Riegler erläutert die Vielfalt pneumatischer Kurzhubzylinder

Ausführung und Bauform pneumatischer Kurzhubzylinder sind in den meisten Fällen an keine Norm angelehnt, sodass jeder Hersteller sie nach seinen eigenen Vorgaben gestalten und produzieren kann. Dieser Zustand erleichtert die Arbeit von Konstrukteuren nicht unbedingt, wird aber durchaus akzeptiert. Die hohe Akzeptanz erklärt sich unter anderem durch die Vorteile, die Kurzhubzylinder innerhalb der Familie der Kolbenstangenzylinder mit sich bringen.

Sensorschalter: Um Platz zu sparen, können sehr kleine Rundsensoren eingesetzt werden. Bild: Riegler

Einer der Vorteile ist die Eignung zum Einbau in beengten Platzverhältnissen. Die Einsparung in der Baulänge kann bei kürzeren Hublängen gegenüber Standard-VDMA-Zylindern bis zu 67 Prozent betragen. Auch gegenüber Kompaktzylindern können noch Längeneinsparungen von rund zehn Prozent realisiert werden. Auch die Abmessungen in der Breite können bei Sonderausführungen deutlich kleiner gewählt werden.

Schnitt Kurzhubzylinder. Bild: Riegler

Kurzhubzylinder werden neben der Verwendung in allgemeinen pneumatischen Anwendungen hauptsächlich im klassischen Maschinenbau und in der Verpackungsindustrie eingesetzt. Immer dann wenn beengte Platzverhältnisse bestehen, kurze Schaltwege und -zeiten benötigt werden oder Spannaufgaben in Vorrichtungen zu realisieren sind, sind Kurzhubzylinder die erste Wahl.

Auch in Sonderanwendungen sind sie flexibel einsetzbar. Die am Markt erhältlichen Abmessungen unterscheiden sich je nach Hersteller. Kurzhubzylinder werden mit Kolbendurchmessern von vier bis 100 mm und Hublängen bis 100 mm angeboten. In der Regel besteht der konstruktive Aufbau eines Kurzhubzylinders aus Gehäuse, Zylinderdeckel mit Führungsbuchse, Zylinderboden, Kolbenstange, Zylinderkolben (entweder als Komplettkolben oder in Einzelteilen) und diversen Dichtungen.

Draufsicht und Seitenansicht eines pneumatischen Kurzhubzylinders. Bild: Riegler

Bei den Standardausführungen werden die Gehäuse häufig aus Aluminium-Strangpressprofilen gefertigt. Dadurch wird eine sehr gute Gehäusestabilität erreicht. Häufig und besonders bei kleineren Abmessungen werden die Gehäuse inklusive dem Zylinderboden in einem Stück gefertigt.

Es sollte jedoch, wie bei allen Pneumatikzylindern ohne externe Führung, beachtet werden, dass diese nur axial belastbar sind. Querkräfte auf die Kolbenstange sollten unbedingt vermieden werden.

Einsatz in Spezialanwendungen

Aufgrund des einfachen Aufbaus der Zylinder können Gehäuse in unterschiedlichsten Werkstoffen ohne weiteres auch für spezielle Anwendungen gefertigt werden. Dazu gehört die Fertigung für Hoch- oder Tieftemperaturanwendungen, in seewasserfester Ausführung, im Clean-Design oder auch mit chemisch beständigen Oberflächen.

Das Ersetzen von Verschleißteilen ist durch den lösbar eingebauten Zylinderdeckel mit Kolbenstangenführung jederzeit möglich. Verschleiß kann unter anderem eine verringerte Nutzkraft, erhöhten Luftverbrauch oder zunehmende Geräusch-emissionen zur Folge haben. Das macht den einfach zu handhabenden Verschleißteilaustausch besonders wichtig. Die Möglichkeit zur einfachen Instandsetzung ist, gerade aus dem Blickwinkel der Energieeffizienz, ein Kriterium zur Kaufentscheidung.

Bild: Riegler

Als Medium wird gefilterte Druckluft, ungeölt oder geölt, mit einer Filterfeinheit von mindestens 40 µm eingesetzt. Wird geölte Druckluft verwendet, muss beachtet werden, dass durch den Einsatz externer Schmiermittel dessen Verwendung in der Folge dauerhaft notwendig ist. In der Standardausführung sind die Zylinder mit einer Lebensdauerschmierung ausgestattet.

Ausstattungsvarianten

In der Grundversion pneumatischer Kurzhubzylinder werden häufig nicht einstellbare Endlagendämpfungen mit elastischen Dämpfungsscheiben oder -ringen verwendet. Alternative Ausführungen werden mit einstellbaren pneumatischen Endlagendämpfungen angeboten, was jedoch meist auf Kosten der Einbaulänge geht. Bei schweren Nutzlasten, hohen Kolbengeschwindigkeiten oder bei der Verwendung von Schnellentlüftungsventilen am Zylinder, sollten in jedem Fall externe Anschläge oder Stoßdämpfer vorgesehen werden, da die Endlagendämpfung des Zylinders nicht als Anschlag eingesetzt werden sollte.

Die Flexibilität in den Befestigungsmöglichkeiten ist ein weiterer Pluspunkt der Zylinderart. In Abhängigkeit des Kolbendurchmessers gibt es meist vier Durchgangsbohrungen für Inbusschrauben inklusive zusätzlicher Innengewinde zur Befestigung. Die Durchgangsbohrungen können beidseitig in der Längsrichtung genutzt werden. Ein genormtes Befestigungslochbild ist von den meisten Herstellern nicht vorgesehen, vereinzelt werden Bohrbilder in Anlehnung an die VDMA 24562 verwendet.

Auch für Kurzhubzylinder gibt es Befestigungsteile wie zum Beispiel Fußbefestigungen, Front- und Bodenflansche oder Schwenkbefestigungen. Die Einbaulage des Zylinders ist beliebig, sodass bei der Anwendung nichts weiter beachtet werden muss.

Bei Sensoren/Magnetschaltern gibt es eine ganze Reihe von unterschiedlichen Ausführungen. Prinzipiell können Reed-Kontakte oder kontaktlose Sensoren zur Endlagenabfrage eingesetzt werden. Allerdings kann aufgrund der zum Teil sehr kleinen Baugrößen der Zylinder nicht immer das Standard-T-Nuten-Profil verwendet werden. In diesem Fall kommen kleinere Rund-Sensoren mit einem Durchmesser von 4 mm zum Einsatz.

Zusammenfassend kann gesagt werden, dass es sich bei pneumatischen Kurzhubzylindern um eine interessante Produktgruppe mit einer Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten handelt. Das Produktportfolio des Unternehmens Riegler beinhaltet zwei Produktserien pneumatischer Kurzhubzylinder, die auch in Zukunft fester Bestandteil des Sortimentes sein werden.

Autorin: Svenja Klingler, Riegler

Technik im Detail

Varianten bei Kurzhubzylindern

Die Anzahl lieferbarer Varianten im Segment der Kurzhubzylinder ist vielfältig. Die gängigsten Standardausführungen für einen Betriebsdruck bis maximal zehn bar sind:

• einfachwirkend (Kolbenstange in Grundstellung ein- oder ausgefahren)
• doppeltwirkend
• Kolbenstangen mit Innen- oder Außengewinde
• Kolbenstangenwerkstoffe: C45 hartverchromt oder Edelstahl
• einseitige oder durchgehende Kolbenstange
• verdrehgesicherte Kolbenstange
• unterschiedlichste Dichtungswerkstoffe sind lieferbar, wie zum Beispiel Polyurethan, Nitrilkautschuk, FKM oder PTFE
• mit oder ohne Magnetkolben. (Durch das Verzichten auf die Positionserkennung können in der Praxis eventuell die noch fehlenden Millimeter für den Einbauraum generiert werden.)

Abweichend von den aufgeführten Standardausführungen gibt es eine große Varianz an Gestaltungsmöglichkeiten und Materialkombinationen. Daraus lässt sich gerade für spezielle Anwendungen die passende Lösung realisieren, zum Beispiel im Hochdruckbereich oder für den Hochtemperatureinsatz mit Dauertemperaturen über 200 °C.