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SKVTechnik informiert:

In automatisierten Produktionsanlagen werden Platten aus Holz, Metall, Kunststoff, Glas oder Verbundwerkstoffen häufig mit Vakuumhebern bewegt. Saugertraversen nehmen die Werkstücke auf, transportieren sie zu einer Bearbeitungs- oder Ablagestation und setzen sie dort wieder ab.

Für diesen Prozess muss die Luftströmung gezielt gesteuert werden. Beim Aufnehmen wird Unterdruck benötigt. Während der Bewegung muss das Vakuum entsprechend dem Sicherheitskonzept der Anlage überwacht und aufrechterhalten werden. Am Ziel soll die Platte kontrolliert und möglichst schnell freigegeben werden.

Ein Stromumkehrventil verbindet diese Funktionen mit einem Seitenkanalverdichter. Das Ventil verändert den Strömungsweg, ohne dass für Saugen und Blasen zwei separate Maschinen erforderlich sind.

Drei Funktionsstellungen für den Arbeitsprozess

Stromumkehrventile der entsprechenden Baureihe ermöglichen drei klar unterscheidbare Betriebsstellungen:

• Saugen

Im Saugbetrieb wird am Arbeitsanschluss Unterdruck erzeugt. Die Sauger der Traverse legen sich an die Plattenoberfläche an. Wird der erforderliche Unterdruck erreicht, kann das Werkstück aufgenommen und bewegt werden.

• Druckloser Arbeitsanschluss

In der drucklosen Stellung wird der Arbeitsanschluss vom aktiven Saug- beziehungsweise Blasstrom entlastet. Der Seitenkanalverdichter kann dabei über einen internen Strömungsweg weiterlaufen.

Diese Stellung kann für bestimmte Übergänge innerhalb des Anlagenablaufs genutzt werden. Ob die Platte dabei bereits freigegeben werden darf, hängt vom Aufbau des Vakuumsystems und vom Sicherheitskonzept ab.

• Blasen

Im Blasbetrieb wird die Strömungsrichtung am Arbeitsanschluss umgekehrt. Ein definierter Luftstrom kann das Lösen der Sauger von der Plattenoberfläche unterstützen und den Ablagevorgang beschleunigen.

Der Blasimpuls muss an Material, Oberfläche, Werkstückgewicht und Prozessablauf angepasst werden. Ein zu starker Luftstrom kann leichte Werkstücke verschieben oder den kontrollierten Ablagevorgang beeinträchtigen.

Schneller Wechsel ohne Drehrichtungsänderung des Motors

Der Seitenkanalverdichter läuft während des Prozesswechsels grundsätzlich in derselben Drehrichtung weiter. Nicht der Motor wird umgepolt, sondern das Stromumkehrventil verändert die Verbindung zwischen Verdichter und Arbeitsanschluss.

Dadurch lässt sich schnell zwischen Saugen, drucklosem Zustand und Blasen wechseln. Die mechanische und elektrische Belastung, die bei einem häufigen Stoppen und erneuten Anlaufen des Motors entstehen könnte, kann damit vermieden werden.

Die erreichbare Umschaltzeit wird vom eingesetzten Ventil, seiner Betätigung, der Anlagensteuerung, den Leitungsvolumen und dem gesamten pneumatischen System beeinflusst.

Seitenkanalverdichter und Ventil gemeinsam auslegen

Die Auswahl des Seitenkanalverdichters darf nicht isoliert vom Stromumkehrventil erfolgen. Beide Komponenten bilden zusammen mit Rohrleitungen, Filtern, Saugern und Armaturen ein pneumatisches Gesamtsystem.

Im Saugbetrieb muss der Verdichter genügend Volumenstrom bereitstellen, um unvermeidbare Leckluft auszugleichen und den benötigten Unterdruck zu erreichen. Die Leckluft hängt insbesondere von folgenden Faktoren ab:

• Oberflächenstruktur und Porosität der Platte
• Anzahl, Größe und Zustand der Sauger
• Dichtheit der Leitungen und Verbindungen
• Werkstückformat und Werkstückgewicht
• erforderlicher Taktzeit
• benötigtem Sicherheitsniveau

Glatte, luftundurchlässige Platten stellen andere Anforderungen als poröse Holzwerkstoffe oder strukturierte Oberflächen. Bei porösen Materialien muss häufig ein größerer Luftvolumenstrom gefördert werden, weil kontinuierlich Luft durch das Werkstück oder an der Kontaktfläche einströmt.

Im Blasbetrieb sind wiederum der gewünschte Luftstrom und der erforderliche Überdruck zu berücksichtigen. Das Stromumkehrventil muss für beide Betriebsrichtungen geeignet und passend dimensioniert sein.

Druckverluste im Gesamtsystem beachten

Filter, Leitungen, Bögen, Verbindungsstücke, Schalldämpfer und das Stromumkehrventil verursachen Druckverluste. Diese Widerstände beeinflussen den tatsächlichen Betriebspunkt des Seitenkanalverdichters.

Zu kleine Leitungsquerschnitte oder unnötig lange Leitungswege können die Leistung am Vakuumheber deutlich reduzieren. Deshalb sollten die Wege zwischen Verdichter, Ventil und Saugertraverse möglichst strömungsgünstig ausgeführt werden.

Der maximale Volumenstrom und der maximale Unter- beziehungsweise Überdruck eines Seitenkanalverdichters stehen nicht gleichzeitig zur Verfügung. Die Auswahl erfolgt anhand der jeweiligen Kennlinie und des tatsächlich benötigten Betriebspunktes.

Platten kontrolliert aufnehmen und ablegen

Der Prozess beginnt mit der Positionierung der Saugertraverse über dem Werkstück. Nach dem Umschalten auf Saugen baut sich an den Saugern Unterdruck auf. Erst wenn die notwendige Freigabebedingung erreicht ist, darf die Anlage die Platte anheben.

Während des Transports muss das Vakuum überwacht werden. Am Ablageort wird die Platte positioniert und abgesetzt. Anschließend kann der Arbeitsanschluss entlastet oder ein angepasster Blasimpuls ausgelöst werden.

Die genaue Abfolge wird durch die Maschinensteuerung festgelegt. Sensoren und Freigabesignale sorgen dafür, dass die einzelnen Bewegungen erst bei den vorgesehenen Prozesszuständen ausgeführt werden.

Sicherheitsfunktionen separat betrachten

Das Stromumkehrventil steuert den Luftstrom, ersetzt aber keine sicherheitstechnische Lastsicherung. Bei schwebenden Lasten muss das Gesamtsystem entsprechend der Anwendung, der Risikobeurteilung und den geltenden Sicherheitsanforderungen ausgelegt werden.

Je nach Anlage können unter anderem erforderlich sein:

• Vakuumsensor oder Vakuumschalter
• Rückschlagventile
• Vakuumspeicher
• akustische oder optische Warnung
• mechanische Absturzsicherung
• sichere Steuerungsfunktionen
• Überwachung der Sauger
• regelmäßige Prüfung der Dichtungen und Leitungen

Besonders bei einem Energieausfall oder einer Störung muss festgelegt sein, wie die Last gehalten oder kontrolliert abgesenkt wird.

Filter und Wartung sichern die Funktion

Ein geeigneter Ansaugfilter schützt Seitenkanalverdichter und Stromumkehrventil vor Staub und Partikeln. Dies ist beispielsweise beim Handling von Holzwerkstoffen wichtig.

Ein verschmutzter Filter erhöht den Strömungswiderstand und kann den erreichbaren Unterdruck beziehungsweise Luftvolumenstrom reduzieren. Filterzustand, Sauger, Schläuche und Verbindungen sollten deshalb regelmäßig kontrolliert werden.

Auch das Stromumkehrventil ist entsprechend den Herstellerangaben zu prüfen. Verschmutzungen, undichte Leitungen oder verschlissene Dichtungen können den Funktionswechsel und den erreichbaren Betriebspunkt beeinflussen.

Technische Vorauswahl durch SKVTechnik

SKVTechnik unterstützt Maschinenbauer, Anlagenplaner und Betreiber bei der Vorauswahl geeigneter Seitenkanalverdichter und Stromumkehrventile für das Plattenhandling.

Für die Bearbeitung einer Anfrage sind insbesondere folgende Angaben hilfreich:

• Material und Abmessungen der Platten
• maximales Werkstückgewicht
• Beschaffenheit und Porosität der Oberfläche
• Anzahl und Größe der Sauger
• erwartete Leckluft
• benötigter Unterdruck und Luftvolumenstrom
• gewünschter Blasimpuls
• Leitungsdurchmesser und Leitungslängen
• geplante Taktzeit
• Umgebungsbedingungen
• vorhandenes Sicherheits- und Steuerungskonzept

Auf dieser Grundlage können Seitenkanalverdichter, Stromumkehrventil und Zubehör für den konkreten Betriebspunkt vorausgewählt werden.

Weitere Informationen:
https://www.skvtechnik.de/umkehrventile/stromumkehrventile-fuer-plattenhandling-und-vakuumheber/