Die Nummer kleiner wählen

Stoßdämpfer - Pneumatische Antriebe sind fürs Positionieren wie geschaffen. Doch ihre Bremsleistung ist bescheiden. Für präzise Bewegungen werden diese preisgünstigen Antriebselemente oft größer dimensioniert als nötig. Mit einem Trick kann man den kleinstmöglichen Zylinder wählen.

30. Juni 2005

Pneumatische Antriebe bieten eine Reihe von Vorteilen und haben sich deshalb in vielen Bereichen der Industrie durchgesetzt: Sie sind simpel aufgebaut und einfach zu handhaben, arbeiten schnell, kosten wenig und verbrauchen bei Stillstand keine Energie. Zur Dämpfung der Zylinderbewegung in der Endlage dient meist ein Luftpuffer, der im Inneren des Pneumatikzylinders mittels Druckluft aufgebaut wird. Ein Nachteil dieses Verfahrens ist die schlechte Bremsleistung aufgrund der Kompressibilität der Luft: Sie führt dazu, dass der größte Teil der Energie erst am Hubende abgebaut wird - mit der Folge einer hohen Belastung der Maschine.

Effizienter lösen lässt sich diese Aufgabe durch den Einsatz von Industrie-Stoßdämpfern, wie sie beispielsweise die ACE Stoßdämpfer GmbH aus Langenfeld liefert: Sie bieten eine lineare Dämpfungs-Kennlinie und verzögern die Masse mit konstanter Bremskraft über die gesamte Strecke. Die Maschine wird dadurch möglichst gering belastet.

Die Kombination eines Pneumatik-Antriebs mit Stoßdämpfern zum Abbremsen der Massen bietet mehrere Vorteile: Eine solche Lösung ermöglicht zum einen deutlich einfachere Konstruktionen mit kleineren Zylindern, Ventilen und Wartungseinheiten, zum anderen benötigt sie im täglichen Einsatz deutlich weniger Druckluft. Die kleineren Zylinder mit ihren niedrigen bewegten Massen erlauben es zudem häufig, den Produktionsablauf zu beschleunigen.

Bewährt hat sich der Einsatz von Kleinstoßdämpfern zum Maschinen-Tuning beispielsweise bei der Hochrainer GmbH in Freilassing, einem Hersteller von Montagesystemen. Dort werden unter anderem Kunststoffteile mit einem Gewicht von 15 Kilogramm bewegt. Bei pneumatischer Verzögerung der Massen treten dabei Kräfte bis 54 Newton auf, und die maximal mögliche Taktzahl beträgt 200 Stück pro Minute. Um die Produktivität weiter zu erhöhen, entschieden sich die Fertigungsplaner des bayerischen Unternehmens für den Einbau von Klein-Stoßdämpfern vom Typ MC15 MH von ACE zum Abbremsen der Massen. Der Erfolg ließ nicht lange auf sich warten: Die effektive und vor allem schnelle Verzögerung erlaubte höhere Geschwindigkeiten und damit eine Steigerung der maximalen Taktzahl um 50 Prozent auf 300 Stück pro Minute. Zudem verringerte der Einsatz der Stoßdämpfer den Geräuschpegel der Anlagen deutlich und verlängerte die Lebensdauer der Maschinen. Ähnliche Erfahrung machte auch ein Unternehmen aus der Elektronikindustrie bei einer Maschine zur Fertigung von Leiterplatten: Bei einem Bielefelder Unternehmen ermöglichte der Austausch der Pneumatikzylinder durch Klein-Stoßdämpfer von ACE eine Verdoppelung der Bestückungsgeschwindigkeit. Zusätzlich sank die Bremszeit von 0,3 auf 0,02 Sekunden. Der Einbau von Stoßdämpfern anstelle der zuvor eingesetzten pneumatischen Endlagendämpfung ermöglichte es somit, die jährlich produzierte Stückzahl um 31.500 Stück zu steigern, während zugleich die Produktionskosten um rund 31.000 Euro fielen. Entscheidend für diesen Fortschritt der Produktivität ist die Tatsache, daß sich nun die Massen mit dem kleinstmöglichen Pneumatikzylinder bewegen lassen. Dadurch sind kleinere Ventile und kleinere Wartungseinheiten möglich. Zum anderen spart der Einsatz von Stoßdämpfern anstelle von Pneumatikzylindern viel Druckluft, schließlich benötigt die pneumatische Endlagendämpfung bei jedem Arbeitsschritt drei bis vier Kubikzentimeter Luft - mit dem zusätzlichen Vorteil einer deutlich geringeren Maschinenbelastung.

Die Erklärung ist einfach: Gespart werden kann, da bei der pneumatischen Endlagendämpfung drei bis vier Kubikzentimeter Luft benötigt werden, die man häufig auf bis zu 70 bar verdichtet. Mit den selbsteinstellenden Stoßdämpfern ist das nicht nötig, da diese die Bewegungen sicher und schnell beim Erreichen der Endlage abbremsen. Außerdem schließt man das Risiko aus, dass durch unnötigen Druckluft-Verbrauch die Betriebskosten in die Höhe schnellen: Durch ein einziges Loch von 5 mm Durchmesser entweichen pro Sek. 30 l Druckluft. Diese Zusatzkosten betragen übers Jahr gerechnet 15.000 €! Jürgen Roland, Geschäftsführer ACE Stoßdämpfer GmbH, beschreibt den Trend: „ACE unterstützt mit Stoßdämpfer-Neuheiten den Trend zu immer kompakteren und leistungsfähigeren Dämpfungslösungen in der Pneumatik. So eignen sich die Dämpfer der jüngst vorgestellten SC²-Familie besonders als leicht zu integrierende Endlagendämpfung für das Tuning kleiner pneumatischer Antriebe. Dadurch lassen sich innovative Handling-Module konstruieren, die bei höherer Geschwindigkeit Druckluft und Strom sparen.«

Erschienen in Ausgabe: 03/2004