Pumpun käyttö ejektorin sijaan säästää energiaa alipaineautomaatiossa

”Päämääränä ei ole korvata paineilmapohjaisia ejektorijärjestelmiä alipaineen tuotannossa. Haluamme kehittää vaihtoehtoja, jotka pienentävät energiankulutusta ja jotka toimivat myös silloin, kun paineilmaa ei ole käytettävissä lainkaan tai ei riittävästi”, J. Schmalz GmbH:n toimitusjohtaja Dr. Kurt Schmalz selostaa. Mahdollisia skenaarioita ovat muun muassa sellaisilla alueilla käytettävät mobiilirobotit tai robottisolut, joita ei ole yhdistetty paineilmajärjestelmään. Alipainekehitinten osuus koko tuotantolaitoksen energiankulutuksesta on hyvin pieni.

Ratkaisu on täysin sähköinen ja niin kompakti alipainekehitin, että sen voi asentaa suoraan robottivarteen. Sähköiset alipainekehittimet eivät ole sinänsä mitään uutta: ”Valikoimissamme on ollut jo pitkään sähköisiä pumppuja ja puhaltimia, joita asiakkaamme ovat käyttäneet automaattiseen ja manuaaliseen käsittelyyn silloin, kun on tarvittu suuria imutilavuusvirtoja. Nämä kehittimet ovat kuitenkin liian suuria ja painavia käytettäviksi robottivarressa”, Dr. Kurt Schmalz selostaa. Schmalz on siksi laajentanut sähköisten alipainekehitinten tuotevalikoimaansa pienempien ja kevyempien mallien suuntaan. Schmalz esittelikin siten vuonna 2016 ensimmäisen cobottipumppunsa ECBPi:n. Kyseessä on sähköinen alipainekehitin, joka toimii samalla mekaanisen tarttujan liitäntänä robottiin. ”Olimme tämän tuotteen ansiosta edelläkävijöitä alipaineautomaation alueella," toimitusjohtaja huomauttaa. Haaste: Alipaineen kehittämisen ohella Schmalzin oli myös toteutettava ilman paineilmaa tapahtuva käsiteltävien kappaleiden laskutoiminto hyvin pienessä tilassa. Ratkaisuna käsiteltävän kappaleen nopean laskun toteuttamiseen oli tyhjiön täyttö ympäröivällä ilmalla ulospuhalluksen sijaan.

Vieläkin kompaktimpi on uusi ECBPMi-cobottipumppu, joka on suunniteltu ilmatiiviiden kohteiden pienten osien käsittelyyn. ”Kevyet robottivarren päähän tarkoitetut komponentit soveltuvat erinomaisesti cobotteihin ja kevyisiin robotteihin. Ne eivät vaadi paineilmaa, joten niitä voi käyttää myös autonomisissa kuljetusajoneuvoissa," Dr. Kurt Schmalz kertoo ja mainitsee erään mahdollisen käyttökohteen. Erottaminen paineilmansyötöstä on kuitenkin nykyisin mielekästä muutoinkin kuin pelkästään pienten kevytrobottien kohdalla: Kestävyyteen tähtäävä trendi ja siten hyötysuhteeltaan parempien järjestelmien kysyntä on lisännyt paineilmasta riippumattoman alipaineautomaation tarvetta myös suurempien järjestelmien kohdalla.

Paineilmalla on monia etuja: suuri tehotiheys ja mahdollisuus varmatoimisten toimintojen toteuttamiseen pneumaattisissa komponenteissa. Tämän ansiosta komponenteista on mahdollista tehdä pienikokoisia, kestäviä ja nopeita. ”Jos tarkastelemme Schmalzin alipaine-ejektoreja, jotka muuntavat ylipaineen alipaineeksi lähes optimaalisesti ja jotka pystyvät mukautumaan ilmansäästötoimintonsa ansiosta käsittelyprosessin muuttuviin vaatimuksiin, valikoimissamme on tehokkaita ja korkean hyötysuhteen komponentteja, joiden avulla on mahdollista päästä parhaimmillaan 95 prosentin säästöihin. Ilmansäästötoimintoja ei voi kuitenkaan käyttää kaikkialla”, asiantuntija lisää.

”Jos ilmattoman tehtaan on määrä muuttua joskus todellisuudeksi, pneumaattisten komponenttien ja pneumaattisen käsittelytekniikan valmistajien on toimitettava vaihtoehtoisia tuotteita, jotka toimivat täysin sähköisesti. Noudatamme tämän vuoksi rinnakkaisstrategiaa”, Dr. Kurt Schmalz selostaa. Tämän strategian pohjalta Schmalz on nyt kehittänyt sähköisen GCPi-alipainekehittimen: Tämä alipainekehitin on cobottipumppua suurempi ja täydentää tuotevalikoimaan jo kuuluvia alipainekehittimiä. Schmalzin GCPi-alipainekehitin irtautuu aiemmasta käytännöstä asentaa alipainekehitin suoraan robottivarteen. Tästä poiketen käyttäjä asentaa tehokkaan GCPi-alipainekehittimen robotin jalustaan, josta käsin alipainekehitin pystyy huolehtimaan alipaineen syötöstä useille robotin tarttujan imukupeille. Haasteena on jälleen täysin sähköisesti tapahtuva kuorman irrottaminen. Schmalz on integroinut tyhjiöntäyttötoiminnon myös GCPi-alipainekehittimeen. Paineen tasaantuminen ympäröivän ilman kanssa voi kuitenkin tapahtua viiveellä imukuppiin johtavan letkun pituudesta riippuen. Tässä tapauksessa tyhjiöntäyttötoiminnon voi myös erottaa pumpusta. ”Tässä yhteydessä meidän on muutettava perspektiiviämme ja ajateltava uusien järjestelmäarkkitehtuurien mukaisesti”, Dr. Kurt Schmalz kertoo.

Tästä syystä Schmalz on kehittänyt sähköisen LQE-tyhjiöntäyttöventtiilin. ”Kyseessä on todellinen innovaatio. Venttiilin ansiosta meidän on mahdollista käyttää edelleenkin keskitetysti suuria alipainekehittimiä ja työskennellä silti hajautetusti erittäin dynaamisesti siten, että käsiteltävien kappaleiden laskuajat ovat hyvin lyhyitä. Suora ilmanvaihto ympäröivän ilman kanssa on osoittautunut usein jopa paineilmalla tapahtuvaa aktiivista ulospuhallusta nopeammaksi”, Dr. Kurt Schmalz selvittää. LQE-tyhjiöntäyttöventtiilillä on vielä muitakin etuja: Se mahdollistaa linjojen alipaineistuksen. Venttiilin avautuessa tarttujaan muodostuu välittömästi alipaine. ”Kyseessä on älykäs venttiili, joka pystyy myös jäljittelemään kompaktiejektoriemme ilmansäästötoimintoa”, toimitusjohtaja kertoo. Tämä parantaa paineilmattoman alipainekäsittelyn energiatehokkuutta entisestään.

”Paineilman syöttöä ei katkaista pelkästään alipainekäsittelyn vuoksi”, Dr. Kurt Schmalz korostaa. Jos liitäntä on käytettävissä, ejektori on kestävä, energiatehokas ja suorituskykyinen keino alipaine tuottamiseen automaattista käsittelyä varten. Kaikki alipainekäsittelytekniikkaan liittyvät ongelmat katsottiin näin ratkaistuiksi, ennen kuin kestävyyttä koskeva kysymys nousi etualalle. ”Toimialan oli tarkasteltava paineilmaan liittyviä asioita periaatteellisella tasolla. Tehtävämme oli kehittää vaihtoehtoja”, alipainealan edelläkävijä kertoo. Schmalz valitsee tiekseen sähköistämisen: sähköinen alipainekehitin voi olla kestävämpi ratkaisu kokonaisjärjestelmää ajatellen. ”Meillä on valikoimissamme sopiva ratkaisu riippumatta siitä, tapahtuuko alipaineen tuottaminen paineilman avulla tai ilman paineilmaa”, Dr. Kurt Schmalz toteaa lopuksi.