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Kurvenscheibensteuerung kommt ohne teure Druckluft aus

10.07.12 | Autor / Redakteur: Thomas Ernst / Reinhold Schäfer

Kurvengesteuerte Maschine benötigt weniger Energie als Pneumatikversion

Beim Rundschalttisch mit pneumatischem Handling ist ebenfalls ein Motor zur Drehtellerbewegung notwendig. Darüber hinaus ist aber noch für jede Arbeitsstation ein pneumatischer Zwei-Achs-Antrieb für die Einsetzbewegung notwendig. Dieser ist als serielle, kartesische Kinematik ausgeführt, die auf gleichem Bauraum nicht so steif sein kann wie das EGM-Hebelwerk. Zur Steuerung der Pneumatikzylinder sind noch Ventile nötig, ebenso Sensoren zur Positionsüberwachung, damit logische Schrittketten ablaufen können.

Der Asynchronmotor der EGM (Bild 4) zeigt nur einen kleinen Leistungsanstieg zwischen Leerlauf und Lastbetrieb, sodass die aufgenommene Leistung fast konstant und unabhängig von der Anzahl der angeschlossenen Arbeitsstationen ist. Die Pneumatik und der damit verbundene Luftverbrauch werden dort für eine Pick-and-place-Operation nicht benötigt.

Elektrischer Rundschalttisch-Antrieb ist nur während der Schwenkzeit aktiv

Bei der Kombination aus elektromotorisch bewegtem Drehteller und pneumatischem Handling (Bild 5) wirken zwei unterschiedliche Energieformen. Der elektrische Antrieb des Rundschalttisches ist nur während der Schwenkzeit aktiv, die von den Trägheiten der bewegten Massen abhängt und bei mechanischen Ausführungen bei 0,5 s liegt.

Die für den pneumatischen Antrieb des Umsetzhandlings nach Bild 5 benötigte Leistung berechnet sich zunächst aus dem Luftverbrauch: Für einen pneumatischen Zweifachantrieb sind im Zweischichtbetrieb mit 30 Takten pro Minute etwa 30 m³ (bei 6 bar) anzusetzen. Arbeiten in einem typischen Montagerundtisch zehn bis zwölf Pick-and-place-Einheiten, dann steigt das benötigte Volumen auf 300 bis 360 m3 pro Tag.

Druckluft oft mit niedrigem Wirkungsgrad erzeugt

Diese Energie ist aber vergleichsweise teuer, denn sie wird von elektrischen Kompressoren mit physikalisch bedingt niedrigem Wirkungsgrad erzeugt. Zudem ist die komprimierte Luft heiß und muss gekühlt werden. Deshalb verliert sie Energie, die für eine Antriebsleistung nicht mehr zur Verfügung steht. Schließlich lässt oft die Qualität des Druckluftnetzes zu wünschen übrig: Schätzungen gehen davon aus, dass bis zu 50 % der Druckluft durch Lecks und Undichtigkeiten verloren gehen.

Damit kann durch Druckluft bereitgestellte Energie bis zum Faktor zehn teurer sein als die aus dem Stromnetz entnommene Energie für den elektromotorischen Antrieb der Pick-and-place-Einheiten. Bild 6 zeigt schematisch den Energiebedarf der elektromotorisch betriebenen EGM in Grün und den mit der Anzahl der Arbeitsstationen steigenden Energiebedarf des pneumatischen Handlings in Rot.

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