Green Automation mit RoboCylinder-Antrieben Qualität made in Japan für niedrigere Betriebskosten mit Positionierungsmöglichkeiten

Vorteile von elektrischen gegenüber pneumatischen LinearantriebenGegenüber Pneumatik-Antrieben bieten elektrische Antriebe eine ganze Reihe von Vorteilen:

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Vorteile von elektrischen gegenüber pneumatischen Linearantrieben

Sie sind nicht anfällig gegen Lastschwankungen, ermöglichen ruckelfreies Anfahren und Anhalten, einfache Geschwindigkeitsregulierung und das Ansteuern von verschiedensten Positionen mit höchster Wiederholgenauigkeit.

Auch aus Kosten- und Umweltschutzgründen sind elektrische Zylinder aus einer modernen, nachhaltigen Produktion nicht mehr wegzudenken.

Sie sparen Energie – und tragen damit gleichzeitig zu einem „grünen“ Image für die produzierenden Unternehmen bei. Wir stellen die Vorteile moderner elektrischer Zylinder anhand der RoboCylinder-Produktserie dar.

Energiesparen resultiert in Imagegewinn

Heute sind Umweltschutzbemühungen und Unternehmenserfolg eng verbunden. Effizient eingesetzte Energie senkt Betriebskosten, schont die Umwelt und kann das Erscheinungsbild eines Unternehmens in der Öffentlichkeit erheblich verbessern. Die Robotik- und Automationsspezialisten des japanischen Unternehmens IAI haben dies längst erkannt und setzen seit Jahren alles daran, energiesparende und richtungsweisende Robotikkomponenten und Automationslösungen zu entwickeln.

Beispiel für Verluste in einem herkömmlichen Produktionssystem

Laut dem Ausschuss für Industrie, Forschung und Energie des Europäischen Parlaments (ITRE) wissen viele produzierende Unternehmen gar nicht, wie hohe Kosten ihr Pneumatiksystem jedes Jahr verursacht - und wie viel durch die Verbesserung der Leistungsfähigkeit dieser Anlagen eingespart werden könnte.

Daher haben wir den Energieverbrauch für einen Druckluft-Zylinder und einen parallel laufenden elektrischen Zylinder (hier aus der RoboCylinder-Produktserie von IAI) ermittelt und verglichen.

Der Vergleich fand unter identischen Bedingungen mit denselben Parametern statt: Druckhaltezeit, Energiekosten pro Einheit, Druckluftkosten pro Einheit, Geschwindigkeit, Zuladung, Hublänge, Umgebungstemperatur und Betriebsdauer. Die Kosten wurden dabei auf der Basis eines Industriestrompreises von 0,1 Euro pro kWh unter der Voraussetzung eines ununterbrochenen Betriebes und eines leistungsfähigen Kompressors berechnet. Dabei ergab sich, dass bereits kleine Undichtigkeiten erhebliche Kosten verursachen können. Ein Leckage-Loch von einem sechzehntel Zoll (1,6 mm) verursacht danach jährliche Zusatzkosten von 688 Euro, eine doppelt so große Leckage (3,2 mm) bereits 2750 Euro – während ein Loch von nur ¼ Zoll (6,4 mm) ein Unternehmen sogar den stolzen Betrag von 11.000 Euro pro Jahr kosten kann.

Bild Leckage-Kosten

Selbst ohne ein sichtbares Loch lassen Leckagen - auch wenn sie nur so groß wie ein Nadelstich sind - die Energierechnung generell immer nach oben schnellen. Diese Undichtigkeiten können eine nicht zu unterschätzende Ursache für Energieverschwendung in einer industriell genutzten Druckluftanlage sein; in manchen Fällen kann der Verlust bis zu 20 bis 30 Prozent der Kompressorleistung betragen. Wenn durch Leckagen der Luftdruck in der Anlage sinkt, arbeiten pneumatisch angetriebene Maschinen weniger wirtschaftlich - die Fertigungskosten steigen oft dramatisch.

Problemlösung: Elektrische Zylinder

Mit elektrischen Zylindern (wie den elektrischen RoboCylinder-Antrieben von IAI) können diese teuren Verluste der Vergangenheit angehören. Die elektrischen Zylinder zeichnen sich durch eine einfach zu bedienende Software aus und bieten alle Vorteile einer hochqualitativen elektrischen Achse. Ihr effektiver Wirkungsgrad erreicht 80 bis 90 Prozent, während der typische Gesamtwirkungsgrad einer Pneumatikanlage lediglich ca. zehn Prozent beträgt.

Bild RoboCylinder

Nur ein Drittel bis ein Zehntel der Betriebskosten von Pneumatikzylindern

Wenn sich die Zyklusfrequenz erhöht, steigt der Energiebedarf eines Pneumatikzylinders linear an, während der Stromverbrauch bei den energieeffizienten RoboCylindern konstant bleibt. Damit wird auch der Unterschied im Energieverbrauch mit der Anzahl von Arbeitszyklen pro Minute immer größer. Wenn beide Zylinder mit zehn Zyklen pro Minute arbeiten, beansprucht ein RoboCylinder nur 1/3 der Energie des Pneumatikzylinders. Arbeiten beide Zylinder mit 30 Zyklen pro Minute, wird dieser Unterschied sogar noch deutlicher: Der RoboCylinder benötigt nur ein Zehntel der Energie des Pneumatikzylinders. Damit stellen elektrische Zylinder eine sich schnell amortisierende Investition mit vergleichsweise hohem Einsparpotential dar.

Aber auch in der Präzision und bei den programmierbaren Optionen liegen elektrische Zylinder deutlich vorne, wie einige Beispiele zeigen:

Vielseitige Positionierungsmöglichkeiten

Die RoboCylinder ermöglichen eine Multi-Punktpositionierung von über 500 verschiedenen Positionen bei einer hohen Wiederholgenauigkeit von ±0,02 mm. So kann mit nur einer einzigen Produktionslinie eine Vielzahl von unterschiedlichen Produkten hergestellt werden.

Einfache Kraftanpassung

Die Kraft (Schubkraft), die von den elektrischen Zylindern ausgeübt wird, kann durch eine einfache Anpassung der Positionswerte präzise geregelt werden. Auf diese Weise ist ein konstanter Druck möglich. Diese Funktion ist interessant beim Schieben, Klemmen, Erkennen, Pressmontieren oder Spannen von Werkstücken – und resultiert in einer höheren Produktionsqualität.

Geschwindigkeit, Beschleunigungs- und Verzögerungseinstellung

Sowohl Geschwindigkeit als auch Beschleunigung und Verzögerung der RoboCylinder können für jede Position exakt programmiert werden. Das verbessert die Zykluszeiten, kann Beschädigungen der Werkstücke drastisch verringern und die Produktqualität steigern.

Signalausgabe bei Erreichen einer bestimmten Position

Wenn der RoboCylinder einen bestimmten, voreingestellten Abschnitt erreicht, kann ein ausgehendes Signal ohne zusätzliche Sensoren automatisch erzeugt werden. Die Ausgabe eines solchen (Warn-)Signals kann für verschiedenste Anwendungen sinnvoll und notwendig sein. Da keine weiteren Sensoren dafür benötigt werden, spart das zusätzliche Investitionen für Sensorik sowie für deren Wartung und Betrieb.

Pauseneingabe

Im Gegensatz zu pneumatischen Systemen können RoboCylinder einen Schlitten an jeder beliebigen Stelle abstoppen und bis zum Halt verzögern, wenn sie ein externes Signal während des Betriebs erhalten. So können z. B. Kollisionen vermieden werden – und das erhöht die Sicherheit für Bediener und Material.

Verfahren mit festgelegten Wegstrecken (inkrementaler Betrieb)

Beim kontinuierlichen Verfahren mit fester Wegstrecke ist eine wiederholte Bewegung auf Basis der Daten einer einzigen Position möglich. Das Arbeiten mit einem einzigen Positionsdatensatz ohne Eingabe vieler einzelner Positionen vereinfacht den Programmieraufwand deutlich. Eine gewünschte, feste Wegstrecke kann so schnell in eine Positionsdatentabelle eingegeben werden.

Keinerlei Mikroschwingungen beim Stoppen

Die RoboCylinder der DC-Schrittmotor-Baureihen ERC2/RCP2 stoppen sofort und erzeugen keine Mikroschwingungen wie etwa bei konventionellen AC-Servomotor-Antrieben. Deshalb sind sie z. B. ideal für Mess-Systeme mit Kameras.

Fazit

Elektrische Zylinder bieten gegenüber Pneumatik-Zylindern eine ganze Reihe von Vorteilen: So können z. B. verschiedenste Positionen immer wieder mit hoher Wiederholgenauigkeit angesteuert werden. Neben dem sanften, ruckelfreien Betrieb, einer präzisen Geschwindigkeitsregelung und ihrer Unempfindlichkeit gegenüber Lastschwankungen ermöglichen sie gegenüber pneumatischen Lösungen dank ihrer energieeffizienten Auslegung auch deutliche Kosteneinsparungen. Elektrische Zylinder sind die zukunftssichere intelligente Antriebslösung für alle Positionier-, Montage- und Handhabungsaufgaben.

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