Leistungsfähige PC-basierte Steuerungstechnik, ausgefeilte Antriebssoftware und zwei bewährte Antriebsprinzipien zu einem neuen kombiniert: Das ist verkürzt gesagt das Geheimnis hinter XTS. Das neue Antriebssystem von Beckhoff kombiniert die Vorteile rotatorischer und Linearer Antriebe in einem System. Dort, wo bisher die Einsatzmöglichkeiten von rotatorischen Motoren endeten, addiert XTS die Vorzüge eines linearen Systems. Und dort, wo das Einsatzspektrum rein linearer Systeme bisher begrenzt war, ergänzt XTS die Vorteile der Rotationslösung. Im Ergebnis ist ein Transportsystem mit einer nahezu beliebigen Streckenkonfiguration entstanden, dass seine Mover in flexibler Länge, kabellos und von einem einzigen PC über Magnetfelder steuert. Systemausstattung und Aufbau Zu XTS gehören: Ein modularer vollintegrierter Linearmotor mit Leistungselektronik und Wegerfassung in einem Gerät, ein oder mehrere Mover als bewegte Teile, eine mechanische Führungsschiene sowie ein leistungsfähiger Industrie-PC mit der Steuerungssoftware Twincat. Der Fahrweg von XTS ist modular aufgebaut: Die gewünschten Geometrien, Längen und Radien werden durch die Anzahl und Auswahl der Streckenmodule gebildet, die automatisch Energie und Kommunikation kontaktieren (24V Steuerspannung, 50V Leistungsversorgung und Ethercat). So gesehen hat das System Ähnlichkeit mit einer Spielzeugrennbahn. Doch bis auf eine gewisse optische Ähnlichkeit und die Tatsache der Kontaktierung durch Zusammenstecken war\’s das auch schon mit der Ähnlichkeit. Geschwindigkeiten von bis zu 4 m/s können mit XTS bei höchster Positioniergenauigkeit erreicht werden – in beliebiger Richtung. Eine aufwändige Verkabelung und Schleppketten entfallen. Zusätzlich ist das Wegmesssystem bereits integriert (dazu später mehr). Linearantrieb, der im Kreis fährt Die Mover können beschleunigen, bremsen, positionieren und sich synchronisieren. Sie können absolute und relative Positionen zueinander einnehmen; sie können sich gruppieren und aufstauen; sie können in der Bewegung Klemmkräfte erzeugen, Kurven wie die Gerade durchfahren, Energie durch Nutzbremsung zurückgewinnen und – durch die geschlossene Bahn – die Rück- ebenso wie die Hinwege zu Transportzwecken nutzen. Mit diesem neuen Linearmotorprinzip ergeben sich völlig neue Möglichkeiten in der Antriebstechnik. XTS-Systemkofiguration Die Motormodule bilden eine Einheit mit den Movern und Führungsschienen. Sie enthalten die elektromagnetischen Spulen und alle weiteren aktiven Funktionalitäten, die für den Betrieb des Systems notwendig sind. Lediglich die Spannungsversorgung und eine Ethercat-Verbindung werden benötigt. Die Motormodule enthalten keine bewegten Teile und unterliegen daher keinem Verschleiß. Der Mover enthält Magnetplatten, die zusammen mit den Spulen des Motormoduls Vortriebskräfte erzeugen können. Er nimmt die Anzugskräfte der Magnete beider Seiten auf und kompensiert sie weitestgehend. So können die Rollen des Movers, die mit einer verschleißarmen Kunststofffläche ausgerüstet sind, mit hoher Geschwindigkeit in der Führungsschiene laufen. Eine mechanisch robuste Geberfahne übermittelt die Moverposition an das Motormodul. Anwendungsbeispiele XTS ist vielseitig einsetzbar. Es ist prädestiniert für den Highspeed-Materialtransport. Eine weitere typische Anwendung ist die Synchronisierung des Transportstroms auf einen Maschinentakt: Ein unregelmäßiger Produktstrom wird vereinzelt und mit konstantem Abstand und konstanter Geschwindigkeit an die nächste Bearbeitungsstation abgegeben. Weiter sind Anwendungen möglich, in denen Produkte aufgenommen und von einer Bearbeitungsstation zur nächsten transportiert werden. Dabei werden die Strecken dazwischen mit einer hohen Geschwindigkeit gefahren, wenn die Strecke frei ist, oder die Produkte bewegen sich in einem fahrenden Puffer auf das Ziel zu. Die Produkte können an langsamen Bearbeitungsstationen in Gruppen parallel bearbeitet werden. Schnelle Stationen bearbeiten nur jeweils ein Produkt. Der Rückweg kann auch immer aktiv genutzt werden. Gebersystem für Wegerfassung Die absoluten Moverpositionen werden berührungslos erfasst. Sie stehen sofort nach dem Einschalten des Systems zur Verfügung. Eine Referrenzfahrt ist daher nicht notwendig. Das System erfasst alle Mover, die physikalisch auf einem Motormodul sitzen mit ihrer absoluten Position. Die Wiederholgenauigkeit des Gebersystems beträgt dabei 10µm. Zusammenfassung Durch die Freiheitsgrade in der (Multi-) Mover-Bewegung und den geschlossenen Transportweg ermöglicht XTS neue Konzepte des Materialtransports. Die Produktionsgeschwindigkeit kann durch die hohe Geschwindigkeit, Dynamit und Genauigkeit erhöht werden. Gleichzeitig kann das Maschinenvolumen besser ausgenutzt werden, weil Hin- und Rückweg sowie die Kurven für den aktiven Materialtransport genutzt werden können. Durch den geringeren Verschleiß entsteht weniger Instandhaltungsbedarf und die geringere Masse der Mover erhöht die Sicherheit des Systems. Fazit Der Vorteil von XTS für Maschinenbauer liegen auf der Hand. Die großen Freiheitsgrade, die das System dem Anwender lässt, ermöglicht die Lösung vieler verschiedener Aufgaben im Materialtransport. Während herkömmliche Linearsysteme keine geschlossenen Kreisläufe zulassen geht XTS in dieser Hinsicht neue Wege. Dadurch wird das Maschinenvolumen besser ausgenutzt, und Maschinen können kleiner bauen. Neben allen genannten technolgischen Vorteilen wie geringer Verschleiß usw. ist das für Anwender ein weiterer wichtiger Vorteil bei der Verwendung von XTS. (kbn) Kasten: XTS-Steckbrief Die Einsatzmöglichkeiten für XTS sind vielfältig: Die Mover können beschleunigen, bremsen, positionieren und sich synchronisieren. Sie können absolute und relative Positionen zueinander einnehmen; sie können sich gruppieren und aufstauen; sie können in der Bewegung Klemmkräfte erzeugen, Kurven wie die Gerade durchfahren, Energie durch Nutzbremsung rückgewinnen und die Rückwege ebenso wie die Hinwege zu Transportzwecke nutzen. Dies erfolgt alles präzise lagegeregelt ohne Schwingungen, ohne Spiel, ohne Materialermüdung, fast ohne Verschleiß und damit ohne kostenintensive Wartung. – Linearmotoreigenschaften auf einer endlosen Strecke – beliebig viele Mover auf einem gemeinsamen Fahrweg – modularer Aufbau, einfache Anpassung an die Anwendung – geringer Platz- und Energiebedarf – einfache Umsetzung anspruchsvoller Transportaufgaben – geringer Projektierungs- und Montageaufwand Anwendungen für XTS – Produkt schieben, Produktabstand anpassen, Produktgeschwindigkeit verringern oder vergrößern – Produkt klemmen und bewegen – Produkt transportieren und ausschleusen – Produkt manipulieren: ausheben, verschließen, drehen, Verschluss zuschrauben
Beckhoff Automation GmbH & Co. KG
