Risparmio energetico nell'automazione del vuoto: pompa invece di eiettore

"L'obiettivo non è quello di sostituire i sistemi di eiezione ad aria compressa per la generazione del vuoto. Vogliamo creare alternative che riducano il consumo energetico e continuino a funzionare quando l'aria compressa non è disponibile o lo è troppo poco", spiega il Dr. Kurt Schmalz, socio amministratore di J. Schmalz GmbH. Gli scenari possibili includono robot mobili o celle robotizzate che operano in un'area non collegata al sistema di aria compressa. In termini percentuali, i generatori di vuoto consumano pochissima energia rispetto all'intero impianto.

La soluzione è rappresentata da generatori di vuoto puramente elettrici, così compatti da poter essere montati direttamente sul braccio del robot. I generatori di vuoto elettrici non sono una novità: "Da tempo offriamo pompe e soffianti elettriche che gli operatori utilizzano nella movimentazione automatizzata e manuale quando sono richieste elevate portate di aspirazione. Tuttavia, sono troppo grandi e pesanti per essere utilizzati su un braccio robotico", spiega il Dr. Kurt Schmalz. Schmalz ha quindi ampliato il proprio portafoglio di generatori di vuoto elettrici in direzione di design più piccoli e leggeri e nel 2016 ha introdotto la prima pompa per cobot, la ECBPi. Si tratta di un generatore di vuoto elettrico e di un'interfaccia di presa meccanica per il robot in uno. "Con questa siamo stati pionieri nell'automazione del vuoto", commenta il socio amministratore. La sfida: oltre alla generazione del vuoto, Schmalz doveva anche implementare la funzione di deposito airless in uno spazio molto ristretto. La soluzione per il deposito rapido del pezzo si chiama: ventilazione anziché soffiaggio.

Ancora più compatta è la nuova pompa per cobot ECBPMi, progettata per la movimentazione di piccole parti di oggetti ermetici. "I componenti leggeri della parte terminale del braccio sono ideali per i cobot e i robot leggeri. Non necessitano di aria compressa, il che significa che possono essere utilizzati anche su veicoli di trasporto autonomi", afferma il Dr. Kurt Schmalz, illustrando una potenziale applicazione. Tuttavia, non sono più solo i piccoli robot leggeri per i quali il distacco dall'aria compressa ha senso: Con la tendenza alla sostenibilità e quindi la richiesta di sistemi più efficienti, la necessità di un'automazione del vuoto indipendente dall'aria compressa è aumentata anche per i sistemi più grandi.

L'aria compressa offre diversi vantaggi: l'elevata densità di potenza e le funzioni operative affidabili realizzabili nei componenti pneumatici. Questo li rende piccoli nelle dimensioni, robusti e veloci. "Se consideriamo i nostri eiettori a vuoto, che convertono la sovrapressione in vuoto in modo quasi ottimale e possono reagire in modo adattivo al processo di movimentazione con la loro funzione di risparmio d'aria, abbiamo componenti potenti ed efficienti con risparmi fino al 95%. Tuttavia, le funzioni di risparmio d'aria non possono essere utilizzate ovunque", aggiunge l'esperto.

"Se prima o poi dovesse arrivare la fabbrica airless, i produttori di componenti pneumatici e di tecnologie di movimentazione dovranno fornire prodotti alternativi che funzionino in modo puramente elettrico. Stiamo quindi perseguendo una strategia parallela", spiega il Dr. Kurt Schmalz. Seguendo questa strategia, Schmalz ha sviluppato il generatore di vuoto elettrico GCPi: È più grande della pompa Cobot e si aggiunge ai nuovi generatori di vuoto elettrici della gamma esistente. Con il GCPi, Schmalz si distacca dal precedente standard di montaggio del generatore di vuoto direttamente sul braccio del robot. L'utente monta invece il potente GCPi sulla base del robot, in modo che da lì possa alimentare diverse ventose sulla pinza del robot. Anche in questo caso la sfida è il distacco puramente elettrico del carico. Schmalz ha integrato nel GCPi anche una funzione di ventilazione. A seconda della lunghezza del tubo flessibile che porta alla ventosa, tuttavia, l'equalizzazione della pressione con l'atmosfera può essere ritardata. In questo caso, la funzione di ventilazione può anche essere disaccoppiata dalla pompa. "In questo caso dobbiamo cambiare prospettiva e pensare in termini di nuove architetture di sistema", afferma il Dr. Kurt Schmalz.

Ecco perché Schmalz ha sviluppato la valvola di ventilazione elettrica LQE. "Questa è la vera innovazione. Con essa possiamo continuare a utilizzare generatori di vuoto più grandi a livello centrale e continuare a lavorare a livello decentrato in modo altamente dinamico, con tempi di messa a riposo molto brevi. È stato dimostrato che lo sfiato atmosferico diretto è spesso ancora più veloce dello sfiato attivo con aria compressa", chiarisce il Dr. Kurt Schmalz. La valvola di ventilazione LQE offre ulteriori vantaggi: Permette di pressurizzare le linee con il vuoto. Quando la valvola si apre, il vuoto sulla pinza si crea immediatamente. "È una valvola intelligente che può anche replicare la funzione di risparmio d'aria dei nostri eiettori compatti", spiega il socio amministratore. Ciò contribuisce ulteriormente all'efficienza energetica della movimentazione del vuoto senza aria compressa.

"Solo per la gestione del vuoto, l'aria compressa non viene spenta", sottolinea il Dr. Kurt Schmalz. Se è disponibile un collegamento, l'eiettore è un modo robusto, efficiente e potente per generare il vuoto per la movimentazione automatizzata. Tutti i problemi della tecnologia di movimentazione del vuoto erano considerati risolti fino a quando non è emersa la questione della sostenibilità. "L'industria deve ripensare radicalmente all'aria compressa. Il nostro compito è sviluppare alternative", afferma il pioniere del vuoto. Schmalz ha scelto la strada dell'elettrificazione: un generatore di vuoto elettrico può essere più sostenibile, in termini di sistema complessivo. "Indipendentemente dal fatto che sia con o senza aria compressa, nel nostro portafoglio abbiamo la soluzione giusta per ogni applicazione", conclude il Dr. Kurt Schmalz.