XPlanar: nové možnosti pro transport materiálu

Exponát XPlanar je nyní k vidění na pobočkách Beckhoff Automation v Brně, Praze a Trenčíně Exponát XPlanar je nyní k vidění na pobočkách Beckhoff Automation v Brně, Praze a Trenčíně

V roce 2019 představila společnost Beckhoff ve svém portfoliu nový transportní systém XPlanar. Po úspěšné instalaci několika aplikací v Německu je tato novinka od začátku roku 2021 k dispozici pro zákazníky v České republice a na Slovensku.

Systém rovinných (planárních) motorů XPlanar kombinuje výhody konvenčních lineárních technologií s magnetickou levitací. Levitující transport produktů poskytuje nové možnosti pro manipulaci s produkty uvnitř stroje a také mezi několika stroji. Uživatel těží z volného pohybu, jednotlivé zboží lze přepravovat na jakékoli místo jakoukoli cestou. XPlanar kombinuje flexibilitu s dynamikou konvenčních lineárních motorů a nabízí přidanou hodnotu prostřednictvím propojení jednotlivých výrobních kroků. Tím se optimalizuje čas výrobního cyklu. Díky šesti stupňům volnosti a vysoké přesnosti XPlanar výrazně zjednodušuje jednotlivé výrobní kroky. Nespornou výhodou je minimální náročnost na údržbu. Levitace nahrazuje všechny mechanické součásti vedení a výrazně snižuje náklady na čištění a údržbu.

Minimum komponent pro maximální flexibilitu

Princip magnetické levitace není třeba detailně představovat. Tato technologie je známá několik desetiletí. Planární motory nejsou v automatizaci také úplnou novinkou. Využívají se pro kamerové systémy, montáž a pájení elektrotechnických součástek na PCB desky atd. Zaměříme se tedy na to, jak technologii planárního motoru integruje společnost Beckhoff. Celý systém se skládá z pěti základních částí: XPlanar dlaždice, XPlanar movery, komunikační sběrnice EtherCAT, průmyslové PC a softwarová platforma TwinCAT. Pojďme si nyní jednotlivé části přiblížit.

Základem je XPlanar dlaždice

Základním stavebním modulem systému XPlanar je rovinná dlaždice APS 4322-0000 s rozměry 240 × 240 × 67 mm. Obsahuje kompletní řídicí a výkonovou elektroniku. Z elektrického hlediska se jedná o stator planárního motoru. Výkonová část je rozdělena do čtyř kvadrantů, ve kterých ploché cívky generují pohyblivé magnetické pole. Do dlaždice je integrována zpětná vazba pro detekci polohy pohyblivých částí – moverů. Řídicí elektronika je napájena ze zdroje napětím 24 V DC a výkonová část je napájená napětím 230 V AC. Spotřeba elektrické energie jedné dlaždice závisí na více faktorech. V pohotovostním režimu bez moveru je to 13 W. Spotřeba s moverem záleží na velikosti, zatížení a výšce levitace nad povrchem dlaždice. Spotřeba může v tomto případě být 40 až 115 W. Připojení napájecích napětí je řešeno šroubovacími konektory M12. Výběr finálního povrchu dlaždic je na koncovém zákazníkovi. Lze použít lehce čistitelné sklo, nerezovou ocel v hygienickém provedení nebo s plastovou fólií. Dlaždice mohou být uspořádané libovolně do jakéhokoli tvaru podle požadavků aplikace.

XPlanar mover

Mover je pohyblivá část XPlanaru, z elektrického hlediska jde však čistě o pasivní komponentu. Tvoří ho hliníkové tělo s permanentními magnety uspořádanými podle Halbachovy konfigurace. Tato konfigurace magnetů má speciální rozložení magnetického pole. Ve spodní části soustavy je magnetické pole silné indukce a u horní části soustavy je naopak indukce malá. K dispozici jsou čtyři různé typy moverů:

  • mover AMP4220-0000 s rozměry 95 × 95 mm pro užitečné zatížení do 0,4 kg
  • mover AMP4330-0000 s rozměry 155 × 155 mm pro užitečné zatížení do 1,5 kg
  • mover AMP4550-0000 s rozměry 275 × 275 mm pro užitečné zatížení do 6 kg
  • mover AMP4330-0001 s rozměry 155 × 155 mm pro užitečné zatížení do 1 kg v hygienickém provedení

Polohování moveru je možné v šesti osách. Pohyb v osách X a Y je doplněn o zdvih v ose Z až o 5 mm. Dále je zde možnost naklopení v osách A a B o ±5°. Posledním pohybem je natočení v ose C. V libovolné části plochy je možné natočení o ±5. Rotace 360° je možná v pozici, kdy je mover nad čtyřmi kvadranty čtyř různých dlaždic. Rozlišení polohové zpětné vazby je 1 μm v osách X, Y, Z a 0,001° v osách A, B, C. Opakovatelná přesnost je 50 μm v osách X, Y, Z. V osách A, B je opakovatelná přesnost 0,15° a v ose C je to 0,2°. V případě nezatíženého moveru může být rychlost 2 m/s a zrychlení 20 m/s².

Komunikace EtherCAT

Výměnu dat mezi dlaždicemi a průmyslovým počítačem zajišťuje sběrnice EtherCAT. XPlanar je prvním sériově dodávaným výrobkem, kde je použita širokopásmová varianta EtherCAT G s rychlostí přenosu 1 Gb/s. Každá dlaždice má 2 ethercatové porty a nezáleží na tom, v jakém pořadí jsou do sběrnice EtherCAT zapojeny.

Průmyslové PC

Počet dlaždic a moverů v jednom systému je limitovaný pouze výkonem průmyslového PC. Konfigurátor realtimové části efektivně rozdělí zpracování dat z dlaždic a moverů do jednotlivých jader procesoru. Tím je zajištěno optimální využití výpočetního výkonu. Pro řízení XPlanaru se používají embedded PC řady CX2062, CX2072 nebo průmyslový server C6670.

Softwarová platforma

Vývojovým softwarem je TwinCAT 3.1 s integrovaným konfigurátorem XPlanar. Konfigurátor je založený na grafickém rozhraní. Konfigurace realtimové části je v maximální možné míře automatizována, aby se předešlo chybám ze strany uživatele. PLC část obsahuje knihovnu, která umožňuje naprogramování bezkolizního a synchronizovaného pohybu jednoho nebo více moverů. Softwarově lze pohyb několika moverů současně spojit do jedné skupiny s minimálními vzdálenostmi od sebe. Tím je možné dosáhnout zvýšení maximálního užitečného zatížení. Programování PLC je dle standardu IEC EN 61131-3 rozšířeného o možnost plně objektového programování.

XPlanar je vhodný pro velkou škálu aplikací

XPlanar je vhodný jako vysoce flexibilní dopravní systém v lehkém průmyslu – pro automatizaci procesů balení, montáže, třídění a sběru produktů. Je vhodný i do provozů, které vyžadují zvýšenou čistotu, jako je farmaceutický nebo potravinářský průmysl.  Systém je možné použít i ve vakuu.

Společnost Beckhoff Automation, s. r. o., má k dispozici XPlanar exponát pro prezentaci a školení. Po dohodě uvítáme všechny zájemce na některé z našich poboček v Brně, Praze a Trenčíně, kde Vám XPlanar rádi předvedeme.

www.beckhoff.com/xplanar

Beckhoff: New Automation Technology

Beckhoff implementuje otevrené automatizacní systémy založené na technologii PC. Sortiment výrobku: Prumyslová PC, inteligentní svorky I/O a komponenty prumyslových sbernic, technologie pohonu a automatizacní software. Filozofie spolecnsoti Beckhoff "New Automation Technology" znamená univerzální a otevrené rídicí systémy a rešení pro automatizaci, které se používají na celém svete v nejruznejších aplikacích, od CNC obrábecích stroju až po inteligentní automatizaci budov.

 

https://www.beckhoff.com/cz/