Inhaltsverzeichnis
1. Schwebende Shuttles für den Transport in der Fläche
2. Magnetschwebetechnik liefert Basis
3. Auf dem Weg zur adaptiven Maschine
4. Integration in Automatisierung und Robotik
5. Einfache Steuerung über eindeutig identifizierbare Shuttles
6. Transportsystem für die Industrie 4.0
7. Auf dem Weg in die Produktion der Zukunft
8. Mehr zu Transportsystemen der Automatisierer
– Beckhoff XTS, B&R Acopostrak, Rockwell iTrak & Co.
„Es wird Zeit, die bisherigen Grenzen des Produkttransports zu durchbrechen und so eine neue Ära der Produktivität einzuleiten“, sagt Dario Rovelli, Head of Product Management – Motion & Mechatronic Systems bei B&R. „Der Produkttransport ist ein notwendiges Übel für Maschinen- und Anlagenbauer – neben dem hohen Platzverbrauch hat der konventionelle Produkttransport zudem einen zweiten schwerwiegenden Nachteil: Er macht die Maschine unflexibel.“
Schwebende Shuttles für den Transport in der Fläche
Acopos 6D bietet hier mit magnetisch schwebenden Shuttles eine enorme Freiheit – insbesondere gegenüber herkömmlichen Transportsystemen, die einen strikten Produktionstakt voraussetzen. Erweitert werden aber auch die Möglichkeiten des linearen Transports mit schienengeführten Shuttlesystemen.
Magnetschwebetechnik liefert Basis
- Bei Acopos 6D bewegen sich die Shuttles mit integrierten Permanentmagneten berührungslos auf einer Fläche aus Motorsegmenten.
- Da die Shuttles frei schweben, verursacht Acopos 6D keine Reibung. Es entsteht daher kein Abrieb und es gibt keine Verschleißteile, die gewartet werden müssen.
- Werden die Motorsegmente mit einer Edelstahlabdeckung versehen, entspricht Acopos 6D der Schutzart IP69K – das System eignet sich somit für einen Einsatz in Reinräumen und in der Nahrungsmittelproduktion.
- Die elektromagnetischen Motorsegmente sind 240 x 240 mm groß und können zu beliebigen Formen zusammengesetzt werden.
- Die Shuttles tragen je nach Größe 0,6 bis 14 kg Gewicht und sie bewegen sich mit einer Geschwindigkeit von bis zu 2 m/s.
- Die Shuttles können sowohl zweidimensional verfahren werden als auch in der dritten Dimension ihre Schwebehöhe ändern. Zudem lassen sich entlang von drei Achsen drehen oder neigen – daher der Name Acopos 6D, da das System über sechs Freiheitsgrade verfügt.
- Die Positionierwiederholgenauigkeit der Shuttles liegt bei ±5 µm, daher ist Acopos 6D auch uneingeschränkt für Applikationen geeignet, bei denen es auf hohe Präzision ankommt, zum Beispiel in der Elektronikindustrie und bei der Montage mechanischer und elektronischer Komponenten.
Auf dem Weg zur adaptiven Maschine
„Mit Acopos 6D wollen wir einen Schritt weitergehen und unterschiedliche, jetzt verfügbare Technologien zusammenzuführen“, ergänzt Markus Sandhöfner, Geschäftsführer der B&R Industrie-Elektronik GmbH in Bad Homburg. „Unter einer modularen Maschine verstanden wir bislang eine leicht vom Anwender an die jeweilige Aufgabe anpassbare Maschine. Passt sich die Maschine nun aber selbst an neue Aufgaben an, wird sie zu einer adaptiven Maschine.“ Solche Maschinen seien auch in der Lage, sich an Aufgaben anzupassen, die zum Zeitpunkt der Inbetriebnahme noch nicht bekannt waren. „Und zwar selbstständig, ohne zusätzliche Werkzeuge zu verwenden und ohne zusätzliche Einrichtungen zu nutzen. Das ist der innovative Gedanke hinter adaptiven Maschinen.
B&R-Deutschland-Chef Markus Sandhöfner zur Rolle adaptiver Maschinen
Integration in Automatisierung und Robotik
Folgerichtig ist Acopos 6D vollständig in das B&R-Automatisierungs-System integriert. Die Shuttles lassen sich mit beliebigen Achsen, Robotern, Track-Systemen oder Vision-Kameras mikrosekundengenau synchronisieren. Die Bahnplanung der Shuttles selbst erfolgt in einem dedizierten Controller, der sich mit dem hauseigenen Powerlink in das Maschinennetzwerk einbinden lässt. Entscheidend dabei: Die Bahnplanung beeinträchtigt nicht die Performance des Netzwerks und der Maschinensteuerung. Ein Controller beherrscht dabei bis zu 200 Motorsegmente und 50 Shuttles. Entsprechend der B&R-Philosophie lässt sich das System aber skalieren und bei größeren Systemen lassen sich mehrere Controller einsetzen und miteinander synchronisieren.
Einfache Steuerung über eindeutig identifizierbare Shuttles
Im Gegensatz zu vergleichbaren Systemen ist beim Acopos 6D jedes Shuttle ab Werk mit einer weltweit einmaligen ID ausgestattet. Der Controller weiß beim Hochfahren daher sofort, wo genau auf den Motorsegmenten sich welches Shuttle befindet. Aufwändige Homing-Sequenzen oder manuelle Eingaben nach dem Hochfahren sind nicht notwendig. Die Produktion kann sofort beginnen.
Acops 6D lässt sich damit sehr einfach einrichten, bietet aber gleichzeitig nahezu unbegrenzte Möglichkeiten bei der Gestaltung von Maschinen und Anlagen. „Hochentwickelte Algorithmen sorgen dafür, dass die Shuttles optimale Pfade fahren, nicht zusammenstoßen und möglichst wenig Energie verbraucht wird“, erläutert Dario Rovelli. „Das System ermöglicht eine bis zu vier Mal so hohe Shuttle-Dichte wie andere Systeme auf dem Markt, da auf einem Motorsegment gleichzeitig mehrere Shuttles fahren können.“ Zudem ließen sich die Shuttles als Achsen bei Bearbeitungsstationen einsetzen. So kann zum Beispiel ein Shuttle mit einem Werkstück CNC-Pfade abfahren, während das Bearbeitungswerkzeug starr angebracht ist. Wiegestationen können sogar vollständig entfallen, da jedes Shuttle gleichzeitig eine hochpräzise Waage ist. Auch dadurch kann die Maschine kleiner gebaut werden.
B&R macht Robotik zum Bestandteil der Automatisierungstechnik
Transportsystem für die Industrie 4.0
„Der Applikationsersteller kann sich auf diese Weise voll auf seine Hauptaufgabe konzentrieren: einen optimalen Maschinenprozess mit maximaler Produktivität zu entwickeln“, so der Experte für mechatronische Systeme weiter. „Acopos 6D schafft durch die Auflösung des linearen Produkttransports einen mehrdimensionalen Produktionsraum und bietet damit optimale Voraussetzungen für die Produktion in kleinen Losgrößen und mit ständig wechselnden Produktdesigns.“ Jedes Produkt lässt sich damit individuell bewegen und Produktströme können bei vollem Tempo getrennt und wieder zusammengeführt werden.
Auf dem Weg in die Produktion der Zukunft
„Wir sprechen hier von nichts weniger als einer Revolution der Art und Weise, wie Produkte in Zukunft gefertigt, montiert und verpackt werden“, fasst Rovelli abschließend zusammen. Seit die Diskussion um Industrie 4.0 und das Industrial Internet of Things (IIoT) an Fahrt aufgenommen habe, werde immer wieder davon gesprochen, dass sich das Produkt den Weg durch die Produktion selbst suchen solle. „Häufig wurde das als Hirngespinst abgetan – aber nun haben wir tatsächlich die Technologie, diese Vision in die Tat umzusetzen.“ Mit der Magnetschwebetechnologie von Acopos 6D, die Produktmanipulationen und -transporte mit sechs Freiheitsgraden ermöglicht, lassen sich gleichzeitig unterschiedliche Produktvarianten oder sogar unterschiedliche Produkte fertigen. Jedes Produkt fährt die Stationen an, die es tatsächlich benötigt. „Das ist die Geburtsstunde der Schwarmproduktion.“
Acopos 6D wurde übrigens gemeinsam mit dem Unternehmen Planar Motors Inc. in Richmond in Kanada entwickelt, das sich seit mehr als 15 Jahren mit der Erforschung und Weiterentwicklung der Magnetschwebetechnologie für die industrielle Produktion beschäftigt. B&R ist Teilhaber des Unternehmens Planar Motors.
Mehr zu Transportsystemen der Automatisierer
– Beckhoff XTS, B&R Acopostrak, Rockwell iTrak & Co.
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