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Miniatur-Pneumatik

Wie Pneumatik im Miniaturformat Platz spart

| Redakteur: Bernhard Richter

Komponenten im Miniaturformat bieten viele Vorteile: Sie brauchen weniger Platz, sind leicht, verschleißarm und sparsam. Wo liegen die Grenzen der Miniaturisierung?

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Während ein ISO-Ventil rund 180 g wiegt, bringt das JSY3000-Ventil nur 55 g auf die Waage.
Während ein ISO-Ventil rund 180 g wiegt, bringt das JSY3000-Ventil nur 55 g auf die Waage.
(Bild: Mathias Schroeder/cm-digital)

In modernen Maschinen und Anlagen herrscht immer mehr Enge. Mehr Funktionen werden integriert und der zur Verfügung stehende Raum wird zunehmend dichter bepackt. Kompakte Komponenten im Miniaturformat bieten hier Vorteile. Doch hinter dem Trend zur Miniaturisierung verbirgt sich mehr. So spart die Mikropneumatik kräftig Gewicht, was sich gleich mehrfach auswirkt: Zum einen führt leichtes Gewicht zu geringen Trägheitsmomenten, wodurch sich die pneumatische Ausrüstung auf Robotern weiter von den Rotationsachsen entfernt platzieren lässt.

Dadurch kann beispielsweise eine Ventilinsel auf einem Roboter oder einem Portalachsensystem näher an den Aktoren wie Greifern oder Zylinder angeordnet werden. Zwischen Ventilinsel und Verbraucher genügt dann schon eine kurze, wenig aufwändige Verschlauchung. Außerdem macht das niedrige Masseträgheitsmoment die Verwendung von Antrieben (Roboter oder elektrische Achsen) mit niedriger Leistung möglich. Das spart elektrische Energie und senkt die Kosten. Gleichzeitig sind die Antriebe mit geringerer Leistung natürlich günstiger in der Anschaffung, was sich bereits bei den Einstandskosten auszahlt.

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In der Pneumatik sind der Miniaturisierung natürliche Grenzen gesetzt. Denn um die gleiche oder gar höhere Leistung zu erreichen, muss ein entsprechendes Luftvolumen befördert werden. Hier kommen die Länge und der Durchmesser von Schlauchleitungen ins Spiel, denn sie tragen maßgeblich zum Druckverlust bei. So entsteht mit großen Schlauchdurchmessern bei höherem Durchfluss ein geringer Druckabfall über den Schlauch als mit engeren Leitungen. Antriebe erhalten also mehr Luft, was sich zum Beispiel in deutlich verkürzten Zykluszeiten bemerkbar machen kann.

Von Zwergen und Riesen

Mit einer neuen Ventilserie (JSY), die auf der seit vielen Jahren etablierten Serie SY beruht, hat SMC diese Grenze neu definiert. Mit einer Baubreite von nur noch 6,4 mm ist das JSY1000 aktuell das schmalste 5/2-Wege-Ventil auf dem Markt. Dennoch ermöglicht ein neues Design der Ventil-Anschlussplatte den Anschluss von Schläuchen mit 6 mm Durchmesser.

Damit ist unter standardisierten Bedingungen mit 6 bar Versorgungsdruck und 5 bar Ausgangsdruck eine Durchflussleistung von 244 l/min erreichbar. Mit dem größten Modell der Serie – dem JSY5000 – lassen sich Durchflussraten von 1550 l/min erreichen. Damit stehen die kompakten Ventilinseln der Serie JSY dem etablierten Equipment im Markt in keiner Weise nach.

Zwischen Ventilinsel und Verbraucher genügt schon eine kurze, wenig aufwändige Verschlauchung.
Zwischen Ventilinsel und Verbraucher genügt schon eine kurze, wenig aufwändige Verschlauchung.
(Bild: Mathias Schroeder/cm-digital)

Den ISO-Ventilen überlegen

Im Vergleich zu ISO-Ventilen bauen die JSY-Ventile deutlich kompakter und bieten höhere Durchflusskennwerte. Ein ISO-Ventil der Norm 15407 besitzt eine Baubreite von 18 mm. In Standardtests werden damit Durchflüsse von 525 l/min erreicht. Unter gleichen Bedingungen liefert ein Ventil der Serie JSY3000 einen Durchfluss von 567 l/min. Die Baubreite beträgt lediglich 10 mm und ist damit um fast die Hälfte schmaler. Gleichzeitig wird Gewicht gespart. Während ein ISO-Ventil rund 180 g wiegt, bringt das JSY3000-Ventil nur 55 g auf die Waage. Dadurch ist eine Platzierung deutlich näher an den Aktoren wie Greifern oder Zylinder begünstigt.

Hierbei kommt den Ventilen der JSY-Serie ihre hohe Schutzart zugute: Die Baugröße JSY1000 verfügt über die Schutzart IP40, die Baugrößen 3000 und 5000 verfügen sogar über die Schutzart IP67.

Wer Energie sparen möchte, kann die JSY-Ventile der Baugrößen 3000 und 5000 mit einem Power Saver ausstatten. Der im Ventil eingebaute Schaltkreis senkt die Leistung nach 67 ms von 0,35 W auf 0,1 W ab. Bei der Baugröße JSY1000 ist der Power Saver standardmäßig eingebaut. Er senkt die Leistung von 0,5 W auf 0,2 W ab. Auf diesem Weg spart der Power Saver Energie und trägt dazu bei, dass die Temperatur von Maschinen und Equipment möglichst niedrig bleiben.

Maxi-Sortiment mit Mini-Produkten

„Als einer der führenden Hersteller und Lösungsanbieter für pneumatische und elektrische Automatisierungstechnik sieht SMC im Thema Miniaturisierung die Chance, sich zu differenzieren“, benennt Olaf Hagelstein eine tragende Säule der seit einigen Jahren umgesetzten Produktstrategie seines Unternehmens. Das SMC-Sortiment umfasst daher nicht nur Ventile im Miniaturformat, sondern auch ein ergänzendes Angebot, das Zylinder, Greifer, Schwenkantriebe, Präzisions-Schlitteneinheiten ebenso einbezieht wie die entsprechend angepasste Luftaufbereitung.

Eine wichtige Komponenten im Programm sind spezielle Schläuche mit einem Aussendurchmesser von 2 mm. Mit einem Biegeradius von lediglich 4 mm ermöglichen sie Verschlauchungen auf kleinstem Raum.

Die Pneumatik-Winzlinge aus dem Hause SMC leisten Großes in der Automatisierung. Die kleinen Ventile, Zylinder und Greifer bringen geringes Gewicht auf die Waage, lassen sich flexibel positionieren, zeigen wenig Verschleiß und reduzieren den Energieverbrauch.

Damit sparen sie Geld und tragen zu einer effizienten Produktion bei. Was die Luftversorgung angeht, ist bei den neuesten Modellen der JSX-Serie das Machbare umgesetzt. Man darf also gespannt sein, mit welchen Ideen es die Ingenieure in Zukunft schaffen, diese Grenze weiter in Richtung Miniaturisierung zu verschieben. (br)

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