SMC erweitert die Grenzen der Miniaturisierung in der Mikropneumatik
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SMC erweitert die Grenzen der Miniaturisierung in der Mikropneumatik

SMC erweitert Grenzen
Miniaturisierung in der Mikropneumatik

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Moderne Maschinen bieten immer mehr Funktionen auf immer weniger Raum. Und wo Platz Mangelware ist, sorgen kleine Bauteile für große Vorteile – und sparen neben Gewicht auch Energie. Doch der Miniaturisierung sind natürliche Grenzen gesetzt. Wie sich diese Grenzen im Bereich Mikropneumatik weiter verschieben lassen, zeigt die SMC Deutschland GmbH, Egelsbach.

» Tobias Hartherz, Product Management, SMC Deutschland GmbH, Egelsbach

Inhaltsverzeichnis

1. Miniaturisierung spart Druckluft
2. Mehr Druckluft für den Antrieb
3. Auswirkungen der Miniaturisierung auf die Zykluszeiten
4. Mehr Energieeffizienz, weniger Kosten
5. Fazit

Der Trend zur Miniaturisierung in der Automatisierung, beziehungsweise die Entwicklung immer kleinerer Komponenten für Maschinen oder Anlagen, bietet in mehrfacher Hinsicht Vorteile. Kleinere Komponenten reduzieren unter anderem den Platzbedarf, das Gewicht und den Verschleiß. Denn je kleiner etwa Ventile, Greifer, Schwenkantriebe oder Präzisions-Schlitteneinheiten ausfallen, umso flexibler lassen sie sich positionieren und umso mehr reduzieren sie den Energieverbrauch. Das trägt zu mehr Kosten- und Produktionseffizienz in praktisch allen Industriezweigen bei.

IIoT-Funktionalität und Energieeffizienz als Trends in der Fluidtechnik

Miniaturisierung spart Druckluft

Ein Beispiel: Da ein niedrigeres Gewicht auch die Masse und das Trägheitsmoment reduziert, lässt sich ein pneumatischer Antrieb für Roboter weiter entfernt von deren Rotationsachsen platzieren. So kann eine Ventilinsel näher an den Aktoren, wie Greifern, angeordnet werden – und zum Verbraucher genügt eine kurze Verschlauchung. Eine Herausforderung, die SMC beispielsweise mit den Magnetventilen der Serie JSY meistert. Denn dank ihres schlanken Designs fällt auch ihr Gewicht sehr gering aus. Ihre kompakte Bauweise – von den einzelnen Magnetventilen bis hin zu den entsprechenden Ventilinseln – verringert die Masse und damit das Trägheitsmoment, was sie ideal für die Montage an beweglichen Teilen macht.

In dem Zusammenhang gehört auch eine verbesserte Druckluftaufbereitung zur ingenieurtechnischen Leistung. Denn die Mikropneumatik spart neben Raum und Gewicht auch Druckluft ein, da deren Versorgung wesentlich kleiner dimensioniert werden kann.

Mehr Druckluft für den Antrieb

Das schließt den Kreis zur erwähnten Verschlauchung: Die Verringerung des Masseträgheitsmoments ermöglicht die Verwendung von (Roboter-)Antrieben mit niedriger Leistung, was Energie spart. Jedoch gilt bei der Miniaturisierung in der Pneumatik auch: Um die erforderliche Leistung zu erreichen, muss entsprechendes Luftvolumen befördert werden. Hier kommen Schlauchleitungen ins Spiel. Große Schlauchdurchmesser weisen bei hohem Durchfluss einen geringeren Druckabfall über den Schlauch auf als engere Leitungen. Antriebe erhalten so mehr Luft – deutlich verkürzte Zykluszeiten sind die Folge. Hersteller wie SMC entwickeln daher erfolgreich Ventile mit reduzierter Baubreite, die dennoch den Anschluss von Schläuchen mit großen Durchmessern und hohe Durchflussraten ermöglichen.

Auswirkungen der Miniaturisierung auf die Zykluszeiten

Neben der Miniaturisierung kompletter Serien können aber auch einzelne Baugrößen mitentwickelt werden, um das Spektrum an Lösungen innerhalb einer Serie – von groß zu klein – möglichst breit aufzustellen. So kann etwa eine Schlankheitskur bei einzelnen Komponenten den Bedürfnissen von Kunden bei bestimmten Anlagen entsprechen und sich zugleich aufgrund des geringeren Gewichts in höheren Zykluszeiten äußern. Denn eine niedrigere Trägheitslast führt dazu, dass sich Zyklen häufiger wiederholen lassen. Zum Beispiel konnte SMC das Gewicht seines neuen pneumatischen Parallelgreifers der Serie JMHZ2 im Vergleich zum Vorgängermodell um bis zu 43 % verringern – zur selben Zeit bietet er einen längeren Greifpunkt mit gleichbleibender Bohrungsgröße in einem kleineren Gehäuse.

Mehr Energieeffizienz, weniger Kosten

Ein niedrigeres Masseträgheitsmoment ermöglicht ebenfalls den Einsatz von Antrieben, die weniger Leistung erbringen müssen und somit energieeffizienter und oft günstiger in der Anschaffung sind. Wer mehr Energie sparen möchte, kann Ventile etwa mit einem Power Saver ausstatten. Der senkt die Leistung je nach Bedarf und hält die Temperatur von Maschinen und Equipment möglichst niedrig – in manchen Fällen, ohne auf ein externes Kühlsystem angewiesen zu sein. Die Energieversorgung ist generell das Herz der Miniaturisierung. Mit Blick darauf haben Experten von SMC eine ovale Magnetspule entwickelt, denn runde Magnetspulen ließen sich nur zu einem gewissen Punkt verkleinern. Eine ovale Magnetspule besitzt von vorneherein einen geringeren Querschnitt. Das spart Energie und erlaubt es, das Pilotventil größerer Ventile zu verkleinern. Das führte zu der Entwicklung von Lösungen, die nur etwa halb so groß sind wie herkömmliche ISO-Ventile.

Fazit

Die heutigen Pneumatik-Winzlinge leisten Großes:

  • in der Robotik,
  • im Modellbau,
  • in der Verpackungstechnik ,
  • in der Labortechnik,
  • in der Medizintechnik.

Denn sie lassen sich flexibler positionieren, verbrauchen weniger Energie und steigern die Produktionseffizienz. Gerade das Mehr an Anpassungsfähigkeit ist nicht zu unterschätzen: Kleinere Komponenten sparen grundsätzlich erst einmal Platz, wodurch Produktionsprozesse in engen Räumen erleichtert, verbessert und sicherer werden. So lassen sich etwa mehrere Magnetgreifer der Serie MHM parallel anordnen, um den Halt von Werkstücken noch besser zu gewährleisten.

Magnetgreifer der Serie MHM von SMC bieten jetzt bis zu 1.000 N Haltekraft

Es bleibt spannend zu beobachten, wohin sich die Grenzen der Miniaturisierung noch verschieben lassen. In Sachen Ingenieurskunst ist die Luft jedenfalls noch lange nicht raus.

Kontakt:

SMC Deutschland GmbH
Boschring 13 – 15
63329 Egelsbach
Tel.: +49 (0) 61 03 / 402 – 0
E-Mail: info@smc.de

www.smc.de

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