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Kurzhubzylinder Warum Konstrukteure Kurzhubzylinder ohne Norm akzeptieren

| Redakteur: M.A. Bernhard Richter

Innerhalb der Familie der pneumatischen Antriebe sind Kurzhubzylinder das schwarze Schaf und doch in jedem Produktportfolio namhafter Hersteller zu finden. In der Konstruktion machen sie die Arbeit komplizierter – warum werden sie dennoch genutzt?

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Kurzhubzylinder werden, neben der Verwendung in allgemeinen pneumatischen Anwendungen, hauptsächlich im klassischen Maschinenbau und in der Verpackungsindustrie eingesetzt.
Kurzhubzylinder werden, neben der Verwendung in allgemeinen pneumatischen Anwendungen, hauptsächlich im klassischen Maschinenbau und in der Verpackungsindustrie eingesetzt.
(Bild: Riegler)

In Deutschland werden rund 32 % des gesamten Pneumatikumsatzes mit Pneumatikzylindern erzielt. Davon entfallen ungefähr 12 % auf sogenannte Kurzhub- und Kompaktzylinder. Ausführung und Bauform dieser pneumatischen Kurzhubzylinder sind in den meisten Fällen an keine Norm angelehnt, so dass diese von jedem Hersteller nach dessen eigenen Vorgaben gestaltet und produziert werden können.

Diese Gegebenheit erleichtert die Arbeit von Konstrukteuren nicht unbedingt, wird allerdings, wie die Vergangenheit beweist, durchaus akzeptiert. Die hohe Akzeptanz erklärt sich unter anderem durch die entscheidenden Vorteile, die pneumatische Kurzhubzylinder innerhalb der Familie der Kolbenstangenzylinder mit sich bringen.

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Einer der bedeutendsten Vorteile ist die besondere Eignung zum Einbau in beengten Platzverhältnissen. Die Einsparung in der Baulänge kann bei kürzeren Hublängen gegenüber Standard-VDMA-Zylindern bis zu 67 % betragen. Sogar gegenüber Kompaktzylindern können, durch die Verwendung von Kurzhubzylindern, Längeneinsparungen von rund 10 % realisiert werden. Die Abmessungen in der Breite sind gegenüber den genannten Zylindertypen reduziert und können zum Beispiel bei Sonderausführungen deutlich kleiner gewählt werden.

Erste Wahl bei engen Verhältnissen

Kurzhubzylinder werden, neben der Verwendung in allgemeinen pneumatischen Anwendungen, hauptsächlich im klassischen Maschinenbau und in der Verpackungsindustrie eingesetzt. Immer, wenn beengte Platzverhältnisse bestehen, kurze Schaltwege und -zeiten benötigt werden oder Spannaufgaben in Vorrichtungen zu realisieren sind, sind Kurzhubzylinder die erste Wahl. Sie sind auch in Sonderanwendungen flexibel einsetzbar. Die am Markt erhältlichen Abmessungen unterscheiden sich je nach Hersteller. Kurzhubzylinder werden mit Kolbendurchmessern von 4 mm bis 100 mm und Hublängen bis 100 mm angeboten. Den Umfang der Sortimentsbreite legt jeder Anbieter nach eigenem Ermessen fest.

In der Regel besteht der konstruktive Aufbau eines Kurzhubzylinders aus Gehäuse, Zylinderdeckel mit Führungsbuchse, Zylinderboden, Kolbenstange, Zylinderkolben (entweder als Komplettkolben oder in Einzelteilen) und diversen Dichtungen. Bei den Standardausführungen werden die Gehäuse meist aus Aluminium-Strangpressprofilen gefertigt. Dadurch wird eine sehr gute Gehäusestabilität erreicht. Häufig, besonders bei kleineren Abmessungen, die Gehäuse inklusive dem Zylinderboden in einem Stück gefertigt.

Es sollte jedoch, wie bei allen Pneumatikzylindern ohne externe Führung, beachtet werden, dass diese nur axial belastbar sind. Querkräfte auf die Kolbenstange sollten unbedingt vermieden werden.

Individuell anpassbar

Aufgrund des einfachen Aufbaus der Zylinder können Gehäuse in unterschiedlichsten Werkstoffen ohne Weiteres auch für spezielle Anwendungen gefertigt werden. Das Ersetzen von Verschleißteilen ist durch den lösbar eingebauten Zylinderdeckel mit Kolbenstangenführung jederzeit möglich. Der Verschleiß von Bauteilen kann unter anderem eine verringerte Nutzkraft, erhöhten Luftverbrauch oder zunehmende Geräuschemissionen zur Folge haben. Das macht den einfach zu handhabenden Verschleißteilaustausch besonders wichtig. Die Möglichkeit der leichten Instandsetzung ist, mit Blick auf die Energieeffizienz, ein wichtiges Kriterium bei einer Kaufentscheidung.

Als Medium wird gefilterte Druckluft, ungeölt oder geölt, mit einer Filterfeinheit von mindestens 40 µm eingesetzt. Wird geölte Druckluft verwendet, muss beachtet werden, dass durch den Einsatz externer Schmiermittel dessen Verwendung in der Folge dauerhaft notwendig ist. In der Standardausführung sind pneumatische Kurzhubzylinder, wie auch andere Pneumatikzylinder, mit einer Lebensdauerschmierung ausgestattet.

Die Anzahl lieferbarer Varianten im Segment der Kurzhubzylinder ist vielfältig. Die gängigsten Standardausführungen für einen Betriebsdruck bis maximal 10 bar sind:

  • einfach wirkend (Kolbenstange in Grundstellung ein- oder ausgefahren)
  • doppelt wirkend
  • Kolbenstangen mit Innen- oder Außengewinde
  • Kolbenstangenwerkstoffe: entweder C45 hartverchromt oder Edelstahl
  • einseitige oder durchgehende Kolbenstange
  • verdrehgesicherte Kolbenstange
  • unterschiedliche Dichtungswerkstoffe, wie zum Beispiel Polyurethan, Nitrilkautschuk, FKM oder PTFE
  • mit oder ohne Magnetkolben

In der Grundversion pneumatischer Kurzhubzylinder werden häufig nicht einstellbare Endlagendämpfungen mit elastischen Dämpfungsscheiben oder -ringen verwendet. Alternative Ausführungen werden mit einstellbaren pneumatischen Endlagendämpfungen angeboten, was jedoch meist auf Kosten der Einbaulänge geht.

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Bei schweren Nutzlasten, hohen Kolbengeschwindigkeiten oder bei der Verwendung von Schnellentlüftungsventilen am Zylinder, sollten in jedem Fall externe Anschläge oder Stoßdämpfer vorgesehen werden. Der Grund für diese Maßnahme: Die Endlagendämpfung des Zylinders sollte nicht als Anschlag eingesetzt werden.

Zusammenfassend kann gesagt werden, dass es sich bei pneumatischen Kurzhubzylindern um eine äußerst interessante Produktgruppe mit einer Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten handelt.

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