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XTS | Linearer Produkttransport

Produkte

AT2xxx, ATH2xxx | XTS-Motormodule

In den XTS-Motormodulen werden alle aktiven Komponenten auf kompaktem Bauraum zusammengefasst.

AT9xxx, ATH9xxx | XTS-Führungsschienen und Mover

Die Führungsschienen und Mover bilden die passiven Komponenten des XTS für eine lineare Bewegung entlang einer Fahrstrecke.

XTS-Software

Die TwinCAT 3 XTS Extension ermöglicht eine einfache Konfiguration, Simulation und Bedienung.

XTS-Einstieg

Das Rundumpaket vom Systemzusammenbau bis Inbetriebnahme ermöglicht einen schnellen und einfachen Einstieg.

Das lineare Transportsystem von Beckhoff

Mit dem linearen Transportsystem XTS bietet Beckhoff eine bewährte Antriebslösung, bei der sich magnetisch angetriebene Mover entlang einer Fahrstrecke aus vollintegrierten Motormodulen bewegen. Ein Industrie-PC mit der Automatisierungssoftware TwinCAT ermöglicht die unabhängige Ansteuerung der Mover mit individuellen Bewegungsprofilen. Daraus ergeben sich viele systembedingte Vorteile: Das Transportsystem ist sofort nach der Montage betriebsbereit, da Leistungselektronik und Wegerfassung in den XTS-Motormodulen enthalten und die Mover vollkommen passiv sind. Durch verschiedene Geometrien der Motormodule kann sowohl eine offene als auch eine in sich geschlossene Fahrstrecke erstellt und der Maschinenfootprint durch individuelle Bahnverläufe verkleinert werden. Das XTS ersetzt dabei nicht nur herkömmliche Förderbänder, es ermöglicht vielmehr ein neuartiges Design der gesamten Maschine. Mit den flexiblen Bewegungsprofilen lassen sich einfache bis hoch komplexe Abläufe realisieren und somit der gesamte Fertigungsprozess optimieren.

Softwarefunktionalitäten ermöglichen flexible Bewegungsabläufe

Jeder Mover kann für einen individuellen Produkttransport auf der Fahrstrecke frei beweglich und unabhängig von anderen Movern angesteuert werden. Dabei kann sich die Dynamik als Eigenschaft des einzelnen Movers jederzeit und „on the fly“ − gemäß den jeweiligen Anforderungen − ändern. Bei Bedarf können die Mover auf externe Prozessabläufe oder andere Mover aufsynchronisiert werden. Auch die Gruppenbildung in der Bewegung mit einer beliebigen Anzahl von Movern sowie ein bewegter Pufferspeicher sind möglich. Die einzelnen Mover werden als „normale“ Servoachsen abgebildet, mit allen gewohnten Motion-Control-Funktionen, wie fliegende Säge, elektronisches Getriebe und Kurvenscheibe. Funktionserweiterungen in TwinCAT übernehmen typische XTS-Anforderungen, wie z. B. automatisches Aufstauen, Fliehkraftbegrenzung, Kollisions- und Ruckvermeidung. All dies und auch weitere anwendungsspezifische Bewegungsfunktionen lassen sich einfach umsetzen, ohne dass die Komplexität der Bewegung zu einer hohen Komplexität beim Engineering führt.

Alternative Lösungsansätze eröffnen Innovationspotenziale

Die Innovationspotenziale des XTS sind keineswegs auf hochkomplexe Bewegungsabläufe beschränkt. Vielmehr bietet das System fein skalierbare Anpassungsmöglichkeiten hinsichtlich der Applikationsanforderungen, z. B. in Bezug auf die Geometrie, die Mover-Anzahl und den Funktionsumfang. Dies beginnt bei einfachen Anwendungen, wie der rein linearen Bewegung eines Movers und der Erweiterung durch einen zweiten Mover zur Erzeugung einer XY-Bewegung. Mit dem Schließen der modular aufgebauten Geometrie aus Motormodulen und Führungsschienen entsteht schließlich ein Endlos-Linearsystem mit einer beliebigen Einbaulage. Weiter steigern lassen sich die Anwendungsmöglichkeiten durch die Kombination mehrerer XTS-Systeme, die Nutzung umfassender TwinCAT-Funktionsbausteine und die Integration der Robotik. Wird all das zusammen mit Condition Monitoring und objektorientierter Steuerungsprogrammierung konsequent genutzt, ergibt sich ein − ganz im Sinne von Industrie 4.0 − hochintelligentes Maschinen- bzw. Produktionsmodul.

Anwendervorteile

Mit individuellen Bewegungsprofilen für jedes einzelne Produkt ermöglicht das XTS Maschinenkonzepte, die bisherigen rein linearen Maschinen mit einem starren Produktstrom deutlich überlegen sind. Überall dort, wo die langsamste Bearbeitungsstation die Geschwindigkeit der kompletten Produktion determiniert, kann mit dem XTS über variable Produktgeschwindigkeiten eine höhere Durchsatzrate erzielt werden. Zeitverluste durch das Anhalten an einer Bearbeitungsstation können durch beschleunigte individuelle Produkttransporte zwischen den Stationen aufgefangen werden. Die Mover sind keinem gemeinsamen Takt unterworfen; Abstände und Bewegungsprofile sind vollständig individualisierbar. Die Bearbeitungsstationen werden so voneinander entkoppelt, die Bearbeitung kann im fließenden Produktstrom erfolgen und die Ausbringungsleistung wird deutlich erhöht. Gleichzeitig ist mit dem XTS die Duplizierung oder sogar Vervielfachung des langsamsten Teilprozesses möglich. Dies erhöht die Produktionsgeschwindigkeit und Ausbringungsleistung zusätzlich.

So steigert XTS die Produktivität:

  • punktuelle Bearbeitung im fließenden Produktstrom
  • Stillstandzeiten an den Bearbeitungsstationen entfallen
  • Entkopplung der Bearbeitungsstationen durch fahrende Zwischenlager
  • Produktionsgeschwindigkeit wird nicht durch die langsamste Bearbeitungsstation bestimmt

Das XTS reduziert den konstruktiven Aufwand deutlich. Über das flexible Baukastensystem und die umlaufende Mover-Bewegung lassen sich Maschinen einfacher als bisher entwickeln und an die spezifischen Anforderungen der Produkthersteller und Anwender anpassen. So sind beispielsweise Konzepte möglich, bei denen das XTS mit dem umlaufenden Produktstrom das Zentrum der Anlage darstellt und alle Bearbeitungsstationen an das XTS angedockt werden. Dies verkürzt die Entwicklungszeit; Anwender können ihre Maschinen schneller in der eigenen Produktion einsetzen und mit ihren Produkten schneller am Markt präsent sein. Ein weiterer Faktor für die verkürzte Time-to-Market ist der Einsatz praxisbewährter Software, die mechanische Teile ersetzt; auch dies reduziert den konstruktiven Aufwand deutlich.

So reduziert XTS die Time-to-Market:

  • vereinfachte Maschinenentwicklung
  • reduzierter konstruktiver Aufwand
  • mehrfacher Einsatz praxisbewährter Software ersetzt den wiederholten Bau mechanischer Komponenten
  • Anwender erhalten qualitativ höherwertige Maschinen
  • Maschine wird flexibler; schnellere Anpassung an kundenspezifische Anforderungen

Formatwechsel sind die Königsdisziplin der individualisierten Produktion: Sie erfordern in der Regel Umrüstzeiten, die den Produktionsfluss unterbrechen und die Produktivität stark einschränken. Das XTS setzt genau hier an und ersetzt Mechanik durch Software. In Kombination mit der flexiblen, individuellen Ansteuerbarkeit jedes einzelnen Movers können Formatwechsel nun durch die Veränderung der Software-Parameter durchgeführt werden. Manuelle Formatwechsel entfallen. Die Umrüstzeiten werden reduziert; in manchen Fällen lassen sich Stillstandszeiten sogar komplett vermeiden. Die Werkzeugwechsel werden ebenfalls optimiert; das Ein- und Ausschleusen unterschiedlicher Werkzeugsätze erfolgt vollautomatisch. Für Produkthersteller bedeutet dies, deutlich präziser auf das veränderte Konsumverhalten der Verbraucher reagieren zu können. Sie können kleinere Losgrößen mit deutlich verkürzten Produktdurchlaufzeiten umsetzen und in ihren Märkten mit verschiedenen Produktgrößen und individualisierten Produkten Wettbewerbsvorteile erzielen.

So realisiert XTS Formatwechsel durch Software:

  • manuelle Formatwechsel entfallen
    • produktspezifische Parametersätze werden per Software aufgerufen
    • keine Stillstandzeiten
    • automatischer Werkzeugwechsel
    • vollautomatisches Ein- und Ausschleusen unterschiedlicher Werkzeugsätze

Ein Transportsystem mit einer nahezu beliebigen Streckenkonfiguration, von einem einzigen PC über Magnetfelder gesteuert: Das XTS definiert eine Vielzahl gewohnter Maschinenbau-Parameter neu. Es baut extrem kompakt, weil die Mover in äußerst engen Kurvenradien umlaufen können. Produktionsflächen werden optimal genutzt, da Hin- und Rückweg sowie die Kurven für den aktiven Materialtransport genutzt werden können. Die Einbaulagen sind frei wählbar: Bisherige Bearbeitungsprozesse können aus der Horizontalen in die Vertikale gebracht werden, was eine enorme Flächeneinsparung bedeutet. Vorhandene räumliche Gegebenheiten lassen sich ideal ausschöpfen – ohne Verkabelung, ohne Schleppkette, dafür aber mit bereits integriertem Wegmesssystem. Hinzu kommt die Möglichkeit, parallele Bearbeitungsstationen einzurichten. Auf diese Weise können komplette Maschinen eingespart werden, mit allen positiven Folgen für den Footprint: Bei erhöhtem Output wird die Produktionsfläche deutlich verkleinert, der Energie- und Ressourcenverbrauch entsprechend reduziert.

So minimiert XTS den Footprint:

  • kompakte Anlagen mit engen Kurvenradien von nur 250 mm
  • freie Einbaulage erlaubt Nutzung der Hallenhöhe
  • verschiedene Kurven-Geometrien für optimale Anpassung
  • Parallelbetrieb mehrerer Bearbeitungsstationen erhöht die Taktzeit, eine Maschine genügt

Von intelligenter Antriebstechnik profitieren

Das eXtended Transport System hat in der Edelstahl-Ausführung XTS Hygienic ein breites Spektrum an neuen Anwendungen erschlossen. Insbesondere im Primärbereich der Lebensmittel- und Pharmaindustrie sowie allgemein bei der Herstellung bzw. Abfüllung von Flüssigkeiten bietet es Vorteile gegenüber klassischen Transportlösungen. Mit der hohen Schutzart IP 69K und dem hygienegerechten Design − ohne verdeckte Kanten oder Hinterschnitte − ist auch in hygienisch anspruchsvollen Umgebungen eine einfache Reinigung möglich. Der Einsatz von elektropoliertem Edelstahl 1.4404 AISI 316L mit einer Rautiefe von weniger als 0,8 μm und die hochdruckreinigerbeständigen Dichtungen aus VMQ-Silikon halten widrigen Umgebungsbedingungen problemlos stand.

Die Motormodule, als zentrale Komponente des mechatronischen Systems, sind auch beim XTS Hygienic schnell montiert bzw. demontiert. Durch seitliche Steckkontakte für die Energie- und Kommunikationsübertragung ist die Verbindung der Module besonders einfach. Die elektronischen Verbindungskontakte können sowohl mit als auch ohne Einspeiseleitung ausgeführt werden. Eine Anpassung der Einspeisepunkte oder auch der Anzahl der Einspeisungen ist ohne Demontage der Motormodule möglich.

Die Modularität der Motormodule wird durch zwei Systemlösungen für Führungsschienen und Mover komplettiert. In Abhängigkeit der Applikationsanforderungen werden passende Beckhoff-Edelstahl-Führungsschienen mit geringem Montageaufwand direkt auf den Motormodulen angebracht. Dieser Aufbau lässt sich dann mit zwei Hygienic-Design-Movertypen befahren: ein Edelstahl-Mover für hygienisch besonders anspruchsvolle Umgebungsbedingungen und ein Mover aus eloxiertem Aluminium, der im Vergleich zur Edelstahlvariante größere Nutzlasten bei höheren Dynamiken transportieren kann. Die zweite Systemlösung besteht daraus, eine zu den Motormodulen parallel geführte Führungsschiene und einen Mover von Drittanbietern einzusetzen. Hierfür stehen für die Motormodule eine Abdeckung für die Montagefläche der Schienenschnittstelle sowie Magnetplattensets für die Mover zur Verfügung.

XTS ermöglicht durch die unabhängige Ansteuerung von Movern mit unterschiedlichen Bewegungsprofilen eine hohe Flexibilität für den Teiletransport in Maschinen und Anlagen. Durch verschiedene Geometrien der Motormodule kann sowohl eine offene als auch eine in sich geschlossene Fahrstrecke erstellt werden. Bislang war ein Mover an eine solche Fahrstrecke gebunden.

Mithilfe der neuen XTS-Softwarefunktionalität Track Management kann ein XTS Aufbau in einzelne, räumlich getrennte Streckenabschnitte unterteilt werden. Diese können nur ein, aber auch beliebig viele aufeinanderfolgende Motormodule umfassen. Die Streckenabschnitte bilden wiederum Bausteine, aus denen eine Vielzahl an zusammenhängenden Fahrstrecken definiert werden kann. Durch Einsatz einer geeigneten Mechanik, wie beispielsweise einer Spindelachse oder einem Linearmotor, können die Streckenabschnitte mit den darauf befindlichen Movern bewegt werden. Ein Austausch von Movern zwischen verschiedenen XTS-Systemen wird möglich. Die Motormodule und Mover verfügen dabei zu jedem Zeitpunkt über ihre volle Funktionsfähigkeit, sodass auch die bewegten Streckenabschnitte als volle Nutzstrecke erhalten bleiben. Das Track Management wird in die bestehende TwinCAT 3 XTS Extension TF5850 integriert.

Anwendungsbeispiele

  • Ein- und Ausschleusen von Movern, ohne den laufenden Produktfluss zu unterbrechen
    • softwarebasierter Werkzeugwechsel
    • individuelle Qualitätskontrolle
    • Einbindung optionaler Arbeitsstationen
    • Aussortieren von fehlerhaften Produkten
    • Wartungsintervalle losgelöst vom Produktionsprozess
    • Handarbeitsplatz
  • Produktpuffer durch die Anordnung mehrerer übereinander angeordneter XTS-Strecken
  • Sekundärer Produktfluss, z. B. bei einem Beschichtungsvorgang, bei dem Arbeitsstationen ohne Richtungswechsel mithilfe eines geschlossenen Fahrwegs mehrmals durchlaufen werden können.
  • Frei konfigurierbare Reihenfolge von Produkten ermöglicht z. B. die Kombination unterschiedlicher Produkte zu Paketen.