Hydraulik-Kolben im Gleichschritt

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Problem: Hydraulikzylinder bewegen sich chaotisch

Es gibt das Bestreben Arbeitsprozesse zu beschleunigen. Damit lassen sich Stückzahlen erhöhen und Kosten reduzieren.

Wenn mehrere Hydraulikzylinder in einem Werkzeug verbaut sind, um Zusatzfunktionen auszuführen, dann stellt sich die Frage, in welcher Reihenfolge sollen sich die Zylinder bewegen. Wenn sie sich gleichzeitig bewegen sollen, dann ist nur ein Wegeventil erforderlich. Es tritt aber nun das Problem auf, dass sich die Zylinder nicht gleichzeitig sondern chaotisch bewegen. Die Widerstände durch Reibung und Gegenkraft wechseln ständig, im Extremfall fahren alle Zylinder nacheinander. Beträgt die Kolbengeschwindigkeit bei Synchronlauf 10 cm/s, dann kann sie bei 4 Zylindern die nacheinander fahren 40 cm/s betragen. Nach der Umpulsgleichung kinetische Energie E = m/2 × v² beträgt somit für

• Synchronlauf: E = m/2 × 10² = m/2 × 100

• Chaoslauf: E = m/2 × 40² = m/2 × 1600

Die Energie beim Chaoslauf ist also 16-mal so groß wie beim Synchronlauf.

Bei 6 Zylindern ist bei

• Synchronlauf: E = m/2 × 10² = m/2 × 100

• Chaoslauf: E = m/2 × 60² = m/2 × 3600

Dann ist die Energie beim Chaoslauf ist entsprechend 36-mal so groß wie beim Synchronlauf, bei 8 Zylindern schließlich 64-mal.

Die Folge der hohen Aufprallgeschwindigkeit ist vorzeitiger Verschleiß der Zylinder. Außerdem ist der Druck zum Beschleunigen der Masse auf die hohe Geschwindigkeit größer. Diese Druckspitzen treten jedesmal auf, wenn ein Zylinder steht.

Kein Proportionalventil bei chaotischer Fahrweise einsetzen

Damit bei größeren Kolbengeschwindigkeiten das Beschleunigen und Verzögern der Massen nicht ruckartig abläuft, sind mithilfe von Proportionalventilen Beschleunigungsprofile wie Rampen möglich. Bei chaotischer Fahrweise macht der Einsatz eines Proportionalventils keinen Sinn, weil die Zylinder nicht gleichzeitig starten. Es ist also eine Zwangsführung erforderlich, damit alle Zylinder wie ein einziger funktionieren, also synchron fahren.

Die Kraftdichte bei hydraulischen Antrieben ist unübertroffen und auch die Stärke der Hydraulik. Schon mit kleinen Kolbendurchmessern lassen sich große Kräfte erzeugen. Mechanische Zwangsführungen sind bei großen Kräften auf kleinsten Räumen schwierig oder gar nicht realisierbar. Das gilt besonders bei mehr als zwei Zylindern. Die bessere und oft einzige Lösung ist deshalb die hydraulische Zwangsführung. Für den Gleichlauf von 2 bis 16 Hydraulikzylindern bietet sich deshalb der Linear-Gleichlaufmengenteiler an, denn er ist geräuschlos, baut kompakt, arbeitet genau und benötigt nur einen geringen Verrohrungsaufwand.

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