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Wie man einen pneumatischen Antrieb für industrielle Anwendungen richtig dimensioniert

Der Sommer ist die ideale Zeit für die Wartung und Modernisierung von Industriemaschinen. Denken Sie auch über die Optimierung von Automatisierungssystemen und pneumatischen Antrieben nach? Lesen Sie unseren Artikel und erfahren Sie, wie Sie diese für einen effizienten und reibungslosen Betrieb richtig dimensionieren.

Arten von pneumatischen Antrieben und ihre Verwendung in der industriellen Automatisierung

Pneumatische Antriebe dienen zum Öffnen und Schließen verschiedener Systeme in der Industrie und in Gebäuden. Da sie auf einem mechanischen Prinzip basieren und nur Druckluft enthalten, sind sie sehr vielseitig und sicher für Menschen und die Umwelt. Sie finden Anwendung in der industriellen Automatisierung, bei der Steuerung von Montagelinien, Türen, Verpackungs- und anderen Industriemaschinen, in Bewässerungssystemen sowie im Gesundheitswesen, in der Landwirtschaft oder im Bauwesen.

Pneumatische Systeme werden mit Druckluft betrieben, die von einem Kompressor zum Antrieb geleitet wird. Die so gewonnene Energie wandelt der Antrieb in mechanische Bewegung um. Je nachdem, in welche Richtung und auf welche Weise sich die pneumatischen Antriebe bewegen, unterscheiden wir 3 Typen.

Linearer pneumatischer Antrieb

Ein linearer oder Kolbenantrieb bewegt sich gerade hin und her. Er wird zum Verschieben, Heben oder Drücken entlang einer geraden Linie verwendet, z. B. zum Einschieben von Kartons in eine Verpackungsmaschine.

Kolbenloser pneumatischer Antrieb

Er bewegt sich wie ein linearer Antrieb, hat jedoch keinen Kolben. Stattdessen verfügt er über einen Schlitten außerhalb des Zylinders, der durch einen Magneten oder eine mechanische Verbindung innerhalb des pneumatischen Zylinders gesteuert wird. Dadurch ist dieser Typ kompakter und auch für lange Hübe geeignet.

Rotationspneumatischer Antrieb

Er dreht sich um eine Achse, entweder in einem bestimmten Bereich (z. B. 90°) oder kontinuierlich. Ein Beispiel für seine Verwendung ist ein Schwenkarm an einer Montagelinie. Er wird aber auch mit Kugelhähnen und Klappen kombiniert, wo er zum Öffnen und Schließen des Durchflusses von gasförmigen oder flüssigen Betriebsstoffen dient.


Pneumatischer Antrieb TORK mit Kugelhahn

Die häufigsten Mythen über pneumatische Antriebe

Mythos 1: „Je größer der pneumatische Antrieb, desto besser die Leistung.“

Tatsächlich verbraucht ein überdimensionierter pneumatischer Antrieb unnötig mehr Luft und Energie. Die richtige Dimensionierung entsprechend der spezifischen Anwendung ist der Schlüssel zu Effizienz und längerer Lebensdauer.

Mythos 2: „Pneumatische Antriebe sind immer laut und ineffizient.“

Moderne pneumatische Systeme mit hochwertiger Filtration und Durchflussregelung sind sehr leise und energieeffizient. Ein richtig konzipiertes System kann zuverlässiger und kostengünstiger in der Wartung sein als elektrische Alternativen.

Mythos 3: „Die Dimensionierung des pneumatischen Antriebs ist unwichtig, nur der Luftdruck zählt.“

Der Druck allein reicht nicht aus. Es ist entscheidend, auch die Kolbengröße, den Luftdurchfluss, die Hubhöhe, die Geschwindigkeit und die Betriebsbedingungen zu berücksichtigen. Nur eine umfassende Berechnung gewährleistet eine optimale Funktion und einen sicheren Betrieb.

Warum ist die genaue Dimensionierung von pneumatischen Antrieben wichtig?

Die richtige Dimensionierung eines pneumatischen Systems hat direkten Einfluss auf seine Effizienz, Genauigkeit und Geschwindigkeit sowie auf die Lebensdauer und Sicherheit des Systems. Nur ein pneumatischer Antrieb mit den entsprechenden Parametern gewährleistet eine effiziente Energienutzung, optimale Betriebskosten und eine stabile Leistung ohne Luftverluste.

Ein unterdimensionierter pneumatischer Antrieb hat nicht genügend Kraft und wird überlastet, was zu häufigeren Ausfällen, schnellerem Verschleiß und kürzerer Lebensdauer führt. Eine Überdimensionierung hingegen verursacht einen höheren Verbrauch und unnötige Kosten.

In beiden Fällen sind die nachfolgenden industriellen Systeme durch Ausfälle gefährdet, was zu Produktionsstillständen oder sogar zu Verletzungen von Mitarbeitern führen kann. Die Investition in qualitativ hochwertige und richtig dimensionierte pneumatische Antriebe lohnt sich daher auf jeden Fall.

Schlüsselparameter für die richtige Dimensionierung eines pneumatischen Systems

Der Auswahl eines geeigneten pneumatischen Antriebs muss eine gründliche Analyse der erforderlichen Arbeitsparameter (insbesondere der Last) und der Umgebungsbedingungen vorausgehen. Was die Umgebung betrifft, müssen Sie Temperatur, Feuchtigkeit und Staub berücksichtigen und die entsprechende Lösung wählen. Wenn der Antrieb in einer explosionsgefährdeten Umgebung eingesetzt werden soll, muss er ATEX-zertifiziert sein.

Die Größe und Art der Last bestimmt direkt, welche Kraft durch den Kolben in N (F) benötigt wird. Diese kann als Produkt ihrer aktiven Fläche in m2 (A) und des Luftdruckunterschieds in Pa (P) berechnet werden: F = P × A. Es ist jedoch notwendig, Verluste durch Reibung, Druckverluste in der Rohrleitung usw. zu berücksichtigen.

Die Geschwindigkeit der Kolbenbewegung hängt vom Luftdurchfluss ab und kann mit der Formel v = Q/A berechnet werden, wobei v die Geschwindigkeit, Q der Durchfluss und A die Kolbenfläche ist. Auch hier müssen jedoch die individuellen Betriebsbedingungen berücksichtigt werden, wie die Einstellung der Durchflussventile und die Belastung des Kolbens; die angegebene Formel gilt nur für ideale Bedingungen und die Berechnung des Luftdurchflusses wird von vielen weiteren Faktoren beeinflusst, einschließlich der Luftfiltereinheiten.

Nach diesen Formeln können Sie also die erforderliche Kolbenfläche und den Druck des pneumatischen Antriebs bestimmen. Bei der Dimensionierung sollten Sie auch die Hubhöhe und die gewünschte Bewegungsdynamik berücksichtigen, damit der Antrieb im gesamten Bereich der Betriebsbedingungen zuverlässig arbeitet.


Doppeltwirkender Pneumatikantrieb TORK

Empfohlene pneumatische Antriebe aus unserem Angebot

In unserem Angebot finden Sie hochwertige einfach- und doppeltwirkende pneumatische Antriebe des Herstellers TORK für die unterschiedlichsten Anwendungen. Alle sind aus hochwertigem Edelstahl gefertigt und halten auch anspruchsvollen industriellen Bedingungen stand.

Zum Beispiel ist der leistungsstarke, zuverlässige und kompakte doppeltwirkende Pneumatikantrieb TORK T-RA60 DA für schnelle oder langsame Drehungen um 90° ausgelegt. Er findet breite Anwendung bei Kugelhähnen, Klappen, Gewinden oder Dämpfern. Der einfachwirkende Pneumatikantrieb TORK DN 40 wird mit einem bereits montierten Edelstahl-Kugelhahn geliefert. Zu den pneumatischen Antrieben bieten wir auch sämtliches Zubehör an, wie Durchflussregelventile oder Filtereinheiten zur Luftaufbereitung.

Bei Fragen zögern Sie nicht, uns zu kontaktieren. Wir bieten Ihnen gerne kostenlose fachliche Beratung bei der Auswahl des geeigneten pneumatischen Antriebs oder entwerfen eine Lösung, die auf Ihre Bedürfnisse zugeschnitten ist.

FAQ – Häufig gestellte Fragen zu pneumatischen Antrieben

Was ist der Unterschied zwischen einem einfachwirkenden und einem doppeltwirkenden pneumatischen Antrieb?

Ein einfachwirkender pneumatischer Antrieb nutzt Druckluft nur für eine Bewegungsrichtung, und die Rückkehr wird durch eine Feder gewährleistet. Er eignet sich eher für einfache Anwendungen.

Ein doppeltwirkender pneumatischer Antrieb arbeitet mit Luft in beide Richtungen, ist leistungsstärker, schneller und wird hauptsächlich in der industriellen Automatisierung eingesetzt, beispielsweise zur Steuerung von Ventilen, Klappen oder Industriemaschinen.

Wie erkenne ich einen richtig dimensionierten pneumatischen Antrieb?

Eine richtige Dimensionierung des pneumatischen Antriebs bedeutet, dass der Antrieb die erforderliche Last problemlos bewältigt, effizient arbeitet, ohne häufige Ausfälle und ohne übermäßigen Luftverbrauch.

Wenn der Antrieb unterdimensioniert ist, kommt es zu Überlastung und schnellerem Verschleiß. Bei Überdimensionierung steigen wiederum unnötig die Betriebskosten. Daher ist es wichtig, bereits bei der Auswahl die Berechnung der Kraft und des Luftdurchflusses durchzuführen.

Wie lange ist die Lebensdauer von pneumatischen Antrieben und wie kann man sie verlängern?

Die Lebensdauer von pneumatischen Antrieben liegt im Bereich von Hunderttausenden bis Millionen von Zyklen, abhängig von der Qualität des Produkts, den Betriebsbedingungen und der regelmäßigen Wartung. Für eine lange Lebensdauer sind eine korrekte Filtration und Aufbereitung der Druckluft, regelmäßige Dichtheitsprüfungen und die richtige Dimensionierung des Antriebs für die spezifische Anwendung entscheidend.