Energiebesparing bij vacuümautomatisering: pomp in plaats van ejector

“Het doel is niet om op perslucht gebaseerde ejectorsystemen voor het genereren van vacuüm te vervangen. We willen alternatieven creëren die het energieverbruik verminderen en toch functioneren als er geen of te weinig perslucht beschikbaar is”, legt Dr. Kurt Schmalz, managing partner van J. Schmalz GmbH, uit. Mogelijke scenario's zijn mobiele robots of robotcellen die opereren in een ruimte die niet is aangesloten op het persluchtsysteem. Procentueel gezien verbruiken de vacuümgeneratoren heel weinig energie in vergelijking met de hele installatie.

De oplossing zijn puur elektrische vacuümgeneratoren die zo compact zijn dat ze ook direct op de robotarm kunnen worden gemonteerd. Elektrische vacuümgeneratoren zijn niet nieuws: “We hebben al lang elektrische pompen en ventilatoren in het assortiment die operators gebruiken bij geautomatiseerde en handmatige handling wanneer hoge zuigsnelheden vereist zijn. Deze zijn echter te groot en te zwaar voor gebruik op een robotarm", legt Dr. Kurt Schmalz uit. Schmalz heeft daarom zijn portfolio van elektrische vacuümgeneratoren uitgebreid in de richting van kleinere en lichtere ontwerpen en introduceerde in 2016 de eerste cobotpomp, de ECBPi. Dit is een elektrische vacuümgenerator en een mechanische grijperinterface naar de robot in één. “Hiermee waren we pioniers op het gebied van automatisering met vacuümtechniek”, zegt de managing partner. De uitdaging: naast vacuümopwekking moest Schmalz ook de airless neerlegfunctie in een zeer nauwe ruimte implementeren. De oplossing voor het snel neerleggen van het werkstuk heet: ventileren in plaats van afblazen.

Nog compacter is de nieuwe ECBPMi cobotpomp, die is ontworpen voor het handlen van kleine onderdelen van luchtdichte objecten. “De lichtgewicht end-of-arm-componenten zijn ideaal voor cobots en lichtgewicht robots. Ze hebben geen perslucht nodig, wat betekent dat ze ook kunnen worden gebruikt op autonome transportvoertuigen”, schetst Dr. Kurt Schmalz een mogelijke toepassing. Het zijn echter niet langer alleen de kleine lichtgewicht robots waarvoor het loskoppelen van perslucht zinvol is: met de trend naar duurzaamheid en daarmee de vraag naar efficiëntere systemen, is ook voor grotere systemen de behoefte aan persluchtonafhankelijke vacuümautomatisering toegenomen.

Perslucht biedt meerdere voordelen: de hoge vermogensdichtheid en de realiseerbare bedrijfszekere functies in de pneumatische componenten. Hierdoor worden ze klein van formaat, robuust en snel. “Als we kijken naar onze vacuümejectoren, die overdruk bijna optimaal omzetten in vacuüm en adaptief kunnen reageren op het handlingproces met hun luchtbesparende functie, dan hebben we krachtige en efficiënte componenten met besparingen tot 95 procent. De luchtbesparende functies kunnen echter niet overal worden gebruikt”, vult de expert aan.

“Als de airless-fabriek er ooit komt, zullen fabrikanten van pneumatische componenten en handlingtechnologie alternatieve producten moeten leveren die puur elektrisch werken. Daarom volgen we een ​​parallelle strategie”, legt Dr. Kurt Schmalz uit. Aan de hand van deze strategie heeft Schmalz nu de GCPi elektrische vacuümgenerator ontwikkeld: deze is groter dan de Cobot-pomp en voegt zich bij de nieuwe elektrische vacuümgeneratoren in het bestaande portfolio. Met de GCPi breekt Schmalz met de eerdere norm om de vacuümgenerator rechtstreeks op de robotarm te monteren. In plaats daarvan monteert de gebruiker de krachtige GCPi op de robotbasis, zodat deze van daaruit meerdere grijpers op de robotgrijper kan voeden. De uitdaging is ook hier weer het puur elektrisch loskoppelen van de last. Schmalz heeft ook een ventilatiefunctie in de GCPi geïntegreerd. Afhankelijk van de lengte van de slang naar de vacuümgrijper kan de drukvereffening met de atmosfeer echter worden vertraagd. In dit geval kan ook de ventilatiefunctie van de pomp worden losgekoppeld.

Daarom heeft Schmalz het elektrische ventiel LQE ontwikkeld. “Dit is de echte innovatie. Hiermee kunnen we grotere vacuümgeneratoren centraal blijven gebruiken en toch decentraal erg dynamisch werken - met zeer korte insteltijden. Het is aangetoond dat directe atmosferische ontluchting vaak nog sneller is dan actief afblazen met perslucht”, verduidelijkt Dr. Kurt Schmalz. Het LQE ontluchtingsventiel biedt nog meer voordelen: hiermee kunnen de vacuümleidingen onder druk worden gezet. Wanneer het ventiel opengaat, wordt het vacuüm op de grijper onmiddellijk opgebouwd. “Het is een intelligent ventiel dat ook de luchtbesparingsfunctie van onze compacte ejectoren kan nabootsen”, legt de managing partner uit. Dit draagt ​​bovendien bij aan de energie-efficiëntie van persluchtvrije vacuümhandling.

“Alleen al vanwege de vacuümhandling wordt de perslucht niet uitgeschakeld", benadrukt Dr. Kurt Schmalz. Als er een aansluiting beschikbaar is, is de ejector een robuuste, efficiënte en krachtige manier om vacuüm te genereren voor geautomatiseerde handling. Alle vraagstukken op het gebied van vacuümhandlingtechnologie werden dus als opgelost beschouwd totdat de kwestie van duurzaamheid op de voorgrond trad. “De industrie moet fundamenteel nadenken over perslucht. Het is onze taak om alternatieven te ontwikkelen”, zegt de vacuümpionier. Schmalz is de weg van elektrificatie ingeslagen: een elektrische vacuümgenerator kan duurzamer zijn - wat het volledige systeem betreft. “Ongeacht of er perslucht wordt gebruikt: voor elke toepassing hebben wij de juiste oplossing in ons assortiment”, besluit Dr. Kurt Schmalz.