2023/02/07

バキュームオートメーションにおけるエネルギーセービング：エジェクタの代わりにポンプを使用

圧縮エアは、オートメーションの成功の基礎です。このエネルギーは様々な方法で使用することができ、速度、電力/電源、低質量を兼ね備えています。しかし、そのために電気式エネルギーをいくつかの効率的損失を経て変換しなければならないため、発電コストは比較的高い。圧縮エアレス工場は単にトレンドの流行語として語られているに過ぎないが、圧縮エアホースから独立した真空オートメーションを実現するための代替技術が今すぐ必要である。

シュマルツの電気式真空発生器ECBPMiは柔軟性/容易性に優れ、新しいアプリケーションを可能にします。

「圧縮エアベースの真空発生エジェクタシステムを置き換えることが目的ではありません。エア消費量を削減し、圧縮エアが利用可能でない、または利用可能であっても機能する代替製品を作りたいのです」と、J. Schmalz GmbHの代表パートナーであるクルト・シュマルツ博士は説明します。考えられるシナリオは、圧縮エアシステムに接続されていないエリアで作動する移動ロボットやロボットセルです。真空発生器が消費するエネルギーは、工場全体と比較してごくわずかです。

私たちは、エア消費量を削減し、圧縮エアが利用できない、あるいは利用可能量が少なすぎる場合でも機能する代替製品を作りたいと考えています。

∼ クルツ・シュマルツ博士、J.Schmalz GmbH代表パートナー

真空発生器の小型化

そのソリューションは、ロボットアームに直接取付けられるほどコンパクトな電気式真空発生器である。電気式真空発生器は目新しいものではありません。「高吸込量が必要な自動搬送や手動搬送で作業者が使用する電気式ポンプやブロワは以前からありました。しかし、これらはロボットアームで使用するには大きすぎ、重すぎました」とクルト・シュマルツ博士は説明する。そこでシュマルツは、電気式真空発生器のポートフォリオを小型軽量化の方向に拡大し、2016年に最初のコボットポンプECBPiを発表した。これは電気式真空発生器とロボットの機械的なグリッパーインターフェースを一体化したものだ。「私たちはこれでバキュームオートメーションのパイオニアになりました」と代表パートナーはコメントする。課題：真空発生器に加え、シュマルツは非常に狭いスペースにエアレス成膜の製品仕様を実装する必要があった。ワークの迅速な成膜のためのソリューションは、「真空破壊の代わりに換気する」というものだった。

さらにコンパクトになった新しいECBPMiコボットポンプは、通気性のない物体の小さな部分を搬送するために設計されています。「軽量なエンドオブアーム機器は、コボットや軽量ロボットに最適です。圧縮エアが不要なので、自律走行式（持ち運び可能）車両にも使用できます」と、クルト・シュマルツ博士はアプリケーションの可能性を説明する。しかし、圧縮エアからの切り離しが意味を持つのは、もはや小型軽量ロボットだけではない：持続可能性のトレンドと、より効率的なシステムに対する要求により、圧縮エアに依存しない真空オートメーションの必要性は、大型システムでも高まっています。

圧縮エアには、高い電力/電源密度と、空気圧機器における作動信頼性の高い機能の実現という、いくつかの利点があります。そのため、サイズが小さく、堅牢で高速です。「過圧をほぼ最適に真空に変換し、エアーセービング機能で搬送プロセスに調整することができる当社の真空エジェクタを見れば、最大95％の節約を可能にする強力で効率的な機器があります。しかし、エアーセービング機能はどこでも使えるわけではありません」と専門家は付け加える。

デカップリング

「空気圧機器と搬送技術の製造メーカーは、電気式で機能する代替製品を供給しなければならない。そのため、私たちは並行して戦略を進めています」とクルト・シュマルツ博士は説明する。この戦略に従い、シュマルツは電気式真空発生器GCPiを開発した：GCPiはCobotポンプよりも大型で、既存の電気式真空発生器に首振りします。GCPiにより、シュマルツは真空発生器をロボットアームに直接取付ける従来の標準から脱却します。その代わりに、ユーザーは強力なGCPiをロボットベースに取付け、そこからロボットグリッパーに複数の真空パッドを供給することができる。ここでの課題は、やはり純粋に電気式に負荷を切り離すことである。シュマルツはGCPiに換気機能も組み込んだ。しかし、真空パッドまでのホースの長さによっては、大気との圧力の均一化が遅れることがある。この場合、換気機能をポンプから切り離すこともできる。「ここで私たちは視点を変え、新しいシステムアーキテクチャの観点から考えなければなりません」とクルト・シュマルツ博士は言う。

そこでシュマルツはLQE電動換気バルブを開発した。「これが真の革新です。これによって、より大型の真空発生器を連続的にセンターで使用しながらも、非常に短いセットダウン時間で、非常にダイナミックな分散作業が可能になります。大気開放を直接行う方が、圧縮エアによる真空破壊よりも速いことがよくあります」とクルト・シュマルツ博士は説明する。LQE換気バルブには、さらなる利点があります：それは、真空回路を加圧できることです。バルブが開放口となると、グリッパーの真空は即座に高まる。「コンパクトエジェクタのエアーセービング機能も再現できる高機能バルブです。これはさらに、圧縮エアを使わない真空搬送のエネルギー効率にも貢献しています」と経営パートナーは説明する。

「真空搬送だからといって、圧縮エアがスイッチオフになるわけではありません」とクルト・シュマルツ博士は強調する。接続口が利用可能であれば、エジェクタは自動搬送のために真空を発生させる堅牢で効率的かつ強力な方法です。このように、真空搬送技術のすべての問題は、持続可能性の問題が浮上するまでは解決済みと考えられていた。「業界は圧縮エアについて根本的に考えなければなりません。真空のパイオニアであるシュマルツは言う。シュマルツは、電気式真空発生器を採用することで、システム全体の持続可能性を高めている。「圧縮エアーの有無にかかわらず、私たちはあらゆるアプリケーションに右側のソリューションを用意しています」とクルト・シュマルツ博士は締めくくります。