Zylinderansteuerung

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Schaltpläne zur Ansteuerung von Zylindern gibt es so viele wie unterschiedliche Anwendungen. Deshalb werden in diesem Artikel nur ein paar gängige Schaltpläne gezeigt. Die teilweise aufgeführten Produktbezeichnungen dienen nur als Beispiel und müssen ggf. für die Anwendung angepasst werden.

Schaltplanerstellung wird unterstützt durch das Softwareprogramm FluidDraw.

 

Anhalten eines Pneumatikzylinders

Das Anhalten von pneumatischen Antrieben ist eine häufige Aufgabe. Ob im Prozess selbst oder im Not-Aus Fall. Der Antrieb soll an jeder Stelle über den Hub gestoppt werden können und dort möglichst lange stehen bleiben.

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Eine tausendfach erprobte Konfiguration ist das gesperrte Mittelstellungsventil mit Abluftdrosselung über Drosselrückschlagventile.

Vorteil: Preisgünstige Ausführung
Nachteil: Leckagen der Bauteile verhindern ein dauerhaftes Anhalten des Zylinders.

Abluftdrossel am Zylinder führen zu einem Nachlauf des Antriebs, da die Leitung bis zum Ventil vollständig entlüftet ist.
Besser: Abluftdrosseln (Typ GRE-…) in die Anschlüsse 5 + 3 eingeschraubt.

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Eine höhere Dichtigkeit erreicht man mit gesteuerten Rückschlagventilen (Typ HGL-…).

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Um Undichtigkeiten auszugleichen, gibt es die Möglichkeit, Druck in beide Zylinderkammern permanent einzuspeisen. Damit ein Kolbenstangenzylinder auf Grund der unterschiedlichen Kolbenflächen nicht ausfährt, wird mit unterschiedlichen Drücken gearbeitet.
Beim Abschalten des Druckes, würde auch hier eine Z-Achse herunterfallen, deshalb, Rückschlagventile davor setzen.

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 Muss die Anlage drucklos geschaltet werden (Bsp. aus Sicherheitsgründen), kann dies durch gesteuerte Rückschlagventile (Typ HGL-…) realisiert werden.

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Zusätzlich gibt es noch die Möglichkeit den Antrieb durch mechanisches Festsetzen der Kolbenstange (z.B. mit DNC-…-KP oder DNCKE-... oder Endlagenverriegelung) zu klemmen.

 

Pneumatikzylinder schneller verfahren

Um das Geschwindigkeitspotential eines Pneumatikzylinders besser auszuschöpfen, können die Antriebe auch vorentlüftet gefahren werden. Da heißt, vor der eigentlichen Bewegung des Zylinders wird der Zylinder drucklos gemacht. Das Resultat ist eine deutlich höhere Verfahrgeschwindigkeit, als es mit einer konventionellen Lösung möglich ist.

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Vorteil: ohne großen Aufwand umsetzbar

Nachteil: evtl. wird die kinetische Restenergie in der Endlage zu groß und muss durch externe Dämpfer umgewandelt werden.

 

Um die Nachteile eines vorentlüfteten Zylinders zu kompensieren kann der Zylinder auch so angesteuert werden, dass vor erreichen der Endlage die Zylinderkammer wieder belüftet wird, also eine Kombination aus ent- und belüften. Über den Hub des Pneumatik Zylinders werden 4 Sensorsignale ausgewertet. Der Weg aus der, im Beispiel, rechten Endlage bis zum Vorsensor B bzw. der linken Endlage bis zum Vorsensor C wird ungedrosselt zurück gelegt. Beim Überfahren des Vorsensors, wird die Abluft auf einem Impulsventil auf eine Drossel umgeschaltet, womit eine Reduzierung der Geschwindigkeit beim Einfahren in die PPV, erreicht wird.

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Vorteile:

  • Schaltung besteht ausschließlich aus Standard-Komponenten.
    -> günstiger Preis
    -> einfache Ersatzteilbeschaffung
  • Die Schaltung greift nicht in die Maschinensteuerung ein.
  • Bis zu 25% schneller
  • Jede Hubrichtung ist getrennt einstellbar.
  • NOTAUS ist leicht realisierbar. Ohne Luft und Strom bleibt der Zylinder in der physikalisch möglichen Zeit stehen oder fährt gedrosselt in die Endlage

 

Folgende Punkte sind bei der Realisierung zu beachten:

  • Die Sensoren müssen ausreichend lange erregt werden, damit ein zuverlässig langes Signal für die Ventile erzeugt wird. Notfalls sind Schaltfahnen notwendig.
  • Fast schon selbstverständlich ist eine ausreichende Luftversorgung.
  • Das Startsignal muss bis Hubende anliegen. Sonst schaltet das zuerst erreichte (falsche) Bremsventil um.
  • Die Bremsventile haben externe Steuerhilfsluft.
  • Die folgenden vier Parameter müssen richtig eingestellt werden (siehe Installationsanleitung):
    - Position der Bremssensoren B, C
    - Einstellung der Abluftdrosseln an den Bremsventilen
    - Einstellung der Abluftdrosseln am 5/3-Wege-Ventil
    - Einstellung der PPV
  • Um kritische Situationen beim Start aus einer Mittellage zu vermeiden, wird ein Druckaufbauventil empfohlen. Kann ein Start nur aus der Endlage erfolgen, ist dies nicht notwendig.
  • Am effektivsten ist, die Bremsventile direkt auf die Zylinderdeckel zu montieren. Allenfalls ein sehr kurzes Schlauchstück.

 


Ansteuerung eines Mehrstellungszylinder

Wie kann ein Mehrstellungszylinder angesteuert werden?

Der spezifische Aufbau eines Mehrstellungszylinders erfordert eine angepasste Ansteuerung. Ein mögliches Beispiel für eine horizontale Einbaulage sieht wie folgt aus:

Ansteuerung eines Mehrstellungszylinder

Durch den Einsatz eines separaten Druckreglers für die Rückstellung kann ein Ventil eingespart werden. Durch den Gegendruck läuft der Zylinder mit seiner Massenträgheit nicht nach und fährt ohne Ruckgleiten aus. Der Druck auf die Kolbenstangenseite mit der kleineren Kreisringfläche wirkt wie eine Feder und lässt den Zylinder bei Wegschalten, der Luft für die Ausfahrbewegung, wieder einfahren. Durch die Flächendifferenz zwischen Kolbenstangenseite und Kolbenrückseite kann über den Druck die Rückstellkraft angepasst werden.

Bei vertikaler, nach unten ausfahrender Kolbenstange: Durch die ziehende Kraft an der Kolbenstange (Eigengewicht + zusätzliche Anbauten) muss dafür gesorgt werden, dass die Rückstellkraft für das Einfahren in Grundstellung entsprechend groß ist. Ein Ausfahren mit ausreichend Kraft muss dennoch gewährleistet sein.

 

WebLinks

Schaltplanerstellung mit dem Computer