Prestazioni elettriche: Come il vuoto sta diventando mobile

I responsabili della produzione si trovano di fronte a un duplice compito: vogliono che i loro impianti siano flessibili e allo stesso tempo risparmino energia. Per eseguire questo compito, progettano celle di produzione modulari, si affidano a robot mobili autonomi (AMR) e studiano concetti per superfici a basso consumo d'aria compressa. Allo stesso tempo, si scontrano con un'infrastruttura consolidata. Le linee dell'aria compressa attraversano il capannone in modo fisso. Ogni nuovo sistema richiede attacchi e ogni modifica del layout comporta un lavoro aggiuntivo.

La tecnologia del vuoto svolge una funzione centrale in questo ambiente. Afferra, trattiene e sposta pezzi nei settori della produzione di elettronica, nei processi di logistica e nell'industria automobilistica. Tradizionalmente, gli eiettori generano il vuoto con aria compressa. Questa tecnologia è ben consolidata e continua a costituire la spina dorsale di molti sistemi. Tuttavia, i nuovi concetti di produzione richiedono sistemi aggiuntivi.

La robotica mobile, in particolare, esige soluzioni flessibili. Gli AMR e i veicoli a guida automatica (AGV) si muovono liberamente all'interno della fabbrica. Non possono trasportare connessioni multimediali fisse. Anche i robot collaborativi (cobot) seguono un principio diverso dai classici robot industriali. Sono leggeri, flessibili nell'uso e cambiano il loro posto di lavoro. Tuttavia, i punti di forza dell'aria compressa esterna sono altri. Michael Pojtinger, responsabile del Business Development Automazione per il vuoto (componenti) di Schmalz in Glatten, lo dice senza mezzi termini: "La fabbrica sta diventando modulare, ma l'aria compressa è fatta per installazioni fisse".

È qui che entrano in gioco i generatori di vuoto elettrici. Funzionano senza aria compressa centrale; è sufficiente una connessione alla rete elettrica. Un motore elettrico integrato comanda una pompa o un soffiante. Il sistema genera il vuoto di vuoto richiesto direttamente nel punto di utilizzo. L'energia proviene dalla rete elettrica o dalla batteria del veicolo del robot. Il vuoto viene creato direttamente all'end-to-arm tooling (EOAT). In questo modo l'unità di presa è un sistema autosufficiente che funziona indipendentemente dai punti di connessione fissi.

Questo apre nuove possibilità per le applicazioni AMR e AGV. I robot si muovono nella produzione senza raccordi tubo flessibile e non hanno bisogno di un collegamento flessibile di alimentazione. Questo approccio ha un impatto anche sui cobot. Poiché lavorano spesso in ambienti mutevoli, ogni interfaccia risparmiata è importante. I generatori di vuoto elettrici non richiedono un trattamento esterno dell'aria, semplificando così l'integrazione e la messa in funzione.

Sempre più aziende si pongono una domanda fondamentale: Dove l'aria compressa non è più assolutamente necessaria? In singoli settori di produzione, e in alcuni casi anche nell'intero stabilimento, stanno esaminando concetti che fanno deliberatamente a meno di questo mezzo, al fine di utilizzare l'energia in modo ancora più efficiente, abbassare i costi ed eseguire obiettivi di sostenibilità.

I generatori di vuoto elettrici svolgono un ruolo chiave in questi scenari. Generano il vuoto richiesto direttamente nel punto di utilizzo e non richiedono un'infrastruttura centrale di aria compressa. "La manipolazione rimane potente e sicura, anche senza la rete di tubi", riassume Michael Pojtinger. Ci sono vantaggi anche per la pianificazione dello stabilimento, in quanto le celle di produzione possono essere facilmente trasferite senza dover reinstallare i tubi dell'aria compressa. L'elettricità è generalmente disponibile su tutto il territorio. Questo riduce lo sforzo di pianificazione e i tempi di inattività durante le conversioni.

"A seconda dell'applicazione e del caso di carico, i generatori di vuoto elettrici consentono di risparmiare fino al 95% di energia rispetto agli eiettori alimentati ad aria compressa", sottolinea Michael Pojtinger. "Il risparmio effettivo dipende dal numero di cicli, dal profilo di carico e dal tempo di funzionamento". Il contesto tecnico: L'aria compressa viene generata a livello centrale, processata e distribuita tramite tubi. Ognuna di queste fasi comporta delle perdite. I sistemi elettrici convertono in modo efficiente l'elettricità in vuoto direttamente nel punto di utilizzo. Ciò consente agli operatori di ridurre i costi di gestione e contemporaneamente di alleggerire l'onere dell'infrastruttura centrale. I generatori di vuoto elettrici riducono le emissioni di CO₂ e quindi l'impronta di carbonio del prodotto (PCF), a condizione che il mix di elettricità lo consenta.

Schmalz sviluppa generatori di vuoto elettrici come pezzo di un'architettura di sistema modulare. Il portafoglio spazia da pompe per vuoto compatte per cobot e applicazioni end-of-arm a pompe elettriche e soffianti per vuoto ad alte prestazioni per processi stazionari. L'azienda copre quindi un'ampia superficie di prestazioni e offre componenti per l'intera catena del vuoto, dalle ventose alla tecnologia del vuoto.

I generatori di vuoto elettrici registrano gli stati del processo e li rendono disponibili in formato digitale. Si integrano in ambienti di produzione collegati in rete tramite IO-Link. Gli utenti possono monitorare il processo e adattare facilmente i parametri. "Il componente per il vuoto diventa un dispositivo di campo che fornisce dati. Questo crea la base per il monitoraggio delle condizioni e la manutenzione basata sulle condizioni", spiega Michael Pojtinger.

L'automazione si basa su strutture dinamiche, collegate in rete e modulari. La generazione di vuoto elettrico rientra in questo quadro. Schmalz ha introdotto soluzioni corrispondenti sul mercato e sviluppa costantemente il suo portafoglio in linea con le crescenti esigenze.

I componenti per il vuoto indipendenti dall'infrastruttura non sostituiscono in toto i sistemi pneumatici esistenti. Ne ampliano lo spettro. Laddove l'aria compressa diventa un limite, essi aprono nuovi gradi di libertà. "I responsabili della produzione possono utilizzare questa opzione aggiuntiva per orientare l'automazione in modo coerente verso la mobilità, la flessibilità e la trasparenza digitale", spiega Michael Pojtinger.

Bizerba, specialista del settore delle bilance e dei sistemi di imballaggio, ha implementato una soluzione di smart picking per un'azienda alimentare spagnola con un sistema di generazione del vuoto puramente elettrico direttamente sul braccio robotico. In questa applicazione, due cobot con pinze di presa Schmalz prelevano confezioni di carne avvolte in pellicola e le collocano in casse di imballaggio a una velocità fino a 96 prelievi al minuto. Il collegamento elettrico del vuoto è assicurato dalla pompa elettrica compatta GCPi in combinazione con valvole elettriche compatte.

Questa soluzione decentralizzata, montata sulla pinza di presa, fornisce il vuoto richiesto in modo rapido, efficiente e senza una fonte centrale di aria compressa. Ha la stessa prestazione dei sistemi pneumatici, ma consuma molta meno energia, abbassando così i costi di gestione. La connessione digitale tramite IO-Link consente inoltre il monitoraggio dei parametri di processo rilevanti e la manutenzione predittiva. La generazione di vuoto elettrico aumenta la produttività, riduce le esigenze del personale e migliora significativamente l'affidabilità del processo di prelievo automatico degli ordini nelle aziende di lavorazione della carne.