Der lineare Kreis

Antriebstechnik

Linearmotoren – Man könnte es in der Tat für eine Autorennbahn halten. Aber das neue Antriebssystem XTS von Beckhoff ist nichts weniger als eine revolutionäre Idee, denn dabei fährt ein Linearmotor mit Transporteinheiten in die Runde. von Michael Kleine

24. Mai 2012

Manchmal warten Unternehmen mit Überraschungen auf und präsentieren sich in Bereichen, die bis dato nicht ihre Spezialität waren. Ein solcher Coup ist Beckhoff jetzt mit dem Linearmotorsystem XTS (eXtended Transport System) gelungen. »Wir sind eben auch eine Motion Company«, erklärt dazu Geschäftsführer Hans Beckhoff, »wir wurden bislang nur noch nicht als solche erkannt.« Es sei an der Zeit für eine weitere Revolution in der Automatisierungsbranche. »XTS ist der Linearmotor 2.0, XTS bringt neue Freiheiten für den Maschinenbau. Das Prinzip wird sicher bald auch in vielen anderen Bereichen zu finden sein.«

Das neue Antriebssystem kombiniert die Eigenschaften von Rotations- und Linearsystemen. »Wir haben das bisherige Prinzip des Linearmotors vertauscht, denn unser Linearmotor fährt im Kreis«, erklärt Uwe Prüßmeier, Produktmanager Feldbus- und Antriebstechnik bei Beckhoff und einer der Väter des XTS. »Das mechatronische System enthält alle für den Betrieb notwendigen Funktionen, also einen modularen vollintegrierten Linearmotor mit Leistungselektronik und Wegerfassung in einem Gerät, einen oder mehrere so genannte Mover als bewegte Teile, eine mechanische Führungsschiene sowie einen Industrie-PC mit der Steuerungssoftware Twincat.«

Flexible Streckenführung

Die Mover bewegen sich dabei auf einer nahezu beliebigen und flexiblen Streckenkonfiguration sehr positioniergenau und hochdynamisch mit bis zu vier Metern pro Sekunde. Sie können beschleunigen, bremsen, positionieren und sich synchronisieren.

Sie können absolute und relative Positionen zueinander einnehmen, können sich gruppieren und aufstauen, in der Bewegung Klemmkräfte erzeugen und Kurven wie eine Gerade durchfahren. Sie können Energie durch Nutzbremsung zurückgewinnen und Rück- sowie Hinwege für den aktiven Materialtransport nutzen.

Alle XTS-Komponenten entwickelt und produziert Beckhoff in Deutschland. 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. »Es gibt wenig Probleme mit der EMV, denn wir haben die Bestromung durch ein niederfrequentes Wanderfeld minimiert«, ergänzt Prüßmeier.

Die Motormodule bilden eine Einheit mit den Movern und Führungsschienen. Sie enthalten die elektromagnetischen Spulen und alle weiteren aktiven Funk-tionalitäten, die für den Betrieb des Systems notwendig sind. Lediglich die Spannungsversorgung und eine EtherCAT-Verbindung werden benötigt. Auf diese Weise sind die XTS-Systemkomponenten plug-and-play-fähig.

Löst anspruchsvolle Aufgaben

Mit dem neuen Linearmotorprinzip ergeben sich laut Beckhoff völlig neue Möglichkeiten in der Antriebstechnik und bei der Umsetzung anspruchsvoller Transportaufgaben: Der Anwender findet ein System vor, das Linearmotoreigenschaften auch auf einer endlosen Strecke bietet und bei dem er beliebig viele Mover auf einem gemeinsamen Fahrweg einsetzen kann. Die gewünschten Geometrien, Längen und Radien ergeben sich durch die Anzahl und Auswahl der Komponenten.

Aufwendige Verkabelung, Schleppketten und ein separates Wegmesssystem sind nicht mehr notwendig.

»Durch den modularen Aufbau lässt sich XTS einfach an die Anwendung anpassen«, sagt Uwe Prüßmeier. »Platz- und Energiebedarf sowie Projektierungs- und Montageaufwand sind gering. Der Anwender kann beliebige Kombinationen umsetzen, überflüssige Hardware und teure Produktionsfläche einsparen und das Maschinenvolumen maximal ausnutzen. Er kann zudem die Applikation selbst mitgestalten und eigenes Know-how integrieren.«

Ideal für Materialtransport

»Eine Königsdisziplin des XTS ist der Materialtransport in der Verpackungsindustrie«, erzählt Uwe Prüßmeier. »Es fungiert dabei zum Beispiel als fahrendes Pufferlager. Unser System hat das beförderte Produkt zu jeder Zeit in jeder Lage unter Kontrolle. Es kann Produkte schieben, klemmen und bewegen, transportieren und ausschleusen, ausheben und drehen sowie Verschlüsse zuschrauben.«

Das XTS ist in der Lage, die Geschwindigkeit der Mover zu verringern oder zu vergrößern und damit den Abstand der Mover anzupassen. So ist es möglich, einen unregelmäßigen Produktstrom zu vereinzeln und mit konstantem Abstand und konstanter Geschwindigkeit an die nächste Bearbeitungsstation abzugeben. Das XTS nimmt Produkte auf und transportiert sie von einer Bearbeitungsstation zur nächsten. Die Produkte können an langsamen Bearbeitungsstationen in Gruppen parallel bearbeitet werden. Schnelle Stationen bearbeiten nur jeweils ein Produkt. »Dabei beschleunigen die Mover auf bis zu 30 g, so kann der Anwender hohe Takte fahren«, nennt Prüßmeier einen weiteren Grund, warum das XTS eine neue Ära in der Antriebstechnik einläuten könnte.

Erschienen in Ausgabe: 04/2012