Электрическое питание: Как уровень вакуума становится мобильным

Перед руководителями производства стоит двойная задача: они хотят, чтобы их предприятия были гибкими и одновременно экономили энергию. Чтобы достигать этого, они планируют модульные производственные ячейки, полагаются на автономных мобильных роботов (AMR) и изучают концепции площадей с низким расходом сжатого воздуха. В то же время они сталкиваются с уже сложившейся инфраструктурой. Линии сжатого воздуха проходят через весь зал. Для каждой новой системы требуется соединительный разъем, и каждое изменение планировки влечет за собой дополнительные работы.

Вакуумные технологии играют в этой среде центральную функцию. Она захватывает, удерживает и перемещает заготовки при изготовлении электроники, в процессах логистики и в автомобильной промышленности. Традиционно эжекторы обеспечивают создание вакуума с помощью сжатого воздуха. Эта технология хорошо отработана и продолжает оставаться основой многих систем. Однако новые концепции производства требуют дополнительных систем.

Мобильная робототехника, в частности, требует гибких решений. Роботы AMR и автоматизированные управляемые транспортные средства (AGV) свободно перемещаются по заводу. Они не могут нести стационарные соединения носителей информации. Коллаборативные роботы (коботы) также работают по иному принципу, чем классические промышленные роботы. Они легкие, гибкие в использовании и меняют свое рабочее место. Однако сильные стороны сжатого воздуха извне горизонтальны. Михаэль Пойтингер, руководитель отдела развития бизнеса вакуумной автоматизации процессов (компоненты) компании Schmalz in Glatten, говорит об этом прямо: "Фабрика становится модульной, но сжатый воздух предназначен для стационарных установок".

Именно здесь на помощь приходят электрические вакуум-генераторы. Они работают без центрального подсоединения сжатого воздуха; все, что нужно, - это подключение к электросети. Встроенный электрический двигатель приводит в действие насос или воздуходувку. Система создает необходимый вакуум непосредственно в месте использования. Энергия поступает из сети питания или от автомобильного аккумулятора робота. Уровень вакуума создается непосредственно в концевой оснастке (EOAT). Таким образом, блок захвата представляет собой самодостаточную систему, функция которой не зависит от стационарных точек соединения.

Это открывает новые возможности для применения AMR и AGV. Роботы перемещаются по производству без шланговых соединений и не требуют фиксированной подачи среды. Такой подход оказывает влияние и на коботов. Поскольку они часто работают в меняющихся условиях, каждый сэкономленный интерфейс имеет значение. Электрические вакуум-генераторы не требуют внешней обработки воздуха, что упрощает интеграцию и начало работы.

Все больше и больше компаний задаются фундаментальным вопросом: Где сжатый воздух больше не является абсолютно необходимым? На отдельных производственных площадях, а в некоторых случаях и на всем предприятии, они рассматривают концепции, которые намеренно обходятся без этого средства - чтобы еще эффективнее использовать энергию, снизить затраты и достигать целей устойчивого развития.

Электрические вакуум-генераторы играют ключевую роль в таких сценариях. Они создают необходимый уровень вакуума непосредственно в месте использования и не требуют централизованной инфраструктуры сжатого воздуха. "Перемещение остается мощным и безопасным даже без сети труб", - резюмирует Михаэль Пойтингер. Кроме того, это дает преимущества при планировании производства, так как производственные цеха можно легко перемещать без необходимости переустановки труб сжатого воздуха. Электричество, как правило, имеется в наличии повсеместно. Это снижает трудоемкость планирования и сокращает время простоя при переоборудовании.

"В зависимости от условий применения и нагрузки, электрические вакуум-генераторы экономят до 95 процентов энергосбережения по сравнению с эжекторами, работающими на сжатом воздухе", - подчеркивает Майкл Пойтингер. "Фактическая экономия зависит от частоты циклов, профиля нагрузки и времени работы". Техническая сторона вопроса: Сжатый воздух производится централизованно, проходит процесс обработки и распределяется по трубам. Каждый из этих этапов приводит к потерям. Электрические системы эффективно преобразуют электроэнергию в вакуум непосредственно в месте использования. Это позволяет пользователям сократить эксплуатационные затраты и одновременно снизить нагрузку на центральную инфраструктуру. Создание вакуума с помощью электрических вакуум-генераторов снижает выбросы CO₂ и, соответственно, углеродный след продукта (PCF), если это позволяет структура электроснабжения.

Компания Schmalz разрабатывает электрические вакуум-генераторы как часть модульной архитектуры системы. Ассортимент продукции варьируется от компактных вакуумных насосов для коботов и применения в конце манипулятора до высокопроизводительных электрических насосов и вакуумных воздуходувок для стационарных процессов. Таким образом, компания охватывает широкий диапазон площадей и предлагает компоненты для всей вакуумной цепи, от крышек присосок до сенсорных технологий.

Электрические вакуум-генераторы регистрируют состояние процесса и предоставляют его в наличии в цифровом виде. Они интегрируются в сетевые производственные среды через IO-Link. Пользователи банка могут контролировать процесс и легко адаптировать параметры. "Вакуумный компонент становится полевым устройством, предоставляющим данные. Это создает основу для мониторинга состояния и технического обслуживания по состоянию", - объясняет Михаэль Пойтингер.

Автоматизация основывается на динамичных, сетевых и модульных структурах. Создание вакуума вписывается в эту картину. Компания Schmalz предлагает на рынке соответствующие решения и постоянно развивает свой ассортимент в соответствии с растущими требованиями.

Независимые от инфраструктуры вакуумные компоненты не заменяют существующие пневматические системы полностью. Они расширяют их спектр. Там, где сжатый воздух становится ограничением, они открывают новые степени свободы. "Руководители предприятий могут использовать это дополнительное приспособление для последовательного выравнивания автоматизации в сторону мобильности, гибкости и цифровой прозрачности", - объясняет Михаэль Пойтингер.

Компания Bizerba, специализирующаяся на производстве весов и упаковочных систем, реализовала интеллектуальное решение для испанского производителя продуктов питания с чисто электрической системой создания вакуума непосредственно на руке робота. В этом применении два кобота с вакуумными захватами Schmalz захватывают обернутые фольгой упаковки мяса и устанавливают их в переносные ящики со скоростью до 96 захватов в минуту. Уровень вакуума обеспечивается компактным вакуумным насосом GCPi в сочетании с компактными электрическими клапанами.

Это децентрализованное решение, монтаж которого осуществляется на вакуумном захвате, обеспечивает требуемый уровень вакуума быстро, эффективно и без центрального источника сжатого воздуха. Он такой же мощный, как и пневматические системы, но потребляет значительно меньше энергии, что снижает эксплуатационные затраты. Цифровое соединение через IO-Link также обеспечивает мониторинг соответствующих параметров процесса и профилактическое техобслуживание. Электрическое создание вакуума повышает производительность, снижает требования к персоналу и значительно повышает надежность процесса автоматизированной комплектации заказов на мясоперерабатывающем предприятии.