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Linearführung

Gut kombiniert: Führungsschienen für das Hochgeschwindigkeits-Transportsystem XTS

| Autor/ Redakteur: Dipl.-Ing. Alexander Mend / Dipl.-Ing. (FH) Sandra Häuslein

Beckhoff hat sein Hochgeschwindigkeits-Transportsystem XTS für Verpackungsanlagen mit Führungssystemen von Hepco Motion erweitert. Welche Vorteile das bringt, lesen Sie hier.

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Das senkrecht montierte Hochgeschwindigkeits-1-Track-System ist hier im Einsatz um willkürlich positionierte Artikel in zwei getrennte Spuren zu befördern.
Das senkrecht montierte Hochgeschwindigkeits-1-Track-System ist hier im Einsatz um willkürlich positionierte Artikel in zwei getrennte Spuren zu befördern.
(Bild: Hepco Motion)

Blitzschnell landen Produkte in ihrer Verpackung – so zumindest die Idealvorstellung der Betreiber von Verpackungsanlagen. Vor allem in der Medizintechnik und der Lebensmittelherstellung spielt die hohe Geschwindigkeit ein große Rolle. Zudem sollen sich verwendete Transportsysteme flexibel auf andere Losgrößen umstellen lassen und mit minimalen Ausfallzeiten glänzen. Mit konventionell angetriebenen Systemen ist das oft nicht möglich. Ein Grund: Diese starren Transportsysteme müssen bei jeder Veränderung manuell umgebaut werden, was immer wieder zu unwirtschaftlichen Stillstandzeiten führt.

Abhilfe soll das von Beckhoff entwickelte Extended Transport System (XTS) schaffen. Erweitert mit langlebigen und präzisen Führungssystemen von Hepco Motion, können damit hohe Produktionsraten bei gleichbleibender Positioniergenauigkeit und großer Stabilität erreicht werden. Die Änderung der Losgrößen ist bei diesem softwarebasierten XTS-Konzept unproblematisch. Die Steuerungssoftware von Beckhoff wird entsprechend der neuen Losgröße parametriert und die Produktion läuft ohne Unterbrechung weiter. Ein fliegender Produktionswechsel also, der sich positiv auf die Produktionsleistung auswirkt.

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Hohe Geschwindigkeiten und schnelle Bewegungen

Das XTS-System besteht aus wenigen Komponenten: Industrie-PC mit Steuerungssoftware, elektromagnetischer Antrieb, kabellose, komplett aus Metall gefertigte, magnetisch angetriebene Mover (Laufwagen), Führungsschienen und Streckenmodule. Die Streckenführung und Anzahl der Mover sind dabei variabel.

Die verwendete elektromagnetische Linearmotortechnologie bewegt die Laufwagen auf einem stabilen Schienensystem aus Stahl. Der Linearmotor bewirkt extrem hohe Geschwindigkeiten und schnelle Bewegungen, wodurch sich die Produktionsrate erhöht. Mit dem XTS sind selbst in einer Ovalform sehr hohe Geschwindigkeiten möglich. Bei Lösungen, die mit klassischem Antrieb über Zahnriemen und Elektromotor arbeiten, ist die Geschwindigkeit im Oval dagegen limitiert. Jeder XTS-Mover ist aufgebaut aus einem Führungssystem aus Stahl, Dauermagnet und Encoder. Der Encoder übermittelt den jeweiligen Standort des Movers an die Steuerung. Der Motor selbst ist ein langgezogener Elektromagnet, zu dem der Dauermagnet des Wagens mit einem definierten Abstand parallel läuft. Diese Technologie macht das XTS verschleißarm. Mit dem Hepco-Motion-Führungssystem laufen die Mover sehr stabil, so dass auch größere Massen – bis ca. 5 kg – bewegt werden können.

Auf sicherer Bahn die Kurve kriegen

Jeder Mover kann – gesteuert als einzelne Servoachse – mit individueller Geschwindigkeit bewegt werden. Im Gegensatz zum klassischen Antrieb über Zahnriemen und Kette, bei denen die Laufwagen immer im festen Abstand angeordnet sind, können die Abstände zueinander variieren. Eine elektronische Abriegelung verhindert, dass die Wagen zusammenstoßen. Ein oder mehrere Mover können auf dem XTS unabhängig voneinander gesteuert werden. Das bedeutet eine maximale Individualisierung des Produktionsprozesses.

Diese individuelle Steuerung der Laufwagen schafft Produktionsmöglichkeiten, die es vorher nicht gegeben hat. Es sind komplexe Hochgeschwindigkeits-Bewegungsprofile möglich, ohne die Positioniergenauigkeit zu beeinträchtigen. In Abhängigkeit von der zu transportierenden Masse und ihrer Position, lassen sich Geschwindigkeiten bis zu 4 m/s und kurzzeitige Beschleunigungen von 100 m/s² erreichen.

Stabile Führungsschienen für hohe Beschleunigungskräfte

Um derartige Beschleunigungskräfte auch bei größeren Massen aufnehmen zu können, sind besonders stabile Schienen nötig wie die PRT2- und 1-Trak-Führungssysteme von Hepco Motion, die parallel zum Motor verlaufen. Die Führungssysteme können auch nachträglich an bereits bestehende Maschinen angepasst werden.

Das patentierte PRT2 1-Trak ist aus einem Stück gefertigt. Es macht Schienensysteme in nahezu jeder erdenklichen zweidimensionalen Form, auch mit sehr engen Kurven, möglich. Das ist ideal bei begrenzten Platzverhältnissen.

Die Ovalkurven des 1-Trak stellen Klothoide dar, d.h. ihr Krümmungsverlauf nimmt linear zu. Dies dient einer ruckfreien Fahrdynamik. Diese Form wurde auch für das XTS gewählt, damit der Mover besonders leicht die Kurve durchläuft. Sogar offene Flüssigkeiten können so problemlos transportiert werden. Bei größeren XTS-Varianten, für die keine Klothoiden benötigt werden, eignen sich die PRT-Führungsschienen. Daraus können echte Ovale bzw. komplette Ringe gebaut werden.

Läuft wie geschmiert

Um sicherzustellen, dass der Laufwagen stabil auf den Schienen läuft, ist der Mover über Excenter fixiert. Er bleibt immer mit allen Rollen im Kontakt mit der V-Führung und ist in jeder Position spielfrei. Die Führung ist also äußerst exakt, mit Toleranzen im Bereich von Zehntelmillimetern. Das trägt im Zusammenspiel mit der punktgenauen Steuerung durch die PC-basierte Steuerungstechnik von Beckhoff zur großen Positioniergenauigkeit des Transportsystems bei.

Die V-Führung gewährleistet zudem eine lange Haltbarkeit des Systems. Die V-Nut-Lager sind nämlich lebensdauergeschmiert und die V-Führungsschienen mit einem automatischen zentralen Schmiersystem ausgestattet, das die V-Führungsflächen der Schienen permanent versorgt. So ist eine lange, störungsfreie Lebensdauer möglich. Außerdem werden Verschmutzungen von den V-Nut-Lagern während der Laufbewegung einfach von der Schiene geschoben. Das bedeutet, das System ist wartungs- und verschleißarm.

Kunden können das XTS passend für ihre Platzverhältnisse konfigurieren. Sie können entweder die Rundum-Lösung, also das komplette Schienensystem inklusive des Beckhoff-Motors, erwerben oder auch nur das blanke Schienensystem, um es dann selbst zu integrieren. Vor allem in der Verpackungs- Medizin- und Lebensmitteltechnik stößt das Transportsystem XTS auf großes Interesse. (sh)

* Dipl.-Ing. Alexander Mend ist Vertriebsleiter bei HepcoMotion Deutschland.

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