24-V-System als Alternative zu pneumatischen und hochvoltigen Automationsnetzen

Dritte Säule steht am Start

Die Linearachsen ELP, die Greif-Schwenkmodule EGS und die Greifer EGP lassen sich zu effizienten 24-V-Montagesystemen kombinieren. Bilder: Schunk
Die 24-V-Linearachsen ELP gibt es ab sofort mit elektrisch aktivierter Haltebremse.
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Mit dem 24-V-Baukasten lassen sich aus Greifern, Greif-Schwenkeinheiten und Linearmodulen komplette Handhabungssysteme auf 24-V-Basis aufbauen. Nach Meinung von Anwendern hat die Technologie reichlich Potenzial. Vor allem dann, wenn immer mehr Anbieter Komponenten auf 24-V-Basis auf den Markt bringen.

Neben den bislang dominierenden Pneumatiknetzen, über die derzeit rund 70 Prozent aller Aktoren versorgt werden, und den Netzen grösser 400 V, die derzeit bei elektrisch angetriebenen Aktoren verbreitet sind und rund 30 Prozent ausmachen, steht die 24V-Technologie am Start, um zu einer dritten grossen Säule im Bereich der Montageautomation zu werden. Nach Einschätzung von Integratoren, Anlagenbauern und grossen Anwendern, hat sie unter modernen Gesichtspunkten eine ganze Reihe von Vorteilen gegenüber der Pneumatik: Eine rasant wachsende Variantenvielfalt in vielen Branchen, immer empfindlichere Teile, ein knallharter Preiskampf und steigende Anforderungen bei Energieeffizienz und Geräuschemissionen spielen der smarten Technologie in die Karten. Kaum eine Anlage wird heute noch für ein einziges Produkt entwickelt. Stattdessen sollen meist möglichst viele Varianten in möglichst kurzer Taktzeit produziert werden und zusätzlich reichlich Spielraum für künftige Design- und Sortimentsänderungen vorhanden sein. Entsprechend flexibel müssen Montageanlagen aufgebaut werden. Ein pneumatisches Handling stösst angesichts solcher Forderungen schnell an Grenzen, erst recht, wenn die Anlagen auch noch möglichst geräuscharm arbeiten sollen und Lastenhefte mittlerweile maximale Schallpegel nahe 60 dB aufrufen.

Trotz der zum Teil enormen Fortschritte bei pneumatischen Netzen und Komponenten, wie Ventilinseln mit intelligenter Pneumatik, in Aktoren integrierbaren Mikroventilen oder moderaten Einstandspreisen, werden diese die Stärken der 24-V-Technologie auf Dauer nicht vollständig kompensieren. Daher ist eine Umverteilung des Marktes weg von der Pneumatik hin zur 24-V-Technologie absehbar. Ganz bewusst hat Schunk daher neben die seit Jahren bewährten Komponenten moderne 24-V-Module, um sich proaktiv dem Wandel zu stellen. Beim 24-V-Universalgreifer PGN-plus-E, dem 24-V-Gegenstück zum Megaseller PGN-plus-P, ist es sogar gelungen, eine vollständige Wartungsfreiheit zu realisieren.

Reduktion der Wartungsintervalle

Am Beispiel der Linearachse ELP wird deutlich, wie gross der Vorsprung zur Pneumatikwelt ist: Auch wenn Anwender im Vergleich zu pneumatischen Achsen rund das Doppelte investieren müssen, zahlt sich das verschleissfreie Modul mittel- und langfristig aus. Bei 40 Millionen Zyklen Gesamtleistung und einem Wartungsintervall von 5 Millionen Zyklen summieren sich bei pneumatischen Achsen allein die Kosten für Verschleissteile, Arbeitszeit und Produktionsausfall auf einen Wert, der die Gesamtkosten der ELP-Achsen bei weitem übersteigt. Bei einer Montage-Anlage mit 17 Linearmodulen ergibt sich auf eine Lebensdauer von 40 Millionen Zyklen betrachtet eine Ersparnis von rund 12000 Euro. Nicht mit eingerechnet sind die Einsparungen bei den laufenden Betriebskosten, wie der Druckluft. Eine Amortisation ist bereits nach 20 Millionen Zyklen erreicht.

Hinzu kommen konstruktive Vorteile. Oft genug werden Drosseln bei pneumatischen Modulen weit geöffnet, um Taktzeit zu sparen und die letzten Reserven aus Anlagen herauszuholen. In der Folge steigen rasant der Verschleiss der Stossdämpfer und damit die Kosten. Grössere Unternehmen planen mittlerweile feste Wartungsintervalle, in denen sämtliche Stossdämpfer unabhängig vom individuellen Zustand getauscht und neu eingestellt werden. Und doch kommt es zu unangenehmen Nebeneffekten: Immer wieder ziehen die massiven Erschütterungen in der Peripherie pneumatischer Linearmodule andere Komponenten, wie etwa Kamerasysteme, in Mitleidenschaft. Die Kollateralschäden sind zum Teil beträchtlich. Die ELP setzt genau hier an, indem sie extrem dynamische Bewegungen ermöglicht und dennoch harmonisch und damit peripherieschonend in die Endlage fährt. Da die kompakte Einheit ohne hydraulische Stossdämpfer auskommt, verringert sich der Inbetriebnahme- und Wartungsaufwand auf nahezu null. Zudem ist ausgeschlossen, dass bei defekten Dämpfern Schäden und lange Ausfallzeiten an der Anlage entstehen.

Darüber hinaus lässt sich der Anlagenbau deutlich schlanker organisieren, denn Ventilinseln, Verschlauchungen, Wartungseinheiten und Druckerhöher entfallen. Energieketten schrumpfen auf die Hälfte ihres bisherigen Umfangs, weil lediglich zwei 24-V-Kreise für die Sensorik/Logik beziehungsweise für die Aktorik aufgebaut werden müssen. Dass die elektrische Achse rund 20 dB leiser ist als ihr pneumatisches Pendant ist ein mehr als angenehmer Nebeneffekt.

Um den Aufbau von 24-V-Systemen zu vereinfachen, gibt es die ultrakompakten Linearmodule auf Wunsch auch mit elektrisch aktivierter Haltebremse. Im Falle eines Stromausfalls gewährleistet die Bremse die Position des Linearmoduls und verhindert ein ungewolltes Herabfallen von vertikal angeordneten Achsen in den Arbeitsbereich. Vergleichbar mit Absenksperren bei pneumatischen Modulen sind damit Schäden an Bauteilen, Anlagekomponenten oder gar Personen ausgeschlossen. Mithilfe der Haltebremse lässt sich die Sicherheitsfunktion STO realisieren. Ebenso kann das Linearmodul aus voller Fahrt gestoppt werden.

Gute Perspektiven für 24-V-Systeme

Auch wenn die Auswahl an Handhabungskomponenten mit 24 V noch überschaubar ist, lässt sich ahnen, welches Potenzial die Technologie bietet. Anlagenbauer und grosse Anwender signalisieren mittlerweile grosses Interesse an einem Ausbau des 24-V-Programms und nutzen die Module wie die Linearachse ELP oder den Parallelgreifer EGP bereits gezielt zur Reduzierung von Erschütterungen, als Stellantriebe beziehungsweise als Montagesysteme in kleinen Anlagen und Roboterzellen ohne Druckluftversorgung. Spätestens wenn die in der Handhabungstechnik aktiven Unternehmen auch von der Zuführtechnik bis hin zum mobil einsetzbaren Roboter und der Sicherheitstechnik Komponenten auf 24-V-Basis in den wichtigsten Baugrössen zur Verfügung stellen, wird das Thema rasant an Bedeutung gewinnen, so die Einschätzung eines renommierten Anlagenbauers.