Definition und Konzept:
Servopneumatik (oder Proportionalpneumatik mit Positionierungsregelung) ist eine fortgeschrittene Technologie in der Pneumatik, die es ermöglicht, Pneumatikzylinder präzise zu positionieren und zu regeln, anstatt nur einfache Endlagenpositionen zu erreichen. Sie verbindet die Vorteile der Pneumatik (Kraft, Geschwindigkeit, Einfachheit) mit der Genauigkeit und Regelgüte von elektrischen Servoantrieben.
Im Gegensatz zu herkömmlichen Pneumatikzylindern, die mit einfachen 5/2-Wegeventilen angesteuert werden, nutzt die Servopneumatik einen geschlossenen Regelkreis mit Proportionalventilen und einem Wegmesssystem.
Funktionsweise und Komponenten:
Ein Servopneumatiksystem besteht typischerweise aus:
- Pneumatikzylinder: Oft mit geringer Reibung und integrierter Dämpfung.
- Proportional-Wegeventil: Steuert den Luftstrom zum Zylinder stufenlos proportional zu einem elektrischen Signal (z.B. 0-10 V, 4-20 mA).
- Wegmesssystem: Ein Sensor (z.B. ein magnetischer oder inkrementaler Wegaufnehmer), der die aktuelle Position der Kolbenstange präzise erfasst.
- Servopneumatischer Regler: Ein elektronischer Regler (oft integriert in einer SPS oder einem Motion Controller), der die Regelabweichung (Soll- minus Istposition) verarbeitet und das Proportionalventil ansteuert.
Vorteile:
- Präzise Positionierung: Ermöglicht das Anfahren und Halten beliebiger Zwischenpositionen im Zylinderhub.
- Flexible Positionierung: Das Bewegungsprofil kann flexibel per Software angepasst werden.
- Hohe Dynamik und Geschwindigkeit: Behält die Schnelligkeit der Pneumatik bei.
- Kraftdichte: Hohe Kräfte auf kleinem Bauraum.
- Kosteneffizienz: Oft eine kostengünstigere Alternative zu elektrischen Linearantrieben bei hohen Kräften.
- Sauberkeit: Druckluft als Medium ist sauberer als Hydrauliköl.
Anwendungsbereiche in der Automatisierung:
Servopneumatik findet Anwendung in Maschinen, die präzise lineare Bewegungen mit hoher Kraft erfordern:
- Montageautomaten (z.B. für Einpressvorgänge mit definierter Kraft).
- Verpackungsmaschinen.
- Handhabungssysteme.
- Dosieranlagen.
- Anwendungen mit Materialhandling.
- Prüfstände (für definierte Krafteinleitung).
Festo ist ein führender Anbieter im Bereich Servopneumatik und hat maßgeblich zur Entwicklung dieser Technologie beigetragen.
→ Siehe auch: Festo, Pneumatikzylinder, Proportionalventil, Regelkreis, Wegmesssystem, Motion Control
