Pneumatik
Für die Realisierung für Bewegungen in Anlagen und Geräten stehen grundsätzlich 3 Funktionsprinzipien von Antriebsgliedern zur Verfügung.
Die Vorteile der Verwendung von pneumatischer Antriebstechnik in der Anlagenkonstruktion sind unter anderem:
- Es können auch sehr schnelle Bewegungen realisiert werden
- Keine Verschmutzung der Umgebung oder der Produkts durch Leckage
- Keine Rückführung des Betriebsmediums notwendig
- Druckluft ist einfach speicherbar
- Pneumatik ist unempfindlich gegen Temperaturschwankungen und explosionssicher
- Stufenlose Geschwindigkeitseinstellung durch Abluftdrosseln
- Keine Überlastgefahr, Belastung bis zum Stillstand
- Niedrige Preise der zur Verfügung stehenden Komponenten
Die Nachteile pnematischer Komponenten sollten dem Konstrukteur ebenfalls bewusst sein:
- Abluftgeräusche können zu belästigend wirken
- Hohe Kosten der Drucklufterzeugung aufgrund hoher Wärmeverluste bei der Kompression
- Durch die Kompressibilität der Luft lässt sich keine vom Arbeitswiederstand unabhängige Vorschubgeschwindigkeit realisieren
Durch geschickte Kombination von elektrischen, pneumatischen und hydraulischen Systemen kann die Konstruktion allerdings die Nachteile der einzelnen Komponenten weitestgehend kompensieren.
Die einfachste und am häufigsten benötigte Bewegungsart ist die Linearbewegung. Für Pneumatikkomponenten dieser Bewegungsart stehen dem Konstrukteur zwei Funktionsprinzipien zur Verfügung.
Die Konstruktion kann zwischen einfach- und doppeltwirkenden Zylindern wählen.
Der Vorteil, dass einfachwirkende Zylinder bei Druckabfall automatisch in Grundstellung zurückfahren steht den Nachteilen einer nicht konstanten Vorschubkraft und einer geringeren Rückhubkraft gegenüber. Durch geschickten Einsatz von einfachwirkenden Zylindern kann der Entwickler/Konstrukteur allerdings die Kosten der Gesamtanlage senken. Dies geschieht durch Verringern von Schaltzuständen im Ventilsystem und der Reduzierung des Verlegeaufwands der Luftversorgung.
Die Kraft eines Pneumatikzylinders hängt von der Fläche des Zylinders und vom Betriebsdruck ab. Standardkomponenten sind für einen Betriebsdruck von 6 bar ausgelegt. Ebenfalls Standard ist ein über 6 bar liegendes Druckniveau in Druckluftversorgungskreisläufen (Ringleitungen sind zu bevorzugen), da hiermit Schwankungen durch lokale Entnahme ausgeglichen werden. Daher muss der Druck an der Anlage mit Hilfe einer Wartungseinheit auf 6 bar begrenzt werden.
Die Druckeinheit „bar“ ist in der Industrie sehr gebräuchlich stellt aber keine SI-Einheit dar. Eine Umrechnung in andere Einheiten geschieht wie folgt:
1 bar = 0,1 N/mm² = 105 N/m² = 105 Pa = 1000 mbar = 750 Torr = 750 mmHg
Die SI-Basiseinheiten oder die Bezeichnung Pascal sollten allerdings bevorzugt warden, da diese internationalen Standard darstellen.
Eine Beispielrechnung für die Kraft eines Pneumatikzylinders finden Sie hier.