Berührungsloses Planarsystem bricht aktuelle Grenzen auf

„Vor acht Jahren wurde in der Forschung bei Bosch mit der Entwicklung eines Planarsystems in enger Zusammenarbeit mit Rexroth begonnen. Nun freuen wir uns, dass wir nach einigen kleinen Stolpersteinen – die bei nahezu jeder neuen Technologie vorkommen – ctrlX Flow^6D präsentieren können“, sagt Joachim Frangen, Referent für Fertigungsautomatisierung bei Bosch Rexroth.

„ctrlX Flow^6D ist ein berührungsloses Planarsystem, das nicht nur für Transport-, sondern auch für Positionier- und Handlingsaufgaben eingesetzt werden kann. Dabei schweben die Mover auf dem Levitationssystem, das aus modular erweiterbaren Kacheln aufgebaut ist“, berichtet Hansjörg Sannwald vom Business Development bei Bosch Rexroth. Es können auf der individuell anpassbaren Arbeitsfläche mehrere Mover unterschied­licher Form und Größe in jeweils sechs Dimensionen gesteuert werden. Als prinzipielle Vorteile eines schwebenden Systems stellt H. Sannwald unter anderem heraus, dass es zu keinem Abrieb sowie Verschleiß kommt und auch kein Schmutz von den Movern in das System „hineingetragen“ wird. „Damit eignen sich solche Systeme für alle verschmutzungssensitiven Branchen, wie die Pharma- oder Lebensmittelindustrie. Aber auch die Halbleiterindustrie und Montageanlagen profitieren davon“, nennt er einige Anwendungsfelder.

Spezielle Physik bietet spezielle Möglichkeiten

Und nun zur Besonderheit von crtlX Flow^6D: die permanent­magnetische Levitationstechnologie. „Das bedeutet, dass sich sowohl im Mover als auch in der Kachel Permanentma­gnete befinden. Daraus ergeben sich sehr hohe Kräfte zwischen der Mover-Unterseite und der Kacheloberfläche“, berichtet J. ­Frangen. Und aus diesem physikalischen Prinzip lassen sich laut den Experten mindestens acht einzigartige Levitations-Features ableiten. 

Als erstes führt J. Frangen an, dass sich mittels der speziell angeordneten Permanentmagnete 50- bis 100-mal stärkere Magnetfelder als mit der stärksten konventionellen Technologie realisieren lassen. „Wir benötigen fünfmal weniger Magnete im Mover und erreichen dennoch einen zehnmal höheren Levita­tionsabstand“, verdeutlicht der Experte. Mit einem Schmunzeln fügt er an: „Bei einem Permanentmagneten kauft man eine Flatrate für ein super starkes Magnetfeld. Es muss keine Energie zugeführt werden: 1,3 Tesla ohne Energiezuführung – das ist schon was.“ Daraus ergibt sich zudem eine hohe Stabilität und ein Aufsetzen der Mover auf die Kachel ist kaum möglich. „Eine Wasserkühlung an der Systemoberfläche ist nicht notwendig“, sagt J. Fangen und gibt an, dass die Wärmeentwicklung bei dem System „extrem“ gering sei im Vergleich zu den Lösungen der Mitbewerber. Darüber hinaus weist er darauf hin, dass bei ctrlX Flow^6D jeder Freiheitsgrad mit allen anderen Freiheitsgraden individuell für jeden Mover kombinierbar sei. „Da­raus ergeben sich faszinierende neue Möglichkeiten: simultanes Rotieren bei gleichzeitiger Seitwärtsbewegung und gleichzeitigem Kippen“, führt J. Fangen live vor. „Die einzige Grenze ist die mechanische, wenn der Mover an die Kachelbegrenzung stößt.“ 

„Jeder Mover kann sich unabhängig von anderen Movern in sechs Freiheitsgraden auf der Kachel bewegen – horizontal, vertikal oder im Überkopf-Betrieb“, macht H. Sannwald noch einmal deutlich und verweist auf die Soft-Landing- und -Parking-Funktion, die bei Stromausfall immens wichtig sei. Mit Blick in die Praxis erklärt er: „Aufgrund der großen Levitationskräfte und -höhe zwischen Mover und Kachel können wir eine räum­liche Trennung zwischen beiden realisieren. Ein Beispiel: Der Mover fährt in einer Vakuumkammer und die Kachel befindet sich außerhalb.“ Konkret wird für das System eine Schwebe­höhe der Mover von 20 mm, ein Kippwinkel von 10 ° und end­lose Rotation an beliebigen Einsatzorten angegeben.  

Darüber hinaus sind die Mover vernetzt, das heißt, Strom und Daten stehen auf der schwebenden Plattform zur Verfügung. „Durch Ausrüstung mit Aktoren, Sensoren und Handhabungskomponenten kann ein Mover in einen aktiven Agenten verwandelt werden“, geben die Experten an.