17/12/2019
Door Ad Spijkers
Beckhoff introduceerde op de Hannover Messe 2019 een nieuw systeem voor het transporteren van producten. Het eXtended Planar systeem (XPlanar) bestaat uit vrij zwevende platte dragers (Movers) die schokvrij en contactloos met een snelheid tot 4 m/s boven vlakke tegels bewegen. Tijdens SPS 2019 werkte het systeem samen met het al langer bestaande XTS transportsysteem.
// Factory Facts //
- wrijvingsloos transport van producten
- gebaseerd op magneetvelden
- actieve ondergrond, passieve dragers
- werkt goed samen met XTS transportsysteem
- uitstekend te reinigen dragers en ondergrond
Senior productmanager Dipl.-Ing. Uwe Prüssmeier van Beckhoff Automation in Verl legt de werking en voordelen van XPlanar uit. "We wekken met een spoel een magnetisch veld op dat precies bij de Mover past en de drager afstoot. Tegelijkertijd meten we het magneetveld van de Mover en berekenen daaruit de positie. Wanneer de feitelijke positie afwijkt van de gewenste positie, corrigeren we het magneetveld en balanceren de Mover op zijn positie. We kunnen hem dus in een actieve regeling, in een gesloten regelkring, op zijn plaats houden.
De Mover is een aluminium raamwerk waarin permanente magneten zijn ingebouwd. Het zijn passieve dragers, er zitten geen spoelen en elektronische componenten in. De Mover heeft geen mechanisch contact met de ondergrond (tafel) en werkt dus wrijvingsloos. Elke drager kan elke beweging uitvoeren. Ze kunnen elkaar inhalen, ze kunnen rondjes draaien, ze kunnen kantelen; je krijgt volledig nieuwe bewegingsvrijheden."
Magneetveld
De spoelen in de tafel moeten de kracht leveren om Mover en lading op te tillen en te verplaatsen. Hoe heeft Beckhoff voldoende krachtdichtheid van het magneetveld gerealiseerd? Prüssmeier: "Elke tegel in de ondergrond bevat veel elektromagnetische spoelen zonder ijzeren kern. De spoelen hebben de vorm van een omgekeerde U en zijn in elkaar verstrengeld. De spoelen en daarmee hun magneetvelden overlappen elkaar dus.
Wanneer we per spoel de stroom regelen, kunnen we op iedere willekeurige plek een noordpool opwekken. Door de spoelen afwisselend aan te sturen, kunnen we de noordpolen als het ware verschuiven. We kunnen de spoelen een beetje stroom geven, zodat een noordpool tussen een paar spoelen in ligt. We kunnen het magneetveld continu en traploos bewegen en daardoor de Movers heen en weer schuiven. Maar door de stroomsterkte en daarmee het magneetveld aan te passen, kunnen we de dragers ook kantelen, wat in sommige toepassingen nuttig kan zijn."
Dipl.-Ing. Uwe Prüssmeier: "We kunnen de Movers ook kantelen en aldus bijvoorbeeld onder een lijmdispenser positioneren en al bewegend een lijmlaag aan te brengen. (foto's: Ad Spijkers)
Draagvermogen en nauwkeurigheid
Over welke nuttige draagvermogens praten we? "Het draagvermogen is afhankelijk van de grootte van de drager. Onze standaard Mover kan een netto last van 1,5 kg dragen. Een kleinere uitvoering kan 400 g optillen en verplaatsen. We hebben ook grotere Movers; de grootste kan 6 kg aan. We kunnen de stroom zo nauwkeurig veranderen, dat de werkstukdragers in principe elke willekeurige positie kunnen innemen. De beperking is de resolutie van het terugkoppelsysteem. In de praktijk halen we tijdens het verplaatsen een nauwkeurigheid van 150 µm, de herhaalnauwkeurigheid bij stilstand is beter dan 50 µm.
Maar ik kan ook een tweede, extern terugkoppelsysteem toepassen, bijvoorbeeld een lasermeetsysteem. Dan kan ik op een bepaalde locatie nog nauwkeuriger positioneren. Ik kan dan met het standaard terugkoppelsysteem snel naar de gewenste positie bewegen en met het lasermeetsysteem een zeer hoge positienauwkeurigheid bereiken. We kunnen de stroom in de spoelen zodanig instellen, dat we op 10 nm nauwkeurig kunnen positioneren.
In principe is het oppervlak en het aantal Movers onbegrensd. We hebben voor elke drager een bepaalde rekenkracht nodig, en dat is de begrenzing. We lopen tegen de grenzen aan dat we niet meer kunnen berekenen. Maar we werken aan een oplossing dat we meerdere computers parallel kunnen laten werken. Dan ben je theoretisch onbeperkt."
Toepassing
Prüssmeiser voorziet vooralsnog vooral toepassing in kleinere systemen. "Voor eenvoudige toepassingen is XPlanar snel te duur. Maar wanneer je er extra functionaliteit aan kan toevoegen, bijvoorbeeld wanneer werkstukken elkaar moeten passeren of wanneer je een bepaald bewerkingsstation kunt overslaan, wordt XPlanar interessant, ook economisch.
We kunnen hiermee de totale industrie – dus montage, toe- en afvoer en dergelijke – bedienen. Voor speciale markten, bijvoorbeeld de voedingsmiddelen- of farmaceutische industrie, biedt XPlanar bijzondere voordelen. De oppervlakken van de tafel en de Movers zijn zeer glad en gemakkelijk te reinigen. We kunnen ze ook coaten met bepaalde materialen en ze chemisch zeer resistent maken. We kunnen de Movers zelfs zodanig uitvoeren, dat ze in de vaatwasmachine kunnen worden schoongemaakt. Dan krijg je dus een systeem dat tegen lage kosten goed te reinigen is."
XPlanar werkt uitstekend samen met het eXtended Transport System (XTS) van Beckhoff dat inmiddels een paar jaar op de markt is.
Hoe positioneert Beckhoff XPlanar tegenover XTS dat het bedrijf al een aantal jaren op de markt brengt? "Met XTS kunnen bedrijven veel sneller en dynamischer transporteren. Bij snelle processen met een groot aantal stuks per seconde is XTS beter, bij flexibele transporten is XPlanar in het voordeel. Beide systemen kunnen overigens uitstekend met elkaar samenwerken, zoals op de SPS ook te zien is."