Einfach- vs. Doppelwirkende Pneumatikzylinder: Den richtigen Aktuator für Ihre Automatisierung wählen

Veröffentlicht vom Technical Communications Team · 27. August 2024

Suchen Sie Geräte für kontinuierliche Bewegung ohne Tastendruck? Viele Branchen wie Fabrikautomation, Verpackung, Transport und Automobilfertigung setzen pneumatische Komponenten in ihren Maschinendesigns ein. Pneumatische Systeme gelten als zuverlässig, kostengünstig und sauber.

Pneumatikzylinder, auch Luftzylinder oder Aktuatoren genannt, sind mechanische Vorrichtungen, die Druckluft nutzen, um eine Last in linearer Bewegung zu bewegen. Der gängigste Typ pneumatischer Aktuatoren umfasst einen Kolben und eine Stange, die sich in einem geschlossenen Zylinder bewegen, wobei der Kolben die gewünschte Bewegung ausführt. In pneumatischen Systemen dient Druckluft als Energiequelle, um eine gegebene Aufgabe auszuführen – hier das Ausfahren und Einfahren des Kolbens im Zylinder.

Mehr zu pneumatischen Komponenten in unserem TecTalk-Blog, „Pneumatische Komponenten: Ein Industrieller Leitfaden.“

Pneumatikzylinder werden üblicherweise als zwei Typen eingesetzt: einfachwirkend und doppeltwirkend. Der Hauptkonstruktionsunterschied ist die Anzahl der Anschlüsse. Einfachwirkende Zylinder haben einen Anschluss, wo Druckluft eintritt, während doppeltwirkende Zylinder zwei Anschlüsse nutzen. Dieser einfache Designunterschied unterscheidet beide Zylinder in Bezug auf Bewegung und Geschwindigkeit. Bei der Wahl eines Designs ist es wichtig, die Anwendung jedes Geräts, ihre Unterschiede, Vor- und Nachteile zu kennen.

Einfachwirkender Zylinder

Wenn Sie Ihre Maschine in linearer Bewegung nutzen und Bewegungen wie Spannen, Positionieren und Stanzen ausführen möchten, könnten einfachwirkende Zylinder Ihre Lösung sein. Wie funktionieren sie? Einfachwirkende Zylinder haben einen Anschluss, wo Druckluft in einer Richtung eintritt. Eine Feder oder eine Last ist meist am Kolben angebracht. Sobald die Luft gereinigt und komprimiert ist, tritt sie durch den einzelnen Anschluss ein und zwingt den Kolben, sich in eine Richtung auszufahren, wobei die Feder zusammengedrückt wird. Die Feder (oder eine andere externe Kraft) fährt den Kolben nach dem Ablassen der Luft durch denselben Anschluss, durch den sie ursprünglich eintrat, in die Ausgangsposition zurück. Einfach ausgedrückt: Die Druckluft erzwingt einen Vorwärtshub im Zylinder, und die Feder kehrt den Hub zurück.

Es gibt zwei verschiedene Typen einfachwirkender Zylinder: Druck- und Zugtyp.

• Drucktyp-Zylinder: Luft tritt ein, um den Kolben aus dem Zylinder zu drücken
• Zugtyp-Zylinder: Luft tritt ein, um den Kolben in den Zylinder zu ziehen

Vorteile einfachwirkender Zylinder:

• Einfaches Design; einfache Installation
• Niedrige Anschaffungskosten
• Einzelner Anschluss und kompakte Bauweise
• Reduzierte Ventil- und Rohrleitungskosten im Vergleich zu doppeltwirkenden Zylindern

Nachteile einfachwirkender Zylinder:

• Druckluft erfordert ordnungsgemäße Aufbereitung
• Feder beansprucht zu viel Platz und begrenzt den Arbeitsbereich
• Reduzierter Schub durch entgegenwirkende Federkraft
• Bei längerer Federbeanspruchung können Kolbenhübe inkonsistent werden

Doppeltwirkender Zylinder

Wenn Sie ein Gerät suchen, das Last in beide Richtungen bewegt, sind doppeltwirkende Zylinder nützlich, wenn Ihre Maschine mehr als eine Bewegung erfordert. Im Gegensatz zu einfachwirkenden Luftzylindern können doppeltwirkende Zylinder ausfahren und einfahren, ohne eine Feder zu benötigen. Statt Druckluft in einen Anschluss zu leiten, haben doppeltwirkende Zylinder zwei Anschlüsse, wo Luft ein- und austreten kann.

Luft tritt durch einen Anschluss ein und bewegt den Kolben vorwärts; dann wird Druckluft in den anderen Anschluss geleitet, um den Kolben zurück in den Zylinder zu fahren. Doppeltwirkende Zylinder sind die am weitesten verbreiteten pneumatischen Aktuatoren im Vergleich zu einfachwirkenden Zylindern, da sie in kürzerer Zeit aus- und einfahren können und damit effizienter und präziser sind.

Doppeltwirkende Pneumatikzylinder werden hauptsächlich in der Industrie und Robotik eingesetzt. Sie führen Aufgaben wie Öffnen/Schließen von Türen und Heben/Bewegen von Waren von Förderbändern aus. Weitere Anwendungen umfassen medizinische Geräte, Erdbewegungsmaschinen und Raumfahrtprogramme.

Vorteile doppeltwirkender Zylinder:

• Mehr Kontrolle über die Bewegung, da Druckluft in beide Richtungen wirkt
• Schneller, stärker und energieeffizienter
• Mehr Designvarianten: Hub- und Bohrungsgrößen
• Viele doppeltwirkende Pneumatikzylinder sind ISO-konform, im Gegensatz zu einfachwirkenden

Nachteile doppeltwirkender Zylinder:

• Teurer als einfachwirkende Pneumatikzylinder
• Erfordert größere Baugröße – wenn als Vorschubzylinder genutzt, muss er mit einem anderen Maschinensystem gekoppelt werden
• In bestimmten Situationen kann der Luftverbrauch zu unterschiedlichen Raten berechnet werden

Einfach- vs. doppeltwirkende Zylinder: Welchen sollte ich wählen?

Obwohl beide Systeme Druckluft als Hauptenergiequelle nutzen, ermöglicht ihr Anschlussdesign recht unterschiedliche Leistungen. Einfachwirkende Zylinder werden hauptsächlich in industriellen Anwendungen eingesetzt, wo Kraft in eine Richtung benötigt wird, z. B. Auswerfen von Teilen/Gegenständen von Förderbändern. Doppeltwirkende Zylinder hingegen sind branchenübergreifend als schneller, stärker und effizienter anerkannt. Anwendungen, die Geschwindigkeit und Kraft erfordern, brauchen doppeltwirkende Zylinder, während leichte Montagearbeiten mit einfachwirkenden Zylindern bewältigt werden können.

Bei der Wahl des richtigen pneumatischen Aktuatortyps für Ihr System ist es entscheidend, das Budget zu berücksichtigen. Wie oft können Sie Wartung durchführen? Muss Ihr System den ganzen Tag laufen? Dies sind einige Fragen, die Sie bei der Wahl des richtigen Pneumatikzylinders im Hinterkopf behalten sollten. Da einfachwirkende Zylinder mehr Wartung erfordern als doppeltwirkende, ist ihr Anschaffungspreis deutlich niedriger. Zudem müssen einfachwirkende Zylinder oft ersetzt werden. Mit der Zeit dehnt sich die Feder aus und verursacht ungenaue Präzision. In puncto Leistung können doppeltwirkende Zylinder schneller und stärker arbeiten als einfachwirkende. Trotz ihres Preises bleiben doppeltwirkende Pneumatikzylinder aufgrund ihres überlegenen Designs weit verbreitet und anerkannt.

Zusätzliche Hinweise: Pneumatikzylinder erfordern gereinigte und gefilterte Luft; wird diese nicht ordnungsgemäß aufbereitet, sind Ihr System und Ihre Produkte Kontamination und möglichen Fehlfunktionen ausgesetzt. Auch ISO-Standards sollten bei der Wahl Ihres pneumatischen Aktuators berücksichtigt werden. Während einfachwirkende Zylinder als einfacher in Nutzung und Wartung gelten, erfüllen viele doppeltwirkende Zylinder ISO-Normen.

Haben Sie noch Fragen, welcher Zylindertyp für Ihre Anwendung am besten geeignet ist? Wenden Sie sich gerne an einen unserer technischen Vertriebsmitarbeiter für Unterstützung.