Verständnis von 5/2- und 4/2-Wege-Pneumatik-Magnetventilen

5/2-Wege- und 4/2-Wege-Pneumatik-Magnetventile werden in der industriellen Automatisierung und Steuerungssystemen eingesetzt. Sie sind integraler Bestandteil der Versorgung von Druckluft an verschiedene Arten von pneumatischen Geräten, wie z.B. pneumatische Zylinder. Der Unterschied bei diesen Ventilen liegt in der Anzahl der Anschlüsse und Zustände:

• Ein 5/2-Wege-Pneumatik-Magnetventil hat fünf Anschlüsse und zwei Zustände.
• Ein 4/2-Wege-Pneumatik-Magnetventil hat vier Anschlüsse und zwei Zustände.

Beide Ventiltypen funktionieren ähnlich zur Steuerung pneumatischer Geräte, wie z.B. doppeltwirkende pneumatische Zylinder. Der Hauptunterschied liegt in der Handhabung der Abluft.

• Ein 5/2-Ventil steuert den Luftstrom in einen Anschluss des Zylinders und die Abluft aus dem anderen Anschluss. Aufgrund des fünften Anschlusses kann dieses Ventil die Abluft aus beiden Zylinderanschlüssen präzise steuern.
• Ein 4/2-Wege-Ventil steuert ebenfalls die Zuluft und die Abluft zum und vom Zylinder. Allerdings steuert derselbe Ventilanschluss die Abluft aus beiden Zylinderanschlüssen, was bedeutet, dass die Abluftgeschwindigkeiten in beiden Richtungen identisch sein müssen.

Inhaltsverzeichnis

• Anschlussbezeichnungen
• Schaltfunktion
• Mono-stabil vs bi-stabil
• Design
• Anwendungen
• FAQs

Anschlussbezeichnungen

Verschiedene Hersteller verwenden unterschiedliche Bezeichnungen für die Anschlüsse. Es gibt jedoch zwei Hauptstandards, die in der Industrie weit verbreitet sind: Zahlen (ISO 11727) und Buchstaben.

• 5/2-Wege Zahlen (A): Zuluftanschluss (1), Ausgangsanschlüsse (2, 4) und Abluftanschlüsse (3, 5)
• 5/2-Wege Buchstaben (B): Zuluftanschluss (P), Ausgangsanschlüsse (A, B) und Abluftanschlüsse (EA, EB).
• 4/2-Wege Zahlen (C): Zuluftanschluss (1), Ausgangsanschlüsse (2, 4) und Abluftanschluss (3).
• 4/2-Wege Buchstaben (D): Zuluftanschluss (P), Ausgangsanschlüsse (A, B) und Abluftanschluss (R).

Schaltfunktion

Die Schaltfunktion des Ventils beschreibt, welche Anschlüsse in den jeweiligen Zuständen des Ventils verbunden sind. Wenn das Ventil aktiviert wird, wechselt es von einem Zustand in den anderen, und im Fall von mono-stabilen Ventilen (siehe unten) bringt eine Feder das Ventil in seine ursprüngliche Position zurück, wenn es deaktiviert wird.

• 5/2 Zustand 1: Der Zuluftanschluss (1, P) verbindet sich mit Anschluss 2 (A). Anschluss 4 (B) entlüftet durch Anschluss 5 (EB).
• 5/2 Zustand 2: Der Zuluftanschluss (1, P) verbindet sich mit Anschluss 4 (B). Anschluss 2 (A) entlüftet durch Anschluss 3 (EA).
• 4/2 Zustand 1: Der Zuluftanschluss (1, P) verbindet sich mit Anschluss 2 (A). Anschluss 4 (B) entlüftet durch Anschluss 3 (R).
• 4/2 Zustand 2: Der Zuluftanschluss (1, P) verbindet sich mit Anschluss 4 (B). Anschluss 2 (A) entlüftet durch Anschluss 3 (R).

Mono-stabil vs bi-stabil

Sowohl fünf- als auch vier-Wege-Luftventile können mono-stabil oder bi-stabil sein.

• Mono-stabil: Der Schieber eines mono-stabilen Ventils (Abbildung 3, beschriftet mit A & C) bewegt sich von seiner Ruhestellung weg, wenn die einzelne Spule des Ventils aktiviert wird. Die Ruhestellung ist die normale Position, die das Ventil beibehält, wenn es nicht aktiviert ist. Wenn es deaktiviert wird, bringt eine Feder den Schieber zurück in seine Ruhestellung. Mono-stabile Ventile benötigen eine konstante Stromversorgung, um die aktivierte Position beizubehalten.
• Bi-stabil: Bi-stabile Ventile (Abbildung 3, beschriftet mit B & D) haben zwei Magnetspulen. Der Schieber bewegt sich zwischen den Zuständen, je nachdem, welche Spule aktiviert wird. Wenn das Ventil deaktiviert wird, bleibt der Schieber in seinem aktuellen Zustand. Die gegenüberliegende Spule muss aktiviert werden, um den Schieber in die andere Position zu bewegen.

Design

5/2- und 4/2-Wege-Pneumatik-Magnetventile sind in zahlreichen Designvariationen hinsichtlich Größe, Material, Farbe, Anschlussinterfaces und mehr erhältlich. Diese Vielfalt ist notwendig, um verschiedenen Anforderungen gerecht zu werden, wie z.B. im medizinischen Bereich, in der Lebensmittelverarbeitung sowie in staubigen und explosionsgefährdeten Umgebungen.

Die meisten dieser Ventile haben einen beweglichen Schieber mit Dichtungen entlang seiner Länge, die sich alle in einem zentralen Zylinder befinden. Die Ventilanschlüsse sind mit diesem zentralen Zylinder verbunden, und die Dichtungen blockieren oder verbinden die Ventilanschlüsse, wenn sich der Schieber durch den Zylinder bewegt.

Direkt und indirekt betätigt

Pneumatische Magnetventile können direkt oder indirekt (pilotgesteuert) betätigt werden:

• Direkt: Der Magnetantrieb bewegt den Schieber direkt.
• Indirekt: Das Ventil nutzt den Eingangsdruck, um den Schieber zu bewegen. Ein kleiner interner pneumatischer Zylinder betätigt den Schieber. Der Magnetantrieb des Ventils steuert das Füllen und Entleeren des Zylinders.

Manuelle Übersteuerung

Ein 5/2-Magnetventil oder ein 4/2-Wege-Pneumatik-Magnetventil kann eine manuelle Übersteuerung oder eine Verriegelungsmechanismus haben. Ein Verriegelungsmechanismus ist während der Wartung vorteilhaft; das Ventil ändert seine Position nicht, bis die Verriegelung gelöst wird. Die betätigten Elemente (z.B. Zylinder oder Greifer) behalten ebenfalls ihre Position bei. Das System kann ohne Betätigung des Ventils mit einer manuellen Übersteuerung getestet werden. Darüber hinaus kann das Ventil manuell durch Drücken des Übersteuerungsknopfes geschaltet werden.

Anschlusstypen

Es sind verschiedene Anschlusstypen und -designs erhältlich, die je nach den Anforderungen des Magnetventils unterschiedliche Zwecke erfüllen. Beispielsweise können Anschlüsse Magnetventile gegen Spannungsspitzen schützen und LED-Leuchten haben, die den Stromstatus des Ventils anzeigen. Erfahren Sie mehr über Anschlüsse in unserem DIN-Anschluss Überblicksartikel.

Anwendungen

4/2- und 5/2-Wege-Pneumatik-Magnetventile können beide doppeltwirkende pneumatische Zylinder und pneumatische Antriebe betreiben, die eine Steuerung in beide Richtungen erfordern. Ein 5/2-Ventil kann jedoch mit seinem zusätzlichen Abluftanschluss die Abluftgeschwindigkeit in beide Richtungen unabhängig steuern, während ein 4/2-Wege-Ventil erfordert, dass beide Richtungen die gleiche Abluftgeschwindigkeit teilen.

Gesteuerte Abluft in beide Richtungen

• Hochgeschwindigkeitsanwendungen: In Hochgeschwindigkeitsanwendungen, wie Verpackungs-, Sortiersystemen oder Montagelinien, ist die Geschwindigkeit der Betätigung entscheidend. Ein 5/2-Wege-Magnetventil mit separaten Abluftwegen kann eine schnellere Abluft des Luftdrucks ermöglichen, was zu schnelleren Betätigungszeiten führt.
• Präzisionsanwendungen: In Anwendungen, die eine präzise Steuerung der Bewegung erfordern, wie in der Robotik oder der Präzisionsbearbeitung, können separate Abluftwege eine bessere Kontrolle der Betätigungsgeschwindigkeit in beide Richtungen bieten.
• Sicherheitskritische Anwendungen: In sicherheitskritischen Anwendungen, bei denen der Ausfall eines Teils schwerwiegende Folgen haben könnte, können separate Abluftwege Redundanz bieten. Wenn ein Abluftweg ausfällt, kann der andere weiterhin funktionieren.

Gleiche Abluft in beide Richtungen

• Anwendungen mit einfachwirkenden Zylindern: In Anwendungen mit einfachwirkenden Zylindern, bei denen eine Feder für die Rückstellung verwendet wird, ist ein gemeinsamer Abluftweg (vier-Wege-Luftventil) ausreichend, da die Rückstellbewegung nicht von der Abluft abhängig ist.
• Weniger kritische Geschwindigkeitsanwendungen: In Anwendungen, bei denen die Betätigungsgeschwindigkeit nicht kritisch ist, kann ein gemeinsamer Abluftweg verwendet werden. Dies könnte allgemeine pneumatische Systeme, Türöffner oder einfache mechanische Bewegungen umfassen.
• Kostensensible Anwendungen: 4/2-Wege-Magnetventile können kostengünstiger sein als 5-Wege-Magnetventile. Wenn die Anwendung keine hohe Geschwindigkeit oder Präzision erfordert, könnte ein 4/2-Wege-Pneumatikventil kosteneffektiver sein.

FAQs

Was ist ein 5/2-Wege-Magnetventil?

Ein 5/2-Magnetventil hat fünf Anschlüsse und zwei Zustände. Es kann zwischen zwei verschiedenen Zuständen wechseln, um den Luftstrom zu und die Abluft von beiden Luftanschlüssen eines pneumatischen Zylinders oder Antriebs zu steuern.

Was ist ein 4-Wege-Magnetventil?

Ein vier-Wege-zwei-Positionen-Ventil hat vier Anschlüsse und zwei Positionen. Zwei Anschlüsse versorgen beide Seiten eines doppeltwirkenden Magnetventils mit Luft, und der verbleibende Anschluss übernimmt die Abluft vom Zylinder.