Mehrere pneumatische Antriebe und Greifer im Miniformat, von denen sich eine menschliche Hand einen herausgreift

Pneumatische Antriebe und Greifer im Miniformat. (Bild: SMC)

| von Kathrin Irmer

Leistungsfähige Computer für die Hosentasche? Mit den heutigen Smartphones ist die Vision ja fast schon Alltag geworden. Zu verdanken haben wir das der Miniaturisierung vieler Bauteile. Sie macht komplexe Technologien immer leichter, kompakter und sparsamer.

Doch diese Entwicklung beschränkt sich nicht nur auf Smartphones oder Tablet-Computer. Auch Produktionshallen profitieren vom Trend zum Mini. Immer mehr Hersteller miniaturisieren beispielsweise ihre Pneumatik-Komponenten. Der Vorteil: eine effizientere Produktion bei gleichbleibender Leistung.

Möglich wird das durch immer kompaktere Designs und optimierte Konstruktionen. Als einer der großen Hersteller, Partner und Lösungsanbieter für pneumatische und elektrische Automatisierungstechnik ist SMC ganz vorne dabei. „Energie ist ein enormer Kostenfaktor für unsere Kunden“, sagt Oliver Jost, Group Leader Actuators bei SMC. „Deshalb entwickeln wir bei SMC schon seit Jahren energieeffiziente Pneumatiklösungen.“

Wichtigstes Ziel dabei: den Druckluftverbrauch zu reduzieren. Oliver Jost: „Unsere modernen Ventil-Zylinder-Baugruppen tragen enorm dazu bei, Volumina zu minimieren.“ Gleichzeitig lassen sich große Einsparpotenziale realisieren, indem der Betriebsdruck einer Anlage gesenkt wird. Bereits eine Reduktion um 1 bar kann bis zu 7 Prozent Energie einsparen.

Für einzelne Anwendungen, die einen höheren Betriebsdruck erfordern, kann dann ein Druckluftverstärker der Serie VBA/VBAT eingesetzt werden. Die Effizienz lässt sich auch mit kleineren Konstruktionen erhöhen. „Durch kompaktere Designs können wir Pneumatikzylinder immer dichter anordnen oder in Baugruppen einsetzen, in die sie bisher nicht gepasst haben“, erläutert Oliver Jost.

Kleinere Komponenten bedeuten auch weniger Gewicht. So können Roboter eine höhere dynamische Leistung mit weniger Energieverbrauch erreichen, wenn beispielsweise pneumatische Antriebe direkt am Roboterarm montiert sind.

Das Herz der Miniaturisierung

Miniaturisierung fängt bei der Energieversorgung an. „Runde Magnetspulen lassen sich nur bis zu einem gewissen Grad verkleinern, bevor ihre Leistung zu gering wird“, sagt Oliver Jost. SMC-Experten entwickelten deshalb die ovale Magnetspule, das Herzstück vieler Lösungen.

In ovaler Form kann der Querschnitt einer Spule sehr viel kleiner ausfallen. Trotzdem bleibt die Leistung dieselbe. Kompaktere Magnetspulen verbrauchen nicht nur weniger Energie. Durch diese Anordnung lässt sich auch das Pilotventil größerer Ventile miniaturisieren.

Diese  Lösung nutzte SMC bereits 2004, um die Ventile der SJ-Serie zu konzipieren. Mit einem Durchfluss von 40 bis 120 Litern pro Minute reicht ihre Leistung aus, um Zylinder mit Kolbendurchmessern von 20 bis 25 Millimetern zu betreiben. Diese sind in vielen Industriezweigen gebräuchlich. Gleichzeitig sind sie nur etwa halb so groß wie herkömmliche, noch heute weit verbreitete ISO-Ventile.

Kleinere Ventilinsel – größere Effizienz

„Und wir entwickeln die Technologie kontinuierlich weiter“, betont Oliver Jost. Die Ventil-Serie New SY bietet enorme Effizienz. So ist beispielsweise das Modell New SY5000 mit 90 Gramm sehr viel leichter als herkömmliche ISO-Ventile, die bis zu 160 Gramm wiegen.

Zudem ist es nur 15 Millimeter breit – und spart bis zu 65 Prozent Energie. Das Ventil eignet sich optimal für Roboterarme, Traversen und Portale, wo es direkt bei den Antrieben angebracht werden kann. Das spart Druckluftvolumen, ermöglicht kürzere Taktzeiten und erhöht so die Produktivität.

Für noch größere Leistung sorgt das Modell New SY7000, das mit einem maximalen Durchfluss von 1.500 Liter pro Minute die dreifache Leistung eines ISO-Ventils schafft – bei gleicher Breite. Das Gewicht wird dabei um ein Viertel reduziert, auf nur noch 118 Gramm.

Mit den kompakten Ventilen lassen sich auch große Antriebe steuern. Zudem sind die New SY-Ventile durch ihre geringe Leistungsaufnahme von nur 0,35 W enorm langlebig – Stahlschieber-Ventile halten bis zu 200 Millionen Zyklen.

Die Vorteile von Mikropneumatik: Kleiner, leichter, effizienter

Die Vorteile der Miniaturisierung in der Pneumatik sind enorm. Oliver Jost: „Mit unseren Lösungen zeigen wir, dass miniaturisierte Pneumatik großes Potenzial hat, besonders gegenüber elektrischen Technologien. Ventile wie die Serie New SY reduzieren den Energieverbrauch signifikant und steigern gleichzeitig die Produktivität.“

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