Pneumatikzylinder und Proportionalventile

[Spencer]

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Hallo zusammen,

ich habe ein paar Fragen bzgl. Proportionalventile und Pneumatik im allgemeinen und würde mich freuen, wenn mir jemand dabei weiterhelfen könnte, da ich in das Thema gerade erst einsteige .

Es soll bei einer Anlage ein Pneumatikzylinder verbaut werden, der über ein Wegmesssystem positioniert werden soll. Jetzt habe ich mich schon durch einige Beiträge gekämpft und dort gelesen, dass Pneumatikzylinder eher "unschön" per Wegmesssystem zu positionieren sind, aufgrund der Komprimierbarkeit der Luft etc. Es muss allerdings nicht auf einen Millimeter genau positioniert werden, daher meine Frage, ob es funktionieren würde wenn man zusätzlich noch mit Drosselrückschlagventilen arbeiten würde um einen Gegendruck aufzubauen, damit es etwas besser wird? Das Gewicht, welches am Ende des Linearantriebes bewegt werden soll, beträgt schätzungsweise 60 Kg; der Zylinder ist dementsprechend dimensioniert.

Alternativ habe ich an einen Spindelmotor gedacht, anstelle des Zylinders, allerdings sieht die aktuelle Planung noch den Pneumatikzylinder vor und ich weiß nicht, wie langlebig der Spindelantrieb ist, wenn er ständig die Masse positionieren muss.
Hydraulikzylinder können leider nicht verwendet werden.

Eine generelle Frage zu Verstärkerkarten für Proportionalventile: Muss ich immer eine Verstärkerkarte nutzen, oder kann ich das Prop.-Ventil auch direkt über die Analogen Ausgänge der SPS ansteuern? Wenn ja, in welchem Fall, bzw. ab wann nimmt man eine Verstärkerkarte?

Gruß
Spencer

 

[Blockmove]

Es gibt z.B. von Festo fertige pneumatische Achsen (https://www.festo.com/cms/de_de/2462.htm).
Das System hat durchaus seine Vorteile.
Einem Zylinder ist es egal, wenn du auch Block fährst.
Spindelantriebe sind da empfindlicher.
Das selbe wenn du ständig die selben Positionen anfährst.
Irgendwann verschleißt da eine Spindel an diesen Positionen.
Wenn es der Aufbau zulässt, dann sind Linearmotoren auch eine gute Alternative z.B.https://linmot.com/de/.

Ob du eine Verstärkerkarte brauchst, hängt ganz einfach vom Ventil ab.
Oft ist die Elektronik heute bereits in den Ventilen integriert.
An deiner Stelle würde ich überlegen, ob der Einsatz einer pneumatischen Bremse möglich ist.
Aufgrund der unterschiedlichen Flächenverhältnisse, ist das Halten der Position nicht ganz trivial.

Gruß
Blockmove

 

[Credofire]

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Linearmotoren sind eine feine Sache. Aber sie sind überproportional teuer.
Was ich vielleicht überlesen hab, in welche richtung bewegst du denn? Hoch runter oder seitlich oder schräg?
Sicher wird sich ein Spindeltrieb mit der Zeit etwas abnutzen, aber dafür kannst du beispielsweise selbsthemmende Gewinde bekommen, d.h. du musst dir um die Haltekraft keine großen Gedanken machen. Dafür sind sie aber Wartungs- und Wechselfreundlich. Ab und an mal etwas schmieren, und gut ist.
Du brauchst keinen Kompressor, keine Luftentfeuchtung und brauchst dir um die Kompression im Zylinder keine Gedanken zu machen. Wenn du keine großen Beschleunigungen in deinem System hast, sind die Spindeltriebe auch recht günstig.
Ich würde für den Spindeltrieb plädieren. Und zwar wenn du immer die gleiche Position anfährst, einen Kugelgewindetrieb. Das minimiert die Reibungsfläche und somit den Verschleiss.

 

[Heinileini]

Ich schliesse mich Credofires Worten an. Aber die Bemerkung "brauchst dir um die Kompression im Zylinder keine Gedanken zu machen" ist mir zu harmlos. Sobald man PneumatikZylinder in Erwägung zieht, darf man nicht vergessen, dass man es mit einer gespannten Feder zu tun hat.
Die Kontrahenten Stick/Slip und Komressibilität der Luft erschweren das Einregeln auf eine ZielPosition erheblich.
Aber auch beim Fahren gegen einen Anschlag kann es u.U. schon "unterwegs" durch kleine Hindernisse/Verschmutzungen dazu kommen, dass ein simples TransportSystem zu einer "SteinSchleuder" wird.

Gruss, Heinileini

 

[Spencer]

Danke erstmal für die Antworten .

Die Richtung, in der bewegt wird, ist vertikal. Der Zylinder sitzt kopfüber und verfährt dann senkrecht nach unten. Die genauen Angaben habe ich gerade nicht zur Hand, aber würde schätzen, der maximale Hub ist 300mm.

Mit dem Spindelantrieb habe ich auch geliebäugelt, jedoch müsste ich mal nachschauen, wo man sich da preislich bewegt.

Zum Thema Linearantrieb: ich persönlich kenne nur die kleineren Lineantriebe, die nicht sonderlich leistungsstark sind. Gibt es da auch welche, die große Lasten bewegen können?


Nachtrag:
Mir ist gerade noch eingefallen, dass es nicht zu lange dauern sollte, bis die Positionierung erreicht wird, aufgrund der Taktzeit. Ist das bei einem Spindelantrieb problemlos umsetzbar? Bei einem Zylinder (je nach Vorgabe am Propventil) geht das ja relativ schnell. Zeitlich dürfen da keine Abstriche gemacht werden.

Gruß
Spencer

 

[Blockmove]

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Die Richtung, in der bewegt wird, ist vertikal. Der Zylinder sitzt kopfüber und verfährt dann senkrecht nach unten. Die genauen Angaben habe ich gerade nicht zur Hand, aber würde schätzen, der maximale Hub ist 300mm.

60kG Vertikal ... Wie sieht es da mit dem Thema Sicherheit aus? Welchen Performancelevel brauchst du?
Da du ja offensichtlich in Pneumatik nicht sattelfest bist, würde ich an deiner Stelle ganz klar eine andere Lösung nehmen.

 

[Spencer]

Also die Anlage ist komplett eingehaust und über Pilz-Sicherheitsrelais abgesichert, die beim Öffnen der Schutzscheibe die Anlage drucklos schalten. Die Ventile gehen dabei in Sperrstellung.

Gruß
Spencer

 

[Ralle]

Ich würde auf jeden Fall eine Spindel vorziehen.
Wenn Pneumatik, dann nur komplett mit Controller z.B. von Festo.
Und auch von denen beraten und anbieten lassen. Das selbst mit Wegmesssystem hinzubekommen, halte ich für extrem ambitioniert, wenn man ncht ständig mit solchen Dingen zu tu hat.
Sicherheit ist ein Themm. Wenn ihr die VErtile sperrt, kann immer noch ein Schlauch platzen oder aus der Verschraubung rutschen. Dann fällt das Teil einfach runter. Also muß man zuminstes eine mech. Sperre vorsehen.
Auch hier unbedingt beraten lassen, dazu kann z.B. unser User Safety sicher mehr sagen.

 

[Onkel Dagobert]

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Einfach nur die Proportionalventile in Sperrstellung wird vermutlich gar nicht ausreichen. Ich denke auch, ein Spindelantrieb ist zumindest technisch einfacher zu beherrschen. Mit entsprechender Leistung und Steuerung ist sicherlich auch eine schnelle und exakte Positionierung möglich. Ich habe allerdings mit so etwas keine Erfahrung. Ich würde mich bei dem Antrieb von entsprechenden Anbietern beraten lassen.

 

[Spencer]

Ok, werde da mal nachfragen. Wenn ich mich nicht täusche, hat der Mechaniker mal erwähnt, das die Zylinder auch absperren, wenn ein Schlauch reißt. Aber da müsste ich am Montag nochmal genau nachfragen.

Mit einem Spindelantrieb würde ich mich generell auch wohler fühlen. Einzige Sorge wäre noch die Geschwindigkeit. Er sollte die Positionierung schon recht zügig ausführen.

Und Danke für die hilfreichen Antworten .

Gruß
Spencer

 

[Heinileini]

Bei einem Zylinder (je nach Vorgabe am Propventil) geht das ja relativ schnell.

Wirklich? Auch dann, wenn die ZielPosition nicht durch einen festen Anschlag definiert ist???

Schönes WE! Gruss, Heinileini

 

[Spencer]

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So war zumindest meine Hoffnung . Der Zylinder muss nicht nach unten rasen, aber sollte halt auch nicht im Schneckentempo fahren. Wenn ich schätzen müsste, würde ich sagen, er sollte den maximalen Hub von 300 mm in 2, maximal 3 Sekunden gefahren haben. Das würde also Maximum schon ausreichen

Gruß
Spencer

 

[Onkel Dagobert]

Die Sicherheit beim Schlauchplatzer, so fern man es als Sicherheit bezeichnen kann, kommt wahrscheinlich durch entsperrbare Rückschlagventile am Zylinder. Dann bleibt aber immer noch die komprimierte Luft im Zylinder, welche sehr leicht bei Servicearbeiten vergessen wird. Wahrscheinlich muss man noch eine Bremse vorsehen, welche energielos die Last sicher halten kann.

 

[Blockmove]

Also die Anlage ist komplett eingehaust und über Pilz-Sicherheitsrelais abgesichert, die beim Öffnen der Schutzscheibe die Anlage drucklos schalten. Die Ventile gehen dabei in Sperrstellung.

Gruß
Spencer

Und was gibt das nun für einen Performancelevel? Ein Ventil in Sperrmittelstellung als Sicherheitsfunktion ... Da kommt nicht viel raus

 

[Spencer]

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Also der Performance Level der Pilzrelais ist e und gefordert ist d.

An die gespeicherte Energie in dem Zylinder, habe ich nicht gedacht. Eine zusätzliche Bremse (wie erwähnt), wäre da sicherlich die richtige Wahl.

Aber wie gesagt, ich werde mich mal mit Festo auseinandersetzen und versuchen, ob man evtl. auf den Spindelantrieb umschwenkt.

Gruß
Spencer

 

[Onkel Dagobert]

Was mir gerade noch aus dem Bereich Fördertechnik einfällt, wären Hubtische.

• Scherenhubtisch
• Exzenter-Hubtisch
• Kniehebel-Hubtisch

Das wäre die Wald-Feld-Wiesen-Version für vielleicht auch deine Anwendung. Schätze aber, das ist zu billig .

 

[Blockmove]

PLd wirst du mit entsperrbaren Rückschlagventilen alleine kaum erreichen.
Also brauchst du wahrscheinlich eine Bremse.
Vielleicht kannst du diese auch zum Positionieren verwenden.

 

[Spencer]

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Die Idee mit dem Hubtisch kam mir auch kurz in den Sinn, aber ist dann doch nicht so das richtige für den Anwendungsfall .

Danke erstmal für die zahlreichen Antworten. Wenn Interesse besteht, melde ich mich mit der ausgewählten Variante nochmal zurück . Kann allerdings etwas dauern .

Gruß
Spencer

 

[Credofire]

Der Zylinder sitzt kopfüber und verfährt dann senkrecht nach unten. Die genauen Angaben habe ich gerade nicht zur Hand, aber würde schätzen, der maximale Hub ist 300mm.

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Zum Thema Linearantrieb: ich persönlich kenne nur die kleineren Lineantriebe, die nicht sonderlich leistungsstark sind. Gibt es da auch welche, die große Lasten bewegen können?
...
Gruß
Spencer

Also arbeitet der Zylinder quasi auf Zug wenn du Last hast? Dann gibts kaum was besseres als die Selbsthemmung bei Gewinden. Wenn du geringe Beschleunigungen hast, ist die Gewichtskraft mit 60 kg kein Problem, es lassen sich auch gute Geschwindigkeitswerte erreichen. Ich habe mir mal einen Horizontalantrieb für 12 kN Angebote, der hatte schon böse Beschleunigungswerte und war für ca. 180-200 mm/s Geschwindigkeit ausgelegt. Im schlimmsten Fall, musste das System ca 60 mm in 250 ms zurücklegen und das getaktet. Das ganze war damals auch entsprechend teuer. Preiswertestes Angebot war 4500 Euro komplett inklusive Treiber. Ich meine es wäre von Parker gewesen.
Deine 60 kg sind ja niedlich dagegen

Es gibt auch große leistungsstarke Linearantriebe. Für obiges System hatte ich mal einen Anbieter gefunden für einen Linearantrieb, da kostet aber der Antrieb allein knapp 25k Euro.

Ich denke sicherheitstechnisch wärst du mit dem Spindelantrieb einfacher unterwegs. 1. wie schon genannt die Selbsthemmung vom Gewinde, 2. kann man immernoch eine Haltebremse im Motor vorsehen.

@Heinileini
Die Aussage mit dem Kompression und vergessen usw. bezog sich auf den Spindelantrieb, nicht auf die Pneumatikanlage. Da hab ich mich vllt. etwas ungenau ausgedrückt, sorry.

 

[Heinileini]

@Heinileini
Die Aussage mit dem Kompression und vergessen usw. bezog sich auf den Spindelantrieb, nicht auf die Pneumatikanlage. Da hab ich mich vllt. etwas ungenau ausgedrückt, sorry.

Ich denke, ich hatte Dich richtig verstanden und hatte aus Deinem Satz herausgelesen, dass man bei der pneumatischen Version die Kompression nicht vernachlässigen kann (Umkehrschluss). Da sind wir absolut derselben Meinung.
Mit einem FräskopfServierSystem, das per PneumatikZylinder einen Wagen auf Schienen verfuhr, hatte ich mal ein Erlebnis, das meinen Blick auf PneumatikZylinder grundlegend und bleibend verändert hat. Ein kleiner Span auf der Schiene sorgte dafür, dass eine Rolle eine nicht eingeplante Steigung überwinden und die schwere Last anheben musste. Der Druck im Zylinder baute sich geduldig auf, bis er ausreichte, schlagartig den Wagen mit Fräskopf fast umzukippen. Hohes Gewicht und hohe Schwerpunktlage des beladenen Wagens in Tateinheit mit einem weit unten liegenden AngriffsPunkt für den Zylinder begünstigten das Verhalten. Der Kollege, der untersuchen wollte, warum sich der Wagen nicht in Bewegung setzen wollte, hatte nicht so viel Geduld und dem Wagen gerade den Rücken gekehrt, als es polterte und verstand meine Aufregung überhaupt nicht.

Gruss, Heinileini