140 Ventil 23 /2017/ 2 ■ 1 Uvod e tended ransport stem je pogonski sistem ki ga je razvi lo nem ko podjetje e kho ovi sistem slika 1 zdr ž je prednosti preizk enih tehnologij vrtečih se in linearnih pogonskih sistemov in od pravlja nekatere omejitve tako enih kot dr gih istem pon ja mnoge možno sti za nove in inovativne rešitve na področj transporta in pozi ionira nja izdelkov oziroma obdelovancev v proizvodnji ■ 2 XTS – transportni sistem nove generacije Transportni sistem XTS je napreden mod larni mehatronski sistem se stavljen iz ksnih motorskih mod lov slika 2 premičnih motorskih delov slika 3 vodil in rač nalnika Posamezen motorski modul je po polnoma integriran skupaj s po gonsko elektroniko in merjenjem pozi ije a motorske mod le so pritrjena vodila ki so po obliki pri lagojena za montažo nanje istem je poleg tega sestavljen iz pasivnih premičnih enot angl mover ki so brez kablov in se gibajo po vodilih z veliko dinamiko Premična enota je narejena iz lahke al minijeve zlitine na katero so pritrjeni dve magnetni plo či valjčki za gibanje po vodil in t i enkoderska zastavi a za do ločanje pozi ije istem ki ga krmili ind strijski rač nalnik s programom in ne potreb je zapletenega ožičenja in kabelskih verig temveč le dva kabla za vsake tri metre dol žine napajalni kabel in kabel ther za povezavo z rač nalnikom XTS lahko uporabimo v številnih aplika ijah e itev je primerna predvsem za hitro ravnanje z mate rialom ko je treba predmet potiskati naprej prila goditi razdaljo med predmeti zmanj ati ali povečati hitrost predmetov predmet vpeti in premakniti predmet prenesti in odložiti ali dvigniti obrniti zapreti itd Transportni sistem XTS lahko upo rabimo tudi za ureditev materiala v NAPREDNA AVTOMATIZACIJA XTS – linearni motor s krožno potjo Simon GORŠE, Jernej TAVČAR imon or e dipl inž ernej avčar niv dipl inž oba e kho vtomatiza ija d o o edvode Slika 1. Nov način uporabe linearnih motorjev ponuja nove možnosti pogonov Izvleček: ovi linearni transportni sistem e tended ransport stem podjetja e kho zdr ž je pred nosti preizk enih tehnologij vrtečih se in linearnih pogonskih sistemov ter odpravlja nekatere omejitve obeh re za napreden mod larni mehatronski sistem sestavljen iz ksnih motorskih mod lov premičnih motorskih delov vodila in rač nalnika Posamezen motorski mod l je kompletno integriran sk paj s pogonsko elektroniko in merjenjem pozi ije ima enega ali več pasivnih premičnih delov oziroma enot angl mover ki se premi kajo po vodil z veliko dinamiko istem ki ga krmili ind strijski rač nalnik s programom in ne potreb je zapletenega ožičenja in kabelskih verig temveč le napajalni kabel in kabel ther ehansko rob sten dajalnik posred je položaj premične enote motorskem mod l e itve s sistemom so primerne za različne aplika ije kot so transport materiala ločevanje proizvodnega toka podajanje in zdr ževanje izdelkov prav tako pa lahko v isti aplika iji sodel je več sistemov novativna zgradba sistema pon ja tevilne prednosti predvsem večjo storilnost manj e prostorske zahteve v aplika iji ter manj vzdrževanja posledično pa so manj i t di stro ki Ključne besede: transportni sistem napredni transport transport majhnih objektov pasivne premične enote 141Ventil 23 /2017/ 2 NAPREDNA AVTOMATIZACIJA neenakomernem tok ki ga prene se z enakomerno hitrostjo in v ena komernem razmiku na naslednjo delovno postajo Poleg tega lahko sistem pobira izdelke in jih prenaša z ene delovne postaje na dr go Rešitve s sistemom XTS so primer ne za različne aplika ije a tran sport materiala lahko uporabimo elotno potovanje premične enote vklj čno s povratno progo in ovinki s čimer se lahko činkovito izkori sti razpoložljivi prostor in prihrani strojna oprema olžina in izvedbe krivulj sistema so opredeljeni s šte vilom in tipom motorskih mod lov poraba sistema omogoča tevilne možnosti premične enote pospe jejo zavirajo se stavijo na določenem mest in se med seboj sklaj jejo sinhronizirajo Lahko se premikajo v skupini in ustavljajo dr ga za dr go med potjo tvorijo prijemalno silo pri zaviranj pa vra čajo energijo nazaj v sistem ■ 2.1 Lastnosti sistema XTS ■ 3 Osnovne funkcije XTS ■ 3.1 Prosto gibanje ene premične enote Posamezen premični del se lahko prosto premika po celotni pro gi tj lahko zavira pospe je se stavi na določenem mest ali tvori konstantno silo v mirovanju in gibanj ako kot linearni motor lahko premična enota izvaja po lj bno gibanje vendar pri tem ne potrebuje kabelskih verig in tako pon ja največjo eksibilnost Pri sklenjeni krožni poti gibanje pre mične enote ni omejeno zato lah ko neskončno sledi tok izdelkov in ni potrebe po premikanju nazaj proti tok ■ 3.2 Prosto gibanje več premičnih enot Vse premične enote se lahko pre mikajo neodvisno druga od druge in se ustavijo na absolutnem polo žaj vzdolž elotne proge slika 4 Poleg tega se lahko pomikajo tudi relativno glede na ostale enote s čimer se izognemo trkom ■ 3.3 Sinhrono gibanje skupine premičnih enot ed gibanjem lahko premične eno te tvorijo eno ali več sk pin ki se sočasno stavijo ali pa premikajo mimo delovnih postaj z določe nim hitrostnim pro lom slika 5 Slika 2. Motorski modul ima vgrajeno pogonsko elektroniko in merjenje po- zicije premičnih enot Slika 3. Posebnost sistema XTS je tudi pasivna premična enota, ki ne potrebuje kablov Tabela 1. Lastnosti sistema XTS Lastnosti sistema Beckhoff XTS aks sila do v mirovanj Nazivna sila do pri temperat rni razliki med motorjem in ogrodjem Hitrost m s pri napajalni napetosti V Pospešek m s brez bremena aksimalna dolžina sistema m odvisna od pro esne moči a čita P Tabela 2. Električne karakteristike Električne karakteristike Beckhoff XTS Napajalna napetost krmilna napetost V napaja nje do V Poraba motornih modulov m kom nika ija elektronika zaznavanje pozi ije azdalja med dovodnimi priklj čki do m napajanje ther od visna od obremenitve Poraba posamezne premične enote pribl pri m s brez bremena lektrični mehanski izkoristek pri pri m s pri m s 142 Ventil 23 /2017/ 2 Lastnosti sk pine tevilo enot in razdaljo med njimi je možno dina mično spreminjati ■ 3.4 Stalna sila Premične enote sledijo dr ga dr gi z določeno silo slika 6 ed sle denjem tvorijo t i prijemalno silo zaradi katere lahko npr nosijo izde lek Pri določenih aplika ijah lahko silo posamične enote omejimo da izdelka ne obremenjujemo po ne potrebnem mejimo lahko t di pospe evanje in entri galno silo kar omogoča transport tekočin v odprtih posodah ■ 4 Tipični primeri uporabe e je v klasičnih mehanskih in mon tažnih sistemih potrebno veliko strojnega inženiringa je pri sistem XTS poudarek na programskih reši tvah kar pon ja večjo eksibilnost strojev in obratov Premične enote lahko pobirajo in prena ajo izdelke prilagodijo raz daljo med njimi ter spreminjajo hitrost njihovega gibanja note lahko celo sodelujejo druga z dru go in predmet oz izdelek vpnejo z določeno silo in ga na ta način premikajo odatne gibe omogoča montaža dodatnih manip latorjev npr kombina ija dveh premičnih enot lahko stvari rota ijsko silo ki porine izdelek vstran ali pa odvije pokrov Veliko mehanskih funkcij je zame njala programska re itev kar po n ja mnoge prednosti kot so na primer nižji stro ki enostavnej a menjava izdelka na proizvodni li niji ter prilagoditve pro esa na od prednosti za uporabnika so tudi kratki odzivni časi npr pri napaki podajalnika na vhodu proizvodne linije saj lahko programska oprema v tem primer avtomatsko ali ročno pre smeri proizvodni tok aradi iz jemne funkcionalnosti in stroškov ne činkovitosti sistema lahko sedaj vpeljemo postopke dela ki so bili morda v preteklosti predragi in/ ali preveč zahtevni V nadaljevanju je predstavljenih est tipičnih primerov porabe sistema ki kažejo kako lahko omenjene prednosti izkoristimo v proizvodnji ■ 4.1 Ločevanje proizvodnega toka Sistem XTS lahko opravlja nalogo sortirnika ki loč je tok manj ih ka tel slika 7 je postavljen po končno diagonalno nad transpor tnim trakom a osnovi in orma ij iz sistema za prepoznavanje izdel kov se premična enota pomakne proti bližajoči se katli in jo s pomo čjo prijemala pomakne navzgor ali navzdol po transportnem trak o je katla na želeni pozi iji prijemalo pop sti katla pa nadalj je pot po transportnem trak v smeri določe nega izhoda a enostavna a hkrati izredno čin kovita funkcija sistema XTS omo goča bistveno večjo eksibilnost v primerjavi s klasičnimi mehanskimi sistemi saj programska oprema Slika 4. Prosto gibanje ene ali več premičnih enot Slika 5. Sinhrono gibanje skupine premičnih enot Slika 6. Premikanje s stalno silo NAPREDNA AVTOMATIZACIJA 143Ventil 23 /2017/ 2 omogoča prosto razvr čanje katel med dvema izhodoma ali po do ločenem vzor zaporedj pa t di nastavitev želene razdalje med ka tlami nk ija ne zahteva menjave mehanskih komponent ali orodij kar zagotavlja bistveno boljšo raz položljivost stroja re itev pa je t di izredno hitra v obstoječi aplika iji se transportni trak giblje s hitrostmi do m s kar za ne predsta vlja nikakr ne težave Poleg tega se lahko krmilna elektronika zelo hitro prilagodi morebitnim spremembam hitrosti npr ob zagon stroja kar pomeni da je vedno popolno ma sklajen s transportnim trakom ■ 4.2 Podajalnik z nastavitvijo razmaka Zasnova s sistemom XTS je lahko ide alna rešitev za usklajevanje neenako mernega toka izdelkov za nadaljnjo obdelavo – v našem primeru paki ranje manj ih katel slika 8 Veliko sistemov kot so na primer stroji za pakiranje v pretisne omote ali sesta vljanje izdelkov ni mogoče polj bno stavljati in zaganjati zato potreb jejo točno de nirano ter enakomer no razdaljo med izdelki a delovanje take aplikacije mora biti vhodni tok izdelkov usklajen z zmogljivostjo ob delovalnih naprav Premični del siste ma z name čenim potiskačem ali prijemalom premakne škatlo s tran sportnega trak na vmesno območje in strezno prilagodi hitrost tako da razdalja med trenutno in sosednjo katlo streza nastavljeni razdalji eprav se zastavljena naloga s siste mom sli i dokaj enostavna je bila v preteklosti taka aplika ija zelo težko izvedljiva in ni bila vedno ekonomsko pravičena V klasičnih sistemih se škatle najprej nabirajo pred pregra do transportni trak pa se premika in drsi pod mir jočimi katlami V pra vem trenutku se pregrada odpre za toliko časa da sp sti mimo eno ka tlo ipičen primer takega sistema je transport stekleni v pivovarni Pri bolj obč tljivih izdelkih kot so kartonske katle s težko vsebino pa se lahko ti med transportom poško d jejo Problem so t di lepljivi izdelki ki se lahko zaradi premočnega trenja transportnega traku sprimejo sku paj a obč tljive izdelke se običajno porabita dva transportna trakova pri čemer se dr gi trak premika hitre je azdalja se tako prilagaja mehan sko z dolžino trak o zahteva kom pli iran dodatni vmesni trak ki ga je težko čistiti e itev s sistemom je veliko bolj enostavna in enej a ■ 4.3 Krožni sistem za asinhroni transport s sinhronim dovajanjem izdelkov Linija za polnjenje pijač je odličen primer aplikacije z XTS za asinhro ni transport s sinhronim dovodom izdelkov slika 9 er so premični deli neodvisni lahko neprekinjeno Slika 7. Primer ločevanja proizvodnega toka: XTS skrbi za ločevanje vhodne- ga toka izdelkov v dva izhodna tokova Slika 8. XTS prilagaja razdaljo med izdelki Slika 9. Krožni sistem XTS je idealen za sistem polnjenja steklenic, kjer se posamično obdeluje neprekinjen tok izdelkov NAPREDNA AVTOMATIZACIJA 144 Ventil 23 /2017/ 2 prijemajo stekleni e ki prihajajo v enakomernem interval ter jih čim hitreje premaknejo do polnilne po staje kjer se stekleni e zadržijo dlje leksibilnost sistema omogoča več istočasnih počasnih opera ij npr več polnilnih postaj z nepreki njeno oskrbo stekleni ako lahko polnilna linija obrat je bolj činko vito rez sistema bi bil tak način transporta zahteven in drag V naj slabšem primeru je potrebno pri klasičnem sistem staviti eloten tok izdelkov kar pomeni da je hi trost celotne linije enaka hitrosti najpočasnej e enote edtem pa ostale postaje stojijo kar pomeni njihov slab i izkoristek ■ 4.4 Združevanje izdelkov v skupine Prednosti sistema XTS pridejo najbolj do izraza pri sistemih ki zahtevajo zdr ževanje izdelkov slika 10 katle različnih barv se na tirih transportnih trakovih premikajo proti ve premični enoti primeta po en izde lek iz vsake skupine in ga odpeljeta na naslednjo postajo npr pakiranje pri čemer se lahko določi t di razdalja med posameznimi skupinami izdel kov V tej aplikaciji še posebej izstopajo prednosti programskih rešitev na mesto mehanskih e niranje novih sk pin izdelkov je zelo enostavno če želimo spremeniti količino določenih izdelkov moramo spremeniti le vrstni red kazov za par premičnih enot Prav tako lahko enostavno spremeni mo tevilo izdelkov v sk pini V prime ru odpovedi enega od transportnih trakov se lahko v program določi da se izdelki pobirajo z dr gih trakov ■ 4.5 Sodelovanje dveh sistemov XTS Prednosti večjega tevila neodvisnih premičnih enot se kažejo t di v apli ka ijah kjer je porabljen kot t i gantr sistem z dvema ločenima progama slika 11 ve premični enoti lahko sinhroniziramo ne samo znotraj enega sistema temveč t di med dvema oma ki sta v na em primer name čena vzpo redno V kombina iji z streznimi kinematičnimi komponentami npr roči e na tečajih ta sistem omogoča dodatne načine transporta izdelkov poleg ravne proge e možnosti so dobrodo le če so potrebni premiki po rob izdelka ali krožni premiki kot je npr privijanje pokrovčka Še en zanimiv primer uporabe je le pljenje katel sistemom pre mične enote z roči ami prenesejo škatlo pod šobo z lepilom in jo nato natančno vodijo pod rkom lepila oba ki je običajno težka tako ne potreb je več dragega robota ki bi jo premikal nad katlo ampak je ksna medtem ko so izdelki tisti ki pot jejo po transportnem sistem ■ 4.6 Sortiranje glede na definirane in spremenljive vzorce Na spodnji sliki prikazan demo sis tem ki sortira žogi e po barvi je kombina ija krožnega vodorav nega sistema na katerem so razpo rejene žogi e ter dveh vertikalnih sistemov ki žogi e pobirajo jih zlagajo v vrsto in odlagajo po dolo čenem sistem slika 12 Slika 10. V primeru na sliki je naloga sistema XTS združevanje izdelkov, ki prihajajo po več transportnih trakovih, v naprej določene skupine in njihov premik do naslednje postaje Slika 11. Z uporabo dveh sinhroniziranih premičnih enot, nameščenih vzpo- redno, ter enostavnih kinematskih komponent lahko izdelke vodimo po pred- hodno programirani poti NAPREDNA AVTOMATIZACIJA 145Ventil 23 /2017/ 2 o je činkovita metoda za izločanje neustreznih izdelkov iz proizvodne ga toka ali – kot je to prikazano na demo sistem za ločevanje izdel kov glede na določene lastnosti di t vidimo očitne prednosti v primer javi s klasičnimi mehanskimi siste mi s programsko opremo saj lahko proces zelo hitro prilagodimo novim parametrom sortiranja oz izločanja ■ 5 Zaključek Predstavljeni sistem XTS nudi veliko prednosti v mnogih aplikacijah: večja hitrost in posledično sto rilnost prihranek pri prostor manj vzdrževanja manj a poraba energije ti je delovanje er je zasnovan na P krmilni tehnologiji in je posledično velik del funkcij implementiran kot pro gramska re itev je velika prednost tudi hitro in enostavno prilagajanje aplika ije tren tnim zahtevam brez prekinitev in mehanskih sprememb Viri Pr bmeier he d nami li near motor that drives in a cir le P ontrol str o t are repla es me hani cal components while adding n tionalit and e ibilit P ontrol str Slika 12. Kombinacija horizontalnega sistema XTS in vertikalnih sistemov – na sliki je prikazan demo sistem s sejma IFAM 2015 – je odličen način za izločanje določenih elementov iz proizvodnega toka in njihovo razvrščanje glede na izbrane kriterije XTS – Linear motor with a circular path Abstract: he ne e tended ransport stem b e kho ombines the advantages o t o ell kno n drive prin iples linear and rotar in a single s stem ompensating or ertain do nsides o both he is a mod lar me hatroni s stem omprising a ed motor mod le movable arrier mod les a me hani al g ide rail and a omp ter a h motor mod le is ll integrated ith po er ele troni s and position meas rement The XTS may have one or more movable carrier units called movers that can be moved highly dynamically on the g ide rail he s stem ontrolled b means o nd strial P ith in ontrol so t are does not re ire an omple iring or able hains b t merel po er s ppl and an ther able me hani all rob st en oder ag onve s the mover position to the motor mod le he sol tions based on the an be sed in a variet o appli ations s h as transport o material distri b tion o prod tion stream onve ing and gro ping prod ts hereb an appli ation ma even ombine several s stems he innovative design o the o ers man advantages in parti lar in reased prod tivit red ed spa e re irements less maintenan e and in t rn lo er e penses Keywords: transport s stem advan ed transport s stem small obje t transport passive moving nits movers NAPREDNA AVTOMATIZACIJA