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29.04.2012

Antriebstechnik neu gedacht

Der Linearmotor, der im Kreis fährt

Das neue Antriebssystem eXtended Transport System – kurz XTS von Beckhoff bietet neue Freiheiten für den Maschinenbau. XTS kombiniert die Vorteile zweier bewährter Antriebsprinzipien: Rotations- und Linearsysteme. Das Ergebnis ist ein Antriebssystem, das das bisherige Linearmotor-Prinzip vertauscht. Der Motor ist zusammen mit Leistungselektronik und Wegerfassung vollständig integriert. Ein oder mehrere kabellose „Mover“ können auf einer nahezu beliebigen und flexiblen Streckenkonfiguration hochdynamisch bis zu 4 m/s bewegt werden. Damit revolutioniert XTS die Antriebstechnik in kompakter Bauform und ermöglicht völlig neue Maschinenkonzepte.

XTS ist ein mechatronisches System, das alle für den Betrieb notwendigen Funktionen enthält:
• einen modularen vollintegrierten Linearmotor mit Leistungselektronik und Wegerfassung in einem Gerät
• einen oder mehrere Mover als bewegte Teile
• eine mechanische Führungsschiene
• einen Industrie-PC mit der Steuerungssoftware Twincat.

Die gewünschten Geometrien, Längen und Radien werden durch die Anzahl und Auswahl der Komponenten gebildet. Eine aufwändige Verkabelung und Schleppketten können entfallen. Zusätzlich ist das Wegmesssystem bereits integriert. Das Maschinenvolumen wird maximal ausgenutzt, da Hin- und Rückweg sowie die Kurven für den aktiven Materialtransport genutzt werden können. Auf diese Weise wird nicht nur Hardware, sondern auch teure Produktionsfläche eingespart. Geschwindigkeiten von bis zu 4 m/s können mit XTS bei höchster Positioniergenauigkeit erreicht werden.
Die Einsatzmöglichkeiten für XTS kennen kaum Einschränkungen: 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 die Rück- ebenso wie die Hinwege zu Transportzwecken nutzen.

Mit diesem Linearmotorprinzip ergeben sich nach Beckhoff-Angaben neue Möglichkeiten in der Antriebstechnik:
• 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.

Das XTS-System ist einfach und modular konfigurierbar: 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 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 besonders verschleißarmen Kunststofffläche ausgerüstet sind, mit hoher Geschwindigkeit in der Führungsschiene laufen. Eine mechanisch robuste Geberfahne übermittelt die Moverposition an das Motormodul.

XTS ist vielseitig in verschiedensten Branchen einsetzbar. Es ist prädestiniert für den Highspeed-Materialtransport:
• Produkt schieben, Produktabstand anpassen, Produktgeschwindigkeit verringern oder vergrößern
• Produkt klemmen und bewegen
• Produkt transportieren und ausschleusen
• Produkt manipulieren: ausheben, verschließen, drehen, Verschluss zuschrauben.

Ein unregelmäßiger Produktstrom wird vereinzelt und mit konstantem Abstand und konstanter Geschwindigkeit an die nächste Bearbeitungsstation abgegeben. Produkte werden aufgenommen und von einer Bearbeitungsstation zur nächsten transportiert. 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.

Alle XTS-Komponenten werden – genau wie die Servoverstärker-Baureihe AX5000 und die Servomotoren der Serie AM8000 – von Beckhoff in Deutschland entwickelt und produziert. In Kombination mit der Automatisierungssoftware Twincat und PC-basierter Steuerungstechnik bietet Beckhoff eine vollständige Antriebslösung.