Энергосбережение в вакуумной автоматизации: насос вместо эжектора

"Цель не в том, чтобы заменить эжекторные системы для создания вакуума на основе сжатого воздуха. Мы хотим создать альтернативы, которые снижают потребление энергии и продолжают работать при отсутствии или недостатке сжатого воздуха", - объясняет д-р Курт Шмальц, управляющий партнер компании J. Schmalz GmbH. Возможные сценарии включают в себя мобильные роботы или роботизированные ячейки, которые работают в зоне, не подключенной к системе сжатого воздуха. В процентном выражении вакуумные генераторы потребляют очень мало энергии по сравнению со всей установкой.

Решением являются исключительно электрические вакуумные генераторы, которые настолько компактны, что могут быть установлены непосредственно на манипуляторе робота. В электрических вакуумных генераторах нет ничего нового: "Мы уже давно предлагаем электрические насосы и воздуходувки, которые операторы используют в автоматизированных и ручных манипуляциях, когда требуется высокая скорость потока всасывания. Однако они слишком большие и тяжелые для использования на манипуляторе робота", - объясняет д-р Курт Шмальц. Поэтому компания Schmalz расширила ассортимент электровакуумных генераторов в направлении более компактных и легких конструкций и в 2016 году представила первый насос для коботов - ECBPi. Это электрический вакуумный генератор и механический захват для робота в одном корпусе. "С ним мы стали пионерами в вакуумной автоматизации", - комментирует управляющий партнер. Задача: Помимо создания вакуума, компании Schmalz необходимо было реализовать функцию безвоздушного нанесения материала в очень ограниченном пространстве. Решение для быстрого осаждения заготовки называется: вентиляция вместо продувки.

Еще более компактным является новый насос для коботов ECBPMi, предназначенный для перемещения мелких частей герметичных объектов. "Легкие концевые компоненты идеально подходят для коботов и легких роботов. Они не требуют сжатого воздуха, что означает, что их можно использовать и на автономных транспортных средствах", - говорит д-р Курт Шмальц, рассказывая об одном из потенциальных применений. Однако отсоединение от сжатого воздуха имеет смысл не только для небольших легких роботов: В связи с тенденцией к экологичности и, соответственно, спросом на более эффективные системы, потребность в независимой от сжатого воздуха вакуумной автоматике возросла и для более крупных систем.

Сжатый воздух обладает рядом преимуществ: высокая удельная мощность и реализуемые надежные в эксплуатации функции в пневматических компонентах. Это делает их небольшими по размеру, надежными и быстрыми. "Если мы посмотрим на наши вакуумные эжекторы, которые практически оптимально преобразуют избыточное давление в вакуум и могут адаптивно реагировать на процесс обработки с помощью функции экономии воздуха, мы получим мощные и эффективные компоненты с экономией до 95 процентов. Однако функции экономии воздуха не могут использоваться повсеместно", - добавляет эксперт.

"Если в какой-то момент появится безвоздушный завод, производителям пневматических компонентов и техники для перемещения придется поставлять альтернативные продукты, функционирующие исключительно на электричестве. Поэтому мы придерживаемся параллельной стратегии", - объясняет д-р Курт Шмальц. Следуя этой стратегии, компания Schmalz разработала электрический вакуумный генератор GCPi: Он больше, чем насос Cobot, и присоединяется к новым электрическим вакуумным генераторам в существующем портфолио. С GCPi компания Schmalz отходит от прежнего стандарта установки вакуумного генератора непосредственно на руку робота. Вместо этого пользователь устанавливает мощный GCPi на основание робота, чтобы оттуда он мог питать несколько присосок на захвате робота. Здесь снова возникает проблема чисто электрического отсоединения нагрузки. Компания Schmalz также интегрировала в GCPi функцию вентиляции. Однако в зависимости от длины шланга к присоске выравнивание давления с атмосферой может происходить с задержкой. В этом случае функция вентиляции также может быть отсоединена от насоса. "Здесь мы должны изменить нашу перспективу и думать в терминах новых системных архитектур", - говорит д-р Курт Шмальц.

Именно поэтому компания Schmalz разработала электрический вентиляционный клапан LQE. "Это настоящая инновация. С ним мы можем продолжать использовать большие вакуумные генераторы в центре и по-прежнему работать децентрализовано в высокодинамичной манере - с очень коротким временем остановки. Было показано, что прямая атмосферная вентиляция часто даже быстрее, чем активная продувка сжатым воздухом", - поясняет д-р Курт Шмальц. Вентиляционный клапан LQE предлагает еще больше преимуществ: Он позволяет разгерметизировать трубопроводы с помощью вакуума. Когда клапан открывается, на захвате сразу же создается вакуум. "Это интеллектуальный клапан, который также может повторять функцию экономии воздуха наших компактных эжекторов", - объясняет управляющий партнер. Это дополнительно повышает энергоэффективность вакуумных манипуляций без использования сжатого воздуха".

"Только из-за вакуумной обработки сжатый воздух не отключается", - подчеркивает д-р Курт Шмальц. При наличии подключения эжектор является надежным, эффективным и мощным способом создания вакуума для автоматизированного перемещения". Таким образом, все вопросы технологии вакуумной обработки считались решенными, пока на первый план не вышел вопрос устойчивости. "Промышленность должна фундаментально задуматься о сжатом воздухе. Наша задача - разработать альтернативы", - говорит пионер вакуумной техники. Шмальц идет по пути электрификации: электрический вакуумный генератор может быть более устойчивым - с точки зрения всей системы. "Независимо от того, со сжатым воздухом или без него: в нашем портфеле есть подходящее решение для любого применения", - заключает д-р Курт Шмальц.