Das Potenzial voll ausschöpfen

Effizienz ist weit mehr als die reine Energieeffizienz und schon immer eines der zentralen Anliegen in der Automation. Nach eigenen Angaben als Kompetenzführer für Spanntechnik und Greifsysteme zeigt Schunk, wie Effizienz in der Handhabung möglich ist und wie Konstrukteure das Potenzial erschließen können.

Wer sucht es nicht: das optimale Verhältnis aus Aufwand und Nutzen? Für die Automation spielt sich diese Suche auf ganz unterschiedlichen Ebenen ab, die dennoch eng ineinander greifen. In der Regel genügt es daher nicht, nur einen Aspekt isoliert zu optimieren. Vielmehr gilt es, die einzelnen Ebenen parallel zu berücksichtigen und wirkungsvoll miteinander zu vernetzen. In seinem umfassen-den Produktprogramm verbindet Schunk die Vorteile der Modularität mit zahlreichen Aspekten der Effizienz − beste Voraussetzungen also, um damit besonders wirtschaftliche Lösungen zu entwickeln.

Powermodule bringen jede Menge Leistung

Seit jeher gelten die Komponenten von Schunk als besonders leistungsdicht. Verglichen mit ähnlichen Produkten, die den gleichen Input benötigen, erzielen sie aufgrund technologischer Vorteile einen deutlich höheren Output. So gilt beispielsweise die von Schunk entwickelte Vielzahnführung heute als Maßstab bei Greifern. Ihr Vorteil: Kräfte und Momente werden auf mehrere Führungsflächen verteilt, die Führungen sind daher höher belastbar. Bei gleicher Greifergröße können längere Greiferfinger eingesetzt werden, ohne das Modul zu überlasten. Zugleich wird an den Führungsflächen die Flächenpressung und somit der Verschleiß auf ein Minimum reduziert.

Das sichert ein Greiferleben lang ein minimales Führungsspiel. Diese Leistungsfähigkeit unterstreicht Schunk mit einer spektakulären Garantiezeit: Alle pneumatischen Greifer mit Vielzahnführung verfügen über eine 36-monatige Gewährleistung sowie über eine 30-Jahre-Funktionsgarantie. Die ‚Longlife-Garantie‘ sichert alle eventuell notwendigen Reparaturen zum Festpreis. Das ermöglicht Anwendern eine präzise TCO-Planung der Gesamtkosten über die gesamte Einsatzdauer.

Beim Parallelgreifer PGN-plus wurde der Aspekt der Leistungsdichte noch weiter optimiert. Zusätzlich zur Vielzahnführung ermöglicht ein Ovalkolbenantrieb hohe Kräfte auf kleinem Bauraum. Unzählige Optionen, wie Sensoren, Ausgleichseinheiten oder Schutzhüllen für staubige, heiße oder Reinraumumgebungen machen den Greifer zu dem universellen Alleskönner.

Besonders deutlich wird die Wirkung leistungsdichter Module auch beim modularen Großhubgreifer PHL, der von Schunk auf der diesjährigen Automatica vorgestellt wird. Er verfügt über eine skalierbare Antriebseinheit sowie über zwei alternative Abtriebseinheiten. Gleitgeführt eignet er sich besonders für rauhe Umgebungen. Wälzlagergeführt verfügt er über einen rund 20 % höheren Wirkungsgrad. Damit genügt für viele Anwendungen eine kleinere Baugröße bzw. können bei annähernd gleicher Greifkraft längere Finger eingesetzt werden.

Ähnlich leistungsdicht und wirkungsvoll wie die vielzahngeführten Greifer von Schunk arbeitet die Schwenkeinheit SRU-plus. Sie ist die leistungsstärkste Universalschwenkeinheit am Markt. Weich gedämpft ermöglicht sie enorm kurze Taktzeiten, hart gedämpft schwenkt sie selbst große Lasten absolut präzise. Aufgrund der hohen Leistungsdichte der Schunk-Komponenten stehen Energieeinsatz und Produktivität in einem hervorragenden Verhältnis. Weil das Programm konsequent modular aufgebaut ist und eine Vielzahl von Baugrößen bietet, lassen sich Überdimensionierungen sehr einfach vermeiden. Anwender erhalten immer exakt die Größe, die sie tatsächlich benötigen und senken damit die Investitionen und die laufenden Kosten. Gleichzeitig wird der Resourceneinsatz verringert und die Umwelt geschont.

Leichtbau mittels FEM und CFK

Auch im Thema Leichtbau steckt jede Menge Effizienzpotenzial. Während früher in der Konstruktion häufig enorme Sicherheitszuschläge einkalkuliert wurden, helfen heute moderne Technologien, wesentlich effizientere Module zu entwickeln. „Nur so viel Material, wie unbedingt nötig“, lautet die Devise für mehr Wirtschaftlichkeit. Das gilt auch im Schwerlastbereich. So konnte Schunk mit Hilfe der FEM-Methode den Schwerlastgreifer SLG entwickeln, der es bei einem Hub von 100 Millimetern pro Finger auf eine Greifkraft von 23.000 Newton bringt. Mit ihm lassen sich Teile bis 700 kg handhaben. Die Steifigkeit des Greifers und seiner Backen wurde so optimiert, dass selbst angesichts der hohen dynamischen Belastungen keinerlei unzulässige Kräfte auftreten. Gleichzeitig wurde überschüssiges Material konsequent entfernt. Der Greifer ist allen denkbaren Belastungen an Schwerlastrobotern gewachsen. Er sorgt für größtmögliche Sicherheit und ermöglicht dank konsequentem Leichtbau bei minimalem Eigengewicht eine größtmögliche Zuladung. Einen anderen Weg der Gewichtsreduktion haben die Schunk-Ingenieure bei Linearachsen gewählt: Spezielle Führungsprofile aus Kohlefaserverbundwerkstoff reduzieren beispielweise in einem Exotenpicker das Gewicht des Linearsystems um beeindruckende 55 %. Die bewegte Achse lässt sich auf diese Weise noch dynamischer betreiben, die Zykluszeit reduziert sich entsprechend deutlich. Hinzu kommt, dass das CFK-System steifer ist als vergleichbare Aluminiumprofile.

Bei steigenden Temperaturen während des Betriebs dehnt es sich nicht aus. Ein Höchstmaß an Präzision und Prozesssicherheit ist gewährleistet. Über derartige Leichtbaukonzepte können grundsätzlich zwei Ziele verfolgt werden: Ent­weder sparen Leichtbaulösungen bei identischer Leistung Energie oder bei identischem Energieverbrauch lässt sich eine deutlich höhere Leistung erzielen. Beide Varianten steigern also die Effizienz des Gesamtsystems und erhöhen so die Wirtschaftlichkeit der Lösungen.

Ventile als doppelte Effizienzbringer

In der modernen Handhabung gilt die Ventiltechnik als eine der wirkungsvollsten Möglichkeiten für mehr Effizienz. Hier bietet Schunk hochintegrierte Mikroventile an. Sie sorgen für hohe Taktraten und können zugleich Luftverbräuche minimieren. Vor allem in der Montagetechnik mit kurzen Taktzeiten und mittlerem Gewicht zwischen ein und drei Kilogramm spielen Mikroventile ihr Potenzial voll aus. In der Regel gilt: je kleiner der Aktor, desto wirkungsvoller ist der Einsatz von Mikroventilen. Die Taktung wird um bis zu 100 % beschleunigt und zugleich wird Druckluft gespart.

Die elektrisch angesteuerten 3/2-Pneumatikventile von Schunk sind so klein, dass sie direkt am Luftanschluss des Aktors platziert werden können. Dies reduziert massiv den Luftbedarf, denn bei jedem Takt muss nur noch der Kolbenraum des Aktors mit Druckluft gefüllt werden und nicht mehr die gesamte Zuleitung. Bisher ging bei jedem Entlüftungsvorgang die wertvolle Druckluft in der Zuleitung komplett verloren. Bei einem drei Meter langen Zuleitungsschlauch mit Durchmesser vier Millimeter waren das pro Zyklus rund zehn Mal mehr Luftverlust als ein daran angeschlossener Miniaturgreifer MPG 50 verbraucht hatte. Anstelle langer, störender Leitungen übernehmen kompakte Verteiler die pneumatische und elektrische Versorgung der Ventile, Aktoren und Sensoren. Über je eine gemeinsame Druckluft- und Elektroleitung lassen sich mit geringstem Aufwand fast beliebig viele Aktoren schnell und effizient versorgen. So lassen sich auch bereits vorhandene Anlagen deutlich wirtschaftlicher nutzen. Mikroventilen senken also zum einen die Betriebskosten und die Investitionen in die Leistungsfähigkeit des gesamten Druckluftsystems. Zugleich sinkt die Taktzeit, weil die Druckluft direkt wirkt.

CFK-Achsen exakt regeln

Ausgesprochen effizient arbeiten auch mechatronische Komponenten. Der Energieeinsatz kann auf den momentanen Leistungsbedarf angepasst geregelt werden. So verringern sich unproduktive Verluste. Zudem arbeiten elektrische Energienetze verlustfreier als pneumatische. Für die Versorgung der Module geht also weniger Energie im Netz verloren.

Wie Leichtbau und Mecha­tronik vereint werden können, zeigt die kompakten servoelektrischen Schwenkeinheiten PRL von Schunk. Aufgrund leichter, hochstabiler Materialien verfügt sie über ein Eigenmasse-Traglast-Verhältnis besser 2:1. Mit Hilfe von Verbindungsteilen können einzelne PRL-Module zu einem individuellen Leichtbauarm montiert werden. Ähnlich die Leichtbauachsen von Schunk:

Die lineardirekt angetriebenen Achsen aus Kohlefaserverbundwerkstoff lassen sich bei minimalen Eigengewicht zugleich in punkto Energieverbrauch exakt regeln. So bieten sie beste Vor-aussetzungen für den Einsatz in hocheffizienten Systemen.

Standardmäßig mehr Prozesssicherheit

Es gibt zahllose Möglichkeiten, besonders effizient arbeitende Lösungen zu entwickeln. Viele Module dafür sind bei Schunk bereits standardmäßig verfügbar. Mit Hilfe dieses ausgereiften Modulprogramms können Entwickler und Konstrukteure hochwirtschaftliche Lösungen entwickeln. Sie sparen so Zeit, erhöhen die Prozesssicherheit und schonen die Umwelt. Das es geht, beweist Schunk auf der Automatica, Halle B1, 103. W

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