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Im Fokus - Mai 2010
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01.05.2010 -
Energieeffiziente Automationsmodule schlagen im Idealfall zwei Fliegen mit einer Klappe: Zum einen sorgen sie dafür, dass der Energieverbrauch eines Handhabungssystems sinkt. Zum anderen lassen sie Taktraten und damit den Output steigen. Das tut sowohl der Umwelt als auch dem Geldbeutel gut. Es lohnt sich für Anwender, wenn sie auf Maßnahmen setzen, die beides können.
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Bei Greifern mit Vielzahnführung werden die Kräfte und Momente verteilt. Das erlaubt eine höhere Greifkraft bzw. den Einsatz längerer Finger.
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Hohe Leistungsdichte dank Vielzahnführung und Ovalkolben
Effizienz, also das optimale Verhältnis aus Aufwand und Nutzen, ist schon immer eines der zentralen Anliegen in der Automation. Seit jeher sind Anwender gut beraten, wenn sie sich für besonders leistungsdichte Komponenten entscheiden. Verglichen mit ähnlichen Produkten, die den gleichen Input benötigen, erzielen sie mit ihnen aufgrund technologischer Vorteile einen deutlich höheren Output.
Ein Beispiel dafür ist die Vielzahnführung bei Greifern, bei der Kräfte und Momente auf mehrere Führungsflächen verteilt werden und die Führungen höher belastet werden können. 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.
Noch einen Schritt weiter geht die hocheffiziente Rollenführung, deren Wirkungsgrad über dem von kugelgelagerten Führungen oder Gleitführungen liegt. Je mehr Rollen, desto besser wird die Kraft verteilt. Damit steigt die Tragfähigkeit der gesamten Führung, der Verschleiß verringert sich und die Lebensdauer des gesamten Greifers profitiert. Besonders stabil, leichtgängig und damit wirkungsvoll arbeiten die Rollen, wenn sie einzeln gepasst sind. In diesem Fall gehen Leistungsdichte und Präzision Hand in Hand.
Ähnliche Feinheiten gilt es bei den Antrieben zu beachten: Wie die Vielzahnführung ermöglicht auch der Ovalkolbenantrieb hohe Kräfte auf kleinem Bauraum. Verglichen mit konventionellen runden Kolben wird mit einem Ovalkolben der Bauraum des Greifergehäuses besser genutzt, die Kolbenfläche vergrößert sich und die Energie der Druckluft kann effizienter in Greifkraft umgewandelt werden. Bei gleicher Greifergröße werden also höhere Greifkräfte erzielt. Im Idealfall sind in einem Modul sowohl Vielzahn- bzw. Rollenführung als auch Ovalkolbenantrieb miteinander vereint.
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Mikroventile werden direkt in den jeweiligen Aktor eingeschraubt. Sie reduzieren den Druckluftverbrauch und verkürzen die Taktzeit.
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Ventilen sparen Energie und Taktzeit
Wer pneumatische Module einsetzt, kann mit hochintegrierten Mikroventilen enorme Effekte erzielen. Sie sorgen für hohe Taktraten und können zugleich Luftverbräuche spürbar 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 Prozent beschleunigt. Zugleich wird wertvolle Druckluft gespart.
Weil die Ventile so klein sind, dass sie sich direkt am Luftanschluss des Aktors platzieren lassen, reduzieren sie massiv den Luftbedarf. Bei jedem Takt muss anstelle der gesamten Zuleitung nur noch der Kolbenraum des Aktors mit Druckluft gefüllt werden. Das spart bei jedem Entlüftungsvorgang wertvolle Druckluft: Beispielsweise gehen bei einem drei Meter langen Zuleitungsschlauch mit Durchmesser vier Millimeter pro Zyklus rund zehn Mal mehr Luft verloren als ein daran angeschlossener Miniaturgreifer verbraucht. Mit Mikroventil sinkt der Luftverbrauch um das Zehnfache.
Das Gute dabei: 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. Das gilt auch für bereits vorhandene Anlagen. 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.
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Bei Mechatronikmodulen lässt sich Energieverbrauch anpassen
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Einer der effektivsten Bausteinen für eine höhere Energieeffizienz ist die Mechatronik. So lässt sich der Energieeinsatz bei diesen Modulen an den jeweiligen Leistungsbedarf angepasst regeln. Das verringert unproduktive Verluste. In der Gesamtenergiebilanz weisen elektrische Automatisierungskomponenten tendenziell einen besseren Wirkungsgrad aus als pneumatische Lösungen. Zudem arbeiten elektrische Energienetze mit geringeren Verlusten als pneumatische. Für die Versorgung der Module geht also weniger Energie im Netz verloren.
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Die FEM-Analyse hilft, Greifer mit leichten und zugleich stabilen Tragstrukturen zu entwickeln.
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CFK Achsen von SCHUNK machen diesen Exotenbestücker doppelt effektiv: Sie sparen Energie und steigern die Produktivität.
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Leichtbau mit Hilfe von FEM und CFK
Und auch im Thema Leichtbau steckt jede Menge Effizienzpotenzial. Während früher in der Konstruktion häufig enorme Sicherheitszuschläge einkalkuliert wurden, helfen heute moderne Technologien, wie etwa die FEM-Methode, wesentlich leichtere Module zu entwickeln, ohne dabei an Tragfähigkeit oder Stabilität einzubüßen.
Noch effektiver ist der Leichtbau mit Hilfe von Kohlefaserverbundwerkstoffen (CFK). Dieses Gebiet wird sich künftig rasant weiterentwickeln. CFK ist rund 40 Prozent leichter als Aluminium, es ist wesentlich steifer, verfügt über eine rund doppelt so hohe Zugfestigkeit und verändert sich so gut wie nicht, wenn es sich erwärmt. Moderne, automatisierte Verfahren machen es möglich, dass die Kosten für CFK Module deutlich sinken und zugleich bei der Herstellung eine konstant hohe Qualität erzielt wird. Damit gewinnt CFK auch unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten wesentlich an Bedeutung. Bei Linearachsen sind mit Hilfe von Tragstrukturen aus CFK Gewichtseinsparungen von bis zu 55 Prozent möglich. Moderne Großhubgreifer mit Tragstrukturen aus CFK verfügt bei einem Gewicht von nur 10 kg über eine Greifkraft von bis zu 4.000 N und einen variablen Hub von bis zu 600 mm. Viel Leistung bei geringem Gewicht!
Perspektive
Energieeffiziente Handhabungslösungen arbeiten so wirtschaftlich, dass sie sich für Anwender mehrfach rechnen: Sie senken den Energieverbrauch, erhöhen die Taktrate, sorgen für eine effizientere Nutzung von vorhandenen Anlagen und reduzieren bei neuen Anlagen den Leistungsbedarf. Es gibt zahllose Möglichkeiten, besonders Ressourcen schonende und zugleich wirtschaftliche Lösungen zu entwickeln. Viele Module dafür sind bei SCHUNK bereits standardmäßig verfügbar. Sie sparen Zeit, erhöhen die Prozesssicherheit und schonen die Umwelt.
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09.2010
Greiftechnik für Industrieroboter
Industrieroboter arbeiten schnell, zuverlässig und rund um die Uhr. Welchen Output und welche Qualität sie erzielen, hängt maßgeblich von der jeweiligen Peripherie, insbesondere von den Greifsystemen ab. Auf der Suche nach dem optimalen Greifer, müssen Konstrukteure und Anwender eine Vielzahl von Einflussfaktoren berücksichtigen. Zusätzlich zur Wirtschaftlichkeit und Prozesssicherheit spielt dabei auch die Zukunftsfähigkeit der Greifsysteme eine immer größere Rolle.
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07.2010
Effiziente Spannmittel zum automatisierten Werkzeugschleifen
Beim Werkzeugschleifen entscheiden wenige Tausendstel Millimeter über die Qualität der gefertigten Werkzeugschneiden. Eine zentrale Rolle spielen dabei die Spannmittel. Angesichts kleiner Losgrößen und unterschiedlichster Werkzeuge sind regelrechte Alleskönner gefragt: Präzise für exakte Schneidengeometrien und -oberflächen. Schlank für einen ungehinderten Schleifscheibenauslauf. Kräftig, damit auch kurze Einspanntiefen und hohe Schleifabträge möglich sind. Variabel, um viele unterschiedliche Schaftdurchmesser abzudecken. Hinzu kommt, dass immer mehr Betriebe automatisierte Schleifmaschinen einsetzen, um die laufenden Kosten zu senken.
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06.2010
Pick & Place Lösungen im Vergleich
Um Bauteile zügig und präzise zu montieren, können Anwender zwischen unterschiedlichsten Pick & Place Lösungen wählen. Die Leistungsmerkmale der Systeme weichen dabei beträchtlich voneinander ab. Wer die optimale Lösung sucht, sollte also genau hinsehen und die jeweiligen Vorteile und Einschränkungen abwägen. Ein Vergleich zeigt, wo die Unterschiede liegen und welche Lösungen sich bei welchen Anwendungen am besten rechnen.
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05.2010
Energieeffizientes Greifen
Energieeffiziente Automationsmodule schlagen im Idealfall zwei Fliegen mit einer Klappe: Zum einen sorgen sie dafür, dass der Energieverbrauch eines Handhabungssystems sinkt. Zum anderen lassen sie Taktraten und damit den Output steigen. Das tut sowohl der Umwelt als auch dem Geldbeutel gut. Es lohnt sich für Anwender, wenn sie auf Maßnahmen setzen, die beides können.
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04.2010
Erfolgsfaktor Engineering -
Mit virtueller Simulation zur optimalen Spannlösung
Wie verformt sich ein Bauteil beim Spannvorgang und bei der Bearbeitung? Welche Spannlösung gewährleistet, dass Werkstücke maßhaltig sind? Wie können vorhandene Spannmittel optimal genutzt werden? Auf diese und ähnliche Fragen liefert die virtuelle Simulation wertvolle Antworten. Mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode (FEM) lassen sich unter anderem Verformungen und Belastungen von Bauteilen berechnen. So ist es möglich, einzelne Spannoptionen zu vergleichen und zu optimieren. Das erhöht die Prozess- und Investitionssicherheit, verkürzt die Entwicklungszeit, erleichtert die Auswahl geeigneter Spannmittel und senkt die Kosten.
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03.2010
Magnetspanntechnik - hocheffizient bei unterschiedlichsten Aufgaben
Der Magnetismus gehört zu den faszinierendsten und zugleich einflussreichsten Kräften unseres Universums. Dieselbe Kraft machen sich Ingenieure und Techniker zunutze, um Werkstücke blitzschnell zu spannen oder Bauteile sicher zu heben. Inzwischen hat sich die Magnetspanntechnik in unterschiedlichsten Bereichen etabliert: Beim Schleifen ebenso wie beim Fräsen und beim Drehen, bei mobilen Lasthebeeinheiten in der Fertigung ebenso wie bei riesigen Krananlagen. Längst ist es kein Geheimtipp mehr, dass Magnetspannlösungen Rüstzeiten um bis zu 80 Prozent reduzieren, dass sie Werkstücke vollkommen deformationsfrei spannen oder selbst Coils sicher transportieren.
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02.2010
EU-Förderung macht Servicerobotern Beine
Experten sagen der Servicerobotik eine große Zukunft voraus. Kein Wunder: Moderne Roboteranwendungen bieten enorme Potenziale für Wirtschaft und Gesellschaft. Erste Pilotanwendungen zeigen bereits heute, wie der Roboter immer mehr zum intelligenten Helfer des Menschen werden kann. Zusätzlich zu Universitäten und anderen Forschungseinrichtungen sollen künftig vor allem auch Industrieunternehmen die Entwicklung in diesem Bereich vorantreiben und in die Realität übertragen. Aus diesem Grund hat sich die Europäische Union entschlossen, den Know-how-Transfer zwischen Forschungseinrichtungen und Industrie finanziell zu fördern und zu intensivieren.
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01.2010
Flexibel packen und palettieren
Bei großer Variantenvielfalt und häufigen Sortimentswechseln sorgen adaptive Handhabungssysteme für Dynamik und Wirtschaftlichkeit
Jede Woche eine neue Welt - immer schneller wird eine Produktgeneration von der nächsten abgelöst. Was im Handel für neue Impulse sorgt, ist für den Verpackungsprozess eine echte Herausforderung: Gefragt sind immer häufiger schnelle, prozesssichere und zugleich hochflexible Automatisierungslösungen. Mit ihnen lassen sich die Handlingkosten auch bei wachsender Produktvielfalt unter Kontrolle halten.
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