Starke Zwerge, Miniatur-
Pneumatik setzt neue Massstäbe

Starke Zwerge, Miniatur-Pneumatik setzt neue Massstäbe
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Pneumatische Miniatur-Komponenten im Vergleich mit einem Würfelzucker: v.l.n.r. Zweifinger-Greifer, Zylinder für Direktmontage und zwei Ventie
13.05.2011 | Miniaturisierung findet in vielen Industrien statt. Vermehrt fordern Maschinenbauer immer kompaktere und leichtere Komponenten, die jedoch gleiches oder mehr leisten als die grösseren Vorgängermodelle. SMC setzt bei der Miniatur-Pneumatik Massstäbe und zeigt damit den aktuellsten Stand der Technik in der Drucklufttechnologie.

Den Stand der Miniaturisierung markieren heute Anschlussgrössen von M3 und M5, Pneumatikantriebe mit zwei bis sechs Millimeter Durchmesser und Ventile in der Grösse eines Würfelzuckers mit Leistungsaufnahmen zwischen 0,1 und 0,5 W. M3-Verschraubungen und Schläuche mit zwei Millimeter Aussendurchmesser vervollständigen die Palette der Miniatur-Pneumatik.
Der Anstoss zur Miniaturisierung kommt aus der Bestückungstechnik für Leiterplatten in der Elektronik, die kleine Handlingsgeräte benötigt. Es ist nicht nur vom Gewicht her ein Missverhältnis, wenn ein 500 Gramm schwerer Greifer eingesetzt wird, um elektronische Bauteile zu handhaben, die nur fünf Gramm wiegen. Auch die Maschinendynamik leidet darunter. Aber nicht nur die Leiterplattenbestückung ist ein Einsatzfeld für die Miniatur-Pneumatik. Sie findet überall Anwendung, wo platzsparende Bauweise gefordert wird, oder wenn gewichtsparend konstruiert werden muss, um möglichst kleine Massen zu bewegen. Diese Anforderungen stellt insbesondere die Handhabungstechnik in ganz unterschiedlichen Branchen.

So klein wie Würfelzucker

So klein wie Würfelzucker
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Die ovale Spule des Ventil-Betätigungsmagneten vergrössert den Spulenquerschnitt. Dieser verkleinert die Leistungsaufnahme bei gleicher Kraft.
Als weltweit führender Experte in der Pneumatik bietet SMC in der Miniatur-Pneumatik das volle Leistungsspektrum und dieselbe Funktionssicherheit wie für die «Standardgrössen-Pneumatik». So verschieden wie die Anwendungen selbst sind auch die pneumatischen Miniatur-Antriebe: Zylinder, Kompaktzylinder, Kompaktschlitten in normaler Ausführung oder als Präszisionsversion, Schwenkantriebe sowie Greifer in verschiedensten Ausführungen. Die kleinsten davon funktionieren mit Kolben von vier oder sechs Millimeter Durchmesser. Trotz der winzigen Bauweise lassen sich noch Signalgeber für die Positionsabfragung anbringen. Ein Nadelzylinder, etwa in der Grösse eines Streichholzes, arbeitet gar mit einem Kolben von zwei Millimeter Durchmesser.
Pneumatische Miniatur-Magnetventile sind bei SMC in 3/2-, 5/2- und 5/3-Wegeausführungen erhältlich. Das kleinste aus der Palette besitzt etwa die Grösse eines Würfelzuckers und einen Durchfluss von 15 l/min. Der Winzling eignet sich insbesondere für Anwendungen mit kurzen Schaltzeiten und grossem Durchfluss. Das 3/2-Wegeventil kann bei Drücken zwischen 0 und 7 bar sowie für Vakuumanwendungen verwendet werden. Die elektrische Leistung des Ventils ist durch die Baugrösse der Spule beschränkt. Um trotz Miniaturbauweise eine höchstmögliche Leistungsausnützung zu erreichen, entwickelten die Pneumatik-Experten von SMC eine Magnetspule mit ovalem Querschnitt. Die ovale Spule des Magneten ergibt einen grösseren Spulenquerschnitt und führt damit zu einem optimalen Verhältnis von grösstmöglicher Leistung und kleinstmöglichem Bauraum.
Damit die Miniaturisierungs-Fortschritte bei den Komponenten nicht durch Verschraubung oder Luftaufbereitung wieder aufgezerrt werden, bietet SMC auch hier gesamte Programme an. Miniatur-Wartungseinheiten bestehen aus 5µm-Filter und Regler. SMC führt Miniatur-Wartungseinheiten, welche trotz ihrer minimalen Abmessungen mit einem automatischen Kondensatablass bestückt sind. Wichtige Komponenten sind auch Miniatur-Verschraubungen, Steckverbindungen und spezielle Schläuche. Mit ihrem Aussendurchmesser von zwei Millimetern lassen sie sich mit einem Biegeradius von vier Millimetern verlegen, damit ist die Verschlauchung auf kleinstem Raum möglich.

Der Norm voraus

Der Norm voraus
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Ventilbatterie mit SJ2000 Ventilen von SMC: Mit ISO-Ventilen bräuchte man mehr als doppelt so viel Platz.
Zugegeben, die Miniatur-Pneumatik ist nicht jedes Maschinenbauer’s Sache. Wo Platzverhältnisse nicht ausschlaggebend sind, wo raue Betriebsbedingungen herrschen und wo kein Kleinteile-Handling gefordert wird, greift man nicht auf Miniatur-Pneumatik zurück. Dennoch veranschaulicht sie sehr gut den Stand der Technik und was in der industriellen Automation mit Pneumatik alles möglich ist. Pneumatik-Komponenten werden bei gleich bleibender oder besserer Leistung immer kompakter. So zeigt sich, wie innovative Pneumatik-Lösungen der Norm, welche zweifelsohne auch ihre Vorteile hat, vorauseilen.
Das kleinste genormte Pneumatik-Ventil (ISO 15407 Baugrösse 02) hat eine Breite von 18 Millimeter und eignet sich für Zylinder bis zu einem Kolbendurchmesser von 80 Millimetern. Die meistverkauften Pneumatik-Zylinder haben jedoch einen Kolbendurchmesser von 20 bis 25 Millimeter. Zur Ansteuerung solcher Zylinder genügen bezüglich Durchflussleistung Ventile, wie etwa aus der Serie SJ2000 von SMC, mit einer Baubreite von 10 Millimeter. Auf den ersten Blick ist der gewonnene Raum mit einem einzelnen Ventil verschwindend klein. Bei Ventilbatterien und grösseren Produktionsanlagen summiert sich dies: Eine Ventilbatterie mit jeweils acht Ventilen wird mit ISO-Ventilen 275 mm lang und 95 mm hoch, verglichen mit 118 mm bzw. 40 mm bei SJ2000 Ventilen.
Mit Zylindern ist dasselbe möglich. Der Vergleich zeigt auch hier: Wer bei gleichem Kolbendurchmesser auf die Norm verzichtet, spart bis zu 50 Prozent Bauraum. Sogar bei Kompaktzylindern sind Platzeinsparungen von rund 16 Prozent möglich. Damit einhergehend sind entsprechende Gewichtsersparnisse von bis zu 40 Prozent. Gerade in der heutigen Zeit, da Produktionsflächen nicht unwesentlich Geld kosten, rechnet sich ab gewissen Grössen der eingesparte Platz.
Die harte Praxis beweist in unzähligen Einsatzfällen, dass Miniatur-Pneumatik trotz kleiner Abmessungen keineswegs eine Spielerei, sondern ausgeklügelte Technik und auf optimale Leistung, durchgängige Präzision und kompletten Pneumatik-Funktionsumfang ausgerichtet ist. Am Beispiel von SMC zeigt sich, wie die Miniaturpneumatik ihren wichtigen Beitrag leistet, damit Maschinen und Anlagen immer kompakter gebaut und mit immer mehr Funktionen ausgerüstet werden können. Nicht zuletzt spart das kleine Betriebsvolumen der Miniaturpneumatik beachtliche Mengen an Druckluft. So kann selbst die Druckluftversorgung sehr viel kleiner dimensioniert werden.

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