4.4.4 Lineare Antriebe

1. Einfachwirkende Zylinder
Einfachwirkende Zylinder werden nur von einer Seite mit Druckluft beaufschlagt. Diese Zylinder können nur nach einer Richtung Arbeit leisten. Die Einfahrbewegung der Kolbenstange erfolgt durch eine eingebaute Feder oder durch äußere Krafteinwirkung. Die Federkraft der eingebauten Feder ist so bemessen, dass sie den Kolben ohne Last mit genügend großer Geschwindigkeit in seine Ausgangsstellung zurückbringt.

1: Abschlussdeckel, 2: Druckluftanschluss, 3: Magnetring, 4: Zylinderrohr, 5: Entlüftungsbohrung, 6: Kolbenstange, 7: Führungsbuchse, 8: Lagerdeckel, 9: Rückstellfeder, 10: Kolben, 11: Kolbendichtung

Abb. 326: Einfachwirkender Zylinder – Schnittbild und Symbol (Quelle: Eigene Darstellung)

Bei einfachwirkenden Zylindern mit eingebauter Feder ist der Hub durch die Baulänge der Feder begrenzt. Daher werden einfachwirkende Zylinder bis ca. 100 mm Hublänge gebaut. Der einfachwirkende Zylinder hat eine einfache Kolbendichtung an der druckbeaufschlagten Seite. Die Abdichtung erfolgt durch flexibles Material (Perbunan), das dichtend in einem Metall- oder Kunststoffkolben eingebettet ist. Perbunan ist eine Markenbezeichnung für einen bestimmten Synthesekautschuk. Bei Bewegung gleiten die Dichtkanten auf der Zylinderlauffläche. Aufgrund der Bauart kann der einfachwirkende Zylinder verschiedene Bewegungsfunktionen ausführen, die man mit Zubringen bezeichnet – zum Beispiel:
• Weitergeben
• Abzweigen
• Zusammenführen, Zuteilen
• Spannen
• Ausgeben

Abb. 327: Schaltplan – Ansteuerung eines einfachwirkenden Zylinders mit einem 3/2-Wege ventil, Sperr-Ruhestellung (Quelle: Eigene Darstellung)

2. Doppeltwirkender Zylinder
Doppeltwirkende Zylinder werden von beiden Seiten mit Druckluft beaufschlagt. Diese Zylinder können in beide Richtungen arbeiten. Die auf die Kolbenstange übertragene Kraft ist für den Vorhub etwas größer als für den Rückhub, da die beaufschlagte Fläche auf der Kolbenseite größer ist als die auf der Kolbenstangenseite.

Abb. 328: Doppelt wirkender Zylinder mit Endlagendämpfung – Schnittbild und Symbol (Quelle: Eigene Darstellung)

Wenn ein Zylinder große Massen bewegt, so verwendet man eine Dämpfung in der Endlage, um hartes Aufschlagen und Beschädigungen des Zylinders zu vermeiden. Vor Erreichen der Endlage unterbricht ein Dämpfungskolben den direkten Abflussweg der Luft ins Freie. Dafür bleibt ein sehr kleiner, oft einstellbarer Abflussquerschnitt frei. Während des letzten Teils des Hubweges wird die Fahrgeschwindigkeit zunehmend reduziert. Es ist darauf zu achten, dass die Einstellschrauben nie ganz zugedreht sind, da dann die Kolbenstange die jeweilige Endlage nicht erreichen kann. Bei sehr großen Kräften und hoher Beschleunigung müssen besondere Vorkehrungen getroffen werden. Es werden externe Stoßdämpfer angebracht, um die Verzögerungswirkung zu verstärken. Zusätzlich zu den Standardversionen von Zylindern wird eine Vielzahl von Varianten angeboten:
• Zylinder mit durchgehender Kolbenstange
• Tandemzylinder und
• Mehrstellungszylinder

3. Zylinderaufbau
Der Zylinder besteht aus Zylinderrohr, Abschluss- und Lagerdeckel, Kolben, Kolbenstange, Führungsbuchse, Schmutzabstreifer, Verbindungsteilen und Dichtungen. Das Zylinderrohr wird aus nahtlos gezogenem Stahlrohr hergestellt. Damit die Lebensdauer der Dichtelemente erhöht wird, sind die Laufflächen des Zylinders feinst bearbeitet. Zunehmend wird das Zylinderrohr auch aus Aluminiumprofilrohr hergestellt. Für den Abschluss- und Lagerdeckel wird Gussmaterial verwendet (Aluminium- oder Temperguss). Die Befestigung der beiden Deckel mit dem Zylinderrohr kann mit Zugstangen, Gewinden oder Flanschen er-folgen. Die Kolbenstange wird vorzugsweise aus Vergütungsstahl hergestellt. Die Gewinde sind zur Verminderung der Bruchgefahr gerollt. Durch den Magnetring auf dem Kolben ist eine berührungslose Abfrage der Kolbenposition möglich. Zur Abdichtung der Kolbenstange ist im Lagerdeckel ein Nutring ein-gebaut. Die Führung der Kolbenstange erfolgt durch die Führungsbuchse, die aus Sinterbronze oder kunststoffbeschichteten Metallbuchsen sein kann. Vor dieser Lagerbuchse befindet sich ein Abstreifring. Er verhindert, dass Staub- und Schmutzteile in den Zylinderraum kommen. Ein Faltenbalg ist daher nicht nötig. Werkstoffe für die Kolbendichtung sind Perbunan, Viton oder Teflon. Viton ist ein Markenname für Fluorelastomere. Viton wird in der Technik als Dichtungsmaterial mit hoher thermischer und chemischer Beständigkeit eingesetzt. O-Ringe werden zur statischen Abdichtung eingesetzt.

Abb. 329: Schaltplan – Ansteuerung eines doppeltwirkenden Zylinders mit einem 5/2-Wegeventil (Quelle: Eigene Darstellung)