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„In Dollar gerechnet sind wir erstmals eine Billion Dollar Company“, so Hans Beckhoff. (Bild: Beckhoff)

Hans Beckhoff nutzt die SPS IPC Drives nicht nur, um die Innovationskraft seiner Mitarbeiter herauszustellen. Ende November ist für ihn die Zeit, ein Resümee des fast abgeschlossenen Geschäftsjahrs zu ziehen: „In Dollar gerechnet sind wir erstmals eine Billion Dollar Company“, so Hans Beckhoff. In Euro umgerechnet stehen am Ende zwischen 910 und 920 Mio. Euro Umsatz in den Büchern. Dabei fiel das Wachstum in Deutschland mit 19,6 % deutlich höher aus als in den Americas (8,9 %) sowie Asien und Pazifik (6,3 %). In Summe resultiert daraus ein Umsatzplus von 13 %.

Alle Freiheitsgrade verfügbar: Mover ohne Führungsschienen

Nach dem extended Transport System im Jahr 2012 wartet Beckhoff mit einem interessanten Paukenschlag in Sachen Transportsystem auf: XPlanar, ein schwebendes Moversystem mit sechs Freiheitsgraden. Zwar gibt es ähnliche Systeme bereits am Markt, jedoch nicht in der Leistungsklasse und für die angedachten Aufgabenstellungen im Maschinenbau. „Mit XPlanar eröffnen wir nun neue Wege in der Anlagenkonstruktion“, erklärte Hans Beckhoff auf der Pressekonferenz in Nürnberg. Möglich machen dies die über den beliebig angeordneten Planarkacheln magnetisch frei schwebenden Mover, mit denen eine hochdynamische Positionierung erreicht wird: Die Mover verfahren ruck- und berührungsfrei mit bis zu 4 m/s, 2 g Beschleunigung und 50 µm Positionierwiederholgenauigkeit zweidimensional, und das geräuschlos und ohne eigenen Abrieb.

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Das Moversystem Xplanar funktioniert ähnlich wie das extended Transport System XTS, ist aber aufgrund der Kacheln mit mehrdimensionalen Antriebsspulen an keinerlei Bahnstrukturen gebunden. Dank der Permanentmagnete der Mover funktioniert das System auch an Wänden und sogar an Decken. Beckhoff

Durch die flexible Moverpositionierung und die Bewegungsdynamik lassen sich beispielsweise Produktströme sehr einfach und individuell teilen sowie bisher notwendige Roboter oder andere unflexible Vorrichtungen ersetzen. „Für den Maschinenbau ergibt sich daraus eine maximale Freiheit und Vereinfachung bei der Konzeption von Maschinen und Anlagen“, betont der Firmenchef Beckhoff. Die ‚Lauffläche‘ der Mover lässt sich über die Anordnung der Planar-Kacheln (240 x 240 mm) frei definieren. Über ihnen schweben – dank integrierter Permanentmagnete – eine beliebige Anzahl an Planarmovern. Dabei sind die Mover nicht nur waagerecht, sondern auch senkrecht und sogar kopfüber einsetzbar. Zur Auswahl stehen vier verschiedene Größen:

  • Small (95 x 95 mm) für bis zu 0,4 kg Nutzlast
  • Standard (155 x 155 mm) mit 1,5 kg Nutzlast
  • Long (155 x 275 mm) für bis zu 3 kg Nutzlast
  • Big (275 x 275 mm) mit 6 kg Nutzlast

Durch Kombination mehrerer Mover lässt sich die Traglast weiter steigern. Auch können die Mover um bis zu 5 mm in Z-Richtung angehoben oder gesenkt werden. Optional steht auch eine Wägefunktion zur Verfügung. Für den Transport von Flüssigkeiten ist die Neigung um bis zu 5° veränderbat, beispielsweise beim Beschleunigen oder Bremsen. Auch ein Drehen der Mover funktioniert, bis 15° mit Standard-Kacheln, 360° mittels spezieller Kachel.

Als hochflexibles Transportsystem im gesamten Maschinenbau konzipiert, gibt es auch unterschiedliche Oberflächen: leicht zu reinigendes Glas, Edelstahl im Hygienic Design oder Kunststofffolie. „Wir haben bereits am ersten Messetag zwei Demo-Kits verkauft“, freute sich Hans Beckhoff.

Die Kacheln beinhalten die gesamte Elektronik und die Kommunikation, erstmals mit Gigabit-Ethernet. Die Antriebsspulen sorgen für die Fortbewegung und Positionierung der Mover, ganz so wie es beim XTS-System funktioniert. Aufgrund der zusätzlichen Freiheitsgrade sind bei XPlanar deutlich mehr Spulen und damit Antriebsachsen anzusteuern als beispielsweise beim XTS-System. Deshalb kommt auch das ebenfalls auf der SPS vorgestellte Gigabit-Ethercat zum Einsatz: Ethercat G.

Ethercat: Upgrade von 100 MBit auf 1 GBit

„Mit der Technologieerweiterung Ethercat G erreicht Ethercat das nächste Performance-Level“, betonte Hans Beckhoff, „ohne dabei die Kompatibilität zum etablierten, Standard-Ethercat mit 100 MBit/s oder die gewohnte einfache Handhabung zu verlieren.“

Ethercat G nutzt die 1 GBit/s Übertragungsrate des Standard-Ethernet; die als Technologiestudie vorgestellte Variante Ethercat G10 sogar 10 Gbit/s. Die erhebliche Steigerung der Übertragungsrate wirkt sich auf den erreichbaren Datendurchsatz aus. Unter Berücksichtigung des limitierenden Einflusses der Durchlaufverzögerungszeiten durch die Teilnehmer und mithilfe des neu eingeführten Branch-Konzepts ermöglicht Ethercat G je nach Applikation einen Performancezuwachs um den Faktor 2 bis 7. Dazu Hans Beckhoff: „Mit Ethercat G und G10 erreichen wir neue Performance-Level, die unseren Kunden helfen, die besten und performantesten Maschinen der Welt zu bauen!“

Ethercat-G-wurde entwickelt, um für extrem große Applikationen sowie die vermehrte Einbindung besonders datenintensiver Geräte, wie Vision-Kameras, Messtechnik-Komponenten mit hohen Sampleraten oder eben komplexe Motion-Systeme wie XPlanar, gerüstet zu sein.

Branch-Controller minimiert Durchlaufverzögerung

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Ethercat G und G10 sollen das Standard-Ethercat auf Basis von 100 MBit/s nicht ablösen. Beide Leistungsstufen sind als systemkonforme Ergänzungen zu verstehen. Für Abwärtskompatibilität mit den Ethercat-Klemmen sorgen Branch-Controller. Beckhoff

In Verbindung mit dem Branch-Controller-Konzept für Ethercat G ist zudem der effiziente Betrieb paralleler Netzwerksegmente möglich. Ethercat und Ethercat G können zwar in einem gemischten Netzwerk betrieben werden, jedoch bestimmt der langsamste Teilnehmer den Speed aller Knoten.

Abhilfe schaffen sogenannte Branch-Controller (Abzweig) für Ethercat G, die einen parallelen Betrieb von 100-MBit/s-Segmenten im 1-GBit/s-Netzwerk erlauben. Darüber kann das gesamte Spektrum an Standard-Ethercat-Klemmen in das Ethercat-G-Netzwerk eingebunden werden – ohne dessen Speed zu reduzieren. Das Branch-Konzept hat einen weiteren Vorteil: Die Segmentierung minimiert die Durchlaufverzögerungszeiten, das die Segmente quasi parallel arbeiten. Dies verringert die Signallaufzeiten und damit auch die Kommunikations- und Zykluszeiten. Denn das Telegramm eines Branch-Controllers läuft direkt zum jeweiligen Master zurück – mit 1-GBit/s Übertragungsrate und unabhängig von den anderen Netzwerksegmenten.

Weniger Spektakulär als XPlanar kommt ein weiterer Prototyp daher, dessen Akzeptanz in Nürnberg getestet wurde: Tubularmotoren. Diese Motortechnologie führt beim Rotieren gleichzeitig Hubbewegungen aus. „Wenn der Prototyp auf der Messe gut ankommt, soll daraus eine komplette Baureihe entstehen“, erklärte Hans Beckhoff. Man darf gespannt sein, vor allem die anderen Anbieter dieser speziellen Motoren. Typische Applikationen sind in der Getränkeindustrie zu finden. Potenzial hätten auch eloxierte Motoren aufgrund ihrer geringeren Materialkosten im Vergleich zu Varianten aus Edelstahl.

PC-basierte Kleinsteuerung

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Beckhoff

Von Mini- bis Many-Core

Mit dem Embedded-PC CX7000 skaliert Beckhoff die PC-basierte Automation bis auf Kleinsteuerungs-Niveau.

Grundlage des Embedded-PCs CX7000 ist eine ARM-Cortex-M7-CPU (32 Bit, 400 MHz) und bereits integrierte Multifunktions-I/Os:

8 digitale Eingänge, 24 V DC, Filter 3 ms, 4 digitale Ausgänge (0,5 A). Diese I/Os lassen sich über Twincat 3 für andere Betriebsarten konfigurieren, sodass auch schnelles Zählen, Analogwertverarbeitung oder PWM-Ansteuerung möglich ist.

Weitere I/Os sind über direkt über Busklemmen anreihbar. Der Embedded-PC hat 512 MB MicroSD-Flash-Speicher (optional bis zu 8 GB) und ist für Betriebstemperaturen von -25 bis 60 C ausgelegt. In der Version CX7080 lässt sich über das zusätzliche serielle Interface (RS232/RS485) ein Display, Scanner oder Wägesystem anschließen. Weitere Neuheiten bei Twincat 3 ist die Integration von Sprachsteuerung als weiteres Bedieninterface sowie die Generierung von Quellcode direkt aus Matlab-Projekten heraus ohne Umweg über Simulink.

(sk)

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