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KEM Konstruktion 04.2018

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Trendthemen: Integrated Industry, Antriebe 4.0, Pneumatik 4.0, Digitalisierung, Industrie 4.0, Entwurfstools; Hannover Messe 2018, Messe Control 2018; KEM Porträt: Roland Bent, Chief Technology Officer, Phoenix Contact; KEM Perspektiven: Integrated Industry - Transportsysteme mit unabhängigen Shuttles

TRENDS PERSPEKTIVEN

TRENDS PERSPEKTIVEN Bild: B&R Zur SPS IPC Drives 2017 hat B&R mit Acopostrak den Markt für Transportsysteme mit unabhängigen Shuttles um ein System ergänzt, das eine elektronische Weiche ohne mechanisch bewegte Elemente bietet. Diese und andere Eigenschaften ermöglichen die kosteneffiziente Produktion in Losgröße 1 Transportsystem Acopostrak: Produktströme hochflexibel vereinzeln und individuell zusammenführen Mechanisch und automatisierungsseitig die leistungsfähige Basis für Losgröße 1 Transportsysteme mit unabhängig voneinander steuerbaren Shuttles geben dem Maschinen- und Anlagenbau ein hochflexibles Mittel in die Hand, um Losgröße 1 zu den Kosten der Massenproduktion real werden zu lassen. Hersteller und Anwender können auf diese Weise vorhandene Konstruktionen sowie Betriebsmittel mit geringem Aufwand an neue Aufgabenstellungen anpassen. Mit seiner ablauforientierten Programmierung, einer elektro - nischen Weiche und digitalem Zwilling ‚ab Werk‘ ist Acopostrak von B&R ein interessanter Kandidat. Michael Corban, Chefredakteur KEM Konstruktion Transportsysteme mit unabhängig voneinander steuerbaren Shuttles bieten dem Maschinenbau eine technologische Basis für zukünftige, sehr flexible und damit leistungsfähige Maschinenkonzepte – sowohl bezüglich des mechanischen Grundaufbaus als auch der darauf aufsetzenden Antriebs- und Automatisierungstechnik. Zur SPS IPC Drives 2017 hat B&R mit Acopostrak nun eine wei- tere, interessante Variante vorgestellt. Diese geht mit Blick auf die in der Industrie 4.0 geforderten adaptiven, also an neue Aufgaben anpassbaren Maschinen einen Schritt über die bereits am Markt verfügbaren Lösungen hinaus. Acopos trak verfügt über eine rein elektronisch arbeitende Weiche. Diese kommt ohne zusätzliche mechanische Teile aus und ermöglicht daher, Warenströme individuell zu verzweigen oder zusammenzuführen. So können einzelne Shuttles zum Beispiel gezielt an unterschiedliche Bearbeitungs stationen geführt werden. Losgröße 1 wird auf diese Weise in einer automati- 44 K|E|M Konstruktion 04 2018

sierten Anlage beherrschbar. Dass B&R mit dem Ansatz nicht ganz falsch liegt, zeigt die Reaktion des Jacobs-Automation-Gründers Keith Jacobs auf LinkedIn. Für Jacobs, einen der Pioniere im Bereich der Transportsysteme mit unabhängig agierenden Shuttles, repräsentiert Acopostrak die zweite Genera tion der ‚independent mover technology‘. Acopostrak erlaubt den Aufbau beliebig komplexer Tracks mittels vier Grundelementen (Gerade, Übergang in die Kurve links beziehungsweise rechts mit variablem sowie ein Kurvensegment mit konstantem Radius). Laut Spezifikation lassen sich Tracks bis rund 100 m Länge realisieren, auf denen die einzelnen Shuttles mit einer Beschleunigung von bis zu 50 m/s 2 Geschwindigkeiten bis 4 m/s erreichen. Der Antrieb erfolgt per Linearmotor mit feststehenden, einzeln ansteuerbaren Spulen in den Tracksegmenten und am Shuttle befestigten, bewegten Magneten. Fundament der kundenindividuellen Produktion Mit Blick auf Losgröße 1 bezeichnet Robert Kickinger, Manager Mechatronic Technologies bei B&R, Acopostrak als Antrieb für das Zeitalter der Digitalisierung. „Diese verlässt damit die abstrakten Ebenen der Software und der Cloud und ist nun als konkretes Bauelement für den Maschinenbau verfügbar.“ Entscheidend dabei ist: Mechanik und Automatisierung sind beide gleichermaßen Bestandteil von Acopostrak; mechanische Konstruktion und Automatisierer können damit von Beginn der Produktentwicklung an parallel zusammenarbeiten. Das in der Vergangenheit übliche Nacheinander der Disziplinen – dem mechanischen Grundaufbau folgt die Elektrotechnik und dann die Automatisierung – wird damit aufgebrochen. Der Mehrwert für den Anwender liegt auf der Hand: Nur auf diese Weise lassen sich flexible und adaptive Maschinen bauen. „Wir erfüllen damit den Traum vieler Konsumgüterhersteller“, ergänzt Markus Sandhöfner, Geschäftsführer von B&R Deutschland. „Maschinen lassen sich nun auch für zukünftige Produkte nutzen – vorhandene Kapazitäten und getätigte Investitionen gehen nicht verloren, wodurch die Kosten drastisch sinken.“ Betrachtet man den Aufbau von Acopos - trak, charakterisieren vor allem drei Eigenschaften das Transportsystem: • Erstens die Art der Programmierung, die das prozesstechnische Denken des Anwenders in den von ihm gewünschten Abläufen unterstützt, • zweitens die Möglichkeit, mittels der elektronischen Weiche Produktströme bei hoher Geschwindigkeit gezielt trennen und vereinen zu können (was die Realisierung beliebig komplexer Tracks erlaubt) und • drittens die Möglichkeit, mit der Programmierung direkt auch über den ‚digitalen Zwilling‘ zu verfügen, was entsprechend umfangreiche Chancen hinsichtlich Simulation und Visualisierung des Materialflusses eröffnet. Bild: Konradin Mediengruppe Intuitive Programmierung der einzelnen Shuttles Naturgemäß muss für jedes Shuttle des Transportsystems konti - nuierlich die Sollposition festgelegt und der Antrieb (hier der ‚Linearmotor‘ über die einzeln ansteuerbaren Spulen in den Tracksegmenten) entsprechend gesteuert werden. Außerdem ist sicherzustellen, dass es nicht zu Kollisionen auf dem Track kommt. „Diese Funktionen jedes Mal aufs Neue zu programmieren, wäre ein immenser Aufwand“, sagt Kickinger. Daher hat B&R die Steuerung der einzelnen Shuttles und die Kollisionsvermeidung fest im System implementiert. Der Anwender muss lediglich den gewünschten Prozess programmieren. Was im Hintergrund passiert, ist eine Trennung in • eine übergeordnete zentrale und prozessnahe Steuerung per Industrie-PC, die jedes Shuttle kollisionsfrei von einer Station zu beliebig anderen Stationen schicken kann, und • die dezentrale, segmentweise Steuerung der Antriebsspulen in den einzelnen Tracksegmenten, um die Shuttles entsprechend der Sollwertprofile zu bewegen. Der Rest erfolgt automatisch: Der zentrale Industrie-PC berechnet aus den vorgegebenen Abläufen die Sollwertprofile und stellt die Kollisionskontrolle sicher und die einzelnen Segmente übernehmen Markus Sandhöfner, Geschäftsführer von B&R Deutschland (links), und Robert Kickinger, Manager Mechatronic Technologies bei B&R, sind überzeugt, dass mit Acopostrak die Grundlage für adaptive Maschinen gelegt wird, die in der Industrie 4.0 Losgröße 1 kosteneffizient ermöglichen die Antriebssteuerung, indem sie an den Segmentgrenzen die Shuttles übernehmen beziehungsweise übergeben und die Spulen des Linearmotors shuttle individuell ansteuern. „In jedem Segment steckt dazu in etwa die Rechenleistung eines Mobiltelefons“, fährt Kickinger fort. „Unser Ziel ist, möglichst viele Aufgaben dezentral abzuarbeiten.“ Mit dem zentral steuernden Industrie-PC sind die Segmente übrigens über Powerlink verbunden, was eine Übermittlung der Fahrbefehle in Echtzeit sicherstellt. K|E|M Konstruktion 04 2018 45

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