Schwebend zu modularen Maschinenkonzepten

Mit XPlanar hat Beckhoff eine Lösung für den Transport von Bauteilen und Werkstücken im Portfolio, die enorme Vorteile ausspielen kann - etwa hinsichtlich Flexibilität und Dynamik oder mit Blick auf modulare Maschinen- und Anlagenkonzepte. Den Beleg liefert das Unternehmen mit der Endkontrolle in der eigenen Klemmen-Fertigung. Das SPS-MAGAZIN hat sich vor Ort ein Bild der Anlage gemacht und sprach mit Johannes Beckhoff, Produktmanagement bei Beckhoff Automation, über die Möglichkeiten der Technologie sowie den Status Quo im Beckhoff-Portfolio.

Vorgestellt hat Beckhoff sein hochflexibles Transportsystem XPlanar erstmals auf der SPS-Messe im Jahr 2018. Mit den - ähnlich einem fliegenden Teppich - frei schwebenden Movern, sollen sich nicht nur exakte und dynamische Positionierlösungen realisieren, sondern auch ganz neue Wege bei der Anlagenkonstruktion und dem Maschinendesign beschreiten lassen, z.B. für Verpackungs-, Montage-, Sortier- und Kommissionierprozesse. Der Anwender kann etwa Warenströme einfach und individuell teilen oder zusammenführen. Mechanisch aufwändige Vorrichtungen sind dann oft vermeidbar. Durch das berührungslose Verfahren der Mover entfallen zudem Verschleiß, Emissionen oder Lärm - was selbst Applikationen im Reinraum, im Vakuum oder gemäß Hygienic-Design-Vorschriften zulässt.

Die Basis des XPlanar-Systems bilden beliebig anreihbare Kacheln, die die gesamte Elektronik und die Ethercat-Kommunikation umfassen. Darüber schweben die rein passiven Mover. Dabei ist das System nicht nur waagerecht, sondern sogar senkrecht und kopfüber einsetzbar. Die zweidimensionale X/Y-Positionierung der Mover wird durch weitere Bewegungsfunktionen ergänzt: Heben und Senken bis 5mm ist genauso möglich wie die Neigung bis 5° oder eine Rotation. Die Traglast reicht - je nach Mover-Modell - bis 4,5kg und lässt sich durch die Synchronisierung mehrerer Mover im Verbund bei Bedarf noch weiter erhöhen.

Mehr Funktionen, Mover und Kacheln

Über die letzten Jahre hat Beckhoff sein Planarmotorsystem kontinuierlich weiterentwickelt und ausgebaut. 2022 kamen unter anderem Mover für den Zweiwegebetrieb auf einer Kachel, rechteckige Mover oder die Mover-Identifikation hinzu. Aktuell in Entwicklung ist das sogenannte Multicomputing: Es erlaubt durch ein Softwareupdate die Möglichkeit zur Modularisierung der Gesamtanlage und eine fast unlimitierte Anzahl an Kacheln und Movern pro System und damit sehr große Handling-Applikationen. Unterteilt in einzelne Subsysteme, kann der Anwender seitdem rechenintensive Aufgaben auf verschiedene Anlagensegmente aufsplitten, zwischen denen die Mover dynamisch übergeben werden.

Als jüngste Neuvorstellung folgte zur SPS 2023 eine Erweiterung des Kachel-Angebots bzw. ein neuer Formfaktor. Warum das nötig war, erklärt Johannes Beckhoff, der für das Produktmanagement XPlanar zuständig ist: "Wir bieten Mover mit unterschiedlichen Abmessungen und Traglasten an - von 113x113mm bis 235x235mm. Ursprünglich waren wir der Ansicht, dass eine einheitliche Kachelgröße von 240x240mm für alle Modelle ausreicht. In der Praxis hat sich aber herausgestellt: Speziell beim Einsatz des sehr gefragten Movers mit 155x155mm, der 1,8kg Nutzlast transportieren kann, ließ sich die Fläche der Kacheln nicht so effizient nutzen, wie gewünscht." Mit der neuen Kachelgröße habe man die Dimensionen auch hier wieder exakt aufeinander abgestimmt. "Der Mover passt perfekt auf unsere neue Kachel - es wird kein Platz mehr verschenkt und auch ein Zweiwegebetrieb auf nur einer Kachelbreite möglich."

Die neue Kachel gibt es nicht nur als Quadrat mit 320x320mm, sondern auch in rechteckigen Formen mit 320x160mm. "Schließlich bieten sich nicht für jede Applikation Hin- und Rückweg auf der gleichen Strecke an", so Beckhoff weiter. "In einigen Fällen bilden Ringstrukturen die bessere Lösung. Und die lassen sich jetzt ebenfalls ausgezeichnet umsetzen." Gleichzeitig verbessern sich beim Einsatz der neuen Kachel die Leistungswerte des Systems: Die maximale Geschwindigkeit geht in Richtung 3m/s bei Beschleunigungen bis 2g. Auf Seite der Wiederholgenauigkeit verbessern sich die Werte um ±5µm. Weitere Verbesserungen der neuen Kachel finden sich bei der Verkabelung oder der Einspeisung. "Insgesamt sind wir auf unserer XPlanar-Entwicklungs-Roadmap natürlich noch längst nicht am Ende", betont Beckhoff. "Was genau alles in Arbeit ist, wird nicht verraten. Vielleicht nur soviel: Unter anderem geplant ist, ergänzend zu den bereits verfügbaren Kacheln, auch eine - sozusagen gelbe - Version mit integrierter Sicherheit."