räumliche Anordnung der Teile Gewicht, Größe und Form der zu fassenden Teile

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1 c) Anpassung des Netzdruckes Nach der Optimierung des gesamten Umfeldes und der Anpassung des Fließdruckes sollten Sie auch den Netzdruck anpassen können. Dies würde die Kompressorlaufzeiten reduzieren und die Energiekosten deutlich minimieren. Zusammengefasst kann gesagt werden: Die Optimierungskosten im Umfeld des Druckluftwerkzeuges amortisieren sich oft in kurzer Zeit. Zusammenfassend lässt sich Folgendes sagen: Druckluftmotoren können zu Recht als sichere und robuste Antriebssysteme bezeichnet werden. Sie kommen dann zum Einsatz, wenn ein leichter, überlastsicherer und leistungsstarker Antrieb nötig ist. 1.8 Greifer Nachdem wir die Druckluftmotoren abgeschlossen haben, wollen wir uns noch mit den Greifern, den Schwenkantrieben und den Signalgebern befassen. Die heutige, moderne Handhabungs-, Montage- und Automatisierungstechnik ist ohne funktionierende Greifersysteme nicht mehr denkbar. Diese pneumatisch angetriebenen Greifer werden hauptsächlich in der Handhabungs- und Montagetechnik eingesetzt. Um die dynamischen Kräfte, die auf die Handlinggeräte wirken, möglichst klein zu halten, wurden kompakte und leichte, auf den Bedarf angepasste Greifer entwickelt. Das Verhältnis von Haltekraft in Newton zum Eigengewicht in Gramm kann als Maß für die Effizienz eines Greifers angesehen werden. Es sollte ein Verhältnis von 1 : 1 angestrebt werden. Wie Sie schon gelesen haben, gibt es bei den Greifern, entsprechend den unterschiedlichen Anwendungsbedingungen, eine Vielzahl verschiedener Greiferkonstruktionen. Diese werden in folgende Hauptgruppen unterteilt. Sehen Sie dazu die nachfolgende Abbildung: Abb Aufteilung der Greifer in Hauptgruppen Um Fehlgriffe, die ganze Anlagen oder Maschinen beschädigen können, zu verhindern, besitzen die Greifersysteme eine berührungslose Abfrage an den Fingerpositionen. Auswahlkriterien Um ein geeignetes Greifermodell auszuwählen, müssen Sie folgende Daten berücksichtigen: räumliche Anordnung der Teile Gewicht, Größe und Form der zu fassenden Teile 44

2 Betriebsdruck Kraftangriffspunkt die geforderte Zentrier- und Wiederholgenauigkeit Räumliche Anordnung der Teile Je nach den vorhandenen Platzverhältnissen können Werkstücke auf die verschiedensten Arten und Weisen gefasst und bewegt werden. Soll z. B. eine Welle gegriffen werden, kann dies mit einem 2-Finger-Greifer seitlich oder mit einem 3-Finger- Greifer von oben erfolgen. Abb Prinzip 2-Finger-Greifer Abb Prinzip 3-Finger-Greifer Ein 180 -Winkelgreifer kann bei in der Höhe beschränkten Platzverhältnissen, oder um Bewegungen in der Z-Achse einzusparen, eingesetzt werden. Abb Pick-and-place-Anwendungsbeispiele mit einem 180 -Winkelgreifer Um sehr große Werkstücke zu fassen, ist es sinnvoll, von der Zulieferindustrie angebotene Großhubgreifer einzusetzen. Diese haben einen großen Öffnungshub und können somit auch entsprechend größere Werkstücke greifen. Wichtig ist in diesem Zusammenhang, dass Sie bei solchen Anwendungsfällen die Informationen der Hersteller beachten. 45

3 Zum besseren Verständnis der Greifertechnologie wollen wir uns zuerst den 2-Finger-Greifer anschauen. Dies sind die am häufigsten verwendeten Greifer. Sie werden wahlweise als Winkel- und als Parallelgreifer sowie in den Ausführungen einfach- und doppeltwirkend ausgeführt. Der Winkelgreifer hat gegenüber den Parallelgreifern eine einfachere Konstruktion und ist daher günstiger. Zu beachten ist bei dieser Bauform, dass die Haltekraft im Verhältnis zum Hebelarm schnell abnimmt. Im nachfolgend dargestellten Typ sehen Sie einen 40 -Winkelgreifer. Die Konstruktion besteht aus zwei entgegengesetzt fahrenden Kolben, welche die Finger schließen und öffnen. Dies ermöglicht trotz kompakter Bauweise eine hohe Haltekraft. Abb Typischer pneumatischer Winkelgreifer Weiterhin werden noch verwendet: 3-Fingergreifer zum Halten von Kugeln und Rundteilen 4-Fingergreifer zum Halten von quadratischen Querschnitten oder Kugeln In einer Sonderform der pneumatischen Greifer werden diese mit einem aufblasbaren Gummibalg ausgestattet. Das wollen wir etwas genauer durchdenken. Diese Sonderformen vereinen das Greiforgan mit pneumatischer Druckregelung mit den physikalischen Eigenschaften des Gummis. Diese Neuentwicklung verleiht Industrierobotern und mechanischen Handhabungssystemen eine ganz besondere Feinfühligkeit, sodass Produkte sehr sanft und schonend bewegt werden können. Zur Funktion: Der Innengreifer wird entspannt in ein Produkt eingeführt und bläst sich dann auf, um sich an den Innendurchmesser des Teils anzulegen. Im Gegensatz dazu wird der Außengreifer über das Produkt gestülpt und umschließt das Produkt dann sicher, indem sich der Gummi aufbläst. Ausführungen mit unterschiedlichem Aufblasdruck erlauben dann auch die Anpassung an leichte sowie an schwere Lasten. Diese gepolsterte Umschließung trägt dazu bei, Bruch oder andere Schäden beim Transport von Produkten zu vermeiden. Diese pneumatischen Innen- und Außengreifer bewähren sich beim Verlagern, der Montage, dem Transport und vielen weiteren Greiferanwendungen. 46

4 Vorteile dieser pneumatischen Greifertechnologie sind: Extrem anpassungsfähig: Mit dem aufblasbaren Gummikörper der Innengreifer können sehr unterschiedlich geformte Produkte transportiert werden. Sanfter Griff und hohe Tragkraft: Durch die Verteilung der Haltekraft auf eine größere Fläche als bei einer mechanischen Greifeinheit können selbst schwere Lasten sanft und sicher bewegt werden. Abdruckfreier Kontakt: Der sanfte Druck von Gummi und Luft erlaubt selbst den Transport von Gummi und Glasgegenständen ohne Berührungsspuren auf der Oberfläche. Kostengünstig: Im Allgemeinen kosten diese Innengreifer weniger als mechanische Greifer. Langlebigkeit: Da Innen- wie auch Außengreifer weder Lager noch Dichtungen besitzen, sind sie auch in rauer Umgebung störungsunanfällig. Nachdem Sie sich jetzt über den Aufbau und die Einsatzgebiete der Greifer einen Überblick verschafft haben, möchte ich mit Ihnen als nächstes das Thema der Schwenkantriebe besprechen. 1.9 Schwenkantriebe Im nächsten Thema der Antriebe wollen wir uns mit den Schwenkantrieben befassen. In der Handhabungstechnik, das ist ein Teilgebiet der Automatisierungstechnik, gewinnen pneumatische Schwenkantriebe zunehmend an Bedeutung. Wie Sie sicherlich schon gesehen haben, werden mit ihnen Werkstücke gedreht und gewendet sowie in der Prozessautomatisierung Absperrventile, Klappen usw. betätigt. Kleine Abmessungen, geringes Gewicht, Unempfindlichkeit gegenüber klimatischen Bedingungen, das sind nur einige Eigenschaften, über die ein pneumatischer Schwenkantrieb verfügen muss. Es wird zwischen zwei Grundprinzipien unterschieden: Abb Übersicht Schwenkantriebe Beginnen wollen wir mit dem Schwenkflügeltyp. Wie funktioniert dieser Schwenkflügeltyp? Nun, das ist gar nicht so kompliziert. Die Druckluft wirkt immer direkt auf einen Flügel, der an einer kugelgelagerten Antriebswelle angebracht ist. Dieser Flügel ist mit einer speziellen dreidimensionalen Elastomerdichtung gegen die Gehäusewand abgedichtet. Das zylindrische Gehäuse der Schwenkantriebe besteht meist aus Aluminium. Es sind auf dem Markt verschiedene Schwenkflügeltypen mit den Drehwinkeln 90, 180 und 270 erhältlich. 47

5 d) Industriestoßdämpfer Die Energie wird gleichmäßig über den ganzen Hub absorbiert. Die Industriestoßdämpfer entwickeln wesentlich geringere Bremskräfte als herkömmliche Dämpfungs elemente. Die kinetische Energie wird in Wärmeenergie umgewandelt. Zudem erfolgt eine gleichmäßige Geschwindigkeitsabnahme bis zum Stillstand. Diese Art der Dämpfung ist nahezu optimal. So, nun haben Sie einen kleinen Überblick über die verschiedenen Dämpfungssysteme und wir können uns im nächsten Kapitel den Ventilen widmen. Zuvor wollen wir aber noch einmal zusammenfassen, was Sie in diesem umfangreichen Kapitel alles durchgearbeitet und somit gelernt haben Zusammenfassung Ja, lieber Fernlehrgangsteilnehmer, gut die Hälfte dieses Lehrbriefes haben Sie durchgearbeitet. Wieder einmal haben Sie Lernbereitschaft, Engagement und Durchhaltewillen bewiesen. Diese von Ihnen unter Beweis gestellten Kompetenzen sind es, die Sie in Ihrem beruflichen, aber auch privaten Alltag auszeichnen und immer voranbringen werden. Sicherlich konnten Sie auch eine Menge neuer Informationen verarbeiten, um pneumatische Zusammenhänge überhaupt, oder besser verstehen zu können. Sie haben erfahren, in welcher Breite und auf den jeweiligen Einsatzzweck angepassten Form pneumatische Antriebe in der heutigen Automatisierung schnell und zuverlässig ihre Aufgaben erfüllen. Begonnen haben wir mit den geradlinigen Antrieben, den verschiedenen Zylindern mit ihren unterschiedlichen Bauformen, Befestigungsarten und den benötigten Zylinderberechnungen. Zu nennen wären hier: einfach- und doppeltwirkende Zylinder sowie deren Endlagendämpfung. Dann kamen die Sonderbauformen der Zylinder, das waren die Zylinder mit durchgehender Kolbenstange, der Doppelkolbenzylinder, die Tandemund Mehrstellungszylinder. Nachdem wir uns dann einen Überblick über die Befestigungsmöglichkeiten dieser besprochenen Zylinder verschafft haben, wandten wir uns der Gruppe der speziellen Linearzylinder zu. Dies waren die kolbenstangenlosen Zylinder mit oder ohne Führung, z. B. Schlittenzylinder, Schlittenzylinder mit Präzisionsführung und der speziellen Hubschwenkeinheit. Sie erlernten jeweils Aufbau und Verwendungszweck dieser Zylindertypen. Anschließend kam das große Gebiet der Zylinderberechnungen. Wir beschäftigten uns mit den am Zylinder wirkenden Kräften, der theoretischen und der effektiven Zylinderkraft sowie dem Lastfaktor. Darauf folgend haben wir uns mit den Zylindergeschwindigkeiten beschäftigt. Sie haben in diesem Zusammenhang die Abund Zuluftdrosselung sowie die Schnellentlüftung und deren Einsatzzwecke und Anwendungsbereiche kennengelernt. Im letzten Punkt, der Zylinderberechnungen, haben wir uns mit dem Luftverbrauch und dem Spitzenluftverbrauch beschäftigt. Wie Sie erfahren haben, ist dies eine entscheidende Größe, hängt davon doch die Auslegung des gesamten Druckluftnetzes ab. Im nächsten Punkt haben wir uns mit den Druckluftmotoren beschäftigt. Nachdem wir Vor- und Nachteile gegenübergestellt haben, schauten wir uns die möglichen Einsatzgebiete und Bauformen wie z. B. Lamellen-, Zahnrad- und Turbinenantrieb an. Außerdem stellten wir beim Druckluftmotor fest, was die Voraussetzung für eine effektive Werkzeugnutzung ist. 52

6 Darauf folgend haben wir uns die pneumatischen Greifer etwas genauer angeschaut. Sie kennen jetzt den konstruktiven Aufbau, die möglichen Einsatzgebiete und wissen, warum diese pneumatischen Greifer aus der Handhabungs- und Automatisierungstechnik nicht mehr wegzudenken sind. Auch bei den Schwenkantrieben kennen Sie jetzt das Einsatzgebiet und den Zweck dieser Schwenkflügel- oder Zahnstangenkonstruktionen sowie der Schwenktische. Den vorletzten Punkt bildeten die Signalgeber mit den Reedschaltern und den elektronischen Schaltern. Zum Abschluss haben wir dann das wichtige Thema der Dämpfung der kinetischen Energie besprochen. Nachdem Sie sich die Zusammenfassung durchgelesen haben, sehen Sie noch einmal, welche Fülle an Themen wir gemeinsam durchgearbeitet haben. Ich gratuliere Ihnen Übungen Übung 1 In welchen Fällen werden einfachwirkende Zylinder eingesetzt? Übung 2 Zeichnen Sie das Symbol eines einfachwirkenden Zylinders, beschreiben Sie, aus welchen Bauteilen er besteht und wie er funktioniert! Übung 3 Welche Faktoren bestimmen die Hublänge eines einfachwirkenden Zylinders? Übung 4 Welche Vor- und Nachteile hat der doppeltwirkende Zylinder im Vergleich zum einfachwirkenden Zylinder? Vorteil: Nachteil: Übung 5 Zeichnen Sie das Symbol des doppeltwirkenden Zylinders, beschreiben Sie, aus welchen Bauteilen er besteht und wie er funktioniert. Denken Sie dabei auch an die erreichbaren Kräfte. Übung 6 In einer Werkstatt ist ein Zylinder mit einem Durchmesser von 63 mm vorhanden. Er soll in einer Förderanlage eingebaut werden, um eine Last von N zu bewegen. Der Betriebsdruck beträgt 6 bar. Kann der Zylinder mit diesem Durchmesser eingesetzt werden? Die Reibungsverluste können vernachlässigt werden. 53

7 Übung 7 Welchen Zweck hat die Endlagendämpfung eines Pneumatikzylinders? Übung 8 Bei den doppeltwirkenden Zylindern gibt es unterschiedliche Bauformen. Einer davon ist der kolbenstangenlose Zylinder. Beschreiben Sie dessen Aufbau! Übung 9 Was ist nach Ihrer Meinung der entscheidende Vorteil eines kolbenstangenlosen Zylinders? Übung 10 Kommen wir nun zu einem zweiten Bereich der pneumatischen Antriebe, den Druckluftmotoren. Wo werden diese nach Ihrer Meinung vernünftig eingesetzt? Übung 11 Wie bei den Zylindern gibt es auch bei den Druckluftmotoren unterschiedliche Bauarten. Welche Bauarten werden unterschieden? Übung 12 Nachdem Sie die Einsatzgebiete und die Bauarten der Druckluftmotoren benannt haben, beschreiben Sie bitte die Funktionsweise eines Lamellenmotors. Übung 13 Ein Pneumatikzylinder hat einen Kolbendurchmesser von 40 mm und einen Kolbenstangendurchmesser von 15 mm. Wie groß ist die wirksame Kolbenkraft F 1 beim Ausfahren des Zylinders, und wie groß ist die Rückzugskraft F 2 beim Einfahren des Zylinders? Wir gehen von einem Druck von 5,5 bar und einem Wirkungsgrad von η = 80 % aus. Übung 14 In einer Spannvorrichtung wird eine Kraft von 3500 N benötigt. Wir gehen von einem Druck von 6,5 bar und einem Wirkungsgrad von η = 85 % aus. Gesucht ist der kleinstmögliche Zylinderdurchmesser. Folgende Durchmesser stehen zur Verfügung: 32, 40, 50, 63, 80, 100 und 125 mm. Die Lösungshinweise finden Sie im Kapitel 3. 54