Das smarte Add-on PCC Blue passt die Druckluftzufuhr in Zylinderkammern bedarfsgerecht an und soll so bis zu 60 Prozent Energie sparen.

Bild: Mader / Video: Mader

Selbstlernende Algorithmen Neues Add-on macht Pneumatik-Zylinder energieeffizienter

15.04.2021

Bis zu 60 Prozent Energieeinsparung verspricht das neue Pneumatik-Add-on PCC Blue. Mithilfe von Sensortechnik und selbstlernenden Algorithmen steuert es die Druckluftzufuhr in Zylinderkammern entsprechend dem tatsächlichen Bedarf – unabhängig davon, ob statische oder dynamische Massen bewegt werden.

PCC Blue (Pneumatic Cylinder Control) besteht aus einer zentralen Steuereinheit für bis zu zehn Pneumatik-Zylinder und je Zylinder aus zwei Sensoreinheiten. Letztere werden in Serienschaltung direkt am Zylinder angeschlossen und sorgen somit für geringen Verkabelungsaufwand. Schon nach wenigen Hüben soll das Gerät den Druckluftverbrauch der angeschlossenen Zylinder dann optimieren.

In Verbindung mit einem Monitoring-System erhöht es zudem die Prozesssicherheit: Durch eine permanente Überwachung des Druckluftverbrauchs im Zylinder werden Anomalien erkannt. Anwender können die Ursache dann noch vor einem Ausfall des Zylinders beheben.

„PCC Blue ist ein Meilenstein“, sagt Marco Jähnig, Geschäftsführer des Herstellers Mader. „Mit diesem unscheinbaren Modul kommen wir unserem Ziel der komplett digitalen Druckluftkette wieder ein Stück näher.“

Bis zu 60 Prozent weniger Energieverbrauch

Mit PCC Blue nimmt Mader erstmals die Energieeffizienz von Pneumatik-Zylindern ins Visier. „Unsere Erfahrung ist, dass bereits in der Konstruktion von Maschinen sehr viele ‚Sicherheiten‘ eingebaut werden, sodass beispielsweise Pneumatik-Zylinder oftmals größer dimensioniert sind, als es für die Anwendung tatsächlich notwendig wäre“, erklärt Jähnig. Das Vorgehen sei zwar nachvollziehbar, da damit unnötigen Maschinenausfällen und im schlimmsten Fall Produktionsstillständen vorgebeugt werden soll. „Viele ‚Sicherheiten‘ summieren sich jedoch am Ende zu einem höheren als tatsächlich notwendigen Druckluftverbrauch auf. Und das heißt immer auch mehr Energie und höhere Kosten als notwendig“, sagt der Geschäftsführer.

PCC Blue soll dazu beitragen, dass sich Druckluft- und Energieverbrauch von Pneumatik-Zylindern auf ein notwendiges Minimum reduziert und gleichzeitig die Prozesssicherheit gewährleistet ist. Innerhalb weniger Hübe adaptiert sich das System vollautomatisch und definiert so eine Referenzzeit, die immer erreicht werden muss. Auf diese Weise ermittelt es die tatsächlich benötigte Kraft zur Erreichung der Endlage.

Der Druck in beiden Zylinderkammern wird dabei unabhängig voneinander optimiert und bei jedem neuen Hub die tatsächliche Zeit mit der Referenzzeit verglichen. Durch diesen Prozess spart der Zylinder Druckluft und Energiekosten.

„Werden beispielsweise unterschiedlich schwere Werkstücke in einem Prozess bewegt, passt PCC Blue den Druck in den Zylinderkammern automatisch der tatsächlich benötigten Kraft in beiden Hubrichtungen an“, erklärt Vasileios Balachtsis, verantwortlich für das Innovationsmanagement bei Mader. „In unseren Versuchen konnten wir Energieeinsparungen von bis zu 60 Prozent realisieren.“

Besonders geeignet für Fließfertigung

Laut Balachtsis entfaltet PCC Blue sein Energieeinsparpotenzial vor allem in flexibel ausgelegten Fließfertigungen, wie sie beispielsweise in der Automobilindustrie üblich sind. Dort werden Produkte in unterschiedlichen Varianten auf einer Maschine oder Fertigungslinie produziert.

„Normalerweise heißt das im Fall von Pneumatik-Zylindern, dass sie zum Beispiel entsprechend des maximal zu erwartenden Werkstückgewichts ausgelegt werden. Entsprechend ist auch der Druckluftverbrauch maximal – egal ob ich etwa den Reifen für einen Kleinwagen oder einen SUV bewege“, veranschaulicht Balachtsis. PCC Blue könne in solchen Fällen durch seinen selbstlernenden Algorithmus den Arbeitsaufwand und damit den Druckluftverbrauch des Pneumatik-Zylinders deutlich reduzieren.

Ständige Kontrolle über Zylinder

Ihr volles Potenzial entfalten soll die neue Lösung aber in Verbindung mit einem Monitoring-System wie dem Looxr-Druckluft-4.0-Portal. Neben der reinen Energieeinsparung eignet sich das Add-on auch als Analyse- und Monitoring-Tool kritischer Zylinder-Anwendungen. Möglich ist das ebenfalls durch einen Anschluss an die SPS der Maschine selbst: So können die Informationen direkt in der Steuerung angezeigt werden.

„In vielen Branchen kann der Ausfall eines Pneumatik-Zylinders sehr teure Folgen haben“, weiß Jähnig. „Man denke nur an Schüttgüter in der Lebensmittelindustrie – hier sind es oftmals Pneumatik-Zylinder, die sprichwörtlich für die ‚Weichenstellung‘ verantwortlich sind.“ Der plötzliche Ausfall eines Zylinders an dieser Stelle könne ganze Schüttgut-Chargen unbrauchbar machen.

Mit PCC Blue werden die relevanten Messgrößen permanent erfasst und mit den Referenzwerten abgeglichen. Eine entsprechende Monitoring-Software kann diese Daten im Zeitverlauf darstellen, sie in Bezug zu weiteren Messgrößen und Sensorinformationen stellen und Alarm schlagen, wenn Anomalien erkennbar sind. Das kann laut Jähnig ein plötzlich ansteigender Druckluftverbrauch sein, verursacht durch eine Druckluft-Leckage, die einem Ausfall des Pneumatik-Zylinders vorausgehen kann. „Dann wird der Verantwortliche sofort informiert und kann zeitnah reagieren.“

PCC Blue ist für doppeltwirkende Zylinder nach DIN EN ISO 15552 konzipiert, kann aber auch für andere Pneumatik-Zylinder eingesetzt werden.

Bildergalerie

  • PCC Blue besteht aus einer Steuereinheit und pro Zylinder aus zwei Sensoreinheiten.

    Bild: Mader

  • An die Steuereinheit können bis zu zehn Pneumatik-Zylinder angeschlossen werden.

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  • Die Sensoreinheiten werden in Serienschaltung direkt am Zylinder angeschlossen und sorgen so für wenig Verkabelungsaufwand.

    Bild: Mader

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