ISO 6432 RundzylinderMC Reihe

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Anforderungen moderner kompakter pneumatischer Systeme

Moderne Automatisierungsarchitekturen — Elektronikmontagelinien, Verpackungsmaschinen sowie Sortier- und Handhabungsstationen in der Pharmaindustrie — konzentrieren eine wachsende Anzahl von Aktuatoren auf immer kleinerem Raum.

Unter diesen Bedingungen muss der lineare Pneumatikzylinder ausreichende Kräfte bei minimalem Bauraum liefern und gleichzeitig eine Positionierwiederholgenauigkeit gewährleisten, die mit den Prozesstoleranzen kompatibel ist, sowie eine Lebensdauer bieten, die Millionen von Zyklen ohne Wartung ermöglicht.

Die ISO 6432 Norm, die die Schnittstellenmaße für Zylinder mit Bohrungen von 8 bis 25 mm definiert, erfüllt die Anforderungen an die Austauschbarkeit: Sie ermöglicht den Austausch eines Aktuators ohne Neukonstruktion der Baugruppe, die Standardisierung der Lagerhaltung und die Reduzierung von Stillstandszeiten.

Die Einhaltung der Norm allein unterscheidet jedoch keinen Zylinder von einem anderen. Die tatsächliche Leistung wird durch die internen Konstruktionsentscheidungen bestimmt.

Grenzen konventioneller Lösungen

Mikrozylinder traditioneller Bauart in diesen Größen weisen wiederkehrende Schwachstellen auf.

Das erste Problem ist die Haftreibung. Standarddichtungen neigen dazu, den Losbrechdruck mit zunehmendem Verschleiß zu erhöhen und erzeugen ein Stick-Slip-Phänomen, das die Positioniergenauigkeit beeinträchtigt.

Bei schnellen Zyklen können bereits wenige Zehntelmillimeter Abweichung die Qualität des Endprodukts beeinträchtigen.

Das zweite betrifft das radiale Spiel der Kolbenstange. Ohne spezielle Führung arbeitet der Kolben mit übermäßigem Spiel, insbesondere am Hubende, wo die Querkräfte am höchsten sind. Das Ergebnis ist ein asymmetrischer Verschleiß der Dichtungen, zunehmende Leckagen und ein Kraftverlust.

Das dritte ist die Festigkeit des Kolbens. Kolben aus Kunststoff, die in kostengünstigen Lösungen üblich sind, verformen sich unter den wiederholten Belastungen hochfrequenter Zyklen, verlieren ihre Konzentrizität und beeinträchtigen die Dichtheit.

Konstruktionslösungen, die den Unterschied machen

Die Leistung der MC-Serie basiert auf sorgfältig ausgewählten Konstruktionslösungen und Materialien.

Jede Komponente ist darauf ausgelegt, Effizienz, Lebensdauer und Zuverlässigkeit im Laufe der Zeit zu verbessern:

• Gerollte Kolbenstange aus Edelstahl AISI 303. Das Oberflächenwalzen ist ein mechanisches Verfahren, das die Porosität der Oberfläche schließt und Druckeigenspannungen erzeugt. Das Ergebnis ist eine Oberfläche mit niedrigem Reibungskoeffizienten, die den Anfahrdruck reduziert und die Lebensdauer der Dichtungen verlängert. Bei schnellen Zyklen führt dies zu schnellerem Ansprechen und geringerem Luftverbrauch.
• Führungsbuchse aus Bronze. Sie ist im vorderen Zylinderkopf untergebracht, wirkt als Gleitlager für die Kolbenstange und begrenzt das radiale Spiel bei maximaler Auslenkung, wo der Hebelarm am ungünstigsten ist. Dank ihrer selbstschmierenden Eigenschaften gewährleistet Bronze dauerhaft konstante Gleiteigenschaften ohne Wartung.
• Kolben aus Messing. Im Vergleich zu Kunststoffalternativen widersteht Messing den mechanischen Belastungen wiederholter Zyklen ohne Verformung. Ein Kolben, der seine Geometrie beibehält, erhält auch die Dichtfunktion und sorgt für eine konstante Kraft über die gesamte Lebensdauer des Zylinders.
• Dichtungen aus Polyurethan. Sowohl an Kolbenstange als auch Kolben kombiniert Polyurethan geringen Verschleiß, niedrige Reibung und zuverlässige Abdichtung auch ohne Schmierung. Für spezielle Anwendungen sind Viton-Dichtungen (nur Stange), Hochtemperatur- (−10 °C bis +150 °C), Tieftemperatur- (−40 °C bis +80 °C) und reibungsarme Varianten verfügbar.
• Zylinderrohr aus Edelstahl AISI 304 und Endkappen aus Aluminium. Die Endkappen werden durch Walzen mit dem Rohr verbunden, ein Verfahren, das strukturelle Festigkeit gewährleistet und gleichzeitig die axiale Länge im Vergleich zu Gewindesystemen reduziert. Das Edelstahlrohr bietet Korrosionsbeständigkeit ohne zusätzliche Oberflächenbehandlung.

Die MC-Serie: technische Daten und Konfigurationen

Die MC Airwork Serie von A&T Fluid Solutions setzt diese Konstruktionsprinzipien in einer Baureihe um, die sechs Bohrungen (8, 10, 12, 16, 20 und 25 mm) und eine Vielzahl von Konfigurationen abdeckt.

Kräfte und Druck. Der maximale Betriebsdruck beträgt 10 bar. Bei 6 bar reichen die theoretischen Druckkräfte von 30 N (8 mm Bohrung) bis 295 N (25 mm Bohrung), mit Zugkräften zwischen 23 N und 247 N. Das Arbeitsmedium ist Druckluft, mit oder ohne Schmierung. Der Standard-Temperaturbereich reicht von −20 °C bis +80 °C und kann mit Spezialdichtungen erweitert werden.

Versionen:

• Einfachwirkend mit vorderer oder hinterer Feder (Hübe von 10 bis 50 mm, alle Bohrungen).
• Doppelwirkend Standard mit Hüben bis 320 mm bei 20 und 25 mm Bohrung.
• Doppelwirkend mit pneumatischer Dämpfung (16, 20, 25 mm Bohrung) für kontrolliertes Abbremsen am Hubende, wodurch höhere Geschwindigkeiten möglich sind und interne Komponenten geschützt werden.
• Doppelwirkend mit durchgehender Kolbenstange, mit oder ohne Dämpfung.
• Verdrehsichere Version mit sechskantiger Kolbenstange.
• Version mit integrierter Kolbenstangenklemmung zur Positionshaltung bei Druckverlust.
• Kurzbauweise ohne hinteres Gewinde für Anwendungen mit begrenztem Bauraum in Längsrichtung.
• Version mit axialer Luftzufuhr auf der Rückseite.

Positionsabfrage. Alle Zylinder sind in einer magnetischen Version mit Plastoferrit-Magnet im Kolben erhältlich, kompatibel mit externen T-Nut-Sensoren (Reed- oder Hall-Technologie, M8-Stecker oder 2,5 m Kabel).

ATEX-Version. Verfügbar mit Klassifizierung Ex II 2G Ex h IIc T5 Gb / Ex II 2D Ex h IIIc T100°C Db für potenziell explosive Atmosphären.

Zubehör. Komplettes Sortiment an Stahlbefestigungen: Gabelköpfe, Füße, Flansche, Gelenkköpfe, Gabeln mit Clips, Muttern für Kolbenstange und Kopf. Ebenfalls verfügbar: Führungseinheiten (Typ H und Typ U) sowie externe Kolbenstangenklemmung. Sonderausführungen auf Anfrage.

Typische Anwendungen

Im Packaging betätigen Zylinder der MC-Serie Schneid-, Schweiß- und Umlenkeinheiten mit kurzen Hüben und hohen Taktzahlen. Die gedämpfte Version schützt Werkzeuge und reduziert Vibrationen, die auf die Maschinenstruktur übertragen werden.

In der Elektronikmontage treiben die Bohrungen von 8 und 10 mm mechanische Pick-and-Place-Systeme an, bei denen der Bauraum begrenzt ist und die Wiederholgenauigkeit entscheidend ist.

Im Lebensmittel- und Pharmabereich ermöglicht die Konstruktion mit Edelstahlrohr und -stange sowie der Betrieb ohne Schmierung den Einsatz in Bereichen mit Kontakt zu sensiblen Produkten.

Die vollständig aus Edelstahl gefertigte Version (MX-Serie) erfüllt die strengsten Hygieneanforderungen. Die Version mit Kolbenstangenklemmung hält Ventile oder Umlenker auch bei Druckverlust in Position und gewährleistet Betriebssicherheit.

Auswahlkriterien für Konstrukteure

Die Auswahl sollte nach folgender Logik erfolgen:

• prüfen, ob die Bohrung unter realen Druckbedingungen die erforderliche Kraft liefert und nicht nur unter Nennwerten;
• bewerten, ob die Konfiguration — einfach oder doppeltwirkend, mit oder ohne Dämpfung, mit oder ohne Klemmung — die funktionalen Anforderungen ohne zusätzliche externe Komponenten erfüllt;
• die Konstruktionsmaterialien als Indikator für die Gesamtbetriebskosten betrachten, da eine gerollte Stange, eine Bronzebuchse und ein Messingkolben den Unterschied zwischen Wartung alle sechs Monate oder alle drei Jahre ausmachen können;
• ein Produkt mit ausreichenden Montageoptionen und Zubehör wählen, um das Layout individuell zu optimieren, ohne kundenspezifische Anschlüsse oder Halterungen.