Acopos 6D mit Roboter

Dank der in Bahnprojekten wie dem Transrapid erprobte Magnetschwebetechnik ermöglicht das Acopos 6D wesentlich flexiblere und kompaktere Anlagendesigns. B&R

Das Prinzip der Magnetschwebetechnik kennen die meisten aus Bahnprojekten wie dem Transrapid oder Qingdao. Die Technologie kann aber mehr, etwa in Produktionshallen für wesentlich flexiblere und kompaktere Anlagendesigns sorgen. Geraten die klassischen Transferstraßen und Fertigungslinien nun aufs Abstellgleis?

Mit Acopos 6D geht B&R Schwachstellen in der Intralogistik an

Förderbänder, Rundtische oder Transportkarusselle – es gibt viele Methoden, Produkte in oder zwischen Bearbeitungsstationen zu transportieren. Eins ist ihnen jedoch allen gemeinsam: Sie leisten keinen direkten Beitrag zum eigentlichen Fertigungsprozess. Mehr noch: Sie brauchen Platz und verringern so den Output/m² Stellfläche. B&R geht die Schwachstellen mit Acopos 6D aktiv an.

Es war Henry Ford, der der industriellen Massenproduktion mit dem Förderband und einem strikten Produktionstakt zum Durchbruch verholfen hat. Doch was einst die Industrie viel produktiver machte, ist nun zum Hindernis geworden. „Im Grunde ist der Produkttransport aber ein notwendiges Übel für jeden Maschinen- und Anlagenbauer,“ bringt es Dario Rovelli, Experte für mechatronische Systeme bei B&R, auf den Punkt. Denn neben dem hohen Platzbedarf hat der konventionelle Produkttransport einen zweiten schwerwiegenden Nachteil: Die Transportsysteme sorgen für eine starre Verkettung der Prozessschritte, macht die Maschinen somit unflexibel. Dies steht im krassen Widerspruch zu den aktuellen Anforderungen mit ständig wechselnden und immer individuelleren Produkten. „Um dem gerecht zu werden, müssen wir den unflexiblen Produktionstakt loswerden,“ skizziert Rovelli die zentrale Kernanforderung an das neue Transportsystem Acopos 6D.

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Dank der in Bahnprojekten wie dem Transrapid erprobte Magnetschwebetechnik ermöglicht das Acopos 6D wesentlich flexiblere und kompaktere Anlagendesigns.
Durch die Auflösung des linearen Produkttransports wird ein mehrdimensionaler Produktionsraum geschaffen.
Die Magnetschwebetechnologie ermöglicht Produktmanipulationen und -transporte mit sechs Freiheitsgraden.
Die in verschiedenen Größen und Gewichtsklassen verfügbaren Shuttles des Acopos 6D können mit als Werkstückträger auftragsbezogen individuelle CNC-Pfade abfahren, während die Bearbeitungswerkzeuge starr angebracht sind.
"Der Produkttransport ist ein notwendiges Übel für Maschinen- und Anlagenbauer." Dario Rovelli, Experte für mechatronische Systeme bei B&R.

Flexibel mit Schienen-gebundenen Track-Systemen

Acopos 6D

Durch die Auflösung des linearen Produkttransports wird ein mehrdimensionaler Produktionsraum geschaffen. B&R

Dario Rovelli, Experte für mechatronische Systeme bei B&R

„Der Produkttransport ist ein notwendiges Übel für Maschinen- und Anlagenbauer.“ Dario Rovelli, Experte für mechatronische Systeme bei B&R. B&R

Unbestritten ist, dass diverse Technologien die Produktion bereits in den vergangenen Jahren viel flexibler gemacht haben, allen voran Track-Systeme wie SuperTrak oder AcoposTrak. Sie können einzelne Produkte individuell bewegen und als eigenständige Achse bei Bearbeitungsstationen eingesetzt werden. Zudem lassen sich mit ihnen Produktströme bei vollem Maschinengeschwindigkeit trennen und wieder zusammenführen. „Track-Systeme meistern eine der großen Herausforderungen“, erklärt Rovelli, „sie sind in der Lage zeitlich asynchrone Prozessschritte zu synchronisieren.“ Praktisch kompensiert dies ein großes Manko jeder linien-orientierten Fertigung: Die Produktionsgeschwindigkeit muss sich nicht mehr nach der langsamsten Bearbeitungsstation richten. Langsame Prozessschritte werden einfach mehrfach im Anlagendesign angelegt und parallel betrieben beziehungsweise mit den Track-Systemen parallel angefahren. „Das macht Maschinen ohne große Investitionen wesentlich produktiver,“ weiß Rovelli aus seiner täglichen Arbeit. Darüber hinaus können Produzenten ihre Maschinen entsprechend der Nachfrage „atmen“ lassen, und weitere Module erst nach der erfolgreichen Markteinführung ergänzen.

Der Launch von Acopos 6D im Video

Individuelle Massenproduktion per Acopos 6D

Acopos 6D

Die Magnetschwebetechnologie ermöglicht Produktmanipulationen und -transporte mit sechs Freiheitsgraden. B&R

Track-Systeme ermöglichen es erstmals, die individuelle Massenproduktion wirtschaftlich umzusetzen“, sagt Rovelli. Und zwar dort, wo es eine klare Abfolge verschiedener Prozessschritte gibt, die flexibel angepasst werden können. Allerdings gibt es auch Applikationen, bei denen die Reihenfolge der Prozessschritte ständig wechselt. Diese Applikationen benötigen eine völlige Freiheit des Produktionsablaufs.

„Visionäre Vordenker haben daher seit vielen Jahren einen Traum“, sagt Rovelli: „Sie wollen den linearen Produkttransport völlig auflösen und einen mehrdimensionalen Produktionsraum schaffen – in dem sich jedes Produkt individuell von Bearbeitungsstation zu Bearbeitungsstation bewegt, ohne an einen rigiden, sequenziellen Produktionstakt gebunden zu sein.“

Die Vorteile des Acopos 6D: kontaktlos, geräuschlos, präzise

Acopos 6D

Die in verschiedenen Größen und Gewichtsklassen verfügbaren Shuttles des Acopos 6D können mit als Werkstückträger auftragsbezogen individuelle CNC-Pfade abfahren, während die Bearbeitungswerkzeuge starr angebracht sind. B&R

Moderne Magnetschwebetechnologie hebt das Track-Konzept auf ein neues Level: Shuttles gleiten geräuschlos über eine Fläche und können nahezu beliebig beschleunigt und bewegt werden. „Die Technologie ist kontaktlos, geräuschlos und extrem präzise“, schwärmt Rovelli. Inzwischen ist die Magnetschwebetechnologie so weit fortgeschritten, dass ein wirtschaftlicher Einsatz in der Produktion möglich wird.

Daher hat B&R die Magnetschwebetechnologie vollständig in sein Automatisierungssystem integriert und bietet mit Acopos 6D nun eine Technologie an, die den Wandel vom streng linearen Produktfluss hin zu einem offenen Produktionsraum einläutet. Seit die Diskussionen um Industrie 4.0 und das Industrial Internet of Things an Fahrt aufgenommen hat, wird immer wieder davon gesprochen, dass sich das Produkt den Weg durch die Produktion selbst suchen soll. „Häufig wurde das als Hirngespinst abgetan“, sagt Rovelli, „aber nun haben wir tatsächlich die Technologie, diese Vision in die Tat umzusetzen.“ Mit Acopos 6D kann eine Maschine gleichzeitig unterschiedliche Produktvarianten oder sogar unterschiedliche Produkte fertigen. Jedes Produkt fährt die Stationen an, die es tatsächlich benötigt. „Das ist die Geburtsstunde der Schwarmproduktion.“

Shuttle-Größe, Tragkraft und Geschwindigkeit: technischer Hintergrund von Acopos 6D

Das Shuttle verlässt den Track

Bei Acopos 6D transportieren magnetisch schwebende Shuttles Produkte individuell durch die Maschine: Die Shuttle mit integrierten Permanentmagneten bewegen sich berührungslos auf einer individuell konfigurierbaren Fläche aus Motorsegmenten mit je 240 x 240 mm Kantenlänge. Abhängig von ihrer Ausprägung – insgesamt sind zehn Shuttle-Formate in der Pipeline – kann ein Shuttle Bauteile oder Komponenten bis zu 14 kg Gewicht tragen und mit bis zu 2 m/s bewegen. Die Werkstückträger können sowohl zweidimensional verfahren als auch ihre Schwebehöhe zwischen 0,5 und 4 mm ändern. Auch lassen sie sich drehen oder neigen. In Summe verfügt das System also über sechs Freiheitsgrade – deshalb der Name: Acopos 6D.

Acopos 6D ermöglicht eine bis zu vier Mal so hohe Shuttle-Dichte wie vergleichbare Systeme. Der Grund: Auf einem Motorsegment können gleichzeitig mehrere Shuttle fahren. Zudem lassen sich die Shuttle als zusätzliche Achsen bei Bearbeitungsstationen einsetzen. Zum Beispiel kann ein Shuttle mit einem Werkstück CNC-Pfade abfahren, während das Bearbeitungswerkzeug starr angebracht ist. Wiegestationen entfallen sogar vollständig, da jedes Shuttle praktisch eine hochpräzise Waage ist.

Keine Verschleißteile, kein Abrieb, kein Schmutz

Da die Shuttles frei schweben, gibt es keine Reibung. Somit entsteht auch kein Abrieb oder Verschleiß. Werden die Motorsegmente mit einer Edelstahlabdeckung versehen, erreichen die Motorsegmente Schutzart IP69K. Somit eignet sich das System für einen Einsatz in Reinräumen und in der Nahrungsmittelproduktion.

Vollständig in das Automatisierungssystem von B&R integriert, lassen sich die Shuttle mit beliebigen Achsen, Robotern, Track-Systemen oder Vision-Kameras mikrosekundengenau synchronisieren. Die Bahn- beziehungsweise Routenplanung der Shuttle selbst erfolgt in einem dedizierten Controller, der für bis zu 200 Motorsegmente oder 50 Shuttles ausgelegt ist. Für noch größere Systemkonfigurationen lassen sich mehrere dieser Controller einsetzen und miteinander synchronisieren. Die Bahnplanung beeinträchtigt daher die Performance des Netzwerks und der Maschinensteuerung nicht. Spezielle Algorithmen sorgen dafür, dass die Shuttles optimale Pfade fahren, nicht mit einander kollidieren und möglichst wenig Energie verbrauchen. Konstrukteure und Projekteure können sich auf ihre Hauptaufgabe konzentrieren: einen optimalen Maschinenprozess mit maximaler Produktivität zu entwickeln.

Intelligente Shuttle mit ID-Code

Da jedes Shuttle mit einer einmaligen ID ausgestattet ist, weiß der Controller beim Hochfahren sofort und präzise, auf welchem Motorsegment sich jedes Shuttle befindet. Aufwändige Homing-Sequenzen, Referenzfahrten oder manuelle Eingaben sind damit passe. Die Positionswiederholgenauigkeit der Shuttles liegt bei ±5 µm, daher ist Acopos 6D auch uneingeschränkt für Applikationen geeignet, bei denen es auf höchste Präzision ankommt, zum Beispiel in der Elektronikindustrie und bei der Assemblierung mechanischer und elektronischer Komponenten.

Acopos 6D wurde gemeinsam mit dem kanadischen Unternehmen Planar Motors entwickelt, das sich seit mehr als 15 Jahren mit der Erforschung und Weiterentwicklung der Magnetschwebetechnologie für die industrielle Produktion beschäftigt. B&R ist Teilhaber des Unternehmens Planar Motors.