Doppeltwirkender Zylinder
Ein doppeltwirkender Zylinder ist ein Linearantrieb, der in Hydraulik- und Pneumatiksystemen zum Einsatz kommt. Bei dieser Art von Antrieb wird der Kolben sowohl in Ausfahr- als auch in Einfahrrichtung aktiv durch ein Druckmedium (z. B. Öl oder Luft) bewegt. Dadurch lassen sich kontrollierte, kraftvolle und wiederholgenaue Bewegungen realisieren.
Wie funktioniert ein doppeltwirkender Zylinder?
Ein doppeltwirkender Zylinder verfügt über zwei getrennte Druckräume: die Kolben- und die Stangenseite. Über jeweils einen Anschluss wird das Druckmedium auf eine der beiden Seiten geleitet. Das Funktionsprinzip verläuft dabei wie folgt:
- Wird Druck auf die Kammer der Kolbenseite gegeben, fährt die Kolbenstange aus.
- Wird hingegen Druck auf die Stangenseite geleitet, fährt sie wieder ein.
Das jeweils gegenüberliegende Volumen wird entlastet, sodass das Medium in den Tank zurückfließt oder abgeführt wird. Die Ansteuerung eines doppeltwirkenden Zylinders erfolgt über Ventile, die das Druckmedium gezielt auf eine der beiden Zylinderseiten leiten.
Wo wird ein doppeltwirkender Zylinder eingesetzt?
Doppeltwirkende Zylinder werden überall dort eingesetzt, wo genau kontrollierte Bewegungen mit Kraft in beide Richtungen erforderlich sind. Typische Anwendungsbereiche sind daher:
- Maschinen- und Anlagenbau (z. B. Zustellbewegungen bei Fräs- oder Schleifmaschinen)
- Landwirtschaft (z. B. zur Steuerung von Pflügen)
- Fördertechnik (z. B. Öffnen und Schließen von Greif- oder Klemmmechanismen)
- Automatisierungstechnik (z. B. Werkstücktransport zwischen Bearbeitungsstationen)
- Baumaschinen und Nutzfahrzeuge (z. B. Hub- und Schwenkbewegungen in Baggern)
- Pressen und Spannvorrichtungen (z. B. Aufbringen von Presskraft in hydraulischen Pressen)
Vorteile eines doppeltwirkenden Zylinders
- Exakte Steuerbarkeit von Geschwindigkeit und Position
- Kraftübertragung in beide Bewegungsrichtungen – dadurch Steigerung der Gesamtproduktivität
- Geeignet für hohe Lasten und dynamische Anwendungen
- Vielseitige Einsatzmöglichkeiten
Einfachwirkender vs. doppeltwirkenden Hydraulikzylinder: Unterschiede
| Merkmal | Einfachwirkender Hydraulikzylinder | Doppeltwirkender Hydraulikzylinder |
|---|---|---|
| Kraftwirkung | Druck wirkt nur in eine Richtung | Druck wirkt in beide Richtungen |
| Aufbau | einfach, ein Anschluss für Druck | komplexer, Ventile für bidirektionale Steuerung |
| Rückstellung | passiv durch Feder, Eigengewicht oder äußere Kraft | aktiv durch Druck auf Gegenseite (hydraulisch oder pneumatisch) |
| Kosten | günstiger in Anschaffung & Wartung | aufgrund der Komplexität höhere Kosten |
| Vorteile | einfache & sichere Anwendung, da nur eine Bewegungsrichtung | höhere Leistungseffizienz, Vielseitigkeit |
| Nachteile | eingeschränkte Einsatzmöglichkeiten, inkonsistente Kräfte | höhere Kosten, komplexere Wartung |
Warum hat ein doppeltwirkender Zylinder beim Ausfahren mehr Kraft als beim Einfahren?
Der Unterschied in der Kraft zwischen Aus- und Einfahrbewegung eines doppeltwirkenden Zylinders liegt in der wirksamen Fläche des Kolbens. Beim Ausfahren wirkt der Druck auf die gesamte Kolbenfläche, die im Zylinder auf die Flüssigkeit oder Luft trifft. Dadurch wird die maximale Kraft erzeugt. Beim Einfahren nimmt die Kolbenstange einen Teil des Zylinderquerschnitts ein, sodass die Fläche, auf die der Druck wirkt, kleiner ist. Die resultierende Kraft ist daher geringer.
Die Kraft lässt sich mit der folgenden Formel berechnen:
Kraft = Druck × wirksame Fläche
Da die Fläche auf der Stangenseite kleiner ist, entsteht automatisch eine geringere Einfahrkraft.