Industriestecker für große Fahrstrecken in Transportsystem
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Das intelligente Transportsystem XTS von Beckhoff kombiniert die Vorteile von linearen und rotativen Antrieben. So schafft es völlig neue Möglichkeiten für flexible Maschinenkonzepte. Der Steckverbinder IX Industrial von Harting ermöglicht in diesem Transportsystem eine zweifache Portanzahl. So können große Fahrstrecken realisiert werden. Ein Bericht über innovativen Produkttransport, das Potenzial cleverer Ethernet Schnittstellen und ein Webinar dazu am 1. Juli 2020.
Inhalt
- Geheimnis des schnellen Transportsystems
- Drei Hauptkomponenten bilden das XTS
- Industriestecker macht aus 12 mach 24 Ports
Das Transportsystem XTS von Beckhoff ermöglicht einen individuellen und kontinuierlichen Produkttransport. Es arbeitet nahezu wartungsfrei, ist modular aufgebaut und mit einem Mindestmaß an Parametrierung einsatzbereit.
Geheimnis des schnellen Transportsystems
Kern des eXtended Transport Systems ist ein Platztausch üblicher Antriebs Komponenten. In den meisten herkömmlichen Linearantrieben werden gewöhnlich statische Magnetschienen von elektrisch verbundenen Movern befahren. Im XTS System geschieht das genau umgekehrt. Der statische Linearmotor, eine dazu parallele Führungsschiene und der passive Mover stellen die drei Hauptkomponenten dar.
Das Konzept macht das Transportsystem zum ersten Linearantrieb, der im Kreis herumfährt. Durch unabhängige passive Schlitten, die keine Daten oder Spannungsversorgung via Schleppkette oder Schleifkontakt benötigen, können die Mover gerade und Bogenstrecken abfahren. Damit lassen sich geschlossene effiziente Kreisläufe bilden. Während Linearsysteme sonst Arbeitsweg und Passivweg zurücklegen, reduzieren die Mover in einem Kreislauf Leerwege.
Drei Hauptkomponenten bilden das XTS
Der Motor bildet eine vollintegrierte Einheit aus Leistungselektronik und Wegerfassung. Darin versetzen kontrolliert angesteuerte Magnetspulen einen passiven Mover über einen Doppelluftspalt in Bewegung. Der Motor verleiht den Movern Geschwindigkeiten von bis zu 4 m/s bei präziser Positionierung auf der Geraden oder in Kurven.
Zur richtigen Führung werden die Motormodule mit passenden Führungsschienen kombiniert. Die Schlitten lassen sich innen oder außen auf den Radien bewegen.
Der Mover bildet die dritte Komponente. Er verfügt über die notwendigen Magnetplatten, die mit dem Motormodul die Vortriebskraft erzeugen. Durch geschickte Geometrie und gegenüberliegende Magnetfelderreger wirken auch bei kraftintensiven Applikationen kaum Antriebskräfte auf die Lagerung. Das schont die Lagerung und spart Energie für den Antrieb.
Die Anwendungen für das Transportsystem XTS kennen kaum Grenzen. Die Mover beschleunigen, bremsen, positionieren und synchronisieren sich. Auch können sie sich zueinander relativ oder absolut positionieren, gruppieren, aufstauen oder in der Bewegung Klemmkräfte erzeugen. Sie fahren gerade genauso schnell wie durch die Kurve. Zudem gewinnen sie durch Nutzbremsung Energie zurück und nutzen Hin- und Rückwege für den Transport. All diese Vorgänge sind lagegeregelt, schwingungsfrei, spielfrei, ohne Materialermüdung, sehr verschleißarm und wartungsfrei.
Während herkömmliche Transportsysteme wartungsbedürftige Förderbänder, Kettenantriebe, Lager, Schleifkontakte und Schleppkabel benötigen, arbeitet das XTS mit einem Minimum mechanisch bewegter Teile.
Flexibel und sicher transportieren
Die Formatanpassung bei Produktwechseln ist beim neuen Transportsystem deutlich einfacher. Für einen Neuaufbau der Transportstrecke müssen nur die fertigen Motorteile und Schienen neu konfiguriert werden. Bei sich ändernden Parametern auf der gleichen Strecke bedarf es nur einer einfachen Änderung der Softwareparameter.
Miniatur Steckverbinder für die sichere Signalübertragung
In herkömmlichen Transportsystemen erfolgt der Antrieb über Ketten, Riemen oder Bänder. Dabei sind oft lange Strecken von Transportmedien mechanisch miteinander verbunden. Der Antrieb hat die Gesamtkraft für die Summe aller Einzelkräfte der Fördermittel aufzubringen. Kommt es zu einer Störung oder Kollision, wirkt die Gesamtkraft des ganzen Systems auf eine Stelle. Solche Kräfte führen schnell zu einer schwerwiegenden Zerstörung. Beim XTS wirkt immer nur die Einzelkraft eines Movers, die jeweils deutlich geringer ist. Das erhöht die Betriebssicherheit sehr.
Features des Linearmotors
Mit diesem Linearmotor ergeben sich folgende Vorteile für die Antriebstechnik:
- Linearmotor Eigenschaften auch auf einer geschlossenen Strecke
- mehrere Mover auf einem gemeinsamen Fahrweg
- modularer Aufbau, einfache Anpassung an die Anwendung
- geringer Energie- und Platzbedarf
- einfach anspruchsvolle Transportaufgaben umsetzen
- geringer Aufwand für Projektierungs und Montage
Drei Rechnerkarten miteinander kombiniert
Folgen die Mover ihrem eingeplanten Bewegungsmuster auf der Stecke, indem sie aufschließen, bremsen, klemmen, lösen usw., berechnet die Steuerung die Schaltung und Bestromung der zuständigen Motormodule. Dafür können bei XTS drei Rechnerkarten miteinander kombiniert werden.
Sie hatten bisher je vier RJ45-Buchsen als Port. Pro Port wird in der Regel eine Länge des Motormoduls von 1,5 m angesteuert. Selbst wenn sich die Anforderungen hinsichtlich Komplexität und Größe der Transportaufgaben zunehmend steigern, sollten die kompakten Maße der Einzelkomponenten beibehalten werden. Hier kam Harting mit seinem IX Industrial Ethernet Steckverbinder ins Spiel.
Energie effizientes Funknetzwerk für FTS in der Intralogistik
Der Industriesteckverbinder ist im Gerät mindestens nur halb so groß als RJ45 Schnittstellen. Dabei ist der Steckverbinder aber deutlich robuster und mit einer stabilen metallischen Verriegelung ausgestattet. Die 5000 möglichen Steckzyklen sind zwar für Beckhoff beim XTS unrelevant, unterstreichen aber den robusten Aufbau des Industriesteckers.
Die Powerübertragung erfolgt über PoE/PoE+. Sie ist genauso sicher wie der durch mehrere THR-Schirmkontakte zuverlässige Halt auf der Leiterkarte. Die nach IEC 61076-3-124 genormt IX Schnittstelle ist keine spezialisierte Insellösung, sondern ein offener Standard. Für Beckhoff kam auch nur eine standardisierte Lösung in Frage.
Industriestecker macht aus 12 mach 24 Ports
Neben der großen Platzeinsparung pro Port und der robusteren Schnittstelle waren vor allem eine zuverlässige Schirmung und sehr gute Datenübertragungsraten für Beckhoff wichtig.
Single Pair Ethernet | für IIot und Industrie 4.0
Bei den kleinen Bauformen von 1/10 Gbit/s Ethernet Schnittstellen ist es immer eine besondere Herausforderung mit sehr nah beieinander liegenden Kontakten das Übersprechen zwischen einzelnen Datenpaaren zu minimieren. Eine zwischen den beiden Kontaktreihen versteckte Schirmung verhindert das Übersprechen wirksam. Der IX Industrial Stecker verfügt über zehn Kontakte, von denen acht Kontakte Daten übertragen und zwei Kontakte auf der Leiterplatte mit dem Massepotenzial verbunden sind. Diese dienen als weitere Schirmung.
Durch das Schirmblech und die geerdeten Kontakte ergibt sich in der Anordnung der signalführenden Kontakte bei dem Industriesteckverbinder eine ähnliche Anordnung wie bei einem X-kodierten M12 Rundsteckverbinder. Jedes Adernpaar liegt gut gegen seine Nachbarn abgeschirmt in einem eigenen Kabel bzw. Steckverbinder Quadranten. Das schützt gegen Übersprechen und damit wird eine perfekte Datenübertragung umgesetzt.
Die besonders gute Schirmung hat man sich für das XTS-System zunutze gemacht. Pro IX Industriestecker werden jeweils zwei 100 Mbit Ethercat Verbindungen realisiert.
Insgesamt konnten so auf der gleichen Leiterkarte acht statt vier Ports verbaut werden und pro Port zwei statt ein Ethercat Kanal gefahren werden. Auf drei Leiterkarten gerechnet ergeben sich damit 24 Ports mit 48 Ethercat Strängen statt ehemals zwölf.
Steckverbinder für die drei Zonen der Lebensmittelindustrie
Damit lassen sich Fahrstrecken mit einer Länge von bis zu 100 m realisieren. Das Potenzial der miniaturisierten und leistungsfähigen Ethernet-Schnittstellen für IIoT und Industrie 4.0 Anwendungen ist also enorm.
Live Webinar zu Transportsystem und Industriestecker
Zum Thema veranstaltet Harting am 1. Juli um 11 Uhr ein Live Webinar unter dem Motto So meistert Beckhoff die Herausforderungen der Miniaturisierung: Harting IX Industrial trifft XTS. Fragen Sie die Experten im Rahmen des Harting Experts Camp, wie IX Industrial einen tollen Benefit in der XTS Applikation leistet. Optimieren Sie mit der miniaturisierten Connectivity dann auch Ihre Anwendung.
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