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Schmalz bringt elektrische Vakuumpumpe für mobile Roboter auf den Markt
Mit der zunehmenden Übernahme von Greif- und Handhabungsaufgaben durch Autonome Mobile Roboter und Fahrerlose Transportsysteme steigen die Anforderungen an die integrierte Vakuumtechnik. Neben einem ausreichenden Saugvermögen sind eine kompakte Bauweise, kurze Reaktionszeiten und ein geringer Energiebedarf gefragt. Insbesondere bei batteriebetriebenen Systemen beeinflusst der Energieverbrauch der Handhabungstechnik die mögliche Betriebsdauer.
Für die Vakuumerzeugung kommen bislang vor allem elektrische Pumpen und pneumatische Ejektoren zum Einsatz. Pneumatische Systeme benötigen Druckluft, die zunächst aus elektrischer Energie erzeugt und anschließend in Vakuum umgewandelt werden muss. Elektrische Vakuumerzeuger kommen ohne diesen Zwischenschritt aus. Klassische Drehschieber- oder Klauenpumpen sind jedoch häufig groß und schwer. Aufgrund ihrer mechanischen Eigenschaften eignen sie sich zudem weniger für einen häufig wechselnden Betrieb.
Schmalz bietet bereits kompakte elektrische Vakuumerzeuger wie die Modelle „ECBPMi“ und „ECBPi“ sowie die Kompaktpumpe „GCPi“ an. Deren maximale Leistung von 50 Litern pro Minute begrenzt nach Angaben des Unternehmens jedoch die Einsatzmöglichkeiten bei Anwendungen mit höherem Volumenstrombedarf. Die neue GSP soll dieses Anwendungsspektrum erweitern.
Saugvermögen von bis zu 150 Litern pro Minute
Die GSP erreicht ein Saugvermögen zwischen 50 und 150 Litern pro Minute. Durch ihre vollelektrische Ausführung benötigt sie keinen Anschluss an ein bestehendes Druckluftnetz. Damit lässt sie sich unabhängig von einer zentralen Druckluftversorgung in Automatisierungslösungen integrieren.
Als mögliche Einsatzfelder nennt der Hersteller neben mobilen Robotersystemen auch Handhabungsprozesse in der Automobil-, Glas- und Verpackungsindustrie. Die dezentrale Vakuumerzeugung soll insbesondere die Nachrüstung bestehender Anlagen erleichtern, da keine zusätzliche Druckluftinfrastruktur erforderlich ist.
Zur Verringerung der Betriebsgeräusche verfügt die Pumpe über eine integrierte Schalldämpfung. In Verbindung mit der Vakuumvorspannung durch das Kompaktventil „LQE“ soll sich die Geräuschentwicklung weiter reduzieren lassen. Zusätzliche Schalldämmmaßnahmen seien dadurch in vielen Anwendungen nicht erforderlich.
Automatische Regelung reduziert Energieverbrauch
Ein wesentliches Merkmal der GSP ist ihre bedarfsgerechte Drehzahlregelung. Die Pumpe passt ihre Leistung selbstständig an das jeweils erforderliche Vakuumniveau an. Bei luftdichten Werkstücken kann sie ihre Drehzahl bis auf null reduzieren und benötigt dann nach Herstellerangaben nahezu keine Energie mehr.
Bei Anwendungen mit höheren Anforderungen an den Volumenstrom stehen dagegen Leistungsreserven zur Verfügung. Dies betrifft beispielsweise schnelle Greifzyklen oder die Handhabung von Werkstücken, bei denen aufgrund ihrer Materialeigenschaften Luft in das Vakuumsystem nachströmt.
Auftretende Leckagen erkennt die Pumpe automatisch und passt ihre Leistung entsprechend an. Darüber hinaus ermittelt sie selbstständig die Porosität des zu handhabenden Materials und regelt den Volumenstrom. Als mögliche Werkstoffe nennt Schmalz Karton, Kunststoff und Metall.
Durch diese Regelungsfunktionen soll der Energieverbrauch gegenüber herkömmlichen elektrischen Vakuumerzeugern um bis zu 90 Prozent sinken. Bei batteriebetriebenen mobilen Robotern könnte der geringere Energiebedarf nach Angaben des Herstellers längere Betriebszeiten oder den Einsatz kleinerer Batterien ermöglichen.
Kompaktventil unterstützt schnellere Greifzyklen
Für dynamische Handhabungsprozesse lässt sich die GSP mit dem Kompaktventil LQE kombinieren. Beide Komponenten kommunizieren selbstständig miteinander und bilden eine anschlussfertige Lösung, die ohne manuelle Softwareeinrichtung in Betrieb genommen werden kann.
Während der Wartezeit zwischen zwei Greifvorgängen baut das System bereits Vakuum auf. Beim anschließenden Greifen steht dieses gespeicherte Vakuum unmittelbar zur Verfügung. Der dadurch entstehende Einströmimpuls beschleunigt das Ansaugen des Werkstücks.
Die Kombination aus Pumpe und Ventil soll damit höhere Zyklusfrequenzen ermöglichen. Als Anwendungsbereiche nennt Schmalz insbesondere dynamische Handhabungsprozesse in der Intralogistik und bei der Auftragsabwicklung.
Auch beim Ablegen der Werkstücke soll sich der Energiebedarf reduzieren. Das Kompaktventil ermöglicht eine atmosphärische Belüftung, sodass keine zusätzliche Druckluft zum Lösen des Werkstücks erforderlich ist. Gegenüber herkömmlichen Abblasverfahren mit Druckluft soll der Energieeinsatz für diesen Prozessschritt um bis zu 99 Prozent sinken.
Digitale Schnittstellen für Diagnose und Steuerung
Für die Inbetriebnahme und Überwachung verfügt die GSP über eine NFC-Schnittstelle. Darüber lassen sich Geräteinformationen und Diagnosefunktionen mit einem Smartphone abrufen. Zusätzlich zeigt ein integriertes Farbdisplay Prozess- und Gerätedaten an.
Die Anbindung an übergeordnete Steuerungssysteme erfolgt über IO-Link. Die Pumpe erkennt automatisch, ob eine Verbindung zu einem entsprechenden Master besteht, und wechselt selbstständig in den zugehörigen Betriebsmodus. Im laufenden Betrieb überträgt sie unter anderem Vakuumwerte und Diagnoseinformationen an die speicherprogrammierbare Steuerung.
Die bereitgestellten Daten sollen dabei helfen, mögliche Störungen frühzeitig zu erkennen. Alternativ zur Kommunikation über IO-Link lässt sich die Pumpe über herkömmliche digitale Ein- und Ausgänge ansteuern.
Optionale Stromversorgung für längere Haltezeiten
Für Anwendungen mit erhöhten Anforderungen an die Prozesssicherheit kann die GSP optional mit einer unterbrechungsfreien Stromversorgung ausgelegt werden. Damit sollen sich saugdichte Werkstücke auch bei einem Ausfall der regulären Stromversorgung weiterhin halten lassen.
Nach Angaben von Schmalz sind unter diesen Voraussetzungen Haltezeiten von bis zu 20 Stunden möglich. Die Funktion ist insbesondere für Handhabungsprozesse relevant, bei denen Werkstücke bei einer Unterbrechung der Energieversorgung nicht unmittelbar freigegeben werden sollen.
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