In einem Prüfstand für die Lebensdauerprüfung von Schaltbetätigern in Verbindung mit Schaltgestänge und einer Getriebesimulation setzt DYNA-MESS kolbenstangenlose ORIGA Pneumatikzylinder von Parker Hannifin ein. Das auf X/Y/Z-Achse aufgesetzte Prüfsystem simuliert die Bewegungsprofile, Kräfte und Lasten typischer Schaltwechsel bei Schaltgetrieben mit unterschiedlicher Anzahl von Schaltstufen. Um die dabei geforderte Präzision von 0,3 mm zu erreichen, werden die eingesetzten ORIGA Zylinder mit Leichtlauffett gefahren und ihre Positionierung über ein Servoventil in Verbindung mit einem Wegmesssystem geregelt.
Für den schnellen, exakten Gangwechsel eines sportlichen Autofahrers muss alles passen: kurze Schaltwege, präzise Führung durch die Schaltwege, müheloses Einlegen der Gänge - ein ganzes Autoleben lang. Bis zu sechs Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang schaltet das neueste Lebensdauer-Prüfsystem von DYNA-MESS im 24-Stunden-Dauerbetrieb - bei freier Parametrierung der Schaltabfolge. Dabei umfasst es einen Schaltbetätiger, das Schaltgestänge sowie eine Getriebesimulation. Um unter praxisgerechten Umgebungsbedingungen prüfen zu können, kann über eine integrierte Klimaeinheit die Temperatur in der Prüfkammer von -40° bis +140°C geregelt werden. Parallel dazu lässt sich auch die Luftfeuchtigkeit variieren.
Für die Führung des Schaltbetätigers durch die klassische, auch auf "6+1" erweiterte H-Anordnung der Gang-Schaltkulisse kommen insgesamt vier kolbenstangenlose ORIGA Pneumatikzylinder des Typs OSP-P von Parker Hannifin zum Einsatz. Mit einer Hublänge von 160mm (X-Achse) laufen zwei der Zylinder -starr und verkantungsfrei miteinander verbunden- parallel zueinander in X-Richtung. Durch diese parallele Auslegung und ihre jeweils extern angebaute Starline-Linearführung können sie die Masse der auf ihnen montierten ebenfalls parallel laufenden Zylinder für die Y-Achse (Hublänge 260mm) sowie den Aufbau für die Z-Achse (Kolbenstangenzylinder mit eigenem Schaltventil zur Druckpunktauslösung für das simulierte Einlegen des Rückwärtsganges) problemlos aufnehmen - einschließlich der dabei auftretenden Querkräfte.
Für das Einlegen der Gänge, d.h. das Einrücken des Schaltgestänges in die engen Schaltgassen der Getriebesimulation, sind geringste Toleranzen gefordert. Um eine Wiederholgenauigkeit von 0,3 mm realisieren zu können, legte DYNA-MESS im Laufe einer 3-monatigen Projektierungs- und Testphase mit verschiedenen Zylindervarianten in enger Kooperation mit Parker Hannifin und dem betreuenden Händlerpartner JK Pneumatik, ParkerStore Koblenz, ein besonderes Leichtlauffett fest. Darüber hinaus entschloss man sich zum Einsatz eines Wegmesssystems mit Absolutwertgeber. Zwei Proportionalventile übernehmen die präzise Regelung von jeweils zwei der parallel laufenden Zylinder.
Die Minimierung der systembedingten, internen Reibung der Zylinder durch ein besonderes Leichtlauffett war allein deshalb erforderlich, um die Regelmöglichkeit der Proportionalventile überhaupt direkt auf die gewünschten Bewegungsprofile der Zylinder umsetzen zu können. Immerhin müssen die Pneumatikzylinder der X-Achse eine Masse von rund 30 kg aufnehmen und dabei unter möglichst vollständiger Eliminierung des Stick-Slip-Effektes nicht nur eine ruckfreie Bewegung gewährleisten, sondern auch Ihre Endposition beim Einlegen des jeweiligen Ganges mit höchster Positionier- und Wiederholgenauigkeit anfahren und halten. Für die Bewegungen in X- und Y-Achse wurde zudem eine Aktionskraft von 2000 N gefordert.
Um dem Endanwender eine möglichst hohe Flexibilität auch im Hinblick auf die Prüfung künftiger, abweichender Kombinationen aus Schaltbetätiger, Schaltgestänge und Getriebesimulation bieten zu können, wurden die eingesetzten ORIGA Zylinder mit einer zusätzlichen Hubreserve ausgelegt. Dies wurde erst durch ihren systembedingten Vorteil kompakter Außenabmessungen im Vergleich zu ansonsten außen anzuflanschender Kolbenstangenzylinder möglich, da die Gesamtabmessungen des Prüfsystems möglichst klein gehalten werden sollten.
Mit ausschlaggebend für die Auswahl der kolbenstangenlosen ORIGA Pneumatikzylinder für das Lebensdauerprüfsystem waren für DYNA-MESS die erwiesene Lebensdauer der eingesetzten Zylinder selbst von bis zu 8.000 km ohne Wartungsbedarf. Somit konnte den Anforderungen des Endkunden nach minimiertem Aufwand für Wartung, einschließlich Reduzierung der Stillstandzeiten sowie der Begrenzung der Kosten für Verschleißteile für die bewegten Teile des Gesamt-Prüfsystems entsprochen werden. Und sollten künftige, weitergehende Anforderungen einmal den Einsatz elektromechanischer Aktorik erfordern, so lassen sich die aktuell eingesetzten pneumatischen ORIGA Zylinder einfach durch elektrische Antriebe aus der gleichen Systemfamilie von Parker Hannifin austauschen.
