Pneumatische cilinders worden door middel van luchtdruk in beweging gebracht, komen op snelheid maar moeten op een gegeven moment ook weer afremmen en tot stilstand worden gebracht. Afhankelijk van de toepassing worden hiervoor verschillende soorten dempingen gebruikt: een methode of element om de opgebouwde kinetische energie volledig op te nemen waardoor de cilinder beheerst en veilig stopt. In dit eerste deel van een serie artikelen over pneumatische cilinders geven we een uitleg over de drie meest voorkomende soorten demping en hun eigenschappen. Wat zijn de voordelen, de beperkingen en wanneer gebruik je nu eigenlijk een mechanische, pneumatische of hydraulische einddemping?
Vanwege druk op kosten en de stijgende vraag naar producten is het noodzakelijk productiesnelheden in geautomatiseerde fabricageprocessen op te voeren. Dit verkort immers de cyclustijd van de machine en hiermee de doorlooptijd met als gevolg: meer producten per tijdseenheid.
Om deze hogere snelheden te bereiken is het noodzakelijk dat de diverse componenten in de productie-installaties sneller bewegen. En dát leidt bij pneumatische cilinders tot grotere hoeveelheden energie die vrijkomen wanneer de snel bewegende cilinder weer moet stoppen. Om dit in goede, veilige en beheerste banen te leiden, is een goede demping van de eindpositie noodzakelijk. Hiermee wordt de kinetische of bewegingsenergie zo efficiënt mogelijk opgenomen waardoor slijtage en schokken tot een minimum worden beperkt.
Voor het dempen van specifiek pneumatische cilinders zijn grofweg drie methoden te onderscheiden.
Binnen de installaties waarin pneumatische cilinders worden toegepast, zijn elastische en pneumatische demping de meest toegepaste vormen van demping. Dit heeft enerzijds te maken met de goede prijs/prestatieverhouding en anderzijds met de hoeveelheid energie die moet worden opgenomen. Hydraulische demping is bijvoorbeeld gebruikelijker bij het dempen van zeer grote krachten die bij een pneumatische cilinder feitelijk niet voorkomen.
We beschrijven nu per dempingsoort de belangrijkste eigenschappen, beperkingen en toepassingsmogelijkheden.
Elastische demping refereert aan het elastische element op de zuiger of in de eindkap van de cilinder. Met dit element kan een kleine hoeveelheid kinetische energie te absorberen door het elastisch te vervormen of met andere woorden: in te drukken. Door het elastische karakter van het materiaal keert dit vervolgens weer terug in zijn oorspronkelijke staat. Afhankelijk van de snelheid waarmee het element wordt ingedrukt (de impact: massax snelheid) gaat het element langer of minder lang mee.
Elastische demping is geschikt voor toepassingen met lage snelheden. Dat impliceert: een lage belasting of een korte slaglengte. De hardheid en hiermee indrukbaarheid van het elastische materiaal verschilt per type en fabricaat cilinder en bepaalt voor een groot deel de werkingen het vermogen om energie op te nemen.
Wanneer de dynamische krachten hogerworden, is additionele demping nodig omoverbelasting van de pneumatische cilinder en het systeem te voorkomen. Met de instelbare buffering (herkenbaar aan deafkorting PPV) wordt een specifiek luchtvolume opgesloten in de eindkamer van de cilinder. In het kader van afremmen of demping, wordt de lucht samengeperst en realiseert zo het beoogde remeffect.De luchtuitvoer – en hiermee de mate van demping – is handmatig in te stellen met een instelschroef.
De benodigde luchtuitvoer is afhankelijk van de massa van de cilinder, de snelheid waarmee hij beweegt op het moment van demping, de acceleratie (of eigen deceleratie):snelheid waarmee de cilinder totstilstand moet komen, de werkdruk en de weerstand in de cilinder. Om de juiste instelling te kunnen doen is een zekere mate van ervaring nodig. Wanneer deze ontbreekt is een ‘trial & error’ proces, waarbij wordt gestart met een relatief hoge demping, een oplossing om tot de optimale instelling te komen. Gedurende de levensduur van de cilinder is een optimale demping uitsluitend te behouden wanneer de instelling regelmatig wordt gecontroleerd en eventueel aangepast.
Een speciale vorm van demping is de ‘zelfinstellende pneumatische buffering’. Hierbij wordt eveneens lucht opgeslotenin de eindpositie van de cilinder om eenremeffect te krijgen. In tegenstelling tot PPV is echter geen handmatige instellingmogelijk en ook niet nodig. Het ontsnappen van de bufferlucht is namelijk afhankelijk van de dempingslag. PPS pastzich dus automatisch aan de omstandighedenaan en minimaliseert het effect van schokken in de machine. Het prettige resultaat is een constante kwaliteit van demping; zelfs onder wisselende belastingen.Bovendien is het een tijdbesparende oplossingen omdat de gebruiker of machinebouwer geen tijds- en arbeidsintensieve instellingen hoeft te maken. Tot slot betreft het hier een ‘clean design’.Door het ontbreken van de stelschroef is de kans op vuilophoping namelijk sterk gereduceerd.
Evenals de elastische demping is ook de zelfinstellende pneumatische buffering uitsluitend geschikt voor toepassingen met niet al te hoge belastingen en snelheden.