Schneller Dämpfer – Präzise und wirtschaftliche Pneumatiklösung

Fludicon in Darmstadt entwickelt und produziert so genannte Smart-PID-Systeme auf Basis einer elektrorheologischen (ER) Flüssigkeit.

Diese als Rhe-Oil bezeichnete Flüssigkeit ist eine Dispersion aus einer Trägerflüssigkeit und polarisierbaren Polyurethan-Partikeln. Sie haben einen Durchmesser von etwa fünf Mikrometern und sind als Dipole ausgebildet.

Wird ein elektrisches Feld angelegt, bilden sich Polymerketten, die zu einer Verengung des Strömungsquerschnitts führen und damit den Strömungswiderstand im Dämpfungszylinder erhöhen. Die gewünschte Einstellung ist beliebig oft reproduzierbar. Die herausragende Eigenschaft dieser Technologie ist die schnelle Änderung der Fließeigenschaft des Fluids und damit die Anpassung an die jeweilige Situation innerhalb von Millisekunden – egal ob beim Dämpfen, dem Reduzieren von Schwingungen oder beim Positionieren.

Das ermöglicht die leichtere Umsetzung anspruchsvoller Konstruktionen sowie deutlich wirtschaftlichere Lösungen – angefangen von der Schwingungsdämpfung und Fördertechnik über die Press-, Stanz- und Umformtechnik bis hin zu Textilmaschinen und der Zerspanung mit pneumatischen Vorschüben. Hinzu kommt der Bereich Automotive mit Fahrwerk, Sitz- und Fahrerhausdämpfung. Aufgrund der langjährigen Erfahrung mit Rhe-Oil bietet Fludicon dem Anwender ein breites Portfolio sowie nach eigenen Angaben die am schnellsten einstellbaren Dämpfer weltweit.

Integration in die Pneumatik

Mit dem Produkt RheAxis, einer druckluftbetriebenen Positioniereinheit mit integriertem geregeltem ER-Dämpfer, hat das Unternehmen jetzt eine weitere Neuheit auf den Markt gebracht. Durch den Einsatz der ER-Technik ist es gelungen, aus einer Standardpneumatik ein dynamisches und präzise regelbares System zu entwickeln. Typisches Beispiel ist die Anwendung mit einer Bohreinheit der Firma Suhner. Wesentliche Vorteile hier: die hohe Positioniergenauigkeit bis 0,1 Millimeter, das Stoppen des Zylinders an beliebigen Positionen und die Einstellung der Geschwindigkeit zwischen nahezu null und einem Maximalwert. Hinzu kommt die Regelung der Parameter Geschwindigkeit, Kraft und Weg.

Wie ist die neue Positioniereinheit aufgebaut? Durch die Integration eines elektrorheologischen Dämpfers in einen Pneumatikzylinder wurde es möglich, eine sehr kompakte Positionierachse zu entwickeln. Die prozessorgesteuerte Verstärkereinheit ist entweder auf der Achse selbst oder im Gehäuse der Maschinensteuerung untergebracht. Auf Wunsch liefert Fludicon ein einsatzbereites System mit allen Mechanik-, Hardware- und Softwarekomponenten. Es können aber auch nur die Komponenten geliefert werden, falls der Kunde eine Lösung mit seiner Maschinensteuerung wünscht.

Gezielte Endlagendämpfung

Die Intelligenz der Positionierachse RheAxis liegt sowohl im elektrorheologischen (ER) Fluid als auch in der intelligenten Hardware. Fluid und Verstärker können innerhalb von Millisekunden den Dämpfungszustand im ER-Zylinder gezielt anpassen. Hierzu berechnet ein Mikroprozessor alle zwei Millisekunden die ideale Dämpferspannung, um ausgehend vom aktuellen Bewegungszustand der Achse die vorgegebenen Sollwerte für Position und Geschwindigkeit zu erreichen. Die aktuelle Position erhält der Prozessor über das Signal eines Positionssensors, der entweder ebenfalls integriert oder extern angebracht ist.

Welche technischen und wirtschaftlichen Vorteile bietet diese Lösung dem Endkunden im Vergleich zu einer Standardpneumatik? Zunächst einmal entfallen die meist aufwändigen Ventilsteuerungen. Das spart Kosten und senkt die Fehleranfälligkeit des gesamten Systems. Ein weiterer Punkt ist die gezielte Endlagendämpfung. Sie wird in Maschinen und Anlagen benötigt, in denen bewegte Massen mit empfindlichen Gütern innerhalb bestimmter Vorgaben abgebremst werden müssen. Bislang war es notwendig, die im Zylinder integrierte Endlagendämpfung manuell zu justieren. Das ist gerade bei einer großen Anzahl von Komponenten sehr aufwendig. Neben der Verfügbarkeit geht es auch um eine möglichst hohe Verfahrgeschwindigkeit unterschiedlicher Massen, beispielsweise von Paletten. Wichtige Parameter sind daher weg- und geschwindigkeitsabhängige Werte in Bezug auf unterschiedliche Betriebszustände und die eigenständige Erkennung des Beladungszustandes. Ähnlich ist es in Produktionsprozessen. Auch hier steigt die Effizienz aufgrund der Erhöhung der Taktraten. Damit ist die Positionierachse RheAxis deutlich wirtschaftlicher als eine Standard-Pneumatik-Lösung. st/pb