Märkische Stanz-Partner Märkische Stanz-Partner AZOL GAS-Gasdruckfedern Verzögerungszylinder Der Schnitt- & Stanzwerkzeugbau 6/2006 132 EUROBLECH-NACHBERICHT www.fachverlag-moeller.de Gasdruckfedern werden dem Markt inzwischen seit über 25 Jahren angeboten, hauptsächlich als Ersatz für die großbauenden Stahlfedern, deren Standzeiten begrenzt sind. Der generelle Aufbau der Stickstoff-Federn hat sich in diesen Jahren nicht substanziell geändert. Einzelne Bauteile haben heute eine längere Lebensdauer, der Stahl eine bessere Qualität, die Temperatur-Empfindlichkeit wurde durch den Einsatz neuer Dichtungen reduziert. Die Palette ist riesig, allein die NitroCyl - Serie der Märkischen Stanz-Partner reicht von Mini-Zylindern von 50 daN bis zu ‚Riesenkraftpaketen‘ mit rund 18.000 daN, und das alles mit unterschiedlichsten Durchmessern, Größen und Hublängen. InsgeNitroCyl Verzögerungszylinder Eine weitere Innovation der Märkischen Stanz-Partner samt also ein ziemlich komplettes Programm, das für fast jeden Anwendungsfall im Werkzeugbau eine passende Lösung parat hat. Eine Eigenart haben diese Standard-Federn gemeinsam: Die Kolbenstangen laufen unmittelbar nach Entlastung sehr schnell in ihre Ursprungs-Stellung zurück. In der Regel ist das auch kein Problem, aber es gibt Anwendungen, wo diese Funktion aufgrund der Teile-Geometrie und der Anordnung der Gasdruckfedern am fertigen Teil zu Deformationen führen kann. Es hat in den vergangenen Jahren unzählige Versuche gegeben, dieses Problem zu lösen. Viele Ansätze waren allerdings sehr aufwändig, sehr komplex und störanfällig, und letztendlich auch sehr teuer. Die NitroCylLösung Auch die Märkischen Stanz-Partner wurden bezüglich dieser Problematik oft um konstruktive Unterstützung gebeten. Während die Fälle, in denen die Kolbenstange für eine kurze Zeit ganz in UT verharren soll, weiterhin als auftragsbezogene Sonder-Applikationen direkt mit dem und für den Kunden entwickelt werden, gibt es von NitroCyl inzwischen standardisierte Gasdruckfedern für die Kunden, die in ihrem Design eine gleich einsetzende, so doch langsame Rückkehr der Kolbenstange wünschen. So baut die Feder in der Kompressionsphase einen üblichen Druck auf, auch der Kraftanstieg ist mit dem einer ‚normalen‘ Gasdruckfeder vergleichbar. Nur bei der Entlastung greift ein simpler, weil einfacher Mechanismus in Form einer winzigen Bohrung, die für das rückströmende Gas der einzige Weg ist, in die Hauptkammer zurückzukehren. So gleitet die Kolbenstange bei langsamer, gleich bleibender Geschwindigkeit zurück in ihre Ausgangsstellung, wobei die Geschwindigkeit allein durch den Durchmesser der oben beschriebenen kleinen RückflussBohrung bestimmt wird. Das Innenleben Bild 1 zeigt deutlich, dass sich der Verzögerungszylinder im Aufbau nicht wesentlich von anderen Gasdruckfedern unterscheidet. Beim Einfahren der Kolbenstange strömt das Gas durch das geöffnete Rückschlagventil 1, und in kleinem Umfang auch durch die kleine Bohrung 2. Wenn die Kolbenstange bei Entlastung zurückfahren möchte, schließt die Kugel die große Öffnung. Das Gas kann nur noch durch die kleine Bohrung 2 wieder in die untere Kammer. Typische Durchmesser für diese Mini-Bohrung liegen bei unter 1 mm. Je langsamer die Rückkehr der Kolbenstange gestaltet werden soll, desto kleiner der Durchmesser dieser Bohrung. Im Fall nachträglich notwendiger Bild 1 AZOL GAS Verzögerungszylinder AZOL GAS-Serie der Märkischen Die AZOL GAS AZOL GAS MODELL: VAM AZOL GAS-Gasdruckfedern Verzögerungszylinder www.fachverlag-moeller.de Der Schnitt- & Stanzwerkzeugbau 6/2006 133 FACHBEITRÄGE EUROBLECH-NACHBERICHT Veränderungen (Kolbenstange soll schneller / langsamer zurückfahren) können diese durch NitroCyl schnell und kostengünstig durchgeführt werden, da es im Kern nur darum geht, den Durchmesser der Bohrung 2 zu verändern. Dies geschieht inzwischen sehr einfach durch den Austausch eines Schraub-Einsatzes im Werk NitroCyl. An Grenzen stößt man erst in dem Moment, wenn bei sehr kurzhubigen Federn (25 mm und darunter) eine lange Verzögerung von 3 bis 4 Sekunden gewünscht wird, da der Durchmesser der Rückström-Bohrung dann unter 0,1 mm liegt. Im weitaus überwiegenden Teil der Anwendungsfälle reicht eine Verzögerung von ca. 2 Sekunden vollkommen aus. Nicht zuletzt beeinflusst dieser Wert natürlich auch die mögliche Anzahl der Hübe pro Minute und somit die Teilezahl in vorgegebener Zeit. Geschwindigkeits-Diagramm Wie in Bild 2 deutlich erkennbar fährt die Kolbenstange die ersten Millimeter schneller zurück. Anschließend tritt eine konstante Rückstell-Geschwindigkeit ein. Temperatur-Anfälligkeit Die Verzögerungszylinder sind überdimensioniert, da sie aus konstruktiven Gründen über einen größeren Körper als nötig verfügen und daher die gewünschte Kraft mit einem geringeren Innendruck erzeugen können. Grund dafür ist das Bestreben, eine Überhitzung auszuschließen, was in einem Szenario, in dem ein stark komprimiertes Gas durch eine winzige Bohrung fließen soll, durchaus Anforderungen an den konstruktiven Aufbau gestellt hat. Kraftanstieg Die entsprechende Grafik (siehe Bild 3) zeigt einen Kraftanstieg, der mit dem einer vergleichbaren Gasdruckfeder der selben Kraft nahezu identisch ist. Beispielhaft sind die Werte für eine 1.500 daN - Feder mit einem nominalen Hub von 50 mm (NC.061.10.01500.050): Bei einem angenommenen Arbeitshub von 38 mm bewegt sich der Kraftanstieg bei etwa 25%. Nach 50 mm Weg zeigt die Grafik Derzeit angebotene Größen Anfangskraft Endkraft Ø Körper Ø Kolbenstange daN daN mm mm 300 405 45 16 750 1.012 75 36 1.500 2.025 95 50 3.000 4.050 120 65 5.000 6.750 150 80 7.500 10.125 195 90 Bild 3 (Werkbilder: Märkische Stanz-Partner Normalien GmbH, Lüdenscheid) einen Faktor von 1,35. Allgemein kann man festhalten, dass kleinere Hübe einen leicht geringeren Kraftanstieg aufweisen (12 mm Hub = Faktor 1,3), längere Hübe einen höheren Kraftanstieg (125 mm Hub = Faktor 1,4). Bild 2: Geschwindigkeits-Diagramm Derzeit angebotene Größen: Berechnung maximale Verzögerungszeit (tmax.): tmax. = K x Arbeitshub in mm K = Verzögerungskonstante Hinweis: Die auf dieser Seite angegebenen technischen Daten (Diagramme/Formel) beziehen sich auf den Verzögerungszylinder VAM.00300 Technische Informationen: Die Verzögerungszeit ist abhängig vom benötigten Arbeitshub. Die Berechnung der maximalen Verzögerungszeit (tmax.) erfolgt nach der Formel: tmax = K x Arbeitshub in (mm) Verzögerungszeit bei Bestellung bitte angeben. Technische Daten: Medium: N2 Max. Fülldruck bei 20 °C: 150 bar Min. Fülldruck bei 20 °C: 20 bar Arbeitstemperatur: 80 °C Max. Kolbengeschw.: 0,5 m/s Bitte sprechen Sie uns an, wenn Sie weitere Informationen benötigen oder eine anwendungstechnische Beratung vor Ort wünschen. Anfangskraft [daN] Endkraft [daN] Körper-Ø [mm] Kolbenstangen-Ø [mm] VerzögerungsKonstante K 300 350 45 16 0,015 760 1010 75 36 0,062 1470 2000 95 50 0,090 2985 4880 65 0,131 5025 6800 80 0,214 7440 9760 195 90 0,289 ( mm ) S/min Max S min-1 0 25 38 50 63,5 80 100 18 16 14 0 12 10 8 6 4 2 ( mm ) ( daN ) S P 0 25 38 50 63,5 80 100 1,1 F 1,2 0 x F0 x F0 ( bar ) P ( daN ) F0 (±5%) P F 20 30 50 70 90 110 130 150 0 150 50 200 100 250 300 AZOL GAS ren) können diese durch AZOL GAS Schraub-Einsatzes im Werk AZOL GAS. An grenzen Stößt man erst
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