Neues Antriebssystem mit frei schwebenden Movern

25.02.2019Redakteur: Jan Vollmuth

Ein neues Antriebskonzept mit frei schwebenden Movern eröffnet bei der Gestaltung von Maschinen und Anlagen neue Freiheiten bei höchster Positioniergenauigkeit.

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Würth Elektronik eiSos GmbH & Co. KG

Beckhoff Automation GmbH & Co. KG

Das X-Planar-System empfiehlt sich mit seinen frei schwebenden Movern als neues Antriebskonzept für den Maschinen- und Anlagenbau.
(Bild: Beckhoff Automation)

Ein Hauch von Magie: Wie von Zauberhand bewegt flitzen Tabletts, beladen mit Wurstwaren in flachen Plastikschalen, in Millimeterhöhe über silberne Kacheln, wechseln dabei mehrmals wie auf einer Straße die Fahrbahn und Richtung auf dem Weg ans Ziel.

Dieses Transportsystem stammt aus keinem Science- Fiction-Film: Bei den frei schwebenden Tabletts handelt es sich um die sogenannten Planarmover des neuen X-Planar-Systems von Beckhoff, die mittels elektromagnetischer Kräfte in rund 5 mm Höhe über den silbrig glänzenden Planarkacheln des Systems schweben.

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X-Planar eröffnet neue Freiheitsgrade in der Maschinen- und Anlagenkonstruktion, weil das System die individuelle Anordnung der Planarkacheln mit einer mehrdimensionalen Positionierbarkeit der Mover auf sechs Achsen kombiniert.

Mit X-Planar können verschiedene 2D-Bahnen definiert werden. Die Mover können zwischen diesen Bahnen wechseln.

Vollautomatische Bahnberechnung: Die Anwendungssoftware sendet Befehle wie z. B. „Fahre zu Station 1“ oder „Warte in Zone B“. Die Software übernimmt alle weiteren Aufgaben wie die Bahnoptimierung, Kollisionsvermeidung, Energieeinsparung und Stauvermeidung.

Mit X-Planar können auch Flüssigkeiten in offenen Behältern transportiert werden, ohne ein Überschwappen des Inhalts befürchten zu müssen.

Der „Zaubertrick“ dahinter: Wandermagnetfelder, die in den Planarkacheln erzeugt werden, bewegen die Mover in zwei Dimensionen mit bis zu 4 m/s ruck- und berührungsfrei – bei 2 g Beschleunigung und einer Positionierwiederholgenauigkeit von 50 µm, geräuschlos und ohne Abrieb. Basis des X-Planar-Systems sind 240 mm × 240 mm große Planarkacheln, die beliebig aneinandergereiht werden können. Sie enthalten die gesamte Elektronik und die Ethercat-G-Kommunikation zur Anbindung an einen Industrie-PC und werden einfach per Kabel verbunden.

Sehr flexibel durch einfaches Aneinanderfügen der Planarkacheln

Dieses Grundprinzip macht X-Planar zu einem sehr flexiblen Transportsystem. Durch einfaches Aneinanderfügen der Kacheln können Größe und Form der Fläche frei skaliert und gewählt werden: länglich, quadratisch, rechteckig, L-förmig oder ringförmig. Somit kann jede Form des Produkttransportes umgesetzt werden: individuelles Positionieren an Bearbeitungsstationen, kollisionsfreies Verfahren im Reinraum und im Vakuum, Überholen im Produktstrom, Produktstromteilung, Parken sowie Ein- und Ausschleusen auch zwischen kontaminierten Bereichen und ohne verschleppte Verunreinigungen. Dazu müssen die Kacheln lediglich an entsprechender Stelle entlang der Bahn platziert werden.

In einer einzelnen Anwendung lassen sich nahezu beliebig viele Planarmover einsetzen. Jeder einzelne der jeweils eingesetzten Mover kann dabei hochdynamisch und kollisionsfrei auf der Anlage verfahren und frei positioniert werden. Hinzu kommen transportgut- oder produktionsspezifische Bewegungen, die sogar während der Fahrt möglich sind: heben, senken, wägen, neigen oder drehen. „Klassisch“ wird das Planarmotorsystem waagerecht eingesetzt mit Movern, die auf der Oberseite der Planarkacheln verfahren – die Mover können jedoch auch senkrecht und sogar kopfüber eingesetzt werden.

Zur Auswahl stehen vier Planarmover-Typen mit unterschiedlicher Nutzlast

Zur Auswahl stehen vier verschiedene Planarmover-Typen in verschiedenen Formaten: Der 95 mm × 95 mm große Small Mover für bis zu 0,4 kg Nutzlast; der 155 mm × 155 mm große Standard Mover für bis zu 1,5 kg Nutzlast; der 155 mm × 275 mm große Long Mover für bis zu 3 kg Nutzlast; und der 275 mm× 275 mm große Big Mover für bis zu 6 kg Nutzlast. Im Verbund sind entsprechend größere Lasten verfahrbar.

Starterkit beschleunigt den Einstieg in die Technologie

Ein in zwei Varianten erhältliches Starterkit erlaubt den schnellen Einstieg in die Technologie. Beckhoff liefert ein voll funktionsfähiges Paket mit allen erforderlichen Komponenten: 2 × 3 Planarkacheln oder 3 × 4 Planarkacheln, 4 Mover, Industrie-PC mit vorinstallierter Twincat-Software. Die Planarkacheln sind vormontiert auf einem Traggestell installiert, die elektrischen Komponenten und der IPC in einem Schaltschrank installiert.

Das skalierbare Planarmotorsystem kann die Konzeption von Maschinen und Anlagen deutlich vereinfachen. Durch die flexible Moverpositionierung und die sehr hohe Bewegungsdynamik lassen sich beispielsweise Produktströme sehr einfach und individuell teilen sowie bisher notwendige Roboter oder andere unflexible Mechanikvorrichtungen effizient ersetzen. Mit dem berührungslosen Verfahren der Mover entfallen zudem Verschleiß, Emissionen und das Verschleppen von Verunreinigungen.

Univ.Prof. Dr. Manfred Schrödl: Er ist seit 1988 an der TU Wien tätig und leitet heute dort das Institut für Energiesysteme und Elektrische Antriebe. (TU Wien/Wilke)

Dieser Beitrag stammt von unserem Partnerportal Konstruktionspraxis.de.

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