Sähköinen: Miten tyhjiöstä on tulossa mobiili

Tuotantopäälliköillä on edessään kaksitahoinen tehtävä: he haluavat tehtaidensa olevan joustavia ja samalla toteuttaa energiansäästöä. Tämän saavuttamiseksi he suunnittelevat modulaarisia tuotantosoluja, luottavat autonomisiin liikkuviin robotteihin (AMR) ja tutkivat konsepteja alueille, joissa paineilman kulutus on vähäistä. Samalla ne kohtaavat vakiintuneen infrastruktuurin. Paineilmalinjat kulkevat kiinteästi hallin läpi. Jokainen uusi järjestelmä vaatii liittejä, ja jokainen layout-muutos aiheuttaa lisätyötä.

Alipainetegnologiaa käytetään tässä ympäristössä keskeisenä toiminnana. Se tarttuu, pitää ja siirtää työkappaleita elektroniikan valmistuksessa, logistiikka-prosesseissa ja auto-teollisuudenalalla. Perinteisesti ejektorit tuottavat tyhjiön paineilmalla. Tämä tekniikka on vakiintunut ja muodostaa jatkuvasti monien järjestelmien selkärangan. Uudet tuotantokonseptit vaativat kuitenkin lisäjärjestelmiä.

Erityisesti liikkuva robotiikka vaatii joustavia ratkaisuja. AMR-robotit ja automatisoidut ohjatut ajoneuvot (AGV) liikkuvat vapaasti tehtaassa. Ne eivät voi kuljettaa paikallaan olevia medialiitäntöjä. Myös yhteistyörobotit (cobotit) noudattavat erilaista periaatetta kuin klassiset teollisuusrobotit. Ne ovat kevyitä, joustavia käytössä ja vaihtavat työpaikkaa. Ulkoisen paineilman vahvuudet ovat kuitenkin muualla. Michael Pojtinger, Schmalz in Glattenin prosessi- ja alipaine automaation (komponentit) liiketoiminnan kehityspäällikkö, ilmaisee asian suoraan: "Tehtaista on tulossa modulaarisia, mutta paineilma on tehty kiinteitä asennuksia varten."

Tässä kohtaa sähköiset alipainekehittimet astuvat kuvaan. Ne toimivat ilman keskitettyä paineilmaa; tarvitaan vain sähköliitäntä. Integroitu sähkömoottori käynnistää pumppun tai puhallin. Järjestelmä tuottaa tarvittavan tyhjiön suoraan käyttöpaikalla. Energia saadaan sähköverkosta tai robotin ajoneuvon akusta. Tyhjiö luodaan suoraan varren päädyn työkalujen (EOAT) päälle asennettavalle työkalulle. Tämä tekee tartuntayksiköstä omavaraisen järjestelmän, joka toimii riippumatta kiinteistä liitäntäpisteistä.

Tämä avaa uusia mahdollisuuksia AMR- ja AGV-sovelluksille. Robotit liikkuvat tuotannossa ilman letkuliitäntöjä, eivätkä ne vaadi kiinteää väliaineen syöttöä. Tämä lähestymistapa vaikuttaa myös cobotteihin. Koska ne työskentelevät usein muuttuvissa ympäristöissä, jokainen tallennettu liitäntä on tärkeä. Sähköiset alipainekehittimet eivät vaadi ulkoista ilmankäsittelyä, mikä yksinkertaistaa integrointia ja toimintojen aloitusta.

Yhä useammat yritykset kysyvät perustavanlaatuisen kysymyksen: Missä paineilmaa ei enää tarvita? Yksittäisillä tuotantoalueilla ja joissakin tapauksissa jopa koko tuotantolaitoksessa tutkitaan konsepteja, joissa ilman paineilmaa tullaan tietoisesti toimeen ilman paineilmaa, jotta energiaa voitaisiin käyttää entistä tehokkaammin, alentaa kustannuksia ja saavuttaa kestävyystavoitteet.

Sähköiset alipainekehittimet ovat avainasemassa tällaisissa tilanteissa. Ne tuottavat tarvittavan tyhjiön suoraan käyttöpaikalla, eivätkä ne vaadi keskuspaineilmainfrastruktuuria. "Käsittely pysyy tehokkaana ja turvallisena myös ilman putkiverkostoa", Michael Pojtinger tiivistää. Myös tehtaan suunnittelussa on etuja, sillä tuotantosoluja voidaan helposti siirtää ilman, että paineilmaputkia tarvitsee asentaa uudelleen. Sähköä on yleisesti saatavilla kaikkialla. Tämä vähentää suunnitteluponnistuksia ja seisokkiaikoja muutostöiden aikana.

"Sovelluksesta ja kuormitustapauksesta riippuen sähköiset alipainekehittimet säästävät jopa 95 prosenttia energiaa paineilmakäyttöisiin ejektorit verrattuna", Michael Pojtinger korostaa. "Todelliset säästöt riippuvat syklin taajuudesta, kuormitusprofiilista ja toiminnan ajasta." Tekninen tausta: Paineilma tuotetaan keskitetysti, käsitellään ja jaetaan putkien kautta. Jokainen näistä vaiheista aiheuttaa häviöitä. Sähköiset järjestelmät muuttavat sähkön tehokkaasti tyhjiöksi suoraan käyttöpaikalla. Näin käyttäjät voivat pienentää käyttökustannuksiaan ja samalla keventää keskusinfrastruktuurin taakkaa. Sähköiset alipainekehittimet vähentävät hiilidioksidipäästöjä ja siten tuotteen hiilijalanjälkeä (PCF) edellyttäen, että sähkövalikoima sallii sen.

Schmalz kehittää sähköisiä alipainekehittimiä osana modulaarista systeemiarkkitehtuuria. Valikoima ulottuu pienikokoisista alipainepumppuista coboteihin ja käsivarren päähän asennettaviin sovelluksiin sekä korkeatehoisista sähköpumpuista ja alipainepuhallinista kiinteisiin prosesseihin. Yritys kattaa näin ollen monenlaisia suorituskykyalueita ja tarjoaa komponentteja koko tyhjiöketjuun imukuppeista anturitekniikkaan.

Sähköiset alipainekehittimet tallentavat prosessin tilat ja tekevät ne digitaalisesti saataville. Ne integroituvat verkottuneisiin tuotantoympäristöihin IO-Linkin kautta. Käyttäjät voivat seurata prosessia ja sovittaa parametreja helposti. "Alipainekomponentit muuttuvat tietoja tuottaviksi kenttälaitteiksi. Tämä luo perustan kunnonvalvonnalle ja huollolle", Michael Pojtinger selittää.

Automaatio perustuu dynaamisiin, verkottuneisiin ja modulaarisiin rakenteisiin. Sähköinen alipaineen kehittäminen sopii tähän kuvaan. Schmalz on vakiinnuttanut vastaavat ratkaisut markkinoilla ja kehittää jatkuvasti valikoimaansa kasvavien vaatimusten mukaisesti.

Infrastruktuurista riippumattomat alipainekomponentit eivät korvaa nykyisiä pneumaattisia järjestelmiä kauttaaltaan. Ne laajentavat valikoimaa. Kun paineilma tulee rajoituksena, ne avaavat uusia vapausasteita. "Tuotantopäälliköt voivat tämän valinnaisen vaihtoehdon avulla kohdistaa automaation johdonmukaisesti kohti liikkuvuutta, joustavuutta ja digitaalista läpinäkyvyyttä", Michael Pojtinger selittää.

Vaaka- ja pakkausjärjestelmiin erikoistunut Bizerba toteutti espanjalaiselle elintarvikevalmistajayritykselle älykkään poimintaratkaisun, jossa on puhtaasti sähköinen alipaineen kehittäminen suoraan robottivarressa. Tässä sovelluksessa kaksi Schmalzin tarttujaa käyttävää cobottia poimii folioon käärittyjä lihapakkauksia ja asettaa ne kuljetuslaatikoihin jopa 96 poiminnan minuutissa. Sähköinen tyhjiönsyöttö saadaan kompaktista GCPi-sähköpumppusta yhdessä kompaktien sähköventtiilien kanssa.

Tämä tarttujaan asennettu hajautettu ratkaisu tuottaa tarvittavan tyhjiön nopeasti, tehokkaasti ja ilman keskitettyä paineilma-lähdettä. Se on yhtä tehokas kuin pneumaattiset järjestelmät, mutta kuluttaa huomattavasti vähemmän energiaa, mikä alentaa käyttökustannuksia. Digitaalinen liitäntä IO-Linkin kautta mahdollistaa myös tärkeiden prosessiparametrien valvonnan ja ennakoivan huollon. Sähköinen alipaineen kehittäminen lisää tuottavuutta, vähentää henkilöstön vaatimuksia ja parantaa merkittävästi lihanjalostamon automatisoidun tilauskeräilyn prosessin luotettavuutta.