediener und verbessert die Gesamtzykluszeit. Verkürzte Zykluszeiten steigern die Endanwender-Produktivität, was OEMs einen Wettbewerbsvorteil verschafft.

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

Ideale pneumatische Dämpfung ist kritisch für Anwendungen, die absolute Genauigkeit und schonende Handhabung erfordern.

Wie man ideale Dämpfung erreicht

Um den Dämpfungsgrad für eine spezifische Anwendung zu optimieren, müssen Sie einige Zylinderparameter bestätigen: Betriebsdruck, Lastmasse und Kolbengeschwindigkeit. Wenn der Zylinder für die Anwendung richtig dimensioniert ist, hat jeder Zylinder für eine gegebene Masse und einen gegebenen Betriebsdruck eine ideale Dämpfungseinstellung. Neben Messungen dieser Parameter benötigen Sie auch das Dämpfungsdiagramm des Zylinderherstellers oder dessen Online-Berechnungssystem.

Mit den Messwerten ist der erste Schritt, sicherzustellen, dass die Kolbengeschwindigkeit der im Dämpfungsdiagramm oder Online-Berechnungssystem angegebenen entspricht.

Die Kolbengeschwindigkeit muss in jedem Fall korrekt eingestellt werden. Die besten Ergebnisse erzielen Sie, indem Sie Drosselventile direkt in die Anschlussporten an den Zylinderenden einbauen. Dies ermöglicht freien Einlassstrom, während Sie den Auslassdruck durch Verändern der Auslassöffnung mit einer Einstellschraube anpassen können. Alternativ können Sie Wegeventile mit integrierten Drosseln verwenden.

Da es schwer sein kann, die Kolbengeschwindigkeit visuell zu erfassen, können Sie ein elektronisches Hilfsmittel wie Emersons AVENTICS™ Velocity Time Meter (VTM) außen am Zylinderrohr anbringen. Dieses Messgerät kann die wahre Kolbengeschwindigkeit schnell und einfach bestimmen sowie die Zeit für alle Sequenzen in einem pneumatischen Zylinderzyklus messen.

Wichtig: Jede Änderung von Betriebsdruck, Masse und Geschwindigkeit erfordert eine Neujustierung der Dämpfung. Einmal ideal eingestellt, sollten diese stationären Bedingungen gleich bleiben. Auch ist zu beachten, dass die präzise Einstellung der Endlagendämpfung Erfahrung, Intuition und manchmal Geduld erfordert.

Beachten Sie auch, dass in manchen Anwendungen ideale Dämpfung aufgrund des inhärenten Designs der Maschine oder Anwendung schlicht nicht erreichbar ist. In den meisten Fällen kann die Dämpfungsleistung jedoch durch die obigen Schritte verbessert werden.

Ideale Dämpfung schneller und einfacher erreichen

Es gibt auch hilfreiche Dämpfungseinstellwerkzeuge, die etwas Ratespiel aus der idealen Endlagendämpfung nehmen. Sensorbasierte elektronische Tools wie das AVENTICS Cushioning Adjustment Tool (CAT) machen die Endlagendämpfungseinstellung schneller, simpler und präziser. In wenigen einfachen Schritten können Sie sicherstellen, dass Ihre pneumatische Zylinder-Endlagendämpfung auf die korrekten Einstellungen justiert ist. Ein zusätzlicher Vorteil: Einstellungen sind reproduzierbar, unabhängig von externen Einflüssen.

Zur Nutzung des CAT befestigen Sie den Sensor am Zylinder und schalten ihn ein. Dann sehen Sie alle Funktionen auf einem großen LED-Display und können entsprechend justieren. Die optionale AVENTICS-App (Android/iOS) kann grafisch zusätzliche Informationen zu Kolbengeschwindigkeit und Dämpfungseigenschaften liefern. Wenn die Dämpfung ideal ist, erhalten Sie ein grünes Licht. Das Display zeigt eine Ampel, die von Rot über Gelb zu Grün wechselt, während Sie justieren, und zeigt auch an, in welche Richtung Sie die Dämpfungsschraube drehen müssen, um die Dämpfungsleistung zu verbessern.

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

Emersons AVENTICS™ Serie Cushioning Adjustment Tool (CAT) und optionale AVENTICS-App machen die pneumatische Zylinder-Endlagendämpfungseinstellung einfach, schnell und präzise.