Neuling in Pneumatik. Frage zu doppelt wirkenden Zylinder

[hercules]

Zuviel Werbung?
-> Hier kostenlos registrieren

Hallo zusammen,

ich heiße Thomas und habe den Weg hierher gefunden, da ich mich mit Pneumatik befassen muss und so ziemlich null Ahnung habe.

Der Anwendungszweck ist eher außergewöhnlich, da mit Hilfe der Pneumatik Steuerkräfte in einem Flug Simulator generiert werden sollen.

Vorweg, es kommen weder Servomotoren noch Hydraulik in Frage.
Die Fragen sind aber ohnehin eher genereller Natur.

Stellt euch eine 1m lange Steuersäule eines Flugzeug vor.
Diese zieht man nach hinten zum steigen und drückt diese nach vorne zum sinken. Die dabei auftretenden Kräfte sollen von Zylindern simuliert werden.

Ich möchte eigentlich nur einen Zylinder verwenden, für beide Richtungen, da es später auch noch um Positionierung geht.

Nun habe ich einen doppeltwirkenden Zylinder an ein 5/3 Wegeventil angeschlossen welches in der Mittenstellung sperrt.
Nun ist mir aber aufgefallen, dass die Kraft des Zylinders sehr vermindert ist in dieser Betriebsart.

Kann es sein, dass hier der effektiv wirkende Druck nur noch aus der Differenz der beiden Zylinderkammern besteht, also fast aufgehoben ist bei einer Kolben Position in der Mitte?

Mir ist der Unterschied bei den Wegeventilen bezüglich der Sperrung oder End-/Belüftung in Mittenstellung nicht klar und was für einen Unterschied das ausmacht.

Kann mir einer von euch ein wenig unter die Arme greifen?

Wäre super nett.
Beste Grüße
Thomas

Gesendet von meinem MHA-L29 mit Tapatalk

 

[Mavorkit]

Hi Thomas,

Um einen Zylinder zu bewegen, musst du eine Seite unter Druck setzen und die andere entlüften. Sonst würdest du die vorhandene Luft im Zylinder Komprimieren und der Zylinder würde nur einen Bruchteil seines Weges fahren.

Wenn dein Ventil in der Mittelstellung entlüftet, sind beide Seiten deines Zylinders nach außen offen, also ist der Zylinder kraftlos und gibt der Schwerkraft nach. Um die Position zu halten, dürfen die Ventile in der Mittelstellung nicht entlüften, sondern nur wenn dein Zylinder in die jeweilige andere Richtung fahren soll. Falls die Bewegung hiermit zu ruckartig wird musst du denn Durchfluss an der entlüfteten Seite reduzieren.

Hoffe das hilft dir weiter.

Gruß

Mavorkit

Gesendet von meinem SM-G389F mit Tapatalk

 

[Cassandra]

Zuviel Werbung?
-> Hier kostenlos registrieren

schau mal hier: https://www.festo.com/wiki/de/Servopneumatik
Das hat mit normaler 0815-Pneumatik nicht mehr viel zu tun.

 

[hercules]

Hi Mavorkit,

danke für die schnelle Antwort.

Hi Thomas,

Um einen Zylinder zu bewegen, musst du eine Seite unter Druck setzen und die andere entlüften.

Ja, soweit ist es klar.

Um die Position zu halten, dürfen die Ventile in der Mittelstellung nicht entlüften, sondern nur wenn dein Zylinder in die jeweilige andere Richtung fahren soll.

Gut, dass habe ich mir auch so gedacht. Also ist das Ventil schon mal richtig, da ein G Ventil ist, was bei Festo wohl "geschlossen" heißt.

Das eigentliche Problem ist nun, dass der Zylinder in dieser Mittelstellung zwar wie gewünscht stehen bleibt, aber fast keine Kraft mehr hat. Ich kann ihn also leicht hin und her bewegen. Das liegt doch sicherlich daran, dass sich die Kräfte von beiden Jammern aufheben.

Auf Deutsch gesagt, er hat in positionierter Stellung fast keine Haltekraft mehr.

Wenn das tatsächlich so normal ist, wäre das schlecht, denn dann muß ich doch 2 Zylinder für Druck und Zug nehmen.

Hoffe das hilft dir weiter.

Sehr, vielen Dank nochmal

Gruß
Thomas



Gesendet von meinem MHA-L29 mit Tapatalk

 

[hercules]

schau mal hier: https://www.festo.com/wiki/de/Servopneumatik
Das hat mit normaler 0815-Pneumatik nicht mehr viel zu tun.

Hi Cassandra

dank dir für den Hinweis. Ich habe auch schon nach dieser Technik geschaut und finde es sehr interessant.

Leider ist das ganze schlicht nicht finanzierbar für mich.

Die Technik kennt man meist von Elektro Servomotoren.
Closed Loop oder geschlossener Regelkreis.

Beste Grüße
Thomas

Gesendet von meinem MHA-L29 mit Tapatalk

 

[blimaa]

Zuviel Werbung?
-> Hier kostenlos registrieren

Also wenn das Ventil beide Seiten vom Zylinder verschliesst, dann kannst du genau so viel drücken, wie du auf der gegenüberliegenden Seite Luft komprimieren kanns!
Mit wie viel Bar arbeitest du? Ist dein System dicht? Fährst du zuerst in die Endlage vom Zylinder und stellst dann das Ventil in die Mitte oder willst du mitten im Weg anhalten??

Gesendet von meinem BLN-L21 mit Tapatalk

 

[LargoD]

Auf Deutsch gesagt, er hat in positionierter Stellung fast keine Haltekraft mehr.

Wenn das tatsächlich so normal ist, wäre das schlecht, denn dann muß ich doch 2 Zylinder für Druck und Zug nehmen.

Die Verwendung von zwei Zylindern wird daran nichts ändern, außer wenn sich immer mindestens einer der beiden Zylinder in Endlage befindet.
Gruß
Erich

 

[weißnix_]

In "positionierter" Stellung also vermutlich meinst Du eine Mittelstellung hebt sich die Kraftwirkung der Druckluft in den beiden Zylinderkammern gegenseitig auf. Den selben Effekt hättest Du mit zwei Zylindern. Um In einer Mittelstellung in Ruhe zu sein muss die Summe der Kräfte Null sein.

Was Du suchst ist demzufolge eine Regelung, die den Zylinder in positionierter Stellung versucht zu halten.

 

[Cassandra]

Zuviel Werbung?
-> Hier kostenlos registrieren

Leider ist das ganze schlicht nicht finanzierbar für mich.

Hallo Thomas,

dass bei der Servopneumatik das Preisleistungsverhältnis ungünstig ist, ist auch Festo aufgefallen. Das war der Grund, warum sie motorische Servotechnik ins Sortiment aufgenommen haben.
Solltest du eine Lösung finden, wie das auch für ein Apfel und Ei ohne die aufwändige Technik funktioniert, kannst du reich werden damit!

LG Cassandra

 

[hercules]

Also wenn das Ventil beide Seiten vom Zylinder verschliesst, dann kannst du genau so viel drücken, wie du auf der gegenüberliegenden Seite Luft komprimieren kanns!

Um das Volumen durch drücken zu halbieren, braucht es die doppelte Kraft.
Damit hatte ich schon gedanklich gespielt. Somit kann man ja sogar eine autarke Luftfeder machen, die
eine gewünschte ansteigende Kraft hat. Leider ist der Kraft Verlauf nicht linear.

Mit wie viel Bar arbeitest du? Ist dein System dicht? Fährst du zuerst in die Endlage vom Zylinder und stellst dann das Ventil in die Mitte oder willst du mitten im Weg anhalten??

Der Druck ist variabel über ein Proportionalventil gesteuert zwischen 1 und 6 Bar.

Das System ist dicht.

Nun, bei Verwendung von einem Zylinder für Druck und Zug, wäre eine Start Position in der Mitte wünschenswert, aber nicht Pflicht.

GRÜßE
Thomas



Gesendet von meinem MHA-L29 mit Tapatalk

 

[hercules]

Die Verwendung von zwei Zylindern wird daran nichts ändern, außer wenn sich immer mindestens einer der beiden Zylinder in Endlage befindet.
Gruß
Erich

Doch, würde es.
Die beiden Zylinder sind (wie eine Gasdruckfederl) voll unter Druck
und liegen ohne Vorspannung an der Steuersäule an.
So das erst durch drücken der Säule in eine Richtung Druck ausgeübt wird. Da kann man dann auch einfach wirkende Zylinder nehmen.
Leider ist eine Positionierung so wohl nicht möglich.




Gesendet von meinem MHA-L29 mit Tapatalk

 

[hercules]

Zuviel Werbung?
-> Hier kostenlos registrieren

In "positionierter" Stellung also vermutlich meinst Du eine Mittelstellung hebt sich die Kraftwirkung der Druckluft in den beiden Zylinderkammern gegenseitig auf. Den selben Effekt hättest Du mit zwei Zylindern. Um In einer Mittelstellung in Ruhe zu sein muss die Summe der Kräfte Null sein.

Was Du suchst ist demzufolge eine Regelung, die den Zylinder in positionierter Stellung versucht zu halten.

Ja, genau das meinte ich mit der Aufhebung. Wie du es beschreibst, ist es sofort klar.

Es müsste wirklich eine Halte-Kraft vorhanden sein, wie bei einem Servo.
Durch die Regelschleife wird jede Abweichung der Position erfasst und mit entsprechender Kraft korrigiert.

Jeder kleine RC Servo funktioniert so.


Gesendet von meinem MHA-L29 mit Tapatalk

 

[hercules]

Hallo Thomas,

dass bei der Servopneumatik das Preisleistungsverhältnis ungünstig ist, ist auch Festo aufgefallen. Das war der Grund, warum sie motorische Servotechnik ins Sortiment aufgenommen haben.
Solltest du eine Lösung finden, wie das auch für ein Apfel und Ei ohne die aufwändige Technik funktioniert, kannst du reich werden damit!

LG Cassandra

Eigentlich unverständlich warum das so teuer ist.
Das einzige Anspruchsvolle ist da ja die Berechnung des notwendigen Druck, um die Position zu halten oder zu korrigieren.
Im Prinzip ein Wegemesssystem mit 2 Proportionalventilen und einem kleinen Controller.

Aber ich vermute das hier zwar die Position passen würde, aber würde es nicht auch hier eine Aufhebung der Kräfte kommen, da für die Positionierung ja trotzdem Druck auf beiden Seiten des Kolben anstehen muss?!

Wie funktioniert das denn bei Hydraulik? Da kommt es doch sehr auf das Halte-Moment an, um eine Position zu halten.

Da müßten ja beide Zylinderkammern drucklos befüllt und zugemacht werden.
Da Hydraulik Öl nicht kompremierbar ist, würde die Position gehalten werden.

Aber das geht doch gar nicht, da das System immer unter Druck steht?!

Grübeln


Gesendet von meinem MHA-L29 mit Tapatalk

 

[blimaa]

Na ja also die neuen Pneumatikdinger von Festo ist scho was mehr als ein bisschen Berechnungen....
Sind ja nicht nu einfach normale Ventile! Schaus dir mal auf der Festo Seite an oder lass es dir von Festo vorzeigen. Bei uns ist letztes Jahr mal der Verkäufer mit dem Techniker vorbeigekommen und hat das uns vorgeführt. Hat mich doch ein bisschen beeindruckt [emoji16], aber ganz klar es hat sein Preis und es braucht die Anwendung dazu. Deine Anwendung könnte genau passen. Wenn man denkt wie lange du jetzt brauchst zum entwickeln, ausprobieren, Ventil, Druckregler,... und am Schluss merkst du, dass es doch nicht geht. Für das hasst du dann doch auch scho bald so ein Festo Wunderding gekauft


Gesendet von meinem BLN-L21 mit Tapatalk

 

[Mavorkit]

Zuviel Werbung?
-> Hier kostenlos registrieren

Hi Thomas,

Ich habe etwas mit Hydraulik zu tun in Spritzgussmaschinen. Hier fährt die Hydraulik immer auf Anschläge und die Bewegungen die mit variabler Geschwindigkeit erfolgen müssen oder deren Position von Belang ist sind mit Werbesystemen und Proportionalventilen ausgestattet.

Die einzigste Anwendung die deiner gleich kommt ist die Funktion von Scherenhubtischen. Hier wird zum hoch Fahren Druck auf den Zylinder Mithilfe einer Pumpe gegeben und zum herunterfahren das Öl in einem Tank gelassen. Hier hilft also die Schwerkraft nach. Ich denke hier spielt die Kompression der Medien eine große Rolle und ebenfalls ist ein Hydraulik System leichter dicht zu bekommen als ein Pneumatiksystem (Luft sieht man eher selten auslaufen). Unterschied ist bei Hydraulik noch der höhere Druck. Die Pumpen in den Spritzgussmaschinen packen für gewöhnlich so um die 230 bar mit Druckübersetzern ca. 330 bar.

Eventuell ist eine Lösung für dich ja auch das zu bewegende Objekt über eine Bremse oder mechanische Schwergängigkeit von der Rückbewegung abzuhalten? Beim letzteren müsste der Zylinder natürlich genug Kraft haben das Objekt trotzdem zu bewegen.

Gruß

Mavorkit

Gesendet von meinem SM-G389F mit Tapatalk

 

[hercules]

Na ja also die neuen Pneumatikdinger von Festo ist scho was mehr als ein bisschen Berechnungen....

Natürlich.. [emoji28] Die bauen ja für gewöhnlich hoch zuverlässige und sehr akkurate Dinge.

Deine Anwendung könnte genau passen. Wenn man denkt wie lange du jetzt brauchst zum entwickeln, ausprobieren, Ventil, Druckregler,... und am Schluss merkst du, dass es doch nicht geht.

Ich habe mir das genauer angesehen, aber leider behält Festo, auch nach Registrierung, die Preise dem Gewerbe vor.

Aber ich denke auch nicht, dass der Mehrpreis im Verhältnis zum Nutzen stehen würde.
Im Prinzip habe ich ja schon alles gelöst. Es geht jetzt eher um den Feinschlief.

Über das Proportionalventil kann ich mit einer analogen Spannung vom Rechner den Druck dynamisch anpassen.

Es ist halt praktischer einen Zylinder für Vor und Zurück zu nehmen, als zwei.
Dafür muss der aber in der Mittelstellung funktionieren, was ja funktioniert, aber die Druck Aufhebung ist ein KO Kriterium.

Um volle Kraft am Zylinder zu haben, darf dieser halt nur einseitig unter Druck gesetzt werden und somit bis zum Anschlag ausfahren.

Somit werden es wohl zwei einfach wirkende Zylinder werden.





Gesendet von meinem BLN-L21 mit Tapatalk[/QUOTE]



Beste Grüße
Thomas

 

[hercules]

Hi Thomas,

Ich habe etwas mit Hydraulik zu tun in Spritzgussmaschinen. Hier fährt die Hydraulik immer auf Anschläge und die Bewegungen die mit variabler Geschwindigkeit erfolgen müssen oder deren Position von Belang ist sind mit Werbesystemen und Proportionalventilen ausgestattet.

Interessant.
Ich frage mich echt, wie bei einem Bagger die Arme oder die Schaufel in beliebigen Positionen, mit voller Haltekraft, stehen bleiben können.

Die einzigste Anwendun die deiner gleich kommt ist die Funktion von Scherenhubtischen. Hier wird zum hoch Fahren Druck auf den Zylinder Mithilfe einer Pumpe gegeben und zum herunterfahren das Öl in einem Tank gelassen. Hier hilft also die Schwerkraft nach.

Das klingt ja fast wie ein Wagenheber

Ich denke hier spielt die Kompression der Medien eine große Rolle und ebenfalls ist ein Hydraulik System leichter dicht zu bekommen als ein Pneumatiksystem (Luft sieht man eher selten auslaufen).

Auch besser so, denn Hydraulik Flüssigkeit macht auch mehr Dreck als Luft [emoji6]

Ich habe aber auch keine Probleme mit der Dichtigkeit.

Unterschied ist bei Hydraulik noch der höhere Druck. Die Pumpen in den Spritzgussmaschinen packen für gewöhnlich so um die 230 bar mit Druckübersetzern ca. 330 bar.

Das ist echt krass im Vergleich zu 8 Bar. Aber auch gefährlich, könnte ich mir vorstellen. Wenn so ein Schlauch mal abreißt oder platzt.

Aber das wäre auch ein Problem, denn ich brauche um die 500N Kraft.

Die bekomme ich mit einem kleinen Zylinder bei 6-8 Bar einfach hin.
Da wäre ja 300 Bar zuviel vorhanden bei Hydraulik.

Das nächste KO wäre die Tatsache, dass Luft sich, im zu Öl, noch gut komprimieren lässt.
Das könnte evtl wichtig sein bei mir.

Eventuell ist eine Lösung für dich ja auch das zu bewegende Objekt über eine Bremse oder mechanische Schwergängigkeit von der Rückbewegung abzuhalten? Beim letzteren müsste der Zylinder natürlich genug Kraft haben das Objekt trotzdem zu bewegen.

Auch solche Gedanken [emoji848] hatte ich schon. Aber es muss eine Federwirkung da sein.

Das Steuerhorn eines Flugzeuges kehrt immer automatisch in die Mittelstellung zurück


Grüße

Beste Grüße
Thomas

 

[weißnix_]

Zuviel Werbung?
-> Hier kostenlos registrieren

Interessant.
Ich frage mich echt, wie bei einem Bagger die Arme oder die Schaufel in beliebigen Positionen, mit voller Haltekraft, stehen bleiben können.

Außer dem höheren Systemdruck sind Flüssigkeiten als nicht komprimierbar anzusehen. Hast Du ein Ventil mit Mittelstellung gesperrt ist das Werkzeug wie festgetackert.
Positioniert wird beim Bagger manuell.

Was Du willst, kann durchaus mit einem Pneumatikzylinder umgesetzt werden. Jedoch benötigst Du ein entsprechendes Proportionalregelventil, ein Wegmeßsystem und eine Steuerung für die Positionsregelung. Ich gehe jedenfalls davon aus, das Du nicht nur die Mittelstellung federn willst, sondern auch das Steuerhorn im Sinne von "Force Feedback" zurückschlagen lassen willst.

 

[hercules]

Außer dem höheren Systemdruck sind Flüssigkeiten als nicht komprimierbar anzusehen. Hast Du ein Ventil mit Mittelstellung gesperrt ist das Werkzeug wie festgetackert.
Positioniert wird beim Bagger manuell.

Was Du willst, kann durchaus mit einem Pneumatikzylinder umgesetzt werden. Jedoch benötigst Du ein entsprechendes Proportionalregelventil, ein Wegmeßsystem und eine Steuerung für die Positionsregelung. Ich gehe jedenfalls davon aus, das Du nicht nur die Mittelstellung federn willst, sondern auch das Steuerhorn im Sinne von "Force Feedback" zurückschlagen lassen willst.

Weißnix weiss viel [emoji23]

So kenne ich es, dass Flüssigkeiten wegen ihrer Dichte nicht kompremierbar sind.

Wir haben ja oben festgestellt, dass sich die Kräfte in einem doppeltwirkenden Zylinder in Mittelstellung aufheben.
Warum gilt das denn nicht für Hydraulik? Da wirken doch auch von beiden Seiten des Kolben die selben Drücke, wenn das Ventil mittig positioniert ist.

Force Feedback gibt's hier nicht, da die Steuerkraft komplett simuliert wird in einem solchen Flugzeug.

Was allerdings richtig ist, ist dass sich die Steuerung im Autopilot Modus automatisch mit bewegt.

Ich denke das so ein System recht komplex ist, da der notwendige Druck ja auch von Temperatur und Feuchtigkeit abhängt.

Andererseits kann das System bei einer Abweichung des Soll und Ist Wert auch langsam in Richtung Soll Wert schieben, bis dieser erreicht ist.

Aber es wird schlicht zu teuer sein.







Beste Grüße
Thomas

 

[weißnix_]

Die Kräfte heben sich in jeder Stellung auf, wenn sich die Kolbenstange nicht bewegt.
In einem Pneumatiksystem hast Du komprimierbare Luft - Deshalb kannst Du mit einer Kraft X den Kolben verschieben mit einem Ventil Mittelstellung gesperrt.
Dabei komprimierst Du auf der einen Seite etwas stärker und reduzierst auf der anderen Kolbenseite etwas die Komprimierung.
Dabei heben sich die Kräfte im Zylinder + die manuell aufgebrachte Kraft wieder auf.

Das finktioniert im Hydrauliksystem so nicht - weil Flüssigkeiten unter den üblichen Bedingungen nicht komprimierbar sind.
Zur Positionsregelung: Ja, das kann aufwändig werden. Im gegensatz zum Hydrauliksystem funktioniert das aber auf keinen Fall ohne Positionsrückmeldung.

Bleibt Dir also nur die Luftfeder - die kannst Du dann IMHO aber auch gleich durch eine normale Stahlfeder ersetzen.

PS: Vielen Dank für die Blumen