Die im Dyna-Mess-Prüfstand eingesetzte Origa-Baureihe OSP-Pumfasst kolbenstangenlose Pneumatikzylinder in den Baugrößen 25 bis 80 mm. (Bild: Parker Hannifin)
Um das zu gewährleisten, setzt Dyna-Mess in einem Prüfstand für die Lebensdauerprüfung von Schaltbetätigern in Verbindung mit Schaltgestänge und einer Getriebesimulation, kolbenstangenlose Origa-Pneumatikzylinder von Parker Hannifin ein.
Das neueste Lebensdauer-Prüfsystem von Dyna-Mess wird auf die X/Y/Z-Achse aufgesetzt und simuliert die Bewegungsprofile, Kräfte und Lasten typischer Schaltwechsel bei Schaltgetrieben mit unterschiedlicher Anzahl von Schaltstufen. Um die dabei geforderte Präzision von 0,3 Millimetern zu erreichen, werden die eingesetzten Origa-Zylinder mit Leichtlauffett gefahren und ihre Positionierung über ein Servoventil in Verbindung mit einem Wegmesssystem geregelt.
Unter realen Bedingungen
Unter realen Bedingungen führt ein Prüfstand von Dyna-Mess die Lebensdauerprüfung von Schaltbetätigern in Verbindung mit Schaltgestänge und einer Getriebesimulation durch. Für die Führung des Schaltbetätigers setzt das Unternehmen kolbenstangenlose Pneumatikzylinder von Parker Hannifin ein.
Bis zu sechs Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang schaltet das Prüfsystem im 24-Stunden-Dauerbetrieb – bei freier Parametrierung der Schaltabfolge. Dabei umfasst es einen Schaltbetätiger, das Schaltgestänge sowie eine Getriebesimulation. Um unter praxisgerechten Umgebungsbedingungen prüfen zu können, kann über eine integrierte Klimaeinheit die Temperatur in der Prüfkammer von -40 bis +140 Grad Celsius geregelt werden. Parallel dazu lässt sich auch die Luftfeuchtigkeit variieren.
Für die Führung des Schaltbetätigers durch die klassische, auch auf „6+1“ erweiterte, H-Anordnung der Gang-Schaltkulisse kommen insgesamt vier kolbenstangenlose Pneumatikzylinder des Typs OSP-P von Parker Hannifin zum Einsatz. Mit einer Hublänge von 160 Millimetern (X-Achse) laufen zwei der Zylinder – starr und verkantungsfrei miteinander verbunden – parallel zueinander in X-Richtung.
Durch die parallele Auslegung und ihre jeweils extern angebaute Starline-Linearführung können sie die Masse der auf ihnen montierten, ebenfalls parallel laufenden Zylinder für die Y-Achse (mit einer Hublänge von 260 Millimetern), sowie den Aufbau für die Z-Achse (Kolbenstangenzylinder mit eigenem Schaltventil zur Druckpunktauslösung für das simulierte Einlegen des Rückwärtsganges) problemlos aufnehmen – einschließlich der dabei auftretenden Querkräfte.
Dreimonatige Projektierungs- und Testphase
Für das Einlegen der Gänge, das heißt das Einrücken des Schaltgestänges in die engen Schaltgassen der Getriebesimulation, sind geringste Toleranzen gefordert. Um eine Wiederholgenauigkeit von 0,3 Millimetern realisieren zu können, entschied sich Dyna-Mess im Laufe einer dreimonatigen Projektierungs- und Testphase mit verschiedenen Zylindervarianten für ein besonderes Leichtlauffett. Hierbei kooperierte das Unternehmen eng mit Parker Hannifin und dem betreuenden Händlerpartner JK Pneumatik (ParkerStore Koblenz). Darüber hinaus entschloss man sich zum Einsatz eines Wegmesssystems mit Absolutwertgeber. Zwei Proportionalventile übernehmen die präzise Regelung von jeweils zwei der parallel laufenden Zylinder.
Die Minimierung der systembedingten, internen Reibung der Zylinder durch ein besonderes Leichtlauffett war allein deshalb erforderlich, um die Regelmöglichkeit der Proportionalventile überhaupt direkt auf die gewünschten Bewegungsprofile der Zylinder umsetzen zu können. Immerhin müssen die Pneumatikzylinder der X-Achse eine Masse von rund 30 Kilogramm aufnehmen und dabei unter möglichst vollständiger Eliminierung des Stick-Slip-Effektes nicht nur eine ruckfreie Bewegung gewährleisten, sondern auch ihre Endposition beim Einlegen des jeweiligen Ganges mit höchster Positionier- und Wiederholgenauigkeit anfahren und halten.
Für die Bewegungen in der X- und Y-Achse wurde zudem eine Aktionskraft von 2000 N gefordert.
Flexibilität auch bei abweichender Kombinationen
Um dem Endanwender eine möglichst hohe Flexibilität auch im Hinblick auf die Prüfung künftiger, abweichender Kombinationen aus Schaltbetätiger, Schaltgestänge und Getriebesimulation bieten zu können, wurden die eingesetzten Zylinder mit einer zusätzlichen Hubreserve ausgelegt. Dies wurde erst durch ihren systembedingten Vorteil kompakter Außenabmessungen im Vergleich zu ansonsten außen anzuflanschender Kolbenstangenzylinder möglich, da die Gesamtabmessungen des Prüfsystems möglichst klein gehalten werden sollten.
Mit ausschlaggebend für die Auswahl der kolbenstangenlosen Pneumatikzylinder für das Lebensdauerprüfsystem waren die lange Lebensdauer. Bei den eingesetzten Zylindern gab es selbst bis zu 8000 Kilometer kein Wartungsbedarf. Somit konnte den Anforderungen des Endkunden nach minimiertem Aufwand für Wartung, einschließlich Reduzierung der Stillstandzeiten sowie der Begrenzung der Kosten für Verschleißteile für die bewegten Teile des Gesamt-Prüfsystems entsprochen werden.
Und sollten künftige, weitergehende Anforderungen einmal den Einsatz elektromechanischer Aktorik erfordern, so lassen sich die aktuell eingesetzten pneumatischen Zylinder einfach durch elektrische Antriebe aus der gleichen Systemfamilie von Parker Hannifin austauschen.
Autor: Rochus Bindner, Parker Hannifin, www.parker.com
Technik im Detail
Origa-Zylinder
Die Zylinder sind auch in Sonderausführungen für den Einsatz im Reinraum (DIN EN ISO 14644-1) oder in explosionsgefährdeter Umgebung (Atex, Gerätegruppe II, Kategroie 2GD) lieferbar, ebenso für High-Speed-Anwendungen bis 30 m/s oder in Sonderhublängen bis zu 45 m.
Die Zylinder der Baureihe OSP-P haben eine Lebensdauerschmierung und sind für eine Laufleistung bis zu 8000 km konzipiert. Sie eignen sich für den Einsatz bei Umgebungstemperaturen von -40 bis +120°C.
