DER KONSTRUKTEUR 9/2016

19073
9
www.DerKonstrukteur.de
September 2016
Wälzlager
Schlüsselkomponenten
in Windenergieanlagen
Automatisierungstechnik
Greifer-Robotik-Symbiose für
kollaborierende Roboter
Verbindungstechnik
Nachhaltige Verbindungslösungen
im Leichtbau
Special Werkzeugmaschinen
Komponenten, Systeme,
Konzepte und Trends

HEIDENHAIN auf der
AMB – Stuttgart
Halle 4 – Stand 4E12
Muss Wärme das Bearbeitungsergebnis
beeinflussen?
Die Vorschubspindel bei Werkzeugmaschinen ist während der Bearbeitung hohen Belastungen ausgesetzt. Sie überträgt
enorme Kräfte, verformt und erwärmt sich aufgrund hoherVerfahrgeschwindigkeiten. Dies hat axiale Verlagerungen
in der Vorschubmechanik zur Folge. Werkzeugmaschinen ohne Längenmessgeräte können diese Verlagerungen
nicht erkennen. Es kommt zu erstaunlichen Maßabweichungen am gefertigten Werkstück. Längenmessgeräte in der
Closed-Loop-Anordnung ändern natürlich nichts an der Erwärmung und Ausdehnung der Vorschubmechanik. Aber
sie erfassen immer die tatsächliche Achsposition, unbeeinflusst von thermisch bedingten Verlagerungen und anderen
Einwirkungen auf die Vorschubmechanik. Auf diese Weise sorgen sie für deutlich höhere Genauigkeiten der Werkstücke
und eine höhere Reproduzierbarkeit der Bearbeitung.
DR. JOHANNES HEIDENHAIN GmbH 83292 Traunreut, Deutschland Tel. +49 8669 31-0 www.heidenhain.de
Winkelmessgeräte Längenmessgeräte Bahnsteuerungen Positionsanzeigen Messtaster Drehgeber

EDITORIAL
Gut in Form
Gold für China, Silber für Japan und Bronze für Deutschland! Wäre
die Werkzeugmaschinen-Produktion eine olympische Disziplin,
wäre dies die Medaillenvergabe gemessen an dem Wert der
hergestellten Maschinen. Und mit diesem dritten Platz im Länderwettbewerb
nimmt die Branche natürlich auch innerhalb des
deutschen Maschinenbaus eine Spitzenposition ein. Geht es der
Werkzeugmaschinenindustrie gut, dann ist das in der Regel auch ein
positives Signal für die meisten anderen Branchen. Ist sie gut in
Form, sprich technologisch und wirtschaftlich führend, schafft sie
auch die Voraussetzungen für Produktlebenszyklen, die bestens in
Form sind. Warum? Weil sie – mit der spanenden oder
umformenden Bearbeitung – ganz am Anfang des Produktionsprozesses
steht, und hier schon die Weichen für einen wirtschaftlichen
Erfolg von Produkten stellen kann.
Daraus ergeben sich große Herausforderungen für die Entwicklungsabteilungen
der Hersteller von Werkzeugmaschinen, ebenso wie für
die Zulieferer von Komponenten und Systeme in diese Branche. Auf
der einen Seite wird von ihnen eine immer höhere Präzision
gefordert. Auf der anderen Seite steigt der Kostendruck – Anschaffungs-
und Betriebskosten, sowie auch die Kosten pro ausge -
brachtem Teil müssen dem immer stärkeren wirtschaftlichen Druck
standhalten. Werkzeugmaschinen und deren Komponenten stehen
in einem span(n)enden Wettbewerb!
Dieses Bild wird auch die diesjährige große Messe der Branche, die
AMB in Stuttgart Mitte September vermitteln. Neben Fragen der
Digitalisierung, die hier gestellt werden – wie zum Beispiel: „Wird
sich die Werkzeugmaschine zum PC mit Spindeln entwickeln?“
– wird der Stand der Technik von Maschinen
und Komponenten gezeigt. Auf den Komponenten
liegt natürlich auch der Fokus
dieser Ausgabe von Der Konstrukteur, in
der Sie unter anderem Interessantes und
Neues zum Anwendungsfeld Werkzeugmaschinen
finden.
Dr. Michael Döppert
Chefredakteur
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INHALT
18
60
74
Konnektivität ohne Kompromisse:
Lichtschranken, die Merkmale für neue
konstruktive Freiheitsgrade bieten
Verbindung mit Leichtigkeit: Vielfältige
Leichtbau-Verbindungslösungen auf Basis
eines Schraubenprogramms
Individualität für eine runde Sache: Lager,
Winkelmesssysteme und Direktantriebe für
Präzisions-Rundachsen und Rundtische
RUBRIKEN
3 Editorial
5 Aktuell
6 EINE FRAGE Ergonomie in der Konstruktion
10 KOMMENTAR Richtig kombiniert ein echter Gewinn:
Hydraulik in der Werkzeugmaschine
12 KOMMENTAR Standard für freieres Engineering:
Die Rolle von OPC-UA im Umfeld der Industrie 4.0
67 Inserentenverzeichnis
84 Impressum
90 SERIE Konstruktionssoftware vom Maschinenbauer?
91 Vorschau
ELEKTROTECHNIK/INDUSTRIEELEKTRONIK
18 Konnektivität ohne Kompromisse: Lichtschranken bieten
Merkmale für neue konstruktive Freiheiten
22 Sehen will gelernt sein: Wie industrielle Bildverarbeitung
die Möglichkeiten der Maschinenautomation erweitert
26 Im Strahl des Lichtes: Laser-Distanzmessung bei extrem
rauen und glänzenden Oberflächen
30 Kundenspezifisch angepasst: Frequenzumrichter in
magnetgelagerten Radialverdichtern für CO 2
-Laser
21 Produkte
ANTRIEBSTECHNIK
36 TITEL Schlüsselkomponente Wälzlager: Höhere Zuverlässigkeit
senkt Betriebskosten von Windenergieanlagen
40 Getriebemotoren und Frequenz umrichter in Siebmaschinen
44 Mechatronik im Aktuator: Technologiebaukasten als Basis
integrierter und flexibler Antriebslösungen
39 Produkte
AUTOMATISIERUNGSTECHNIK
48 Greifer-Robotik-Symbiose für kollaborierende Roboter
52 Additive Fertigung macht es möglich:
Individuell anpassbare Greifer für kollaborierende Roboter
54 Markieren wie im Fluge: Faserlaser kennzeichnet
Werkstücke im Vorbeifliegen dauerhaft und verzerrungsfrei
51 Produkte
CAD/PLM
56 Schwingungen im richtigen Licht: Scanning-Vibrometer für
höhere Produktivität in der Produktentwicklung
59 Produkte
VERBINDUNGSTECHNIK
60 Auf die Schraube kommt es an: Die Systematik
für nachhaltige Verbindungslösungen im Leichtbau
63 Produkte
WERKSTOFFTECHNIK
64 Oberflächenveredelung für hochwertige Kontaktbleche
65 Produkte
KONSTRUKTIONSELEMENTE
66 Leistungsfähig in jeder Umgebung:
EMI-Abschirm dichtungen für alle Einsatzanforderungen
68 Produkte
SPECIAL: WERKZEUGMASCHINEN
70 Lebensader der Maschine: Energieführungsketten für
sicheren Leitungsschutz in Werkzeugmaschinen
74 Lager, Winkelmesssysteme und Direktantriebe:
Individuelle Rundachslösungen für Werkzeugmaschinen
78 Fertig bestückte Energieketten in Vertikaldrehmaschinen
80 Sanfte Stütze und sichere Klemmung: Schwimmspanner
für komplexe und empfindliche Werkstücke
82 Aus der Theorie für die Praxis: Sichere Automatisierungskonzepte
für Werkzeugmaschinen
86 Mit Präzision zum Erfolg: Positionier- und Teilgeräte
– Komponenten für den Werkzeugmaschinenbau
88 Dezentrale Servotechnik bringt Blech besser in Form
73 Produkte
Titelbild: NSK Deutschland GmbH, Ratingen
SUMMER OF ENGINEERING
14 Die Sinne der Smart Factory
4 Der Konstrukteur 9/2016

Trendstudie stellt innovative Materialien vor
Was verbindet die Fitness-App auf dem Handy mit einem Halbhart-Schaumstoff?
Und wie fühlt sich dieses Material überhaupt an? Die Antworten liefert „Material
Selection 16/17“, das erste Trendbuch der Designfabrik und des Scouting-Teams des
Unternehmensbereichs Performance Materials der BASF. „Wir stellen zwei sozio-kulturelle,
relevante Markttrends vor und machen sie für unsere Kunden durch die Verbindung
mit BASF- Materialien erfahrbar“, sagt Philipp Böckmann, der als Trendscout
an der Studie gearbeitet hat. Die Studie, die exklusiv für Kunden und Partner herausgegeben
wird, richtet sich an Designer und Kreative aus allen Branchen. Sie erscheint
auf Englisch und enthält neben einer visuellen Trendumsetzung auch Originalmuster
der Materialien.
ROCIA.focus
DIE SPOTLEUCHTE FÜR
PUNKTGENAUES LICHT.
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Seminarangebot für sichere Mensch-Roboter-Kollaboration
Wenn sich Mensch und Roboter einen Arbeitsraum teilen, dann spielt das Thema Sicherheit
eine zentrale Rolle. In der Praxis erfordert jede Mensch-Roboter-Applikation eine
eigene sicherheitstechnische Betrachtung. Ein neues Seminarangebot des Automatisierungsunternehmens
Pilz vermittelt das notwendige Wissen rund um die Sicherheit von
Mensch-Roboter-Kollaborationen
(MRK). Die Teilnehmer
lernen, wie sich MRK-
Appli kationen in der Praxis
normenkonform und effizient
umsetzen lassen. Im neuen
Seminarangebot „Sichere
Mensch-Roboter-Kollaboration"
zeigen Experten die
Schritte auf dem Weg zur
sicheren M-R-K. Die Teilnehmer
lernen die relevanten
Normen und deren Umsetzung
kennen. Unter anderem
führen sie eine Risikobeurteilung
anhand einer
Bei spielapplikation durch
und machen eine Kollisionsmessung gemäß den Grenzwerten der neuen ISO/TS 15066.
Pilz bietet das Tages-Seminar sowohl in den firmeneigenen Schulungszentren an, als
auch als Inhouse-Schulung vor Ort. Das nächste Seminar findet am 15.02.2017 statt.
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Produktpiraterie weiter auf hohem Niveau
Die deutschen Maschinen- und Anlagenbauer haben nach wie vor mit vielen Fällen von
Produkt- und Markenpiraterie zu kämpfen. Laut einer Umfrage unter 3 100 VDMA-Mitgliedern
sind 70 % mit Fälschungen ihrer Produkte konfrontiert. Der geschätzte Schaden lag
2015 bei 7,3 Mrd. EUR. Neben dem Verlust von Umsatz und Arbeitsplätzen beklagen die
Unternehmen auch Imageverlust, Verlust des Marktvorsprungs oder ungerechtfertigte Regressanforderungen.
83 % der Betroffenen gaben an, dass Produkte ihrer Produkte aus
China kamen, gefolgt von Deutschland (24 %) und Indien (19 %). Die Hilfe der deutschen
Behörden und Messeveranstalter im Kampf gegen Piraterie wird überwiegend als gut bezeichnet,
die vergleichbare Unterstützung aus dem Ausland bewerten die meisten aber als
unzureichend. Plagiate würden oft trotz rechtskräftiger Urteile mit kleinen Änderungen
weiterhin verkauft. Unterstützung bietet auch der VDMA mit dem Leitfaden „Produkt- und
Know-how-Schutz”.
Die komplette Studie zum Download finden Sie unter:
http://pks.vdma.org/article/-/articleview/13069313 VDMA-Leitfaden
Den Leitfaden „Produkt- und Know-how-Schutz” können Sie hier bestellen:
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AKTUELL I EINE FRAGE
Ergonomie in der Konstruktion –
was bedeutet das für Sie?
Mit der Ergonomie ist es wie mit dem Umweltschutz: Wer hier
investiert kann nur gewinnen! Doch diese Erkenntnis musste
und muss erst einmal durchsickern, denn die Vorteile zeigen
sich meist erst langfristig. Dennoch: Die Ergonomie ist auf
dem Vormarsch. Was bedeutet das für den Konstrukteur?
Ergonomie-Untersuchungen erhalten einen
zunehmend größeren Stellenwert, nicht nur wenn
es um klassische Ergonomie-Betrachtungen geht.
Natürlich lassen sich auch Arbeitsplatzgestaltung
und Arbeitsabläufe ergonomisch analysieren, jedoch
rückt die „nutzerzentrierte virtuelle Produktentwicklung“
mehr und mehr in den Fokus der Konstrukteure.
Denn in Zeiten steigender Diversifizierung der
Nachfrage bezüglich der Produktanforderungen
genügen schon feine Nuancen bei der Produktgestaltung,
um beispielsweise das Komfortempfinden
positiv zu beeinflussen. Mit einem digitalen Menschmodell
sind wir in der Lage, virtuell in den menschlichen
Körper hineinzublicken und anhand von
Muskelaktivitäten und Gelenkkräften abzuschätzen,
welche Produktauslegung optimal wäre. Mit der
Simulation lassen sich Vorhersagen über die zu
erwartenden Muskel- bzw. Gelenkbelastungen bei
der Nutzung eines Produkts treffen. Diese Vorhersagen
können einerseits bei der Festlegung von
generellen Konzepten berücksichtigt werden, z. B.
bei der Fahrzeugraumgestaltung. Andererseits sind
auf diese Weise auch Justage-Empfehlungen
ableitbar, etwa bei einem Fitnessgerät. Der große
Vorteil liegt darin, dass die
Vorhersagen auf digitalen
Menschmodellen beruhen
und schon in frühen
Phasen der virtuellen
Produktentwicklung zur
Verfügung stehen, also vor
dem Bau erster Prototypen.
Dr.-Ing. Christoph Müller,
Geschäftsführer CADFEM GmbH,
Grafing bei München
Aus Sicht der Berufsgenossenschaft
Holz und
Metall ist das ergonomische
Design von Maschinen
zwingend notwendig: Es
trägt dazu bei, die Gesundheit
der Beschäftigten zu
erhalten, indem es Verletzungen,
z. B. durch schiefes
Heben, Anstoßen bei der
Instandsetzung oder direkte,
teilweise auch tödlich
endende Unfälle durch die Manipulation von Sicherheitseinrichtungen
verhindert. Die größte Herausforderung
bei der Konstruktion besteht darin, alle
Gefährdungen der Maschine systematisch abzuarbeiten.
Dabei ist diese Vorgehensweise äußerst wirkungsvoll
und bereits mit der ersten Maschinenrichtlinie von
1989 im staatlichen Recht verankert. Sicherheitstechnische
Konstruktion muss nach dem Ablauf, der in der
Maschinenrichtlinie 2006/42/EG (MRL) genannt ist,
durchgeführt werden. Unterstützung erhält der
Konstrukteur aus dem „Leitfaden für die Anwendung
der MRL“. Auch die Initiative ErgoMach und das Tool
ErgoNoRa geben weitere praktische Hilfestellungen.
Wichtig ist, dass der Konstrukteur über seine Vorgesetzten
im Betrieb eine Verfahrensweise vorfindet, die
das regelkonforme Anwenden der MRL zulässt. Nur
dann kann er Ergonomie und Sicherheit einer Maschine
bei allen Konstruktionsschritten stets mit beachten.
Christoph Preuße, BGHM, Mainz
6 Der Konstrukteur 9/2016

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AKTUELL I EINE FRAGE
Durch die kurzfristigen Veränderungen der
Konsumentenanforderungen, ist eine
Produktion in Zentraleuropa wieder
wirtschaftlich interessanter geworden. Das
heißt die Vielfalt der Losgrößen ist gestiegen,
die Lieferzeit sollte kurz und die Umstellung
der Fertigung mit möglichst wenig Aufwand
realisierbar sein. Für die Arbeitsplätze
bedeutet dies deutlich gestiegene Anforderungen
an die ergonomische Gestaltung. Ein
Arbeitsplatz muss nicht nur für die Herstellung
der verschiedenen Produkte schnell
angepasst werden können, sondern muss auch für die unterschiedlichen
Menschen geeignet sein. Viele Arbeitsplätze sind heute schon
elektrisch höhenverstellbar, das ist mittlerweile eine Standardanforderung.
Gleichzeitig sollte aber auch die Möglichkeit bestehen die
Anordnung der zu entnehmenden Teile aus Griffschalen oder -Behältern
auf die jeweilige Person zu optimieren, und dies nicht nur zu
Beginn, sondern auch während der Dauer eines Fertigungsloses. Wir
von RK Rose+Krieger bieten mit unserem abgestimmten Programm
aus Profilen, Verbindungselementen, Hubsäulen und Lineareinheiten
einen Baukasten für den Konstrukteur, um die unterschiedlichsten
Anforderungen bestmöglich zu erfüllen.
Hartmut Hoffmann, Geschäftsführer,
Rose+Krieger GmbH, Minden
Der Nutzen unserer Produkte liegt in der optimalen
Positionierung der Bedienoberflächen und der Ermöglichung
ermüdungsfreien Arbeitens. Der demografischen
Struktur unseres Landes geschuldet, wächst der Anteil der
jeweils älteren Jahrgänge an der Bevölkerung zusehends.
Neuere Jahresreports der Krankenkassen belegen, dass die
meisten Krankheitsfehltage in den letzten Jahren auf
Erkrankungen des Muskel-Skelett-Systems zurückzuführen
sind. Ermüdungsfreies Arbeiten ist somit von entscheidender
Bedeutung, und die Entlastung des Bewegungsapparates
steht im Zentrum unserer Produktvorgaben. Schauen Sie in
die Fertigungsstraßen, wo zum Beispiel morgens ein
kleinerer und in der Spätschicht ein groß gewachsener
Mitarbeiter am gleichen Arbeitsplatz eingesetzt wird. In
jeder Arbeitssituation und bei jedem Bediener muss die
Konfiguration schnell und leichtgängig an dessen jeweils
bevorzugte Haltung und Arbeitsweise
angepasst werden können.
Mit unseren Tragarmsystemen
lässt sich ohne Kenntnis über die
zukünftigen Bediener der Anlage
schon bei der Konstruktion der
Maschine die optimale und
ergonomisch beste Position der
Bedienelemente realisieren.
Uwe Kunitschke, Geschäftsführender
Gesellschafter HASEKE GmbH & Co. KG,
Porta Westfalica
Ein ergonomischer
Arbeitsplatz
erleichtert
die Arbeit und
schont die
Gesundheit des
Mitarbeiters. Bis
zu 40 % der
Leistung, die ein
Mensch während
seiner Arbeitszeit
erbringen kann,
wird durch falsche Körperhaltung verschwendet.
Hinzu kommt die derzeitige
demographische Entwicklung hin zu einer
immer älter werdenden Gesellschaft. Um die
Gesundheit und Leistungsfähigkeit der
Mitarbeiter dauerhaft zu erhalten, muss
frühzeitig in entsprechende Arbeitsmittel
investiert werden. Nur so können chronische
Krankheiten, wie beispielsweise Rückenleiden,
präventiv verhindert werden. Unsere
Produkte lassen sich auf die Mitarbeiter
einstellen in Höhe, Tiefe und Helligkeit. Das
Standard-Zubehör ist MTM-(Method of Time
Measurement)-optimiert, um beispielsweise
Greifzeiten zu reduzieren und so Verschwendung
in der Planung, Beschaffung und
Anwendung zu reduzieren. Zudem unterstützen
wir den Konstrukteur und Fertigungsplaner
mit entsprechenden Tools wie z. B.
einem Ergonomie-Ratgeber, einer Ergonomie-App
und dem Projektierungstool
MTpro. Mit der ManModel Funktion innerhalb
MTpro lassen sich ergonomische
Aspekte der Arbeitsplatzgestaltung bereits
bei der Planung berücksichtigen. So wird
Ergonomie von Anfang an kostengünstig in
den Fertigungsalltag integriert.
Bildquelle: FRESHIDEA / Fotolia.com
Denis Barrier, Produktmanagement Manuelle
Produktionssysteme, Bosch Rexroth AG, Stuttgart
8 Der Konstrukteur 9/2016

AKTUELL
Werkzeugmaschinen: Auch
im 2. Quartal Auftragsplus
Im 2. Quartal 2016 ist der Auftragseingang
der deutschen Werkzeugmaschinen-Industrie
im Vergleich zum Vorjahreszeitraum
um 16 % gestiegen. Das teilte der Verein
Deutscher Werkzeugmaschinenfabriken
(VDW) mit. Die Inlandsbestellungen lagen
mit 19 % im Plus, die Auslandsnachfrage
stieg um 14 %. Dazu trugen der Euro-Raum
mit 37 % und die Nicht-Euro-Länder mit 10 %
Zuwachs bei. Im 1. Halbjahr legten die Aufträge
um 12 % zu. Während die Inlandsbestellungen
um 10 % stiegen, legten die Orders
aus dem Ausland um 13 % zu. Bei den
Auslandsbestellungen haben vor allem Bearbeitungszentren
und die Fräsmaschinen-
Branche von Großaufträgen profitiert. Der
Umsatz schloss im 1. Halbjahr mit einer
schwarzen Null, der VDW rechnet aber mit
Steigerungen. Auch bei der Zahl der Beschäftigten
in der Branche erwartet der Verband
einen weiteren Anstieg. Im Mai 2016
waren fast 69 000 Menschen in der Werkzeugmaschinenindustrie
beschäftigt – ca. 1 %
mehr als im Vorjahr.
www.vdw.de
Euromold und Airtec zusammen in München
Die Euromold, Leitmesse
für Produktentwicklung,
Werkzeug-,
Modell- und Formenbau,
findet in diesem
Jahr zusammen mit der
Luft- und Raumfahrt-
Messe Airtec in München
statt. Die Euromold,
die auch als
Branchentreff für den
3D-Druck gilt, zieht
nach Angaben des Ausstellerbeirats
von Nordrhein-Westfalen
nach
Bayern, weil aus der
Branche der entsprechende
Wunsch geäußert
wurde und die Region um München als Hightech-Zentrum gilt. Die Airtec war bereits
im vergangenen Jahr in die bayerische Landeshauptstadt gekommen. Nun will man mit der
gemeinsamen Ausrichtung der beiden Messen Synergien nutzen. Die Luft- und Raumfahrt
ist eine Branche, die besonders stark von additiven Fertigungsverfahren profitiert. Zudem ist
der Austausch über Branchengrenzen hinweg, z. B. zwischen Automobilindustrie und Luftfahrt,
ein erklärtes Ziel der Euromold. Die beiden Messen finden vom 25. bis 27. Oktober
2016 statt. Es werden bis zu 600 Aussteller aus 45 Ländern erwartet.
www.euromold.com
www.airtec.aero
THE HEARTBEAT OF INDUSTRY 4.0
Sind Sie bereit für die vierte industrielle Revolution? Bereit für intelligente Fertigungssysteme, die flexibel auf neue Anforderungen reagieren?
Wir bewegen Produkte, Prozesse und Menschen, denn unsere Sensorlösungen und Systeme sind intelligent vernetzte Schrittmacher von Industrie 4.0.
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AKTUELL
KOMMENTAR
Richtig kombiniert ein echter Gewinn
Hydraulik in der Werkzeugmaschine
Für die Anwender von Werkzeugmaschinen zählen vor allem Präzision
und die Stückkosten der Bearbeitung. Die Hersteller müssen darum
sportliche Zielpreise für die Maschinen erreichen und vor allem die
Betriebskosten so niedrig wie möglich halten. Hier bietet die intelligente,
vernetzbare Hydraulik interessante Ansätze, die System-, Energie- und
Wartungskosten zu reduzieren.
Benno Birke, Technischer Leiter der Indus -
trie hydraulik der Bosch Rexroth AG, Lohr
Die unschlagbaren Vorteile der Hydraulik
sind ihre Kraftdichte, ihre
Robustheit und die aufgelöste Bauweise.
Keine andere Technologie
bringt auf so geringem Bauraum so
hohe Kräfte auf, und das auch noch
ohne Wärmeentwicklung im direkten
Arbeitsraum. Gleichzeitig steckt sie
Überlasten und Stöße nahezu verschleißfrei
weg und bietet eine sehr
hohe Lebensdauer. In modernen
Maschinenkonzepten muss sie aber
mehr können: Elektronifizierte Hydrauliklösungen
verknüpfen ihre bekannten
Vorteile mit der elektrischen
Regelung, die Konstrukteure und Inbetriebnehmer
von den elektrischen
Antrieben gewohnt sind.
Moderne Hydraulik kann die Total Cost
of Ownership der Werkzeugmaschine
und damit die Stückkosten nachhaltig
senken. So erzeugen innovative Pumpentriebe
den Volumenstrom bedarfsgerecht
und passen die Drehzahl des
Pumpenmotors dem tatsächlichen
Bedarf an. Je nach Zykluscharakteristik
sinkt der Energieverbrauch der Hydraulik
dadurch um bis zu 80 Prozent. Gleichzeitig
reduzieren diese Lösungen die mittlere
Geräuschemission, so dass bislang notwendige
Schallschutzmaßnahmen entfallen
können.
Ein weiterer, wichtiger Vorteil: Integrierte
Sensoren erfassen die Betriebszustände
und erkennen Verschleiß, bevor er zu
einem Stillstand führt. Das senkt die Wartungskosten
und steigert die Verfügbarkeit
der Werkzeugmaschinen.
Auch bei Hauptfunktionen wie Vorschubachsen
hat die Hydraulik regelungstechnisch
neue Applikationen ermöglicht.
Motion Controls im Schaltschrank oder
direkt im Aktor gleichen mit ihrer Software
die Regelgrößen automatisch aus
und linearisieren die Bewegungsprofile.
Die Motion Controls übernehmen auch
koordinierte Bewegungen einer Vielzahl
von hydraulischen und elektrischen Achsen
im gemischten Betrieb. Inbetriebnehmer
benötigen somit für die Parametrierung
der vordefinierten Funktionen keine
vertieften Kenntnisse der Hydraulik.
In einer ganzen Reihe von Werkzeugmaschinen
kommen einzelne NC-gesteuerte
Hydraulikachsen zum Einsatz. Dank neuer
Entwicklungen ist dazu nicht einmal ein
Hydraulikaggregat notwendig. Servohydraulische
Achsen, eine direkte Kombination
von Aktoren und Antriebseinheiten, erzeugen
hohe Kräfte und bieten alle Vorteile
eines verschleißfreien, stufenlos
verstellbaren hydraulischen Getriebes.
Als einbaufertige Achse nutzen sie einen
eigenen geschlossenen Fluidkreislauf
mit Pumpe, Steuerblock und einem
Druckspeicher. Bei der Inbetriebnahme
kommen die Techniker nicht mit Hydraulik
in Berührung, weil die servohydraulischen
Achsen als ein geschlossenes
System ausgeliefert und wie elektrische
Antriebe parametriert werden.
Die Hydraulik hat in den vergangenen
Jahren große Fortschritte in Richtung
Digitalisierung gemacht. Sie verbindet
heute ihre physikalischen Vorteile mit
zeitgemäßer Regelungstechnik und
hohem Komfort. Eine Vielzahl von
Werkzeugmaschinenhersteller haben
das erkannt und setzen Hydraulik
gezielt in ihren Konzepten ein, um
Die Hydraulik hat in den vergangenen Jahren große
Fortschritte in Richtung Digitalisierung gemacht
System- und Betriebskosten zu senken.
Darum geht es auch zukünftig nicht um
ein grundsätzliches „entweder Hydraulik
oder Elektrik“, sondern vielmehr
darum: „Was ist die technisch und
wirtschaftlich optimale Kombination?“.
Bosch Rexroth stellt mit beiden Technologien
und einem umfangreichen
Applikations Know-How ein breites
Produktprogramm und Systemportfolio
zur Verfügung.
www.boschrexroth.de
10 Der Konstrukteur 9/2016

Fakuma steuert auf 25. Ausgabe zu
Vom 17. bis 21. Oktober 2017 steht das Dreiländereck am Bodensee erneut im Zeichen der
Kunststofftechnik. Dann findet die internationale Fachmesse für Kunststoffverarbeitung
Fakuma zum 25. Mal statt. Der Messeveranstalter P. E. Schall erwartet rund 1700 Aussteller
aus 30 Nationen. Schon jetzt hätten sich 65 % der Aussteller des vergangenen Jahres zur
Fakuma 2017 wieder angemeldet. Schwerpunkte des Ausstellungspektrums stellen die
Technologien Spritzgießen, Extrusion und Thermoformen dar. Herausforderungen wie
Leichtbau, Substitution von Aluminium und Stahl, Reduktion von Materialverbrauch und
Energie, führen zu immer neuen Entwicklungen. Neue Werkstoffe, innovative Kombinationen
von Werkstoffen und Fertigungsverfahren oder Werkzeugkonstruktionen – Fachmessen
wie die Fakuma bieten ihnen eine Plattform und weisen den Weg auf die Märkte.
09.–11. NOVEMBER 2016
MESSEZENTRUM BAD SALZUFLEN
www.schall-messen.de
AGIC übernimmt Gimatic
AGIC Capital gibt die Übernahme der Mehrheitsbeteiligung an der Gimatic Gruppe bekannt.
Damit soll deren Internationalisierung und Expansion beschleunigt werden. Im
Fokus stehen zunehmend mechatronische Produkte, die auch der fortschreitenden Industrie
-4.0-Umsetzung gerecht werden. Die Greifer, Lineartechnik sowie Sensorik für Endkunden
und Zulieferer finden Einsatz in der Automobil-, Kunststoff-, Elektronik-, Lebensmittel-
und Pharmaindustrie sowie Medizintechnik. Gimatic nimmt eine technologische
und markführende Stellung bei kunden- und anwendungsspezifischen Komponenten
und Systemen ein. Bisheriger Investor Xenon sowie CEO und Mitgründer des Unternehmens,
Giuseppe Bellandi, investieren im Rahmen der Transaktion in wesentliche Minderheitsbeteiligungen.
Die Strukturen der Ländergesellschaften bleiben unverändert. Für jedes
Land sollen aber weitere Wachstumshebel verifiziert und spezifisch umgesetzt
werden: Das Wachstum kann dabei organisch oder durch Zukäufe generiert werden.
www.gimaticvertrieb.de
Kooperation: 3D-Druck für die komplette Produktion
Siemens und HP wollen gemeinsam die additive Fertigung vom Prototyping-Werkzeug
zum kompletten Verfahren für die industrielle Produktion weiterentwickeln. Die neue
Technologie soll den 3D-Druck funktionsfähiger Produktionsteile ermöglichen, auch
wenn verschiedene Materialien und Farben verwendet werden. Dafür werden die skalierbare
Multi-Jet-Fusion-Technologie und die HP-Jet-Fusion-3D-Drucker weiter vorangebracht.
Kombiniert werden sie mit dem Software Know-how von Siemens im Bereich Product
Lifecycle Management. Die Lösung soll die Steuerung des 3D-Druckers einschließlich
der Materialeigenschaften bis in die Voxel-Ebene hinein ermöglichen – und dies bis zu
zehnmal schneller und für die Hälfte der Kosten aktueller 3D-Drucksysteme. Damit werde
„ein neues Level an Gestaltungsfreiheit, Anwenderfreundlichkeit und Geschwindigkeit“
sowie „leistungsstärkere Produkte mit geringerem Gewicht und höheren Belastungsgrenzen
erreicht“ erreicht, teilte Siemens mit.
www.siemens.com/plm
VIELFALT FÜR DEN
MASCHINENBAU
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Handhabungstechnik
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Montage- und Messtechnik Handhabungstechnik
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Maschinenteile, Baugruppen und Systeme
www.fmb-messe.de

AKTUELL
KOMMENTAR
Standard für freieres Engineering
Die Rolle von OPC-UA im Umfeld der Industrie 4.0
Für die intelligente Fabrik der Zukunft ist die jederzeitige
Verfügbarkeit relevanter Daten wichtig. Damit sich
Automatisierungs- und Bürowelt verstehen, bedarf es also
einheitlicher Kommunikationsstandards. OPC UA ist eine
solche universelle Steuerungssprache zur Kommunikation
mit übergeordneten ERP-, MES- oder Scada-Systemen.
Bernd Wieseler, Leiter Produktmangement
RFID-Systeme bei Turck in Mülheim
Konstrukteure wollen sich nicht auf
nur einen Hersteller fixieren und
flexibel nach Applikationsanforderungen
und Kundenwünschen ihre
An lagen gestalten können. Dies ist ein
großer Vorteil des Software-Schnittstellen-Standards
OPC UA: einheitliche
Datenmodelle von verschiedenen
Herstellern können genutzt werden, die
grundsätzlichen Funktionen von Komponenten
sind identisch und müssen
daher nicht immer wieder neu im
Projekt umgesetzt werden. Dies geht
nach der „Plug-and-Play-Methode sehr
einfach und erleichtert somit den Austausch
von Komponenten extrem.
Im Grunde ist OPC UA so etwas wie das
Esperanto der Industrieautomation.
Esperanto ist eine einheitliche, einfache
und logisch aufgebaute europäische
Plan-Sprache – eigentlich eine gute
Idee. Sie scheiterte aber bislang an der
Umsetzung in der Praxis. Daher steht
Esperanto im Archiv der eigentlich
guten Ideen irgendwo zwischen dem
papierlosen Büro und der MiniDisc.
Damit dieses Schicksal OPC UA erspart
bleibt, arbeiten die Mitglieder der OPC
Foundation, unter anderem Steuerungs-,
Antriebs- und andere Automationstechnikhersteller,
gemeinsam an der Metasprache
und ihrer Implementierung. Ziel
der OPC Foundation war eine herstellerunabhängige
Schnittstelle, die dem Kunden
den Wechsel und das Kombinieren von
Systemen und Geräten unterschied licher
Hersteller erleichtert. OPC UA basiert im
Unterschied zu OPC auf Ethernet-Technologie,
was den Anschluss an moderne
Steuerungen, PCs und TCP/IP-Netzwerke
der Bürowelt erleichtert.
Die wichtigsten Player der Automatisierungswelt
arbeiten bereits an und mit
dieser Technologie und setzen diese immer
mehr in ihren Produkten um. Der unbestreitbare
Anwendernutzen durch den
offenen Standard trägt zusätzlich zur
breiten Akzeptanz des Protokolls bei.
Anwender können eine SPS oder einen PC
mit OPC-UA-Schnittstelle (der OPC-UA-
Client) einfach mit einem OPC-UA-Server,
also einem Antrieb, Sensor oder anderem
Gerät verbinden. OPC-UA-Geräte
unterschied licher Hersteller können
getauscht und gemischt werden.
Durch die unabhängige Herstellerauswahl
mit OPC UA können sich Konstrukteure
viel mehr auf Maschinenfunktionen und
Kundenapplikation konzentrieren und
müssen nicht um eine spezielle Automationslösung
eines Herstellers „herum konstruieren“.
Dies schafft mehr Freiheitsgrade
und lässt dem Konstrukteur und Anlagenplaner
mehr Kreativität. Ein weiterer Vorteil
ist aber auch, dass die Produkte auf die
jeweiligen Kundenanforderungen direkt
ausgetauscht werden können und dies
nicht erst umständlich neu konzipiert
und programmiert werden muss.
Die Sicherheit in Anlagensystemen, die
immer mehr Daten an überliegend
verknüpfte Systeme weiterleiten müssen,
ist ein großes Thema in einer zunehmend
IT- und Daten-bestimmten Welt.
Hier müssen auch Produktions daten
sicher und störungsfrei übermittelt
werden, um einen einwandfreien Anlagenbetrieb
zu gewährleisten. Auch
hier setzt OPC UA durch Nutzung verschiedener
Kerntechnologien mit seinem
Sicherheitskonzept einen weiteren
Meilenstein in der sicheren Automatisierungswelt.
Zu den sieben Kerntechnologien
von OPC UA gehören neben
Verschlüsselung und Datenintegrität
auch Anwendungsauthentifizierung,
Benutzerauthentifizierung, Benutzerautorisierung
sowie Rückverfolgbarkeit
Die unabhängige Herstellerauswahl mit OPC UA eröffnet dem
Konstrukteur mehr Freiheitsgrade und erlaubt ihm mehr Kreativität
und Verfügbarkeit. All dies erlaubt auch
eine größere Transparenz von Maschinen
und Anlagen und schnelleren Service
durch sichere Remote-Zugriffe.
Projekte und Netzwerke dieser Art sind
auf dem Weg zu Industrie 4.0 unerlässlich.
Denn Industrie 4.0 basiert auf
offenen, standardisierten und weitverbreiteten
Schnittstellen. Nur so kann
vermieden werden, dass die Industrievision
eines Tages im Archiv der eigentlich
guten Ideen zu finden ist.
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12 Der Konstrukteur 9/2016

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Langzeit-Materialtests beweisen, dass Vulkollan®höchste mechanischeBelastbarkeit
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INNOVATION-SCOUTS AUF DER
SPUR VON INDUSTRIE 4.0
SUMMER
Im Sommer 2016 ging unsere Redaktion auf Deutschland-Tour, um mehr über die vernetzte
Produktion zu erfahren. Eine Station dieser Roadshow führte uns zum Sensorik-Spezialisten SICK in
Waldkirch. Tauchen Sie mit uns ein in die Welt der Sinne der Smart Factory.
SUMMER of ENGINEERING ist aber noch viel mehr. In unserem Blog und in unseren Social-Media-
Kanälen berichten wir über Ideen, Visionen und Umsetzungen in Sachen Industrie 4.0. Was sagen
Experten? Welche Umsetzungen gibt es bereits? Was verstehen verschiedene Berufsgruppen unter
diesem Thema? Wie wird sich die Arbeitswelt verändern? Welche konkreten Aufgaben sind
zukünftig zu lösen?
Lassen Sie sich von den Artikeln und Videos überraschen und inspirieren. Gerne dürfen Sie auch
Ihren Kommentar hinterlassen oder uns einfach nur liken, posten und empfehlen.
of
DAS HIGHLIGHT DES JAHRES
ENGINEERING
2016
www.summer-of-engineering.de
SUMMER OF ENGINEERING
ZU GAST
BEI SICK
DIE SINNE DER SMART FACTORY
Sensorik auf dem Weg zur intelligenten Produktion
SUMMER OF ENGINEERING
Sensor Intelligence. – der Claim der Firma Sick aus dem Jahr
2004 ist heute aktueller denn je. Denn Intelligenz ist gefragt,
in der Fabrik der Zukunft. Wer könnte uns also besser Auskunft
geben zum Thema Sensorik 4.0 als das Familienunternehmen
aus Waldkirch? Und wer könnte ein besserer Ansprechpartner
sein, als jemand auf dessen Visitenkarte steht: Geschäftsleitung
Industrie 4.0? Bernhard Müller ist unser Mann. Auf die
Frage nach smarten Sensoren, erklärt er uns: „Die gibt es bei uns
schon lange. Das sind Sensoren, die Funktionalitäten beinhalten,
die über die normale Sensorikaufgabe hinaus gehen. Sie liefern
Zusatzdaten wie Zeitstempel, Geschwindigkeiten, Abstände .... Daten,
die Aufschluss darüber geben können, was in den Prozessen los ist
oder wie es der Maschine geht.“
INTELLIGENZ UND KOMMUNIKATIONSFÄHIGKEIT
Aber Intelligenz alleine reicht nicht aus. Für ein smartes System, eine
Smart Factory, müssen die Informationen auch zur richtigen Zeit am
richtigen Ort zur Verfügung stehen. Und so wurde bei Sick der
Grundstein für den Geschäftsbereich Industrie 4.0 gelegt, aus den
Produkten heraus: „Vor etwa zwei Jahren hatten wir eine Produktlinie
entwickelt, die intelligent ist und zudem noch Vernetzungsmöglichkeiten
bietet, über die Ebene von Maschinensteuerungen hinaus, in
die Ethernet-Welt“, erzählt Bernhard Müller.
„Dann wurde auf einmal die passende Applikation dazu beschrieben
– unter dem Namen Industrie 4.0." Seitdem treibt Bernhard
Müller das Thema bei Sick sowohl außenwirksam als auc h die innere
Organisation betreffend voran.
Heute haben alle neuen Sick-Sensoren diese Kommunikationsfähigkeit
– und das Unternehmen arbeitet stetig weiter an dem
Thema: „Es wird uns vor Herausforderungen stellen, die Kommunikations-Schnittstellen
in der durchvernetzten Welt alle zu bedienen“,
sagt Detlef Deuil, Leiter Produktmanagement Vertical Integration
Products bei Sick. „Da kristallisieren sich ja so langsam einige Standards
heraus, im Sinne von Datenkommunikation, Stichwort
OPC-UA, Stichwort MQTT, um einfach mal zwei zu nennen, oder die
Schnittstelle HTTPS, um mit Cloud-Services zu sprechen. Das sind
genau diese Themen, die wir hier angehen müssen.“ Datensicherheit
ist in diesem Zusammenhang für den Produktmanager ein wichtiger
Punkt: „Also da sehe ich noch eine Aufgabe, die wir als Industrie
beantworten müssen: Wie bekommen wir diese ganzen Themen wie
Cloud und kabellose Datenübertragung abgesichert, sodass die Menschen
sich wohl fühlen, diese Technologien zu nutzen?“. Mehr zum
Thema Sick und Datensicherheit lesen Sie im Infokasten auf Seite 17.
Intelligenz und Kommunikationsfähigkeit sind also gefragt. Aber
was müssen die Sensoren noch können, um zukunftsfähig zu sein?
14 Der Konstrukteur 9/2016

01 Wer könnte zum Thema Sinne
der Smart Factory ein besserer
Gesprächspartner sein als
Bernhard Müller, Geschäftsleitung
Industrie 4.0 der Sick AG?
Martina Heimerl
Mit Industrie 4.0 zieht Intelligenz in die Fabriken ein. Basis dafür sind Informationen, sprich
Daten. Im Prinzip beginnt also alles bei den Datenerfassern, den Sinnesorganen der Technik.
Grund genug für uns, den Sensorspezialisten Sick in Waldkirch zu besuchen, um in die Welt
der Sensorik 4.0 einzutauchen.
„Flexibilisierung ist ein ganz großes Thema“, sagt Detlef Deuil und
nennt das Stichwort „Losgröße 1“. „Die Anlagen, die Maschinen
müssen flexibel auf das jeweilige einzelne Produkt reagieren
können, also müssen wir auch Flexibilität in die Sensorik hineinbringen.“
Und genau das macht der Sensorspezialist jetzt mit Sick
KONSTRUKTEURE MÜSSEN GERÄTE
KÜNFTIG NOCH BREITER UND NOCH
LEISTUNGSFÄHIGER AUFSTELLEN
AppSpace. „Was wir dort dem Markt, sprich OEMs und Integratoren,
anbieten“, erklärt Detlef Deuil, „ist ein Freiraum innerhalb der
Geräte, in dem Anwender ihre Sensorapplikation programmieren
können. So können sie ihre Applikation flexibel umrüsten.“ Im Prinzip
funktioniert das wie beim Smart Phone – eine Hardware, die
mithilfe von Apps verschiedenste Funktionen erfüllen kann.
DIE SACHE MIT DER SOFTWARE
Industrie 4.0 verlagert also auch für Sensorhersteller den Schwerpunkt:
„Wir als Firma Sick werden natürlich damit auch ein Stück
weit Software-Anbieter werden“, sagt Detlef Deuil. Aber es hat auch
seine Grenzen. Bernhard Müller erklärt: „Analytik-Software,
Sensor-Software, das ist unser Thema. Aber übergeordnete Industrie-Software,
wo man ein ERP-System und ein Kunden/Lieferanten-
System zusammenbringt, das ist nicht unser Business.“ Hier kooperiert
der Sensorlieferant daher mit Software-Spezialisten, wie u. a.
Axoom. Bernhard Müller erklärt: „Axoom hat vom Maschinenbauer
Trumpf die Aufgabe bekommen, für den Anlagenbetreiber ein Software-Cockpit
zu generieren, das ihm alle relevanten Daten derart
mundgerecht darbietet, dass er sofort sieht: Wie geht es meinem
System? Sind meine Kosten im Griff? Ist der Materialfluss optimiert?
Hat meine Maschine den Husten? Dieses Cockpit zu schaffen,
diese Transparenz der Fabrik zu schaffen – das glaube ich ist
der Inbegriff von Industrie 4.0“, sagt Bernhard Müller. Und Sick hat
die Sensorik, die das ermöglicht. Im Rahmen der Kooperation
schafft der Sensorspezialist bei seinen Produkten die Treiber für die
Kundensysteme und hilft dabei, die Sensorik zu integrieren.
NEUE GESCHÄFTSMODELLE
Intelligenz, Kommunikationsfähigkeit, Flexibilität, Software-
Schwerpunkt – was verlangen die Veränderungen generell von
Sensorherstellern und wie wird Sick dem gerecht? „Unsere
Der Konstrukteur 9/2016 15

03
02 Ein Bild
von Industrie 4.0, gemalt
von Produktmanagern des Sensorspezialisten
Sick – die ganze Geschichte erzählt
Detlef Deuil im Video: http://bit.ly/SOE16_Sick02
04
SUMMER OF ENGINEERING
Produktlebenszyklen müssen schneller werden, wir müssen deutlich
agiler werden“, stellt Detlef Deuil fest. „Um dabei nah am Markt
zu sein, werden wir einen sogenannten Developers Club gründen,
in dem die User mitarbeiten und netzwerken.“ Ein zweiter Punkt ist
es, Plattformen zu entwickeln und anzubieten. „Die Menschen
wollen immer die gleiche Entwicklungsumgebung haben“, sagt der
Leiter Produktmanagement, „einen möglichst hohen re-use-Grad.
Und das bieten wir mit Sick AppSpace. Es wird ein Ecosystem sein,
in dem die verschiedensten Sensortechnologien laufen, wie Kameras,
2D-/3D-Laserscanner …“ Es werden sich also nicht nur die Produkte,
sondern auch Geschäftsmodelle ändern. „Daten generieren
heißt, Wissen generieren und auf Basis dieses Know-how dann die
richtigen Schritte für die Zukunft abzuleiten. Das ist ein Weg, den
wir gehen wollen“, sagt Detlef Deuil, „gemeinsam mit unseren
Kunden, mit AppSpace, um schneller bessere Produkte auf den
Markt zu bringen.“
Der Kundennutzen steht naturgemäß im Zentrum der Entwick
lung. Die Vorteile, die Anwender mit den Industrie-4.0-fähigen
Sensoren erschließen können, reichen von Umrüstflexibilität über
Materialeffizienz bis zur Vermeidung von Maschinenstillständen –
Stichwort Predictive Maintenance. „Was im Fokus steht, hängt
immer stark von der jeweiligen Applikation ab“, betont Bernhard
Müller. Neben Hardware und Software denkt Sick künftig auch in
Richtung Dienstleistungen. „Was kann man aus Sensordaten
herausholen und wie kann man damit auch entsprechende Events
anstoßen? Diese Themen werden wir unter dem Stichwort Smart
Services dann auch bedienen“, verrät Detlef Deuil.
IN DER EIGENEN PRODUKTION
Das Produkt- und Service-Angebot ist die eine Sache. Wie aber sieht
es mit der eigenen Produktion aus? Ist Sick auch Anwender von
Industrie-4.0-Lösungen? Berhard Müller sagt: „Wir haben eine Produktion,
die heute schon zu Teilen so funktioniert, wie Industrie 4.0
funktionieren soll. Wir haben das schon an Inseln aufgebaut und
sind jetzt dran, es in der gesamten Produktionsfläche zu installieren.
Wir sind gerade dabei, eine neue Produktion aufzubauen, die als
Leuchtturm-Produktion fungieren soll.“
KONSTRUKTION 4.0
Industrie 4.0 verändert Produktion und Produkte, Komponenten
und Maschinen, Unternehmen und Geschäftsmodelle. Was aber
bedeutet Industrie 4.0 für den Konstrukteur und seinen
Arbeitsalltag? Detlef Deuil überlegt kurz: „Im Sinne der zunehmenden
Verschmelzung müssen Spezialisten aus den Bereichen IT, Elektronik
und mechanische Konstruktion sehr vernetzt miteinander
arbeiten, um diese Sensorik der Zukunft sicherzustellen. Eine Herausforderung
ist es auch, die Geräte vom Hardware-Design her, bezüglich
Rechenleistung, Wärmeabfuhr, Leistungsaufnahme und auch
optischer Eigenschaften breiter und noch leistungsfähiger aufzustellen.
Das heißt am Ende des Tages, wir müssen mehr Performance in
die Geräte reinbringen und das wird eine Herausforderung sein".
Was im Kleinen gilt, für die Konstruktion von Sensoren, gilt auch
für den Maschinenbau. „Das Require-Management wird ein großes
Stichwort sein“, sagt Detlef Deuil voraus. Also die Frage: Was soll die
Maschine im Rahmen des Lebenszyklus alles tun können? „Man wird
viele Dinge erahnen müssen“, meint Detlef Deuil. „Und hier dann das
Design richtig zu treffen, das ist die spannende Herausforderung.“
DIE PRODUKTION DER ZUKUNFT
Erahnen, was sein wird – wie sieht wohl die industrielle Produktion
der Zukunft aus? In Bernhard Müllers Augen gar nicht so anders als
heute: „Es wird Maschinen geben. Es wird Menschen geben, die an
den Maschinen arbeiten.“ Dass alles automatisch geht in einer
menschenleeren Fabrik, glaubt der Industrie-4.0-Spezialist nicht.
Er sieht aber eine intelligentere Produktion, in der solche Dinge wie
Rohstoffeffizienz optimiert sind: „Wann baue ich was? Dass man
z. B. energieintensive Arbeiten dann durchführt, wenn die Sonne
scheint und der Wind weht, solche Logiken und Vernetzungen
werden entstehen. Das wird die Geschichte Industrialisierung nicht
16 Der Konstrukteur 9/2016

03 Hier werden Appliaktionen
lebendig: Im Logistic Technology
Center testen Sick-Ingenieure die
Kundenapplikationen in einer voll
ausgerüsteten Testumgebung
04 Detlef Deuil, Leiter Produktmanagement
Vertical Integration
Products bei Sick in Waldkirch spricht
mit der Redaktion über den Wandel in
der Welt der Sensorik
05
05 Über die Sensor Integration
Machine (M.) können im Rahmen von
von Sick AppSpace Daten von Sensoren
und Kameras fusioniert, ausgewertet,
archiviert und übertragen werden
revolutionär völlig ändern, aber es wird anders aussehen als heute
in der Fabrik. Es wird Maschinen geben, die sich irgendwie selbstständiger
verhalten werden, die durch den Prozess gesteuert
werden.“
IDEEN, KREATIVITÄT UND SPIELFREUDE
Die Sensorik ist also offenbar heute schon bereit für die digitale Fabrik.
„Uns geht es darum, dass unsere Sensoren dafür vorbereitet
sind“, sagt Bernhard Müller. Und woran hängt es? Bernhard Müller
sagt: „Es hängt ein bisschen an den fehlenden übergeordneten Software-Strukturen
und es hängt ein bisschen an den Applikationsnotwendigkeiten.
Viele Kunden in der mittelständischen Industrie
sagen: ‚Hab‘ ich doch alles, brauch ich nicht.‘ Wenn ich so drangehe,
wird es nichts werden.“ Nach Bernhard Müllers Eindruck fehlt es in
den Köpfen der Industrie an Problembewusstsein, an Spielfreude,
an der Idee „Was könnte ich denn Tolles aus dem System bauen?
Wenn die Applikation da ist, dann sind auch irgendwelche Softwarefirmen
da, die das umsetzen.“ Und genau hier setzt Sick mit
seinem Sick AppSpace und verschiedenen Kooperationen an. „Wir
wollen die Applikationen highlighten, ein Bewusstsein schaffen,
zeigen, was geht“, erklärt Bernhard Müller. „Wir wollen quasi ein
Türöffner sein, um den Kreativprozess bei den Kunden anzustoßen.“
Bilder: Dr. Michael Döppert; Martina Heimerl; SICK AG
www.sick.de
VIDEO
Was ist die große Herausforderung bei Industrie 4.0 und wie kann
Sensorik dabei helfen, Losgröße 1 wirtschaftlich umzusetzen?
Gehen Sie mit auf eine spannende Reise zu Sick nach Waldkirch.
http://bit.ly/SOE16_Sick01
Bernhard Müller,
Geschäftsleitung Industrie 4.0,
SICK AG, Waldkirch
SECURITY UND DER
WERT DER DATEN
„Mit der Digitalisierung gibt es plötzlich eine neue Welt, in der
wir uns bewegen. In der physischen Welt hat man ein Gefühl:
was ist etwas wert, was nicht, was darf ich, was darf ich nicht.
In der Datenwelt gibt es diese Werthaltigkeit im Moment im
Kopf nicht. Meine Daten, deine Daten, unsere Daten, Eure
Daten – es gibt Menschen, die sehen das so: Daten gehören
allen. Aber in der Industrie ist das ein Todesurteil. Denn der
Wert in der Industrie ist ihre Wissensbasis. Die Datensicherheit
ist eine Frage der Einstellung, des Umgangs, aber auch der
Möglichkeiten. Damit so ein System funktioniert, muss ich die
passende Umgebung schaffen – und das ist für uns der
Industrial Data Space. Wir von Sick wissen, dass wir uns mit
unseren Sensoren so anpassen müssen, dass wir mit solchen
Environments dann auch richtig umgehen. Denn Sicherheit
kann man nicht mehr herstellen, wenn die Daten schon einmal
irgendwo sind. Sicherheit beginnt ganz vorne."
WIE BERNHARD MÜLLER PRIVAT MIT AUTOMATISIERUNG UND
DATENSICHERHEIT UMGEHT, VERRÄT ER IM VIDEO AUF:
http://bit.ly/SOE16_Sick03
Der Konstrukteur 9/2016 17

ELEKTROTECHNIK / INDUSTRIEELEKTRONIK
Konnektivität ohne Kompromisse
Lichtschranken bieten Merkmale für neue konstruktive Freiheiten
Holger Unger
Die hier vorgestellten
Lichtschranken bieten in jeweils
baugleichen Kompaktgehäusen
alle optoelektronischen Funktionsprinzipien.
Ihre Flexibilität in
Anwendung und Montage –
ergänzt unter anderem um die
durchgängig verfügbare IO-Link-
Funktionalität – eröffnet Konstrukteuren
neue Optionen bei der
Sensorintegration.
Einweg-Lichtschranken,
Reflex-Lichtschranken
mit Polfilter, mit Vordergrundausblendung
oder für die Detektion
transparenter Objekte, energetische Reflex-
Lichttaster und solche mit Hintergrundausblendung
sowie messende Lichtschranken
und Distanzsensoren finden sich in den
Baureihen R100, R101 und R103 von
Pepperl+Fuchs. Diese multifunktionalen
Standard-Optosensoren ermöglichen aufgrund
ihrer Merkmale eine hohe konstruktive
Flexibilität. Darüber hinaus machen sie
Innovationen wie die neue Dura-Beam-
Lasertechnologie, die hochpräzise Multi-
Pixel-Technologie und die einheitliche
Usability bei der Inbetriebnahme und Bedienung
zu zukunftssicheren Sensorlösungen.
Die Befestigungssituation
bestimmt die Bauform
Die Erfassungsaufgabe, der vorhandene
Bauraum, die Befestigungsmöglichkeiten
sowie die Zugänglichkeit und Sichtbarkeit
sind die wichtigsten Kriterien für die Auswahl
der geeigneten Sensorbauform in einer
definierten Montagesituationen. Die
Baureihen R100 in Kleinbauform, R101 in
Miniaturausführung und R103 im Gehäuse
mit frontseitigem M18-Gewinde bilden für
spezifischen Befestigungssituationen jeweils
alle opto-elektronischen Funktionsprinzipien
ab. Der mechanischen Integration
sind also kaum noch Grenzen gesetzt –
zumal verschiedene Haltewinkel, Metall-
Holger Unger, Geschäftsbereich Fabrikautomation,
Pepperl+Fuchs GmbH, Mannheim
schutzbügel und Schnellklipp-Montagehalter
weitere Montageoptionen für die
flexible und betriebssichere Befestigung in
Maschinen und Anlagen bieten.
Konnektivität bis in die Cloud
Unter Inbetriebnahme- und betriebstechnischen
Gesichtspunkten geht der Trend
klar in Richtung von Sensoren mit Kommunikationsmerkmalen,
die eine direkte Parametrierung
und Datenabfrage durch Automatisierungssysteme
einer Maschine oder
die oberen Feldbusebenen von Anlagen
ermöglichen. Mit ihrer durchgängig verfügbaren
Kommunikationsfähigkeit per IO-
Link sind die R100, R101 und R103 zudem
für die digital vernetzte Fabrik der Zukunft,
die Smart Factory, ausgelegt.
Mit der Bluetooth-basierten Smart
Bridge-Technologie von Pepperl+Fuchs
Die einheitliche Usability
minimiert die Komplexität
der Sensorparametrierung
können die Lichtschranken-Baureihen
R10x und auch andere IO-Link-fähige Sensoren
und Aktoren, die das standardisierte
IO-Link-Protokoll (IEC 61131-9) erfüllen,
per Smart Bridge-App auf mobilen Endgeräten
abgebildet, über diese parametriert
und bis in die virtuelle Welt der Cloud automatisierungstechnisch
integriert werden.
Hierzu baut das Smart Bridge-System einen
parallelen, funkbasierten Zugangskanal auf,
der Sensor- oder Aktuatordaten direkt aus
dem Kommunikationsstrang zwischen dem
IO-Link-fähigem Endgerät und der Maschinen-
18 Der Konstrukteur 9/2016

STATEMENT
Dr. Michael Döppert, Chefredakteur
Diese Sensoren sind fit für
Industrie 4.0! „Konnektivität
ohne Kompromisse“ umfasst bei
ihnen die mechanische Integration
in die Maschine, die Einbindung
in Automatisierungskonzepte- bzw.
Kommunikationsstrukturen und
darüber hinaus auch die Verknüpfung
in die Cloud – in die Ebene
des Internets der Dinge.
UNSER
HERZ
SCHALLT
ULTRA.
steuerung rückwirkungs- und unterbrechungsfrei
abgreift.
Genutzt werden kann diese Funktionalität
zum einen, um die Parametrierung einzelner
oder bau- und funktionsgleicher Sensoren
zu vereinfachen und zum andern, um
im Betrieb – parallel zur kabelgebundenen
Datenübertragung an die Steuerung –
Funktions- und Zustandsdaten extern zu
überwachen. Abweichungen und Fehler
z. B. durch mechanischen Verschleiß, elektrische
Störungen oder veränderte Umfeldbedingungen
können so permanent überwacht
und erkannt werden.
Einheitliche Usability
Die Smart Bridge-App bietet durch ihre
übersichtliche und leicht verständliche
Dipl.-Ing. Oliver Liedtke
Entwicklung Gehäusekonstruktion
Seit mehr als 25 Jahren entwickeln unsere
Ingenieure Ultraschallsensoren für die
industrielle Automatisierungstechnik.
Zum Beispiel unseren Alleskönner mic+
mit Digitaldisplay.
Besuchen Sie uns vom 22.-24. November
2016 auf der SPS IPC Drives in Nürnberg,
Halle 7A, Stand 7A-401.
01 Diese multifunktionalen Standard-Optosensoren ermöglichen
dem Maschinenbauer viele konstruktive Freiheitsgrade
microsonic.de

ELEKTROTECHNIK / INDUSTRIEELEKTRONIK
Bedienoberfläche ein Höchstmaß an
Usability – eine Eigenschaft, die auch für
alle Optosen soren der neuen, zukunftsorientierten
Produktarchitektur gilt: Die R100,
R101 und R103 können über die Baureihen
hinweg und in jeder sensortechnischen
Ausprägung einheitlich am Gerät eingestellt
und bedient werden.
Das Look-and-Feel bei einer Reflexionslichtschranke
R100 ist das Gleiche wie bei
einem Lichttaster mit Hintergrundausblendung
der Produktfamilie R101 oder einem
R103-Distanzsensor. Per Multiturn-Potenziometer
lassen sich Empfindlichkeit,
Schaltschwelle und Betriebsmodus einstellen;
die Wahl der Schaltungsart sowie das
Teach-in des Schaltpunktes erfolgt über
eine Drucktaste. Einheitlich über alle aktuellen
und künftigen Baureihen hinweg ist
auch das Anzeigekonzept. Zwei LED visualisieren
die Betriebsbereitschaft, die Schaltungsart,
die freie Lichtstrecke für die
Detektion bzw. Distanzmessung, das
Erreichen der Funktionsreserve sowie eine
eventuelle Strahlunterbrechung. Die einheitliche
Usability minimiert die Komplexität
der Sensorparametrierung, spart Zeit
und Kosten bei der Inbetriebnahme und
gewährleistet eine funktions- und betriebssichere
Bedienung der Sensoren.
Zukünftige Sensorik-
Infrastrukturen
Gehäusebauformen im montagekompatiblen
Marktstandard und gängige elektrische
Anschlussoptionen – M8-Anschlussstecker,
M8- oder M12-Pigtail oder Kabelabgang
– ermöglichen es, in vorhandenen
Sensorik-Infrastrukturen von Maschinen
und Anlagen 1:1 auf die R10x umzusteigen.
Die neue Lichtschrankengeneration steht
zudem erst am Anfang ihres Produktlebenszyklus
– was unter Planungs-, Engineering-
und Verfügbarkeitsgründen der
ideale Zeitpunkt ist, um sie jetzt per CAD
in neue Maschinenkonzepte z. B. der Verpackungs-,
der Lager-und Fördertechnik
zu integrieren – und in deren Product
Lifecycle Management.
Die Baureihen R100, R101 und R103 sind
zudem – neben IO-Link für die Integration in
Industrie 4.0-Umgebungen als Standard –
auch deshalb aus konstruktiver Sicht zukunftssicher,
weil sie Innovationen bieten, mit
denen die künftig weiter steigenden Anforderungen
an die Detektionsleistung und Erfassungssicherheit,
z. B. bei Kleinteilen oder in
High Speed-Prozessen, sicher erfüllt werden.
Völlig neu entwickelt wurde z. B. die
DuraBeam-Technologie der Laservarianten
der Sensorfamilien. Sie vereint die Vorteile
von LED-Sendern und die Stärken von
Laserdioden. Dadurch bieten diese Lasersensoren
– ohne auf Detektionsleistung zu
verzichten – eine deutlich verbesserte Energieeffizienz,
eine erhöhte Lebensdauer und
einen erweiterten Betriebstemperaturbereich.
Da die DuraBeam-Lasertechnologie mit
ihrem besonderen Strahlprofil auf einem Objekt
immer einen scharf konturierten, kreisrunden
Lichtfleck abbildet, sind die Lichtschranken
und Distanzsensoren auch bestens
für die sehr präzise Detektion und Entfernungs
messung kleiner Objekte geeignet.
Ein weiteres technologisches Highlight ist
die Multi-Pixel-Technologie (MPT) der Sensoren.
Diese setzt auf „Messen statt Tasten“ und
ist gegenüber energetischen Erfassungsprinzipien
eindeutig prozesssicherer. Der Grund:
Die MPT nutzt bei der Detektion durch Distanzmessung
die Vorteile der geometrischen
Triangulation auf einem integrierten Multi-
Pixel-Array. Intelligente Software-Algorithmen
zur Auswertung ermöglichen auch in
Nahbereichsapplikationen höchst präzise, zuverlässige
Messergebnisse sowie ein sicheres
Detektions- und Schaltverhalten auch bei
Störein flüssen aus dem Objekthintergrund.
www.pepperl-fuchs.com
WORK
www.elektror.de.
Elektror.indd 1 01.08.2016 14:36:00
20 Der Konstrukteur 9/2016

ELEKTROTECHNIK / INDUSTRIEELEKTRONIK
Baureihe multifunktionaler Sicherheitsrelaisbausteine
Die Schmersal Gruppe hat eine neue Familie von
Sicherheitsrelaisbausteinen mit acht Basisvarianten
vorgestellt. Ein Merkmal der Baureihe
Protect SRB-E ist, dass mit jeder Basis-Ausführung
mehrere Dutzend bestehender
SRB-Bausteine ersetzt werden können. Jeder
Baustein ist für bis zu elf verschiedenen
Anwendungen konfigurierbar. Es können alle
gängigen Sicherheitssensoren und elektromechanischen
Schutzeinrichtungen überwacht
werden. Eine andere Variante der Baureihe
zeichnet sich außerdem durch p-schaltende
sichere Power-Halbleiterausgänge bis 5,5 A aus. Sie eignet sich
für sichere Anwendungen mit hohen Schaltleistungen in Verbindung
mit kurzen Zykluszeiten. Weitere Varianten sind mit einer
Kombination von sicheren Relaisausgängen und Si-Halbleiterausgängen
der Kat. 4/PL e ausgestattet oder mit einer Eingangserweiterung
für bis zu vier Sensoren, die ebenfalls bis zu einem
Performance Level PL e überwacht werden können. Eine Kombi-
Variante ermöglicht es, zwei Sicherheitsfunktionen mit einem
Gerät zu überwachen, wie etwa ein Zweihand-Bedienpult und
eine Not-Halt-Funktion.
www.schmersal.com
Geschützte
Kabelführung
Perfekt verbunden
Zur sicheren Einführung von
Wellschläuchen an Maschinen
und Anlagen eignen sich die
Flanschwinkel Confix FWS von
Icotek. Das Anbaugehäuse und
der aufklappbare Deckel sind
durch ein Scharnier verbunden.
So können keine Teile verloren
gehen, und die Installation
gestaltet sich einfach. Die
Flanschwinkel werden als
vormontierte Bauteile geliefert.
Sie sind in der Ausführung
Confix FWS-A mit metrischem
Innengewinde zur Aufnahme
einer Schlauchverschraubung
oder als Confix FWS-B mit einer
Aufnahme zur direkten
Fixierung eines Schutzschlauches
erhältlich. Ergänzt werden
können sie mit den Wellschläuchen
Confix WS. Diese sind als
UV-beständige Polyamidschläuche
für hohe bis sehr
hohe mechanische Belastungen
oder als Polypropylenschläuche
mit hoher Beständigkeit gegen
Säuren und Laugen verfügbar.
Zum Programm gehören
außerdem die teilbaren
Wellschläuche Confix WST zur
Einführung konfektionierter
Leitungen oder für Nachrüstungen
und die passenden
Schlauchhalter Confix SH.
ROBA ® -DS
die stoßfeste und wirklich
spielfreie Ganzstahlkupplung
Wir stellen aus:
Halle B5/Stand 403
Wir stellen aus:
MOTEK Stuttgart
Halle 6/Stand 6325
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absolute Zuverlässigkeit und Top-Qualität. Deshalb haben
wir uns bei den Wellenkupplungen für die spielfreie ROBA ® -DS
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ThyssenKrupp System Engineering in Langenhagen
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ELEKTROTECHNIK / INDUSTRIEELEKTRONIK
Auch Sehen will gelernt sein
Wie industrielle Bildverarbeitung die Möglichkeiten der Maschinenautomation erweitert
Arno Dewald
Steuerung und Bildverarbeitung
perfekt zu „verheiraten“ ist der
Anspruch des Automatisierungsspezialisten.
Der Komplettausrüster
für die Maschinenautomation
und Integrator begreift Bildverarbeitung
als einen Schlüssel zur
Erhöhung des Automatisierungsgrades
und bezieht sie in seine
ganzheitlichen Lösungen ein. Dies
beschreibt der Autor im Folgenden
am Beispiel der Elektronikfertigung.
Dipl.-Ing. (FH) Arno Dewald,
Eckelmann AG, Wiesbaden
Unerlässliche Basis für jede intelligente
Bildverarbeitungslösung ist, dass der
Automatisierer gemeinsam mit dem
Maschinenbauer ein genaues technisches
Verständnis für den Prozess und die Anforderungen
an die Bildverarbeitung erarbeitet.
Nur wer weiß, worauf es bei einem
Bearbeitungsprozess ankommt, kann auch
verstehen, was gesehen werden soll und
Bildverarbeitung zweckgemäß einsetzen.
Einige typische Bildverarbeitungsaufgaben
an Maschinen sind:
n Visualisierung von Maschine, Werkstück
oder Werkzeug
n (Bauteil-)Erfassung: Lagekorrektur von
Werkstücken („global“ d. h. Erfassung der
Bauteillage (z. B. über Passermarken oder
geometrische Merkmale) oder „lokal“
d. h. Konturverfolgung an Werkstücken
(z. B. Detektion von Bauteilkanten,
Schweißnähten, Ritzen o. Ä.)
n Vermessung von Bauteilen bzw. Ermittlung
der geometrischen Abmessungen
n (Bauteil-)Identifikation (und Klassifikation)
von Werkstücken beziehungsweise Bauteilen,
Ladungsträgern, Werkzeugen
n (Bauteil-)Bewertung / Qualitätskontrolle:
Anwesenheits- bzw. Vollständigkeitskontrolle
bei Werkstücken; Korrektur bzw.
Verschleißmessung von Werkzeugen.
Bildverarbeitung am Beispiel
Nutzentrennen
Anhand von Nutzentrennern lassen sich
einige dieser Aufgaben veranschaulichen.
Elektronische Baugruppen werden im sog.
Nutzen gefertigt. Ein Produktionsnutzen
besteht aus mehreren identischen Baugruppen.
Diese müssen vereinzelt werden.
Je nach Größe der Elektronikproduktion geschieht
dies halbautomatisch oder vollautomatisch
in einer Fertigungslinie.
In einem Nutzentrenner sind Säge- und
Frässpindeln präzise von einer CNC anzusteuern.
Damit die CNC weiß, wo exakt zu
schneiden, fräsen und bohren ist, muss das
Bauteil identifiziert bzw. klassifiziert werden,
um das passende Bearbeitungsprogramm
zu laden. Hierfür können per Bildverarbeitung
in Bruchteilen von Sekunden Text
(OCR), Barcode, Datamatrixcode oder
22 Der Konstrukteur 9/2016

grafische Merkmale auf den Leiterplatten
erkannt werden.
Welche Position hat der Nutzen relativ
zum Werkzeug bzw. wie ist seine Lage im
Maschinenkoordinatensystem? Auch hier
kann Bildverarbeitung schnell die Antwort
liefern. Hierzu bestimmt ein kalibriertes
vorgegebener Toleranzen ausgeführt wurden.
Hierzu kann wiederum Bildverarbeitung
z. B. Schnittkanten und Trennschlitze
vermessen und z. B. auch erkennen, ob und
wo eine automatische Nachbearbeitung erforderlich
ist. Qualitätssicherung und Prozesskontrolle
greifen hier perfekt Hand in
Für viele Maschinenbauer gehört Bildverarbeitung
heute als Add-on zum Innovationsmodell
Bildverarbeitungssystem die Position über
sog. Fiducial-Marks bzw. Passermarken.
Diese sog. optische Ausrichtung ist schneller
und präziser als das Ausrichten über
mechanische Anschläge.
Nach der Vereinzelung der Baugruppen
möchte man wissen, ob die Bearbeitungsschritte
korrekt, vollständig und innerhalb
Hand. Eine solche optische Inline-Qualitätskontrolle
mit Feedback an die Steuerung
ist für sehr viele Bearbeitungsverfahren
interessant.
Schließlich kann Bildverarbeitung auch
zur Dokumentation einzelner Fertigungsschritte
eingesetzt werden. Dies kann z. B.
für Branchen wie die Automobilindustrie
01 Blick in einen Nutzentrenner mit Kamera-Einheit

ELEKTROTECHNIK / INDUSTRIEELEKTRONIK
02 In das HMI integrierte Bildanalyse
03 Aufbau einer integrierten
Bildverarbeitungslösung
STATEMENT
Dr. Michael Döppert, Chefredakteur
Bildgebende Sensoren und die
Verarbeitung der Bilddaten ist
sicherlich die anspruchsvollste
Form von Sensorik auf optischer
Basis. Im Hinblick auf Industrie 4.0
und selbstlernende Maschinen
kann die Bildverarbeitung die
Grundlage für sehende Maschinen
darstellen. Im Folgeschluss könnten
Maschinen auch über Sehen lernen
oder Aktionen auslösen, sich über
Sehen auch selbst steuern – ein
Aspekt der zum Beispiel in der Service-Robotik
in Zukunft eine entscheidende
Rolle spielen könnte.
interessant sein, die hohe Anforderungen
an die Rückverfolgbarkeit stellen. Das Beweisfoto
ist dabei eher ein kostenloses
Nebenprodukt. Bildbasierte Dokumentationsverfahren
haben den Vorteil der optischen
Evidenz: Bilder können Prüfprotokolle
sinnvoll ergänzen und bei Beanstandungen
als vielleicht entscheidender
Beweis dienen.
In der Regel werden die Bilddaten da rüber
hinaus natürlich zur Qualitätssicherung und
statistischen Auswertung genutzt. Zur Qualitätssicherung
können im Prinzip jegliche
technisch sichtbaren Qualitäts parameter
untersucht werden, ob Vollständigkeit, Muster,
geometrische Merkmale, die Beschaffen-
heit von Oberflächen oder Kanten, oder ob
ein Barcode oder Datamatrixcode korrekt
und vollständig aufgedruckt wurde.
Bildverarbeitung als fester
Bestandteil
Will man komplexe Aufgaben wie bei dem
zuvor beschriebenen Nutzentrenner mittels
Bildverarbeitung lösen, stößt man mit fertigen
Vision-Sensoren schnell an Grenzen.
Diese sind meist nur für eine Standard-Aufgabe
optimiert, wie z. B. das Aussortieren
von Schlechtteilen oder das Lesen von
Codes für das Tracking & Tracing.
In der Maschinenautomation sind hingegen
weitaus flexiblere Systeme gefragt, die
mehrere Aufgaben übernehmen können
und sowohl mit der Steuerung wie der Bedienung
in ständigem Austausch stehen.
Dies fängt bei simplen Aufgaben wie einer
Live-Bilddarstellung in der Benutzeroberfläche
an und geht bis zu anspruchsvollen
Aufgaben wie der Kalibrierung von Achssystemen
oder der Lagekorrektur von Werkstücken.
Für solche Fälle müssen Vision-
Systeme und Maschinensteuerung perfekt
aufeinander abgestimmt sein.
Damit überhaupt geeignete Bilder entstehen
welche mit Algorithmen ausgewertet
werden können, müssen die richtigen
Methoden zur Bildaufnahme (Kamera,
Optik und Beleuchtung) ausgewählt und
angewandt werden. Denn wenn die relevanten
Eigenschaften des (Prüf-)Objekts
auf den Bildern nicht sichtbar (zu machen)
sind, helfen einem auch die besten Algorithmen
und Filter bei automatisierten Entscheidungen
nicht weiter.
Und in der Maschinenautomation geht
es häufig auch ganz konkret um die
Einbau situation und die sichere Einhausung
der Kamera. Anders als bei einer
intelligenten Kamera von der Stange, kann
man bei Bildverarbeitungslösungen von
einem Integrator wie Eckelmann darauf
vertrauen, dass alle Automatisierungskomponenten
am Ende wirklich harmonieren
und passen.
Bildverarbeitung profitiert
von Kooperation
Eckelmann verzeichnet in den letzten Jahren
eine vermehrte Nachfrage nach Bildverarbeitungslösungen.
Für viele Maschinenbauer
gehört Bildverarbeitung heute als
Add-on zum Innovationsmodell. Daher
arbeitet das Machine-Vision-Team von
Eckelmann sehr eng mit dem Bereich
Maschinenautomation zusammen, um
ganzheit liche Lösungen zu erarbeiten.
Dadurch will Eckelmann seinen Kunden
Lösungen mit einem noch höheren Integrationsgrad
bieten und auch vermehrt standardisierte
Lösungen für Bildverarbeitung
an Werkzeugmaschinen entwickeln, die
sich perfekt mit den eigenen Steuerungen
der E°EXC Familie verstehen.
Bilder: Aufmacherbild und Bild 3 Eckelmann AG;
Bilder 1 und 2 Rex Automatisierungstechnik
www.eckelmann.de
24 Der Konstrukteur 9/2016

Individuelle Funk-Befehlsgeräte
Mit der RF BF 74-Serie
bietet Steute Wireless eine
Baureihe von Funk-Befehlsgeräten,
die sich schnell
individuell anpassen lässt
– und zwar über einen
Online-Konfigurator auf
der Unternehmens-Seite
www.steute.com. Der
Anwender wählt dort zunächst die Gehäusegröße für ein, zwei oder
drei Bedienelemente und den Typ der Bedienelemente – zwölf
verschiedene Betätiger stehen zur Wahl. Dann werden die
Empfangseinheit und die gewünschte Funkfrequenz eingestellt.
Zum Schluss lässt sich entscheiden, ob das Funkbediensystem
fertig montiert oder in Einzelteilen geliefert werden soll. Es kann
direkt online ohne ein Angebot anfordert werden. Bei der Montage
der Funkbediensysteme ist kein Verlegen und Anschließen von
Leitungen erforderlich. Das Gehäuse muss nur an der Wand oder
an der Maschine angebracht und das Bediensystem im Teach-in-
Betrieb mit der Auswerteeinheit verbunden werden.
www.steute.com
Schnelle Leitungsbelegung
durch flexible Lamellenbügel
Die Energieführungsketten der Serie
Easy Trax von Tsubaki Kabelschlepp
ermöglichen eine schnelle Leitungsbelegung:
Kabel und Schläuche
werden einfach in die flexiblen
Lamellenbügel eingedrückt – ohne
Werkzeug. So lässt sich in weniger als
1 s bis zu 1 m Energieführungskette
befüllen. Die Lamellenbügel
schwenken seitlich und nicht in den Leitungsraum, sodass ein
hoher Befüllgrad erreicht wird. Ein Trennstegsystem inklusive
Höhenunterteilungen sorgt für eine sichere Separierung der
Leitungen. Die Energieführungsketten sind mit Innenhöhen von
4,6 bis 31 mm und Innenbreiten von 7 bis 78 mm verfügbar. Mit
der 2K-Technologie lassen sich Energieführungsketten realisieren,
die stabil und gleichzeitig flexibel sind. Die Kettenkonstruktion
gewährleistet eine hohe Torsionssteifigkeit und unterstützt
frei tragende Längen bis 2,4 m. Mit einer integrierten Geräuschdämpfung
ist die Vollkunststoff-Kette im Betrieb sehr leise.
www.kabelschlepp.de
I n g e n i e u r s k u n s t 4 . 0
Für Maschinen- und Anlagenbauer steht es 4 :0. Die 4. industrielle
Revolution steht auf der digitalen Agenda der Welt. Das Fundament
für die Kunststoffproduktion der Zukunft. Das Ziel: Produktionsprozesse
zu vernetzen und zu verzahnen. Die weltweit bedeutendste
Messe der Kunststoff- und Kautschukindustrie präsentiert Ihnen mit
rund 3.200 Ausstellern in 19 Messehallen auf über 171.000 m 2
Ausstellungsfläche das gesamte globale Angebotsspektrum der
Branche. Alles, was in Zukunft die Welt bewegt. Planen Sie jetzt Ihren
Besuch.
Y o u r K e y t o the F u t u r e
Kühlgeräte für Industrieanlagen
Pentair, Anbieter im Bereich Equipment Protection stellt
Produkte für die Infrastruktur der elektrischen Automatisierung
her. Das Unternehmen hat nun das Kühlgerät Spectracool Slim
Fit der Marke Hoffman vorgestellt. Es wurde speziell für die
Kühlung von Industrieanwendungen entwickelt. Durch die neue
Master-Slave-Funktion können jetzt bis zu vier Geräte miteinander
kommunizieren. Pentair bietet Produkte für die Industrie
und komplette Lösungen mit modifizierten Gehäusen und
Kühlgeräten an.
www.pentairprotect.com
k-online.com

Dr. Volker Engels
Mit einem multi-spot
Laser-Distanzsensor wird ein
kompaktes Messgerät für
Messungen auf anspruchsvollen
Oberflächen vorgestellt. Egal ob
inhomogene glänzende, nicht
spiegelnde Metallobjekte oder
extrem raue Oberflächen, der
Sensor liefert exakte und
wiederholgenau Messergebnisse
ohne aufwändige Umrechnung
oder externe Software.
Im Strahl des Lichtes
Laser-Distanzmessung bei extrem rauen
und glänzenden Oberflächen
Laser-Distanzsensoren sind heutzutage in
vielen Branchen ein wichtiger Bestandteil
in der Fabrikautomation sowie in Prozessen
zur Qualitätssicherung. Sie messen
berührungslos Distanzen, Breiten, Positionen
und Durchmessern von Objekten mit hoher
Genauigkeit. Laser-Distanzsensoren von
Baumer beruhen auf dem Triangulationsprinzip.
Der Sensor sendet einen Lichtpunkt
oder Lichtstrahl auf das zu messende
Objekt und das reflektierte Licht trifft im
Sensor in einem speziellen Winkel auf eine
Empfängerzeile. Je nach Distanz ändert
sicher der Einfallswinkel und somit die
Position des Lichtpunktes auf dem Empfänger.
Die Kombination von Photodiodenzeile
und Mikrocontroller ermöglicht
die Unterdrückung von störenden Reflexionen
und ergibt somit zuverlässige Daten auf
kritische Oberflächen.
Unterschiedliche
Leistungsmerkmale
Da die Anwendungen sehr unterschiedlich
und vielseitig sind, müssen auch die Laser-
Distanz-Sensoren unterschiedliche Leistungsmerkmale
aufbieten. Neben unterschiedlichen
Baugrößen und Reichweiten
Dr. Volker Engels, Baumer Electric AG,
Frauenfeld (CH)
spielt vor allem die Strahlform eine wichtige
Rolle. Dank der kontinuierlichen Weiterentwicklung
bietet Baumer hierzu jetzt mit
dem neuen Messprinzip „multi-spot“ drei
unterschiedliche Strahlformen in seinem
Mesax Portfolio.
Mesax laser-point Sensoren erfassen
dank einer Spotgröße von weniger als
0,4 mm selbst sehr kleine Objekte mit einer
hohen Präzision. Sie kommen deshalb z. B.
im Bereich Assembling & Handling zum
Einsatz, wenn es darum geht Positionsüberprüfungen
auf Basis von Abstandsmessungen
durchzuführen. So kann ein Mesax
laser-point Sensor die Position von Zahnrädern
in der Uhrenherstellung schnell und
präzise überprüfen. Die Sensoren sind so
genau, dass Sie z. B. auch im Bereich der
Elektroindustrie für die Höhenmessung
einzelner Mini-Bauelemente eingesetzt
werden können.
Für leicht raue Oberflächen bietet das
Mesax Portfolio Sensoren mit einem etwas
erweiterten Strahl (Mesax laser-line). Dank
einer Laserline von bis zu 10 mm wird der
Mittelwert einer rauen Oberfläche präzise
gemessen. So lassen sich Distanzen auch auf
unbehandelte Holzbretter messen. Ein weiterer
Einsatzbereich ist auch die Bestimmung
der Garnlänge durch die Messung des
Rollendurchmessers in der Textilindustrie.
Die Herausforderung für Laser-Distanzsensoren
liegt aber immer noch in der
Messung auf sehr rauen und glänzenden
Oberflächen. Hier erreichen zu wenige oder
gar keine Messinformationen den Sensor,
um verlässliche bzw. präzise Messergebnisse
zu erzielen. Bisher musste in solchen
Fällen auf andere Technologien wie z. B.
Ultraschall ausgewichen werden. Im Vergleich
zu optischen Sensoren sind diese
aber wesentlich langsamer.
Auch die Implementierung von hochpräzisen
optischen Mess-Systemen mit externer
Software ist für viele Applikationen zu
teuer und zu aufwändig. Hier schließt
Mesax multi-spot die Lücke.
Die multi-spot Sensoren
Im Mesax multi-spot Sensor ermöglichen
die drei integrierten Messmodi Mittelwert,
Minimum und Maximum unterschiedliche
Messungen. Die Modi selber werden einfach
und schnell direkt über ein intuitives
Touch-Display eingestellt. Die gemessenen
Distanzwerte werden direkt in mm angezeigt,
eine externe Umrechnung ist nicht
notwendig. Im Vergleich zu aufwändigen
Mess-Systemen ist der Sensor also optimal
auf die Funktion Distanzmessung zugeschnitten.
Durch die Kalibrierung ab Werk
ist er sogar sofort einsatzbereit.
Das multi-spot Messprinzip von Baumer
beruht auf dem Lichtschnittverfahren.
Basierend auf dem Triangulationsprinzip
wird dabei der bis zu 62 mm breite Laserstrahl
auf eine Empfängermatrix abgebildet
26 Der Konstrukteur 9/2016

ELEKTROTECHNIK / INDUSTRIEELEKTRONIK
01 Der Sensor kann Distanzen selbst auf leicht gebogene Flächen
wie einer Schleifscheibe messen
02 Spiegelnde Metallobjekte, wie hier eine Pkw-Tür, bereiten dem
Sensor keine Probleme
und bis zu 600 Distanzinformationen ermittelt.
Die intelligente Auswertung dieser
Distanzinformationen erfolgt direkt im Sensor,
der die daraus resultierende Distanz
berechnet.
Der Sensor bietet dank einer Auflösung
von bis zu 2 µm bei einer Messfrequenz von
500 Hz außergewöhnlich stabile und präzise
Messergebnisse selbst auf extrem raue und
inhomogen glänzende Oberflächen sogar
bei variierenden Fremdlichtbedingungen.
Aus diesem Grund eignet sich der Sensor
für eine Vielzahl an Applikationen aus der
Mess- und Prüftechnik.
Multi-spot in der Praxis
Wie bereits erwähnt, eignet sich der Mesax
multi-spot selbst für Distanzmessungen auf
sehr raue Oberflächen. In den meisten
Applikationen kommt dabei der Modi „Mittelwert“
zum Einsatz. Je nach Art und Form
der Oberfläche kann das Messfeld eingeschränkt
werden. Die Sensoren erfassen
dann über einen festgelegten Messbereich
eine Vielzahl von Messwerten und berechnen
automatisch den Mittelwert. So können
Distanzen selbst auf leicht gebogene
Die Auswertung der Distanzinformationen erfolgt direkt
im Sensor, der die daraus resultierende Distanz berechnet
Flächen wie z. B. einer Schleifscheibe gemessen
werden. Der vom Sensor gelieferte
Distanzwert mit einer absoluten Genauigkeit
kleiner als 0,1 mm wird direkt in der
Regelung der CNC Maschine verwendet.
Bei inhomogen glänzenden Objekten
kommt es oft zu einem hohen Streuverlust, so
dass das Licht eines auf der Oberfläche
reflektierenden Laserspot nicht immer zurück
zum optischen Empfänger gelangt.
Dank der Mesax multi-spot Technologie mit
über 600 Mess werten liegen in der Regel genügend
Distanzinformationen im Sensor
vor, um eine präzise Messung der Distanz
im Mode «Mittelwert» durchzuführen. Auf
diese Weise können auch glänzende Formteile
in der Qualitätsprüfung präzise vermessen
werden, ob es um sehr kleine,
schnelle Objekte, große Distanzen geht.
www.baumer.com
TOP
TECHNOLOGY
MADE IN
GERMANY
HIGH SPEED DRIVE
Frequenzumrichter für Hochgeschwindigkeitsanwendungen
bis 275 kVA bzw. Drehzahlen bis 480.000 1/min.
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Der Konstrukteur 9/2016 27

ELEKTROTECHNIK / INDUSTRIEELEKTRONIK
Universeller Leistungssteller
mit intelligenten Features
Leistungssteller finden dort
Anwendung, wo entweder
zu viel oder zu wenig
Leistung für den Prozess
nachteilig bzw. unwirtschaftlich
ist. Müssen
Lüfter, Strahler oder Heizelemente
in definierten Bereichen
betrieben werden, bietet der neue
Leistungssteller TS 230-10 von
Leber Ingenieure eine passende
Lösung. Da es sich beim TS 230-10 um
ein Mikrokontroller basiertes-Gerät handelt, sind
kundenspezifische Anpassungen vieler Parameter
problemlos über eine Software möglich. Der
2,3-kW-Steller ist für eine Eingangsspannung von
230 V AC ausgelegt und steuert die Leistung durch
Phasenanschnitt. Der maximale Ausgangsstrom
beträgt 10 A. Durch eine Steuerspannung von 0-10 V
oder ein externes Potentiometer lässt sich die
Ausgangsspannung stufenlos einstellen. Geeignet ist
der TS 230-10 sowohl für induktive als auch ohmsche
Lasten. Über zwei auf der Gerätefront integrierte
Potentiometer kann eine untere und eine obere
Spannungsgrenze ganz einfach eingestellt werden,
wodurch die angeschlossene Last sogleich im neu
definierten Spannungsbereich „angefahren“ wird.
Genau dieses Feature ist für viele Anwendungen
unabdingbar. So müssen z. B. Lüftungen und Ventilatoren
abhängig von der Raumtemperatur geregelt
oder Heizelemente bzw. Strahler immer vorgewärmt
werden um einen materialschonenden Betrieb zu
gewährleisten. Über die integrierte Sanftanlauf-
Funktion werden Kaltanlaufströme reduziert, was
die Lebensdauer der angesteuerten Lasten
signifikant verlängert.
www.leber-ingenieure.de
Laser Distanzsensor auch
für schwierige Oberflächen
Ein kompaktes und durch Kalibrierung
sofort einsatzbereites Messgerät für sehr
raue und inhomogen glänzende Oberflächen
in der Fabrikautomation und der
Qualitätssicherung ist der Laser-Distanzsensor
Mesax OM70 Multi-Spot von
Baumer. Sogar Messungen bei variierenden
Fremdlichtbedingungen können mit ihm
durchgeführt werden. Das Multi-Spot-
Messprinzip beruht auf dem Lichtschnittverfahren. Basierend auf dem
Triangulationsprinzip wird dabei der bis zu 62 mm breite Laserstrahl auf eine
Empfängermatrix abgebildet. Dabei werden bis zu 600 Distanzinformationen
ermittelt. Die Auswertung dieser Informationen erfolgt direkt im Sensor, der
die daraus resultierende Distanz berechnet. Mit einer Auflösung bis 2 µm bei
einer Messfrequenz von 500 Hz liefert der Sensor stabile und präzise
Messergebnisse.
www.baumer.com
Kostenrechner für Schaltschrankklimatisierung
Schaltschrankklimatisierung verursacht hohe Energiekosten. Wer wissen will, ob
sich die Anschaffung neuer Produkte lohnt, kann jetzt auf den Energieeffizienzund
TCO-Rechner von Rittal zurückgreifen. Das Online-Tool zeigt die Einsparpotenziale
schnell und einfach auf. Energieverbrauchskosten von Kühlgeräten
jeglicher Art werden in den ersten drei Schritten vom Rechner schnell beziffert
und visualisiert. Hier werden auch mögliche Kosteneinsparungen durch den
Einsatz der neuen Blue e+ Kühlgeräte von Rittal aufgezeigt. Unter anderem gehen
aus der Berechnung die Total-Cost-of-Ownership (TCO) hervor, welche Gesamtbetriebskosten
entstehen und über welchen Zeitraum sich die Investition amortisiert.
Optional kann der Nutzer eine umfassende Berechnung seiner eigenen
Betriebskosten durchführen. Der TCO stellt die Basis einer präzisen Amortisationsrechnung
dar. Hierbei sind neben Stromkosten auch Faktoren wie Anschaffungspreis,
Installation und Wartungskosten neuer Kühlgeräte einbezogen.
www.rittal.de/effizienzrechner
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28 Der Konstrukteur 9/2016
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ELEKTROTECHNIK / INDUSTRIEELEKTRONIK
Ventilator in Hochleistungsausführung
Ametek Rotron hat eine Hochleistungsausführung seines MIL-XTM Tubeaxial-
Ventilators vorgestellt, der für Kühlkörper- und Wärmetauscher-Anwendungen in
elektronischen Geräten optimiert sind. Diese Erweiterung der extremen Performance-Serie
liefert eine Leistung von 450 cfm bei 1“ Volumenstrom oder 350 cfm bei
2“ Volumenstrom. Sie ist für lange Lebensdauer unter harten Einsatzbedingungen
ausgelegt. Die neuen Ventilatoren können zum Kühlen von elektronischen Geräten
und Anlagen-Racks verwendet werden. Zur Erzielung höherer Volumenströme
können mehrere Ventilatoren zusammengeschaltet werden. Flügel aus fortschrittlichem
Verbundmaterial, stoßfeste Konstruktion (entsprechend Mil-S-901), Verpolungsschutz
und Überspannungsschutz sind nur einige der Standardmerkmale für
Effizienz und Zuverlässigkeit. Durch Sonderausstattungen können die Ventilatoren
für eine Vielzahl von Situationen und Konfigurationen eingesetzt werden.
Dazu gehören ein rundes oder flaches Gehäuse und verschiedene
Befestigungsmöglichkeiten.
www.rotron.com
Sensoren für
gefährliche
Arbeitsumgebungen
Die Sensoren
der Temposonics
T-Serie von MTS Sensors
sind nun auch entsprechend der
NEC-Standards 500, 505 und 506
sowie CEC-zertifiziert. Mit diesen
Zertifizierungen wird in den USA
und in Kanada sichergestellt,
dass die einzelnen Bauteile in
Anwendungen den Normen
entsprechen, die in gefährlichen
Arbeitsumgebungen gefordert
sind. Die Positionssensoren, die
auch Atex- und IECEx-zertifiziert
sind, können nun auch in sicherheitsrelevanten
Bereiche der
Klassen I, II, III − Divisionen 1, 2
− Gruppen A, B , C, D, E, F, G
sowie in den Zonen 0/1, 21 und
22 eingesetzt werden. Sie sind als
Standard- und als SIL2-Version
erhältlich. Eingesetzt werden
können sie z. B. in Energiegewinnungs-
und Chemieanlagen oder
auf Ölplattformen. Das extrem
genaue, berührungslose
Temposonics-Messverfahren ist
dabei besonders für anspruchsvolle
Applikationen geeignet. Die
Sensoren sind druckfest,
unempfindlich gegen Vibra -
tionen und Schock und besitzen
keine beweglichen Teile.
www.mtssensors.com

ELEKTROTECHNIK / INDUSTRIEELEKTRONIK
Kundenspezifisch
angepasst
Frequenzumrichter in magnetgelagerten
Radialverdichtern für CO 2
-Laser
Rolf Gerhardt
Ein Anbieter von
Frequenzumrichtern realisiert
maßgeschneiderte Ausführungen
für seine Kunden – von der
Konzeption bis zur Serienfertigung.
Aktuell hat der Spezialist für
Antriebs- und Steuerungselektronik
einen kompakten, wassergekühlten
Frequenzumrichter umgesetzt, der
in magnetgelagerten
Radialverdichtern der Firma Gebr.
Becker zum Einsatz kommt.
Dipl.-Ing. Rolf Gerhardt, Leiter Vertrieb
Antriebselektronik, SIEB & MEYER AG, Lüneburg
Die Gebr. Becker GmbH ist ein international
führender Hersteller auf dem
Gebiet der Vakuum- und Drucklufttechnologie.
Zum Sortiment gehören neben
Vakuumpumpen und Luftversorgungssystemen
auch Verdichter – z. B. die Baureihe
Magnatec, die sich durch den Einsatz von
Magnetlagern auszeichnet. „Mit dieser
wartungsfreien Technologie erübrigt sich
ein Lagertausch“, erläutert Frank Diedrichsen,
Entwicklungsingenieur bei der Gebr.
Becker GmbH. „Im Vergleich zu einem
Verdichter mit Kugellagern sinken die
Energie- und Instandhaltungskosten für
das System deutlich.“ Mit Drehzahlen bis
70 000 min -1 können diese Radialverdichter
überall dort zum Einsatz kommen, wo
große Volumenströme inerter Gase unter
besonders hohen Anforderungen an die
technische Sauberkeit umgewälzt werden
müssen. Unter anderem bewähren sie
sich in schnellgeströmten CO 2
-Lasern für
Laserleistungen von 3 kW bis 6 kW.
Besondere Anforderungen an
das Spannungssignal
Bei der Entwicklung des aktuellen Modells
Magnatec 2 suchte Becker nach einem
neuen Partner im Bereich der Frequenzumrichter.
„Eine Standard-Lösung kam hier
Die Kundenanpassungen reichen von Gehäuseformen über Schnittstellen
bis zu komplett neu definierten Geräten und Funktionen
nicht in Frage, weil wir konkrete Sonderwünsche
hatten“, so Frank
Diedichsen. Der Antriebsspezialist
Sieb & Meyer überzeugte uns mit einer
ausgefeilten technischen Lösung zu einem
sehr guten Preis-Leistungsverhältnis.“
Hauptaufgabe des Frequenzumrichters ist
30 Der Konstrukteur 9/2016

die Energieversorgung des Synchronmotors.
Darüber hinaus ist der Umrichter der
Master für das Steuergerät (Controller) der
Magnetlager und versorgt dieses über
einen DC/DC-Wandler mit der benötigten
Energie. Der Frequenzumrichter übernimmt
somit eine zentrale Funktion im
Gesamtsystem bestehend aus Verdichter-
Steuereinheit-Frequenzumrichter.
„Eine Besonderheit ist der Betrieb des
Motors bei einem niedrigen Absolutdruck
von ca. 150 hPa“, erklärt Frank Diedrichsen.
„Daraus ergeben sich besondere Anforderungen
an das Spannungssignal des
Frequenzumrichters, hohe Spannungsspitzen
müssen in jedem Fall vermieden werden.“
Der Umrichter sollte es ermöglichen,
die geforderten Spannungssignale ohne
externe Filter oder Drosseln zu erzeugen –
und zwar im Dauerbetrieb, schließlich
laufen zum Beispiel CO 2
-Laser oft tagelang
ohne Unterbrechung.
27 – 30 September 2016
windenergyhamburg.com
Han® ES Press
Leichtes Spiel
mit einem Klick.
01 In den magnetgelagerten Radialverdichtern
kommt ein kompakter, wassergekühlter
Frequenzumrichter zum Einsatz
Wasserkühlung und gesicherte
Versorgungsspannung
Auf der Liste mit den speziellen Anforderungen
standen zudem eine möglichst
kompakte Bauform und eine Wasserkühlung.
Der Hintergrund: Der Bauraum in
einem CO 2
-Laser ist äußerst begrenzt und
eine Luftkühlung ist in diesem Anwendungsfall
von vornherein ausgeschlossen:
Dabei würden elektrisch leitende Metallstäube,
die beim Laserschneiden entstehen,
in den Umrichter gesaugt werden
und mittelfristig zu Ausfällen führen. Deshalb
ist die Wasserkühlung für leistungselektronische
Komponenten in Hochleistungslasern
erste Wahl.
„Neben einem funktionierenden
Kühlsystem ist es bei dieser Applikation
sehr wichtig, eine geringe Rotorerwärmung
sicherzustellen, weil der
Rotor durch die Magnetlagerung keine
Verlustwärme über die Lager abführen
kann“, erläutert Torsten Blankenburg,
Vorstand Technik bei Sieb &
Meyer. „Damit von vornherein möglichst
wenig Wärme entsteht, haben wir
die umrichterseitigen Verluste auf ein
Minimum reduziert.“
Auf Basis des Standard-Geräts SD2S-
FPAM realisierte Sieb & Meyer einen kundenspezifischen
Frequenzumrichter, der
Drehfeldfrequenzen bis 2334 Hz mit möglichst
geringen harmonischen Frequenzanteilen
bereitstellt. Zusätzlich gewährleistet
die Lösung eine gesicherte Versorgungsspannung
des Magnetlagers beim
Ausfall der Netzspannung: Im Falle eines
Stromausfalls wird kontrolliert ein Brems-
Der Steckverbinder zur
schnellen Potenzialvervielfachung.
Einfache Kontaktbrückung durch
Steckbrücken im Steckverbinder
Schnelle Realisierung von Potenzialvervielfachungen
sowie Stern­Dreieck­
Brücken
Prozesssichere und zeitsparende
Montage dank werkzeugloser
Schnellanschlusstechnologie
Steckkompatibel mit Han E®, Han® ES
und Han® ESS – dem weltweiten Standard
Betriebszustandsmessung durch eine
integrierte Prüfspitzenöffnung
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ELEKTROTECHNIK / INDUSTRIEELEKTRONIK
02 Der kundenspezifische Frequenzumrichter (links) basiert auf dem bewährten Standard
Produkt SD2S-FPAM (rechts) das bezüglich Bauform, Kühlung und den Schnittstellen
angepasst wurde
vorgang eingeleitet. Dabei dient der Motor
des Radialverdichters als Generator und
speist elektrische Energie zurück in den
Frequenzumrichter. Diese Energie wird
dann zum Betrieb der Steuereinheit verwendet.
Dadurch wird das elektrisch betriebene
Magnetlager fast bis zum Stillstand
funktionsfähig gehalten.
Konstruktive Anpassungen
Konstruktiv wurden bei der Entwicklung
neben den applikationsseitigen Besonderheiten
in Bezug auf Kühlung und Bauform
auch spezielle Schnittstellen realisiert, sodass
sich der Umrichter optimal in das Gesamtsystem
des Endkunden integrieren
lässt. Konkret handelt es sich dabei um
digitale sowie analoge Schnittstellen sowie
eine CAN-Bus-Ansteuerung – sie
ermög lichen eine optimale Kommunikation
mit den Steuerungen der Maschinen,
in denen die Radialverdichter verbaut
werden.
„Diese und alle anderen Anforderungen
wurden auf ganzer Linie erfüllt“, bestätigt
Frank Diedrichsen. „Sieb & Meyer ist ein
kompetenter Entwicklungspartner, der die
Standard-Umrichter
als Basis
Höchste Drehzahlen, geringste
Motorerwärmung und beste Regelgüte
zeichnen die Antriebsverstärker
SD2S-FPAM der Umrichterfamilie
SD2S aus. Selbst bei höchsten
Drehzahlen erfolgt die Regelung in
Echtzeit. Die technische Grundlage ist
die etablierte Puls-Amplituden-Modulation
(PAM) – sie ermöglicht es
auch bei höchsten Drehzahlen, auf
zusätzliche Motordrosseln zu
verzichten. Basierend auf dieser
Technologie hat Sieb & Meyer zwei
extrem robuste und sensorlose
Regelverfahren entwickelt: U/f-PAM
für die Asynchronmotoren und FPAM
für Synchronmotoren. In beiden
Fällen erfolgt die Parametrierung sehr
einfach und nur wenige Motordaten
müssen zur Verfügung stehen. Die bestehenden
Standardausführungen
dienen als Technologiebasis für
kundenspezifische Geräteausführungen.
Turbo-Kompressoren,
Turbo-Vakuumpumpen, Mikrozerspanung
und Schleifspindeln mit
höchsten Drehzahlen stehen im Fokus
der möglichen Anwendungen.
Zeitpläne genau eingehalten hat und
kleinere Probleme schnell lösen konnte.
Von der Qualität des Endprodukts sind wir
absolut überzeugt.“
www.sieb-meyer.de
Gabellichtschranken für enge Bauräume
Die Miniatur-
Gabellichtschranken
der
Serien PM-25,
-45 und -65 von
Panasonic
haben eine
Gabelweite von
6 mm. Diese
bietet bei
gleichen
Außenmaßen wie gewöhnliche Gabellichtschranken ein breiteres
Einsatzspektrum und minimiert Objektkollisionen. Durch eine
feste Gabelweite entfällt bei der Installation die Strahlausrichtung.
Die Schranken sind mit einer Status-LED ausgestattet, die rundum
sichtbar ist − trotzdem liegt der Verbrauch bei nur 15 mA. Die
Montage erfolgt mit maximal zwei M3-Schrauben. Die drei Serien
bieten eine Vielzahl von Bauformen für Installationen auf engstem
Raum. Die Sensoren der PM-25- und -45-Serie verfügen über ein
integriertes Kabel bis 3 m Länge. Die PM-65 Serie ist als Steckertyp-Ausführung
für ein komplettes Serienspektrum erhältlich. Die
Schutzart beträgt IP64 ohne Verbindungsstellen. Die Gabellichtschranken
finden vor allem Anwendung bei der Positionierung
und Arretierung von beweglichen Objekten.
www.panasonic-electric-works.de
32 Der Konstrukteur 9/2016

E20001-F430-P900
Der Spielmacher
in der Premiumliga
Einfach einwechseln: Die Planetengetriebe FLENDER SIP bringen
überall Top-Leistung –erst recht im Siemens-Antriebsstrang.
Auf welchem Feld Sie es auch einsetzen,
die Fähigkeiten eines Top-Getriebes entscheiden
über den Erfolg Ihrer langsam
laufenden Applikation. Zuverlässigkeit,
Flexibilität, Modularität und Motorenkonformität
sind die besonderen Qualitäten
unseres Spielmachers FLENDER SIP®.
Wir bieten ein Spektrum dauerfester,
zuverlässiger und fein abgestufter Getriebe
in vielen Bauformen und mit
zahlreichen Optionen. Das Programm
hält mit fünf Abtriebswellenvarianten
jeden gewünschten Anschluss andie
Applikation bereit. Koaxiale und
rechtwinklige FLENDER SIP bieten
ein filigranes Spektrum mit bis zu 53
Übersetzungen.
Das große Zubehörprogramm macht die
Getriebe noch leichter einsetzbar und
gewährleistet Ausfallsicherheit auch bei
widrigen Bedingungen.
Erleben Sie auch unsere Antriebsstrangkompetenz
durch die perfekte Abstimmung
von Getriebe, Motor, Umrichter
und Steuerung. Profitieren Sie von hoher
Effizienz bei niedrigen Lebenszykluskosten,
von optimaler Verfügbarkeit und
schneller Projektierung –ohne Schnittstellenrisiken.
Die FLENDER SIP Serie bringt Qualität
und Leistung in ein hervorragendes Verhältnis
zuden Kosten. Punkten Sie mit
Ihrer Performance. Darauf kommt es an.
Top-Scorer und Teamplayer –
FLENDER SIP spielt in einer
eigenen Klasse.
siemens.de/flendersip

ELEKTROTECHNIK / INDUSTRIEELEKTRONIK
Monitorhalterung mit Kugelgelenk
bietet noch mehr Freiheitsgrade
In der vibrationssicher arretierbaren Version mit Neigungsverstellung
in 15°-Rastschritten eignet sich der Monitorhalter des
Unternehmens RK Rose+Krieger für Bildschirme, Bediengehäuse
und Touchpanels bis zu einem Gewicht von 25 kg (statisch) und
bietet viele Einstellmöglichkeiten: so lässt sich der Bildschirm
drehen, neigen, schwenken und – bei Anbringung an einem
Rund- oder Vierkantrohrsystem – in der Höhe verstellen. In der
Variante mit Kugelgelenk bietet der Monitorhalter noch mehr
Freiheitsgerade für die Ausrichtung industrieller Monitore. Das
Gelenk ermöglicht
einen Schwenkbereich
von 60° bei einer
Belastung von max. 10
kg (statisch). Aufgrund
der Beschichtung der
Kugel und eines als
Gebrauchsmuster
angemeldeten
Klemmmechanismus
entsteht beim Anziehen
des Klemmhebels eine
prozesssichere
Haftreibung.
www.rk-rose-krieger.com
Schaltschränke-Gesamtkatalog
Mit seinem Gesamtkatalog
bietet der Schaltschrank-
Spezialist Lohmeier einen
Überblick über sein Produktportfolio.
Zu den aktuellen
Produkten gehören neben den
neuen Edelstahl-Klemmenkästen
für aggressive
Umgebungsbedingungen und
hohe hygienische Anforderungen
auch Anreih- und
Standschaltschränke sowie
anreihbare und in verschiedenen
Materialien erhältliche
Wandgehäuse. Dazu kommen
Klemmenkästen, Bus- und
Bediengehäuse. Für alle Produkte gibt es Zubehör und
Komponenten zur Gehäuse-Klimatisierung. Die Gehäuseserien
sind jeweils in einer Zusammenfassung beschrieben. Ein tabellarischer
Teil ermöglicht die schnelle Suche anhand von Gehäusemerkmalen
wie Abmessungen, Anzahl der Türen oder Gewicht.
Alle Grunddaten können auch auf der Website des Anbieters
abgerufen werden. Die meisten im Katalog präsentierten
Produkte sind direkt ab Lager verfügbar. Der Katalog kann per
E-Mail bestellt werden: info@lohmeier.de
www.lohmeier.de
Sichere Positionserfassung unter rauen Bedingungen
Der Osi Sense XCKS von Telemecanique Sensors,
einem Bereich des Schneider-Electric-Konzerns,
präsentiert sich als robuster Positionsschalter für
staubige oder Spritzwasser-gefährdete
Umgebungen (IP66 & IP67). Der Positionsschalter
verfügt über integrierte Kontakte und hält gemäß
IK05 auch mechanischen Stößen bis zu 0,7 J stand.
Die XCKS-Schalter eignen sich für anspruchsvolle
Anwendungen wie im Anlagenbau, beim Einspritzen oder
Formen von Bauteilen. Der Sensor ist nach IP66, IP67 und
IK05 zertifiziert und mit den Standards EN/IEC 60947-5-1,
UL508, CSA, C22-2 no. 14, CCC und EAC konform. Ausgelegt
wurde er für den Temperaturbereich von -25 bis 70 °C, die
Schockresistenz reicht bis zu 50 g für 11 ms.
www.schneider-electric.de
Besuchen Sie uns:
WindEnergy Hamburg
27.–30.09.2016
Halle B6, Stand 459

ELEKTROTECHNIK / INDUSTRIEELEKTRONIK
Hochpräzise Sensorik auch
online bestellbar
Hochpräzise Sensorik bietet
Micro-Epsilon jetzt auch in
einem Online-Shop an. Auf
www.micro-epsilon-shop.com
finden sich aktuelle Modelle
von Infrarotsensoren,
Laser-Wegsensoren,
Seilzugsensoren, magnetoinduktiven
Sensoren und
Wirbelstromsensoren. Zu
allen Produkten finden sich
umfassende Informationen.
Alle Produkte im Shop sind lagernd und deshalb schnell lieferbar.
Neben dem Webshop bietet der Sensorhersteller, der auf kundenspezifische
Produkte für spezielle Umwelt- und Einbaubedingungen
eingestellt ist, auch weiterhin umfassende Beratung an.
www.micro-epsilon.de
Spritzgießwerkzeuge effizient nutzen
Ein Beispiel dafür, wie Industrie
4.0 auf einfache Weise Einzug in
die Produktion halten kann, ist
das System Mold-ID von Balluff.
Über Industrial RFID macht es
den Einsatz von Spritzgießwerkzeugen
rückverfolgbar, gewährleistet
deren optimale Auslastung
und unterstützt die vorausschauende
Instandhaltung. Durch LAN, W-LAN oder Powerline
können alle Mold-ID-Systeme per Webservices mit der Leitebene,
einem ERP- bzw. MES-System verbunden werden. Dadurch
besteht von überall Zugriff auf die Daten und Prozesse.
www.balluff.de
Simply Connected über Einkabelextender
Mithilfe der
Einkabellösung
E°Panel Link des
Unternehmens
Ferrocontrol lassen
sich Bedienpanels
bis zu 100 m vom
Industrie-PC absetzen.
Hierfür ist nur ein
Standard-CAT6-Kabel
erforderlich. Die Einkabellösung überträgt Videosignale in
Full-HD und USB 2.0. Als weit verbreiteter Verbindungsstandard
dient HDBaseT, sodass sich Signale über lange Distanz verlustund
latenzfrei mit handelsüblichen CAT6-Netzwerkkabeln an den
Industrie-PC anschließen lassen.
Sender (TX) und Empfänger (RX) sind in die Industrie-PCs und
Panels von Ferrocontrol integriert, was die Inbetriebnahme
vereinfacht und Platz spart. Die Stromversorgung des Panels
(24 V) findet separat statt.
E°Panel Link ist gegenüber dem Betriebssystem transparent, es
sind keine Treiber erforderlich.
www.ferrocontrol.de
RFID-Leser in 125-kHz-Technologie
Das Unternehmen Zeitcontrol erweitert seine Tagtracer-Industrie-
Familie mit einem RFID-Leser. Der Tagtracer Industrie Multi ist ein
Transponderlesegerät für 125-kHz-Transponder zum Einbau in
einem Industriegehäuse als Leuchtmelder in M22-Bauform. Kon
zi piert ist der Transponderleser (Einbautiefe inkl. Stecker: 85 mm)
für Zugangsberechtigung an Maschinen. Er ermöglicht eine berührungslose
Datenerfassung mit allen handelsüblichen RFID-Transpondern
wie Schlüsselanhänger und ISO-Karte.
Der Tagtracer Industrie Multi wird vom Windows-HID-Interface unterstützt;
die Installation zusätzlicher Treiber ist nicht erforderlich.
www.zeitcontrol.de
World’s first.
Das
Prinzip – umwerfend effizient.
◾ Bis zu 75 % Energieeinsparung durch Hybrid-Technologie
◾ Weltweiter Einsatz durch Mehrspannungsfähigkeit
◾ Intuitive Touch-Bedienung
Die Kühlgeräte-Serie Blue e+.

ANTRIEBSTECHNIK I TITEL
Klaus Sausele
Zu den aktuellen Trends bei
Wälzlagern in Windenergieanlagen
gehören die Verwendung
anwendungsspezifischer
Sonderwerkstoffe und
-ausführungen, die Integration
von Wälzlagern in Antriebskomponenten
sowie die
realistische Simulation und
Berechnung der Lebensdauer
im Betrieb. All diese Trends
verfolgen das Ziel, höchste
Lebensdauer und eine Senkung
der Gesamtbetriebskosten zu
erreichen.
Schlüsselkomponente Wälzlager
Höhere Zuverlässigkeit senkt Gesamtbetriebskosten von Windenergieanlagen
Die Windtechnik gehört zu den anspruchsvollsten
Anwendungsbereichen
von Wälzlagern. Die Lager sind teilweise sehr
groß, sie werden hohen dynamischen Belastungen
ausgesetzt, und die Umge-bungsbedingungen
sind sehr ungünstig für Präzisionskomponenten
der Antriebstechnik.
Unter diesen Vorzeichen stellt eine
An lagenlebensdauer von 175 000 Stunden
oder zwanzig Jahren bei kaum möglichem
Zugang zu den Lagern die Wälzlager-Entwickler
vor große Herausforderungen.
Klaus Sausele, Sector Manager Wind Energy,
NSK Deutschland GmbH, Ratingen
Erschwerend kommt hinzu, dass es spezifische
Schadensbilder gibt, gegen die Vorkehrungen
getroffen werden müssen. Zudem
fordern neueste Projekte sogar eine
noch längere Anlagenlebensdauer als die
bisher üblichen zwanzig Jahre.
Anpassung des
Qualitätsstandards
Als einer der internationalen „Top Three“
der Wälzlagerhersteller bietet NSK ein umfassendes
Programm an Wälzlagern, die dezidiert
für den Einsatz in Windenergieanlagen
entwickelt wurden. Das Unternehmen
hat bereits 2003 den „Wind Standard U303“
für Wälzlager definiert und 2008 an die
gestiegenen Anforderungen angepasst.
Durch die hohen Kosten des Austauschs
von Komponenten des Antriebstrangs
„Uptower“ sowohl bei Onshore-Anlagen,
insbesondere aber bei Offshore-Windparks,
haben Qualitätsprüfungen bei Wälzlagern
für WEA einen ganz besonderen Stellenwert.
Daher wird NSK im Rahmen der Messe
Wind Energy 2016 in Hamburg den abermals
auf die aktuellen Anforderungen erweiterten
Wind-Standard vorstellen.
Die Basis ist hierbei die Rückverfolgbarkeit
aller Komponenten jedes einzelnen mit
einer Seriennummer versehenen Lagers.
Alle maßgeblichen Prozessparameter – von
der Stahlschmelze über maschinelle Bearbeitungen
und die Wärmebehandlung
bis zur Montage – werden für 20 Jahre gespeichert.
Hinzu kommen zerstörungsfreie
36 Der Konstrukteur 9/2016

SERVOFLEX
DIE PERFEKTE
SERVOKUPPLUNG
Die Servoflex ist auf die
anspruchsvollen Anforderungen
moderner Servomotoren
entwickelt.
01 Integration ist im Trend:
Zweireihiges Kegelrollenlager
als Planetenlager
02 Integriertes vierreihiges
Zylinderrollenlager als Planetenlager
Prüfungen, um Schleifbrand, Oberflächendefekte
und Gefügestörungen im Werkstoff
auszuschließen. Weitere wichtige Bausteine
dieses Standards sind Dokumentation, Prozesssicherheit,
Konservierung, Verpackung
und die akkurate Kontrolle zur Vermeidung
der Belastung mit kleinsten Verschmutzungspartikeln.
Werkstoffe und Auslegung
Die Werkstoffentwicklung wurde von NSK
mit dem Ziel vorangetrieben, die Lebensdauer
von WEA-Wälzlagern zu erhöhen
und deren Ausfallwahrscheinlichkeit weiter
Hoch entwickelte Berechnungs- und Simulationswerkzeuge
schaffen die Basis für eine anforderungsgerechte Konstruktion
Dynamische Antriebsaufgaben
mit häufigem Start-Stopp- und
Reversierbetrieb, bei denen
eine absolute Positioniergenauigkeit
im Vordergrund steht,
sind ihr Metier.
zu senken. Zu erwähnen ist hier der patentierte
Sonderwerkstoff AWS-TF (Anti White
Structure-Tough), der zuverlässig das Risiko
von Schäden durch White Etching Cracks
(WEC) minimiert. Auch eine eigens entwickelte
Oberflächenbehandlung (Black
Oxide Coating; BOC) reduziert die Wahrscheinlichkeit,
mit der dieses Schadensbild
auftritt.
Als wirkungsvolle Maßnahmen zur generellen
Steigerung von Tragzahl und Lebensdauer
der Wälzlager hat sich die von NSK
entwickelte Wälzlagerstahlgüte STF (Super-
Tough) bewährt. Sie schafft die Voraussetzung
für lange Lagerlebensdauer auch
bei Feuchtigkeit und ins Lagerinnere eindringenden
Partikeln.
Bei der Auswahl und Optimierung von
Wälzlagern können die Techniker im europäischen
Wind Energy Team von NSK auf
jahrzehntelange Erfahrung und hohe Forschungs-
und Entwicklungskompetenz zurückgreifen.
Nicht nur in den zentralen
SCHMIDT-KUPPLUNG
GmbH
www.schmidt-kupplung.com

ANTRIEBSTECHNIK I TITEL
03 Der NSK-Geschäftsbereich
Wind hat auch
die Hauptrotorlagerungen
von Windenergieanlagen
als besonders anspruchsvolles
Anwendungsfeld
erschlossen erschlossen
F&E-Standorten in Japan, auch im European
Technology Center (ETC) in Ratingen
stehen Kapazitäten für das Testen, Prüfen
und Optimieren von Wälzlagern bereit.
Die spezifische Auslegung der Lagerungen
erfolgt in enger Abstimmung mit den Kunden,
d. h. den Herstellern von Windkraftgetrieben
und –anlagen. Dabei werden hoch
entwickelte Berechnungs- und Simulati-
STATEMENT
Dr. Michael Döppert, Chefredakteur
Es sind immer wieder die
besonders anspruchsvollen
Anwendungsfelder, die die
Herausforderungen für technische
Entwicklungen stellen. So treibt
gerade auch die Windenergie
nicht nur den Wälzlager-Hersteller
zu Innovationen an. Von diesen
kann dann am Ende meist der
allgemeine Maschinenbau
profitieren. Es kann sich also für
Konstrukteure vieler Branchen
lohnen, die Entwicklungen –
initiiert durch die Windenergie-
Industrie – zu verfolgen.
onswerkzeuge eingesetzt, die u. a. Belastungszyklen
und Schmierung berücksichtigen
sowie Verformungen, Temperaturgang
und weitere äußere Einflüsse. Damit
wird die Basis für eine Konstruktion mit
kostenoptimierten Komponenten geschaffen,
die auch unter höchsten Belastungen
zuverlässig und mit langer Lebensdauer
arbeitet.
Integration der Lager in die
Umgebungskonstruktion
In den Hauptgetrieben von WEA kommen
HR-Kegelrollenlager und Zylinderrollenlager
von NSK zur Anwendung. Sie arbeiten
auch unter wechselnden Bedingungen
zuverlässig und können in verschiedenen
Konstellationen eingesetzt werden – in
Fest-/Loslagerungen, angestellter Lagerung
oder auch als schwimmende Lagerung.
Ein aktueller Trend ist hier die Integration
von Wälzlagern in die Umgebungskonstruktion.
Damit spart der Anlagenhersteller
Bauraum und Gewicht. Ein Beispiel dafür
sind die von NSK entwickelten zweireihigen
Kegelrollenlager in O-Anordnung, die in
den Planetenstufen der Getriebe von Windkraftanla-gen
zum Einsatz kommen. Sie
werden ohne Außenring gefertigt und
direkt ins Getriebe integriert. Die einzelnen
Planetenräder sind dann innen mit den
Laufbahnen für die Wälzkörper versehen.
Für diese Anwendung werden auch mehrreihige
Zylinderrollenlager als integrierte
Lager ohne Außenring verwendet.
NSK bietet für diese Bauform abgestimmte
Lagersätze mit reduzierten Toleranzen von
Bohrung und Hüllkreisdurchmesser über
alle Lagerreihen der Planeten einer
Planetenstufe an. Das trägt entscheidend zu
Austausch der Experten
auf der Wind Energy
Für die kommende Wind Energy
erwartet NSK einen regen Austausch
mit den Wälzlager-Experten der
Hersteller von Komplettanlagen und
von Getrieben der Windkrafttechnik.
Dabei werden neben den neuen
Baureihen der Wälzlager sicherlich
auch die Anforderungen diskutiert,
die sich aus neueren Anwendungsbereichen
der Windkrafttechnik
ergeben und die Auswirkungen auf
die Gestaltung von Wälzlagern
haben. Stichworte sind hier neben
den immer größeren Leistungen der
Anlagen auch die Offshore-Technik,
das „Repowering“ und spezielle
Anlagen für Schwachwindgebiete, die
besonders hohe Anforderungen an
die Effizienz und die Leichtlaufeigenschaften
der Lager stellen. NSK ist auf
der Wind Energy in
Halle B5, Stand 417 zu finden.
einer gleichmäßigen Belastung aller Lagerreihen
dieser integrierten Zylinderrollenlager
und damit bestmöglicher Gesamtlebensdauer
bei.
Hauptrotorlagerung stellt
extreme Anforderungen
Auf der Wind Energy 2016 zeigt NSK u. a.
auch seine Kompetenz bei der Entwicklung
und Fertigung von Hauptrotorlagerungen.
Hier sind die Anforderungen extrem hoch,
denn die am Rotor angreifenden dynamischen
Windlasten erzeugen eine hohe
mechanische Beanspruchung der Komponenten.
Die Hauptlagerung muss sowohl
radiale Lasten als auch axiale Kräfte aufnehmen
– einschließlich der daraus resultierenden
Biegemomente der Rotorwelle.
NSK bietet den Kunden hier unterschiedliche
Lagerkonzepte, bei denen u. a. Hochpräzisions-Pendelrollenlager
der NSKHPS-
Serie zum Einsatz kommen. Bei größeren
Anlagen bevorzugen einige Hersteller eine
Kombination von zweireihigen Kegelrollenlagern
und Zylinderrollenlagern als Festund
Loslager.
www.nskeurope.de
38 Der Konstrukteur 9/2016

Mehr Power für den Antrieb
Pilz wird Neuheiten im dem Bereich Motion Control Steuerungssysteme
vorstellen. Das neue Motion Control Steuerungssystem
PMCprimo MC wird als offenes, externes Steuerungssystem dem
bisherigen antriebsintegrierten Steuerungssystem PMCprimo C
gegenüberstehen. Dieses verfügt künftig neu auch über mehr
Leistung. Beide Produkte werden mit einem 1,3 GHz Intel Atom
Prozessor ausgestattet sein und damit mehr Performance bieten.
Bei PMCprimo C lässt sich die Motion-Control-Karte einfach in
den Servoverstärker PMCprotego D stecken. Zusammen mit der
Sicherheitskarte PMCprotego S entsteht eine sichere und
kompakte Antriebslösung.
www.pilz.de
Antriebsverstärker mit
Gleichspannungsversorgung
Systeme und Komponenten
für Schiffsantriebe
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Sieb & Meyer erweitert seine Produktpalette der Multilevelbasierten
Antriebsverstärker SD2M um zwei Geräteausführungen
mit DC-Spannungsversorgung. Die neuen Ausführungen
des Antriebsverstärkers verfügen bei einer Versorgungsspannung
von 750 VDC über eine Geräteleistung von 183 bzw.
367 kVA. Durch die DC-Spannungsversorgung ist es möglich,
den SD2M mit einem rückspeisefähigen Netzteil zu betreiben.
Davon profitieren auch Werkzeugmaschinen und Prüfstände.
Die 3-Level-Technologie gewährleistet in Kombination mit einer
PWM-Schaltfrequenz von 16 kHz Ausgangsströme mit geringen
harmonischen Frequenzanteilen. So stellen die Antriebsverstärker
eine geringe Motorerwärmung sicher. Anwender können
Motoren bis zu einer Drehfeldfrequenz von 2000 Hz in vielen
Fällen ohne Sinusfilter bzw. Motordrossel betreiben. Zur
einfachen Integration bieten alle SD2M digitale und analoge
Ein- und Ausgänge sowie Schnittstellen wie RS-232, CAN-Bus,
EtherCAT und USB. Zur einfachen Parametrierung steht die
PC-Software Drivemaster 2 zur Verfügung.
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Mit seinem Angebot an elektrischer
Antriebstechnik vom Motor
über den Umrichter bis hin zur
Steuerung bietet Baumüller
Alternativen zu Schiffsantrieben.
Das Leistungsspektrum deckt
dabei Binnenschiffe, Yachten,
Schlepper, Offshore-Schiffe usw.
ab. Das Unternehmen ist Partner
für Werften, Systemintegratoren
und Schiffseigner als auch Lieferant von Komplettsystemen.
Besonderes Augenmerk liegt auf dem weltweiten Servicenetz. Die
High-Torque-Motoren DST2 hat Baumüller speziell mit
Wing-Mounts im Programm, die die Integration in die Schiffskonstruktion
erleichtern. Mit dynamischen Pumpenlösungen für das
Manövrieren ermöglicht der Hersteller zudem Jet-Thruster-
Systeme. Neben Antrieben bietet Baumüller Projektierungs-Know-how,
Steuerungen und Servicekonzepte.
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gleiche Bautiefe und Anbauart
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ANTRIEBSTECHNIK
Sieben und sparen
Getriebemotoren und Frequenzumrichter in mobilen Siebmaschinen
Markus Herzog
Die Firma Komptech baut mobile
Separationsmaschinen zur Behandlung
von Biomasse und festen
Abfällen. Mit ihrem Programm
Green Efficiency verfolgt sie ein
nachhaltiges Konzept zur Senkung
der Wartungs- und Energiekosten
ihrer Maschinen. Dabei setzt sie auf
energieeffiziente Getriebemotoren
und Frequenzumrichter.
Markus Herzog, SEW-Eurodrive, Bruchsal
Das besondere Know-how der Komptech
Umwelttechnik Deutschland GmbH in
Oelde bilden hochwertige Maschinen für
die Behandlung von Abfällen und Biomasse.
„Stationäre oder mobile Siebmaschinen
unserer Baureihen Cribus (Trommelsiebe)
und Multistar (Sternsiebe) separieren effizient
und energiesparend Umweltmaterialien
zur weiteren Verarbeitung und Rückführung
in Wertstoffkreisläufe“, erläutert
Dipl.-Ing. Jörg Brinkschmidt, Leiter Technik
und verantwortlich für Produktmanagement
und Entwicklung bei Komptech. Das
Unternehmen produziert Anlagen mit
Durchsatzraten für mittelgroße Anforderungen
bis zu Höchstleistungen mit Material -
durchsätzen bis 500 m³/h. Ein Kernprodukt
der Firma sind mobile Trommelsiebe. „Wir
bauen die größten mobilen Trommelsiebmaschinen
der Welt“, sagt Brinkschmidt
nicht ohne Stolz.
Kleine Lochung – große Leistung
Mit seiner Maschine Cribus 5000 verfolgt
Komptech ein neues Konzept in der Trommelsiebtechnik.
Durch den vergrößerten
Durchmesser, verbunden mit dem modernen
Maschinenkonzept, wird eine höhere Siebleistung
pro Quadratmeter Siebfläche erzielt.
Die Maschinen sind modular aufgebaut
und in der Grundversion gleich. Die
große Version weist 50 m 2 Siebfläche auf,
verteilt auf 7,7 m Trommellänge. Sie hat
einen Durchmesser von 2,2 m und wiegt
mehr als 2 t. Die Trommel dreht sich mit
max. 20 min -1 und erzielt einen Durchsatz
bis 270 m 3 /h.
40 Der Konstrukteur 9/2016

fast forwardsolutions
Abgefahren
01 Dieser Getriebemotor treibt den Aufgabebunker an
Komptech fertigt kleine und große Siebtrommeln
mit unterschiedlichen Lochungen
von 4 bis 100 mm. Gerade bei Sieblochungen
im Bereich kleiner als 20 mm kommen die
Trommellänge und die effektive Siebfläche
voll zum Tragen. Beim Weg durch die fast
8 m lange Siebtrommel wird alles Material
vollständig ausgesiebt. Am häufigsten
nachgefragt ist eine mittlere Lochgröße
zwischen 10 und 40 mm.
Wartungs- und Energiekosten
im Blick
Wirkungsgrad und ist für weit über 10 000
Betriebsstunden ausgelegt. Auch weitere
Antriebe laufen jetzt elektrisch. „Das minimiert
die Energie-, Verschleiß- und Wartungskosten
und macht die große Trommelsiebmaschine
zu einer der wirtschaftlichsten
Maschinen am Markt“, versichert Opora.
Vor der Trommel befindet sich ein 6,5 m³
großer Bunker. Der Bunkerbandantrieb ist
an der Seite des Trommeleinlaufs angeordnet.
Dadurch besteht bei der Materialförderung
weniger Kraftbedarf und der Fördergurt
hat einen geringeren Verschleiß. Das
Austragssystem ist mit einem gegenläufigen
Sammelband und Wellkantenförderer für
das Feinkorn ausgestattet. Der geringere
Leistungsbedarf des Austrags trägt mit dazu
bei, die Energiekosten gering zu halten. Alle
Austragsbänder sind mit reibungsfreien
Dichtsystemen versehen. Somit haben sie
Elektrische Antriebe minimieren die Energie-, Verschleißund
Wartungskosten der Trommelsiebmaschine
„Seit etwa acht Jahren besteht eine Nachfrage
nach Maschinen mit niedrigen Betriebskosten“,
erläutert Alexander Opora, Leiter der
Elektrokonstruktion bei Komptech. „Bei
hydraulischen Maschinen ist mehr Wartung
erforderlich, schon durch den periodisch
notwendigen Ölwechsel. Außerdem
haben hydraulische Antriebe einen
ge ringeren Wirkungsgrad als elektrische
Antriebe“, ergänzt er.
Die neueste Generation Cribus 5000 stattete
Komptech mit elektrischen Antrieben
aus. So wird die Siebtrommel jetzt anstelle
einer Kette mit einem Elektromotor direkt
über ein Reibrad angetrieben. Dieser
patentierte Wheelgrip erzielt einen höheren
im Vergleich zu schleifenden Gummidichtleisten
weniger Energiebedarf. Alle diese
Maßnahmen führen zu einer enormen
Energieeinsparung und dadurch zu erheblich
geringeren CO 2
-Emissionen.
Der erforderliche Strom für die elektrischen
Antriebe wird von einem eingebauten
Dieselgenerator erzeugt oder aus dem
Stromnetz entnommen. Komptech empfiehlt,
die Separationstechnik direkt am
Antriebslösungen für
3 Schiebetüren
3 Schiebe-Schwenktüren
3 Schiebe-, Klapptritte /
Rampen
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Wirfreuen unsauf IhrenBesuch:
InternationaleZuliefererbörse (IZB)inWolfsburg
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ANTRIEBSTECHNIK
02 Für den großen Leistungsbereich der Siebmaschinen setzt Komptech
auf Frequenzumrichter Movitrac LTP-B
Netz zu betreiben. So erzielt man den
höchsten Wirkungsgrad und hat bis zu 75 %
geringere Energiekosten. Wo das nicht
möglich ist, lassen sich beim Betrieb über
den Dieselgenerator immerhin noch bis zu
30 % geringere Energiekosten als mit einem
hydraulischen Antrieb erzielen. Der Elektromotor
hat den Vorteil des hohen Wirkungsgrads.
Während bei kleinen Siebmaschinen
über 50 % mit elektrischem Antrieb
verkauft werden, kommen große Trommelsiebe
mittlerweile ausschließlich elektrisch
zum Einsatz. Entscheidet man sich für die
rein elektrische Variante, entfällt der Dieselmotor
und das Bunkervolumen steigt von
6,5 m³ auf mehr als 8 m³.
Die Energieeinsparung ist natürlich kein
Selbstzweck. „Für den Kunden zählen letztlich
die Kosten pro Kubikmeter Siebgut“, erläutert
Dipl.-Ing. Jörg Brinkschmidt. Mobile
Maschinen können bis zu 2000 Betriebsstunden
jährlich erreichen. Dabei kann die
Kosteneinsparung 30 000 bis 40 000 € betragen.
Somit ergibt sich ein Return on Investment
bereits unter einem Jahr.
Effiziente Antriebstechnik
Für den großen Leistungsbereich der Siebmaschinen
setzt Komptech auf leistungsfähige
Getriebemotoren der Baureihe DR und
Frequenzumrichter Movitrac LTP-B von
SEW-Eurodrive. Diese Umrichter decken
durchgehend alle Antriebsaufgaben bis 160 kW
Nennleistung ab. Für ein breites Einsatzspektrum
gibt es den Allrounder in der Schutzklasse
IP55 zur Installation im Feld in den
Netzspannungsvarianten 1 x 230 VAC
sowie
3 x 230 / 400 / 575 VAC
. Zur Reduzierung elektromagnetischer
Störungen ist ein EMV-Filter
für den Einsatz in öffentlichen Niederspannungsnetzen
für alle Baugrößen bis zur
Nennspannung 400 VAC
bereits integriert.
Für den kostengünstigen Einsatz lassen sich
diese Frequenzumrichter für die Drehzahlund
Drehmomentregelung von Synchronund
Asynchronmotoren geberlos betreiben.
Zur Erfüllung sicherheitstechnischer Anforderungen
ist die Funktion Safe Torque Off
(STO) gemäß EN ISO 13849-1 PL d standardmäßig
vorhanden. Das integrierte Bedienteil,
die Übertragung kompletter Parameterdatensätze
auf Tastendruck ermöglichen die einfache
Inbetriebnahme. Das automatische Einmessen
der Motorparameter sorgt für eine optimierte
und effiziente Regelung im Betrieb
und bringt eine zusätzliche Zeitersparnis.
www.sew-eurodrive.de
Die Umrichtertechnik
STATEMENT
Dr. Michael Döppert, Chefredakteur
Elektrische Antriebe erobern
Bereiche, in denen die
Hydraulik lange Zeit Stand der
Technik war. Diese Entwicklung
kennen wir schon länger, zum
Beispiel aus dem Werkzeugund
Kunststoffmaschinenbau
– hier ist es nun die Aufbereitungs-
bzw. Umwelttechnik.
Und dieses konkrete Beispiel
zeigt, dass in dem Technologiewechsel
ein enormes Sparpotenzial
stecken kann. Das
Wörtchen „kann“ ist aber an
dieser Stelle ein ganz wichtiges,
denn von Anwendung zu
Anwendung kann die tatsäch -
liche Wirtschaftlichkeit beider
Antriebstechnologien anders
ausfallen. Die jeweiligen
komplexen Zusammenhänge zu
verstehen und auch die Kostenaspekte
unter dem Life- Cycle-
Blick mit zu berücksichtigen, ist
sicherlich eine große Herausforderung
für die Konstruktion.
Die Frequenzumrichter der Baureihe Movitrac LTP-B sind für die energieeffiziente,
vektorgeregelte Drehzahlsteuerung von Synchron- und Asynchronmotoren bestimmt.
Sie sind für die Verwendung außerhalb des Schaltschranks vorgesehen.
Typische Einsatzbereiche sind wirtschaftliche Förderanwendungen, Hubwerke,
Pumpen und Gebläse. Die Umrichter stehen in sieben Baugrößen für den Leistungsbereich
von 0,75 bis 160 kW zur Verfügung. Aufgrund der Schutzart IP55 /
NEMA-12k-Gehäuse eignet sich die gesamte Baureihe für Anwendungen in feuchter
oder staubiger Umgebung. Für Nennleistungen bis 11 kW gibt es eine optionale
Ausführung mit Schaltschrankgehäuse in Schutzart IP20 / NEMA-1.
42 Der Konstrukteur 9/2016

Halle 4 · Stand A77
Mehrwert durch Digitalisierung
Unsere Leidenschaft für Lagerungen in Werkzeugmaschinen ist bekannt. Unser
Innovationskonzept für die „Werkzeugmaschine 4.0“ verbindet die bestehende
Technik mit neuen vernetzten Lösungen bis in die Cloud. Aus zahllosen Messwerten
zum Maschinenzustand entstehen Handlungsempfehlungen für unsere
Kunden und deren Endanwender.
www.schaeffler.de

ANTRIEBSTECHNIK
Mechatronik im Aktuator
Technologiebaukasten als Basis integrierter und flexibler Antriebslösungen
Christoph Martin
Die Herausforderung mechatronischer Systeme liegt in der Überwindung
etablierter Schnittstellen. Mit intelligenten Antriebslösungen können
funktionale Barrieren überwunden und in neuartigen Lösungskonzepten
integriert werden, so wie hier im Beispiel intelligenter Aktuatortechnologie
für industrielle Ventilsteuerungen. Durch einen vielfältigen
BLDC-Technologiebaukasten lässt sich diese einfach in mechatronische
Systeme integrieren.
Die technischen Neuerungen in den
unterschiedlichsten Applikationen
erfordern verschiedene Funktionen in
einem Aktuator, wobei diese Neuerungen
ohne integriertes Design, Gewicht und
Größe zunehmen lassen, was im Gegensatz
Christoph Martin, Business Development
Industrie, Sonceboz SA, Sonceboz (CH)
zu dem Kundenwunsch steht, immer einfacher,
kompakter und leichter zu bauen.
Neue Systeme bieten viele neue oder verbesserte
Funktionen dank intelligenter
Aktuatoren: es geht um geringeren Verbrauch,
höhere Sicherheit bis zu präziserer
Reglung. Um diese Forderungen zu erfüllen,
werden bei der Verwendung von Standardmotoren
in der Regel größere und stärkere
Lösungen realisiert als benötigt. Wie lässt
sich diese Herausforderung meistern?
Der Weg zum
intelligenten Aktuator
Bei der Schaffung eines intelligenten
Aktuators werden Eigenschaften – welche
häufig verborgen sind – wie Sicherheit,
Zuverlässigkeit, Flexibilität, Einfachheit
der Konstruktion und der Herstellung
während der ganzen Entwicklung berücksichtigt.
So wird höchste Integration komplexer
Anforderungen auf kleinstem
Bauraum möglich.
Sicherheit in der Automatisierung gehört
seit langem zum obersten Gebot. Durch
den Einsatz moderner Werkstoffe und
Entwicklungsumgebungen werden die
Lösungskonzepte bei Sonceboz basierend
auf Simulationen, Versuchen und Erfahrungswerten
optimiert. Die Erfahrungen
von Sonceboz aus der Automotive-Produktion
mit hohen Stückzahlen – über 60 Mio.
Motoren pro Jahr – stellen sicher, dass ein
kundenspezifisch entwickeltes Antriebssystem
die Anforderungen bezüglich Leistung,
44 Der Konstrukteur 9/2016

Qualität und Lebensdauer und Zuverlässigkeit
im Alltag erfüllt.
Die Vereinfachung des Gesamtsystems ist
häufig der Schlüssel zur Optimierung des
Lösungsansatzes. Intelligente Aktuatoren
setzen verfeinerte Regelsysteme und Sensoren
ein, um ihre Aufgaben zu erfüllen –
Dynamik, Leichtigkeit und genauere Messungen
statt große Leistungsreserven sind
gefragt. So werden die Aktuatoren, wie zu
erwarten, kleiner, kompakter und effizienter
bei deutlich höherer Leistungsdichte.
Mechatronischer Aktuator für
die Ventilsteuerung
Der kunststoffumspritzte
BLDC-Motor sichert ein wirtschaftliches,
robustes Design
Im Bereich der Ventilsteuerung entwickelt
Sonceboz neue intelligente Aktuatoren, die
ein breites Leistungsspektrum von Funktionen
in HKL-Anwendungen (Heizung­
Klima-Lüftung) und in der Prozessautomation
abdecken können. Der Kernmotor
ist ein Dreiphasen Gleichstrommotor, der
dank seinem elektromagnetischen Prinzip,
01 Mechatronische Antriebe
eröffnen in der Ventilsteuerung
neue Möglichkeiten für vielfältige
Anforderungen
1. Kompakte Bauform
(Abmessungen Ø50 x 62 mm)
2. Linear Kraft bis 400 N,
Hub: 8 bis 27 mm,
max. 100 mm/s
3. BLDC Motor
4. Sensorik
5. Elektronik für Motorsteuerung
und Kommunikation
6. Verbindungsstecker für
Versorgung und Kommunikation
7. Über-/Untersetzung
8. Fail-Safe
eine lange Lebensdauer im Vergleich zu
pneumatischen Antrieben bietet. Mit einer
Kraft von 250 bis 400 N und einem Hub von
8 bis 27 mm können eine Vielfalt von
Fluiden, zum Beispiel Wasser oder Öl,
geregelt werden. Die Regelungspräzision
ist in verschiedenen Viskositätsstufen und
Medien ­ drücken zu realisieren.
Ein Mehrwert dieses Aktuators liegt in
seiner starken Integration durch die Reduktion
der Komplexität der Systemarchitektur.
In seinem kompakten Bauraum
(Ø50 x 62 mm) ist die Elektronik – bis 300 W
– für Motorsteuerung und Kommunikation
(digital/analog) bereits integriert. Hiermit
ist eine schnelle und zuverlässige Installation
und Inbetriebnahme im Feld gegeben.
Ein eingebauter absoluter Linearsensor zur
Proportionalsteuerung mit 12 Bit Auflösung
erlaubt eine Closed-Loop Steuerung: eine
genaue Regelung zur Sicherstellung des gewünschten
Stellwertes mit dem tatsächlichen
Positionswert.
Dank einer applikationsspezifischen
Über-/Untersetzung durch die innen im
Rotor geführte Spindel kann bauraumoptimiert
Kraft und Hub an die Anwendung
angepasst werden. Als Sicherheitsoption
können stromlos, mit einer optionalen
smart-integrierten Ausfallsicherung,
definierte Zustände realisiert werden (geöffnet/geschlossen).
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Januar 2016 | Bestimmte Aufnahmen
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ANTRIEBSTECHNIK
spritzte BLDC-Motor sichert ein wirtschaftliches,
robustes Design, welches
Schutz gegen äußere Einflüsse (wasser-,
staub- und schlagfest) bietet und die Integration
des Verbindungssteckers (für
DC-Versorgung und Kommunikation) aus
einem Guss ermöglicht.
Fazit
Einfache Lösungen sind oft die Intelligenteren.
Konkret bedeutet dies, dass Aktuatoren
durch weniger Bauteile zuver lässiger
sind, da durch jedes eingesparte
Bauteil eine mögliche Fehlerquelle
wegfällt. Dank einer flexiblen Entwicklung
und Konstruktion kann der Aktuator
einfach an die Bedürfnisse unterschiedlicher
Anwendungen angepasst werden.
Außerdem gewinnt jeder neue Aktuator
mit der gesammelten Anwendungserfahrung.
Initialkosten werden auf
breiteren Schultern getragen. Sonceboz
entwickelt Technologien applikationsübergreifend
und lässt somit seine Kunden
von einem reichen Erfahrungsschatz in
Entwicklungspro jekten profitieren.
02 Das Motordesign erlaubt unter anderem auch eine hocheffiziente Fertigung
Der BLDC-Technologiebaukasten ist ein
gutes Beispiel für die Innovationskraft von
Sonceboz. Das Unternehmen hat sich mit
seinen kompakten, intelligenten und hochwertigen
Antriebssystemen in der Automobilindustrie
einen Namen gemacht und
liefert auch für neue Märkte Antriebslösungskonzepte,
die durch integrierte
Intelligenz in den Aktuatoren auf verschiedenen
Ebenen einen Mehrwert schaffen.
www.sonceboz.com
Linearmotoren für Anwendungen bis 48 V AC
Neben Motoren für Industrieanwendungen
mit 230 bzw. 400 V AC werden vielfach
auch Antriebe für Applikationen im Kleinspannungsbereich
unter 50 V AC gesucht.
Das Unternehmen Tecnotion bietet hierfür
eisenbehaftete und eisenlose Motoren an.
Die eisenbehafteten Sonderlinearmotoren
wurden für den Einsatz bei 48 V AC entwickelt und
verfügen über eine Spezialwicklung, die Verfahrgeschwindigkeiten
von bis zu 5,5 m/s erlaubt.
Beide Motoren bauen dabei kompakt: Die Spuleneinheit des TM3Z ist
93 mm lang, die des TM6Z misst 143 mm. In der Höhe messen beide
Motoren inkl. der Magnetplatte 40 mm.
Die eisenbehafteten Kleinspannungsmotoren weisen außerdem dieselben
niedrigen Anziehungskräfte zwischen Spulenteil und Magnetplatte
wie die Standardmotoren auf.
Die eisenlosen Linearmotoren der UC- und UF-Baureihe werden
standardmäßig mit 45 V AC betrieben. Insgesamt sind in den beiden
Baureihen vier Motoren verfügbar, die Dauerkräfte von 10 bis 39 N und
Spitzenkräfte von 36 bis 85 N abdecken. Die Einbaumaße sind dabei
mit 51 bzw. 53 mm Breite und maximalen 16,15 mm in der Höhe
(bei liegender Montage) gering. Vorteil der eisenlosen Linearmotoren
gegenüber ihren eisenbehafteten Pendants ist das Fehlen von Rastmomenten
und die daraus resultierende hohe Positioniergenauigkeit
und der gute Gleichlauf.
www.tecnotion.de
Encoder mit optischem Messprinzip
Faulhaber erweitert sein Portfolio um die Encoder IER3
und IERS3. Beide Encoder liefern 2-Kanal-Quadratursignale
sowie ein zusätzliches Indexsignal. Dank des
optischen Messprinzips mit einer präzisen Maßverkörperung
sind die Encoder hochgenau und weisen
eine hohe Signalqualität auf. Ein Faulhaber-DC-Kleinstmotor
oder bürstenloser DC-Servomotor kann mit dem
IER3 und IERS3 auf typischerweise 0,1 bis 0,3° genau positioniert
werden. Bei den Encodern handelt es sich um ein
opto-reflektives System als Single-Chip-Lösung: Da LED,
Fotodetektoren, Auswerteeinheit und Interpolationsstufe
in einem Chip verbaut sind, benötigen die Encoder wenig
Bauraum. Zudem sind sie mechanisch identisch und kompatibel
zu dem magnetischen Encoder IE3 des Anbieters.
Sie verlängern die Motoren lediglich um 15,5 bis 18,5 mm.
Beide Encoder sind auch mit Line Driver verfügbar als
IER3 L und IERS3 L. Der Line
Driver erzeugt komplementäre
Ausgangssignale
und macht die Übertragung
der Daten besonders unempfindlich
gegenüber
elektrischen Störungen, vor
allem bei langen Encoderanschlussleitungen.
www.faulhaber.com
46 Der Konstrukteur 9/2016

HÖCHSTE QUALITÄT
IN 3 BUCHSTABEN
NSK setzt vieles in Bewegung - zum Beispiel in Werkzeugmaschinen.
Als einer der führenden Hersteller von Wälzlagern und Linearsystemen
verbindet NSK eine hundert Jahre alte Erfolgsgeschichte mit dem Anspruch
einer ganzheitlichen Qualität.
www.nskeurope.de

AUTOMATISIERUNGSTECHNIK
In die Hand genommen
Greifer-Robotik-Symbiose für kollaborierende Roboter
Die Robotik ist zurzeit in einem grundlegenden
Wandel. Ein wesentlicher Aspekt ist dabei die
Kollaborationsfähigkeit. Das Hand-in-Hand-
Arbeiten von Mensch und Maschine stellt
dabei hohe Anforderungen an die Sicherheit
des Roboters und natürlich auch speziell an
die eingesetzten Greifer.
Die Smart Robotics GmbH ist ein innovatives
Joint Venture zwischen der Escad
Design GmbH und der WMV am Standort
Pfullendorf. Das Unternehmen vertreibt die
Leichtbauroboter der Firma Universal Robots
aus Dänemark und beschäftigt sich mit
deren möglichem Einsatz im Bereich
Mensch-Maschine-Kooperation. Die kollaborierenden
Roboterarme helfen bei der
Steigerung von Produktivität und Profitabilität
in einer sicheren Arbeitsumgebung für
die Mitarbeiter. Mit sechs Gelenken und einer
konkurrenzlosen Flexibilität sind sie in
der Lage, die Bewegungen eines menschlichen
Arms einfach nachzuahmen.
Erlaubt es der Einsatzfall und geht von
den Greifern keine zusätzliche Gefahr aus,
können die Roboter auch umhausungsfrei
arbeiten. „Mit einer durchschnittlichen
Dauer von nur 195 Tagen bieten wir die kürzesten
Amortisierungszeiten in der Branche.
Unsere Roboterarme lassen sich typischerweise
innerhalb einer Stunde einstellen
und sind dann sofort betriebsfertig“, erklärt
Torsten Woyke, Geschäftsführer der
Smart Robotics GmbH. Dank der Berührungsbildschirme
und Programmierungsmethoden
lassen sich die Geräte innerhalb
von Minuten programmieren. So können
die Roboterarme so oft wie nötig im Betrieb
versetzt und entsprechend umprogrammiert
werden. „Viele unserer kollaborierenden
Roboterarme arbeiten ohne teure
Absperrungen nach der Risikoanalyse“,
ergänzt Woyke.
48 Der Konstrukteur 9/2016

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AUTOMATISIERUNGSTECHNIK
Greifer sind wichtige
Komponenten
Als Lieferant von Robotern benötigt Smart
Robotics immer wieder Greiftechnik verschiedenster
Art. Die Elektrogreifer der
Firma Gimatic eignen sich laut Woyke hervorragend
für viele der Anwendungsfälle.
Die geringe, aber dennoch ausreichende
Greifkraft kann keine Verletzungen am
Werker verur sachen. Das niedrige Gewicht
verringert die Belastung des Roboter-Arms
und die elektrische Schnittstelle hilft dem
Kunden auch noch Kosten zu reduzieren.
„Dank der eigenen Integration von Gimatic
müssen wir uns zudem um die Anbringung
des Greifers keine Gedanken machen, da
wir den passenden Adapter gleich mitgeliefert
bekommen“, beschreibt Woyke die
Zusammenarbeit.
Woyke erinnert sich an eine Anwendung
der Komet Group, weltweit tätiger Systemanbieter
für Präzisionswerkzeuge:
„Gimatic hatte unsere Roboter für eine Anwendung
empfohlen, bei der die Schleifkanten
eines Präzisionsbohrers automatisiert
gebürstet werden“. Der zu fertigende
Bohrer hat drei Schneiden, die in verschiedenen
Schneidwinkeln ausgeführt sind.
Der Roboterarm entnimmt die Rohteile aus
einer Kassette, wo sie in Reihe und Glied
aufgestellt sind, und führt diese den Bürsten
zu. Dabei müssen die Schneidkanten
mit ihrem jeweiligen Schneidwinkel zum
Roboter ausgerichtet werden. Der Greifer
muss den Bohrer sauber halten und ihn
ganz sanft zuführen, damit – falls mal ein
Finger des Werkers dazwischengerät –
dieser nicht verletzt wird. Das zuverlässige
Halten und das einfühlsame Zuführen kann
mit der innovativen Greiftechnik zuverlässig
umgesetzt werden. „Wir sind von der
Zusammenarbeit mit Smart Robotics und
Gimatic sehr überzeugt“, sagt Thomislav
Anic, Leiter Forschung und Entwicklung,
Komet-Group GmbH, Stuttgart-Vaihingen.
„Roboter und Greifer harmonieren sehr gut
zusammen.“
Als besonders nützlich haben sich zudem
die Wechselplatten für die Montage an der
Decke hängender Roboter erwiesen. Hier
muss nämlich sonst der Roboter mit mindestens
zwei Personen im Servicefall abgeschraubt
werden, was oft aus Platzmangel
sehr kompliziert ist und auch mal zu Unfällen
führen kann. Mit der Wechselplatte
kann eine Person alleine den Roboter
abnehmen und warten. Durch die hohe
Genauigkeit der Platte nach der Wartung ist
kein Nach-Teachen nötig.
Elektrische Parallel- und
3-Backen-Greifer
Auf Grund der Robotertechnik liegt unser
Fokus eindeutig auf den elektrischen Parallelund
3-Backen-Greifern. Fast ebenso wichtig
wie die Greiftechnik sind die besagten
Wechselplatten, die nicht nur ein einfaches
Wechseln der Greifer ermöglichen sondern
durch ihre hohe Tragkraft sogar dem gesamten
Roboter zum flexiblen Einsatz an
verschiedenen Anwendungen verhelfen.
„Die Passgenauigkeit war immer so, dass
Bei der Mensch-Roboter-Kollaboration müssen
auch Roboter und Greifer harmonieren
keine Punkte nachgeteacht werden mussten.
In Zukunft werden wir auch auf die
neuen Kraft Sensoren setzen, die uns Gimatic
freundlicherweise vorab für Tests überlassen
hat“, berichtet Woyke.
Gespannt wartet Torsten Woyke auf weitere
Entwicklungen aus dem Hause Gimatic, die
ihm im Verkauf seiner Roboter weiterhelfen.
So könnte er zum Beispiel einen Kollisionsschutz
gut gebrauchen, der übermäßigen
Kontakt mit dem Greifer registriert und diese
Info an den Roboter weiterleitet. Auch würde
er sich über einen Greifer mit niedrigerer
Stromaufnahme freuen, da er diesen dann
direkt an seinen Werkzeugflansch anschließen
könnte. Er weiß, dass Gimatic immer ein
offenes Ohr für die Wünsche ihrer Kunden
hat und ergänzt abschließend: „Gimatic und
Smart Robotics befruchten sich gegenseitig
in ihrer Zusammenarbeit“.
www.gimaticvertrieb.de
www.smart-robotics.de
Torsten Woyke, Geschäftsführer der
Smart Robotics GmbH
Der Greifer muss die Bohrerrohlinge auch
im unbestromten Zustand halten und sanft
den Bürsten zuführen, damit eventuelle
Eingriffe durch den Werker nicht zu
Verletzungen führen
Wohin geht der Trend in der Mensch-Maschine-Kooperation?
Maschinen beziehungsweise Roboter sollen noch flexibler und mobiler werden,
damit auch neue Branchen wie beispielsweise das Handwerk erschlossen werden
können. In der Industrie dient das der Weiterentwicklung der Intralogistik. Dazu
bieten wir schon heute autonome Transportsysteme an, die sich ohne GPS oder
externe Markierungen im Raum bewegen können und sich per Handy oder Tablet
programmieren und steuern lassen.
50 Der Konstrukteur 9/2016

AUTOMATISIERUNGSTECHNIK
Neue Generation von Laserbeschriftern
Gravotech hat
von seiner
Marke Technifor
mehrere neue
Serien von
Laserbeschriftern
herausgebracht.
Die
integrierbaren
Lasersysteme
der Serien F, H,
G und C bieten
passgenaue Lösungen für Rückverfolgbarkeitsanwendungen. Es
gibt sie mit vier verschiedenen Technologien: Faser-, Hybrid-,
CO 2
- und Greenlaser. Das 3D-Modul bietet die größte Amplitude
am Markt und sorgt mit seinem Autofokus für perfektes
Beschriften unter allen Bedingungen. Die Beschriftung kann an
unterschiedlichen Objekthöhen angebracht werden, ohne dass
eine Neueinstellung nötig ist. Die sofortige Markierungskontrolle
Vision Manager mit integrierter Kamera für die Bildverarbeitung
garantiert eine lückenlose Rückverfolgbarkeit. Eine weitere
Neuheit ist die Mini-Inline, bei der der Schutztrichter direkt am
Laserkopf montiert ist und die die Integration von Laserbeschriftern
in Fertigungslinien vereinfacht. Mit ihr können
Werkstücke in der Laserklasse 1 beschriftet werden.
www.gravotech.com
Integrierbares Nadelritzsystem
jetzt um 20 % leichter
Das neue Nadelritzsystem i63s ist mit einer Größe von
340 × 169 × 165 mm (H×B×T) ein kompakter Nadelritzer und um
satte 20 % kleiner als sein Vorgänger und mit 7,8 kg zudem ganze
4 kg leichter. Dieses Nadelritzsystem ist auf einfache Integration
in Produktionsanlagen ausgerichtet. Das geräuscharme System
bringt vor allem dort Vorteile, wo niedrige Arbeitsgeräuschpegel
von großer Wichtigkeit sind. Das Markierfenster hat eine Größe
von 60 × 30 mm und markiert mit einer Nadel mit Stahl- oder
Diamantspitze beliebige Materialien, bis zu einer Tiefe von
maximal 0,1 mm. Die Positionierung der Beschriftung erfolgt mit
einer Genauigkeit von 0,05 mm.
Somit erfolgen Beschriftungen
mit Texten, Seriennummern,
Variablen wie Schichtzahlen in
Ritzverfahren und Produktionsdaten
sowie DataMatrix-Codes
mit dem gleichen Gerät in
Nadelprägverfahren. Die
Elektronik des Nadelritzsystems
wird von einem robusten
Gehäuse und verschiebbaren
Schutzplatten aus Stahl an der
Nadelbaugruppe geschützt.
www.sic-marking.de
Endlos rotierend und diagnosefähig
Morgan Rekofa stellt einen modularen
Drehverteiler für die letzte Roboterachse
vor, der die Anforderungen beim
Schweißen, Kleben und Palettieren erfüllt.
Er kombiniert Fast Ethernet, Videosignale,
Schweißstrom, 24V-Versorgung und
Medien wie Luft, Wasser oder Klebstoff in
einem Gehäuse. Mit ihm rotiert durch den
Wegfall der Winkeleinschränkung bei sonst notwendigen
Schleppketten die letzte Roboterachse endlos in beide
Richtungen. Dadurch werden viele neue Bewegungen ermöglicht.
Außerdem entfällt die Rückbewegung der Achse, was zu einer
Zeitersparnis führt. Die Drehverteiler sind diagnosefähig, z. B. bei
Profinet. Pakete und Systemreserve können online ausgelesen
werden. Sie sind kraftübertragend bis zum Werkzeug oder mit
Hohlwelle erhältlich.
www.morgan-rekofa.de
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Alles im Blick!
Der Schaltschrankwächter
Das IMX12-CCM im 12,5-mm-Hutschienengehäuse überwacht den Schutzgrad und die Umgebungsvariablen in
Schaltschränken und Schutzgehäusen
Nach einfachem Teach-in vor Ort meldet das Gerät nicht korrekt geschlossene Türen ebenso wie Überschreitungen
von Temperatur und Innenraumfeuchte
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AUTOMATISIERUNGSTECHNIK
Ein Spann- und Greiftechnikspezialist
hat einen Robotergreifer
vorgestellt, der auf Basis
einer Produktplattform in
generativer Fertigung hergestellt
wird. Das Unternehmen
positioniert sich damit im stark
wachsenden Segment der
Mensch-Roboter-Kollaboration.
Additive Fertigung macht es möglich
Individuell anpassbare Greifer für kollaborierende Roboter
Die optimale Verknüpfung der Stärken
von Mensch und Roboter ist dabei eine
der obersten Zielsetzungen in der Industrie
4.0. Der Fokus liegt auf Arbeitsentlastung
bei körperlich anstrengenden, monotonen
und ergonomisch ungünstigen Arbeiten.
Als Montagekollegen helfen Roboter somit
effektiv, die Arbeitsbedingungen gesund
und die Arbeitsatmosphäre angenehm zu
gestalten. Wirtschafts- und Arbeitsmarktexperten
sind sich zudem einig, dass die
Dank dem additiven Herstellungsverfahrens sind alle
denkbaren Werkstückformen abbildbar
Beschäftigungssicherung in Hochlohnländern
oft erst durch den Beitrag von
Robotern ermöglicht wird, da diese eine
wirtschaftliche Produktion bei gleichzeitig
hohen Löhnen erlauben.
Nach den neuesten
Sicherheits-Standards
Die in Folge stark steigende Nachfrage nach
Komponenten für die Mensch-Roboter-
Kollaboration (MRK) führte zu der Entwicklung,
die Röhm gemeinsam mit Kuka Systems
realisierte. Die Greifer erfüllen dabei
besonders strenge Anforderungen an die _
Sicherheit: Die neuesten Standards ISO
10218 und ISO/TS 15066 werden z. B. durch
Abrundung von Kanten und Ecken, einen
speziell abgestimmten Flansch und raffiniert
gestaltete Schutzschilde erfüllt. Die
zusätzliche Nachgiebigkeit garantiert den
Schutz des Arbeiters vor Verletzungen.
Röhm kann mit dem RRMG-MRK extrem
flexibel auf unterschiedlichste Anforderungen
reagieren und exakt passende Lösungen
anbieten – dank der additiven Fertigungsmethode
wird sogar die Stückzahl 1
wirtschaftlich darstellbar. Christian
Schmid, Leiter Produktmanagement und
Greifer-Spezialist von Röhm: „Der große
Vorteil unseres additiven Herstellungsverfahrens
ist die Abbildbarkeit aller denkbaren
Werkstückformen. Egal, ob die Kunden
Anforderungen ans Außen- oder
Innen greifen stellen. So können beispielsweise
runde, ovale oder fast beliebig-förmige
Werkstücke an der Innenkontur gegriffen
werden. Sogar verschiedene Werkstückdurchmesser
werden durch die hohe Flexibilität
der Greiferfinger mit ein und demselben
Greifer sicher und zuverlässig gepackt“.
Ein weiterer Vorteil ist, dass Materialbeschädigungen
durch die Oberflächenbeschaffenheit
des Werkstoffes Polyamid
PA12 so gut wie unmöglich sind. „PA12 ist
zusätzlich besonders resistent gegen Medien
wie Kühlschmierstoffe oder Öle und zudem
lebensmitteltauglich, was neue Einsatzgebiete
erschließt. Diese Flexibilität in Verbindung
mit Robustheit, Widerstandsfähigkeit
und gewichtsoptimiertem Design sind
unseren Kunden und uns extrem wichtig“,
ergänzt Schmid.
Leicht, robust, individuell
In der Tat ist das Eigengewicht mit 300 g (je
nach Kontur der Greiferfinger) extrem gering.
Auch beim Thema Langlebigkeit zeigt
der RRMG-MRK eine herausragende Performance:
Der Greifer ist wartungsfrei bis
zu zehn Millionen Greifzyklen, bei bis zu
100 Zyklen pro Minute. Je nach Greifstrategie
und Kontur des Werkstücks können mit
120 N Greifkraft selbst größere Bauteile
sicher gegriffen werden. Die Abfrage der
Spannstellung erfolgt komfortabel über
integrierte Sensoren.
Christian Schmid: „Zusätzlich kann mit
dem speziell für den Kuka LBR iiwa entwickelten
Flansch die Greifposition um 90
Grad verstellt werden – je nachdem, ob ein
Bauteil horizontal oder vertikal gegriffen werden
soll. Der Greifer lässt sich dank Schnellverstellung
einfach um 90 Grad schwenken.“
„Mit dem robusten, leichten und individuell
anpassbaren RRMG-MRK ist ein
weiterer Schritt in Richtung sicherer
Mensch-Roboter-Kollaboration und Industrie
4.0 gemacht“, fasst Christian Schmid
abschließend zusammen.
www.roehm.biz
52 Der Konstrukteur 9/2016

AUTOMATISIERUNGSTECHNIK
Hohe Leistung auf kleinstem Raum
Der kleinste Linearmotor-Kreuztisch von Hiwin misst
320 × 320 × 100 mm und ist für 50 Mio. Fahrzyklen ausgelegt.
Angetrieben durch hochdynamische, spielfreie Linearmotoren
der Baureihe LMSA erreicht die Einheit mit der Typenbezeichnung
LMX2LSA11 eine Wiederholgenauigkeit von 0,003 mm.
Speziell für Laserapplikationen schützen thermostabile Faltenbälge
Führungs- und Wegmess-System vor Hitze und Staub.
Außenliegende Anschlagkanten und das Plug-and-Play-Konzept
machen die Integration des Kreuztisches einfach. Die größeren
Geschwister bieten jeweils einen Hub von 150 x 150 mm, 200 x 200 mm
bzw. 300 x 250 mm. Angesteuert werden de Linearmotoren durch
Antriebsverstärker der Baureihe D1-N des Herstellers oder einem
vergleichbaren Antriebsverstärker.
www.hiwin.de
Pneumatischer Parallelgreifer
Mit der Bezeichnung GPP1000 hat das
Unternehmen Zimmer einen einfachwirkenden
pneumatischen Parallelgreifer
im Angebot, der bei einer
Greifkraft von 100 N Hübe von 4,8 und
16 mm bietet. Ausgeliefert wird der
Greifer in einer Einstellung, bei der die
Backen im drucklosen Zustand geöffnet
sind. Mit einigen einfachen Handgriffen lässt sich der Greifer auf
geschlossene Backen im drucklosen Zustand umrüsten. So lässt er
sich an eine Vielzahl von Anwendungen anpassen und sowohl für
das Innen- wie auch für das Außengreifen nutzen. Der Greifer ist
für die Rückstellung der Greiferbacken mit einer Feder
ausgerüstet, die aber nicht als Greifkraftsicherung dient. Zur
Positionsabfrage eignen sich Magnetfeldsensoren, für die auf jeder
Greiferseite eine Führungsnut zur Verfügung steht.
www.zimmer-group.de
Baukasten ermöglicht günstige
6-Achs-Roboter
Cloud-Anbindung bringt
Vorteile für Robotik
Technische Voraussetzung für
Industrie-4.0-Umgebungen ist,
dass alle Betriebsmittel, die
über Sensoren und
Steuerungen verfügen, als
cyberphysische Systeme (CPS)
vernetzt sind. Ein typisches
Beispiel für CPS sind Robotersysteme
wie der Demonstrator
des Fraunhofer IPA für den
„Griff-in-die-Kiste“. Die hersteller -
neutrale Software bp3 ermöglicht dem Roboter die schnelle und
zuverlässige Objektlokalisierung und Bahnplanung für vielfältige
Werkstücke. Die Softwarelösung erweitert durch die Anbindung
an die Cloud-Architektur ihr Potenzial: Die Inbetriebnahme und
Wartung des Robotersystems ist dank des zentralen Datenbestands
wie bspw. von Werkstücken oder direkt einsetzbaren
Programmbausteinen, sog. Skills, effizienter als bisher,
Komponenten sind leichter austauschbar und alle Prozesse sind
zentral verfolg- und steuerbar. So werden die Robotersysteme
wandlungsfähiger und die Umrüstung auf neue Varianten ist
schnell erfolgt. Über verschiedene Dienste stehen neue
Softwarefunktionen in der Cloud bereit. Gleichermaßen können
lokal optimierte Prozesse wieder in die Cloud zurückgespielt
werden, sodass von einmaligen Programmänderungen alle
verbundenen Robotersysteme profitieren können.
www.ipa.fraunhofer.de
Staufähiges Palettenumlaufsystem
mit automatischer WT-Rückführung
Verkettung zweier Bearbeitungsstationen
Prozesssicheres Zuführen, Puffern, Vereinzeln
Kompakter Aufbau
Der Robolink-D-Baukasten
des Unternehmens Igus bietet
Anwendern die Möglichkeit,
individuelle Robotiksysteme
zusammen zu stellen. Die
einzelnen Gelenke, die direkt
über einen Motor unmittelbar
an der Achse angetrieben
werden, sind in verschiedenen
Baugrößen verfügbar. Vor kurzem hat der Hersteller sein Angebot
um weitere Komponenten ausgebaut. So ist es z. B. möglich,
Motoren und Gelenke in mehreren Baugrößen mit den gängigen
Steuerungen für einen kompletten 6-Achs-Low-Cost-Roboter aus
Kunststoff und Aluminium zu kombinieren.
Ebenfalls neu ist das Robolink-Wellgetriebe, mit deren Hilfe sich
problemlos die sechste Achse eines Roboterarms realisieren lässt.
Das Getriebe ist leicht und effizient und in zwei Baugrößen als
Einzelkomponente oder mit einem Nema-17- bzw. einem
Nema-23-Schrittmotor verfügbar.
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Markieren wie im Fluge
Faserlaser kennzeichnet Werkstücke im Vorbeifliegen dauerhaft und verzerrungsfrei
Traceability gewinnt in der industriellen Produktion zunehmend an
Bedeutung. Einzelne Produkte bzw. ganze Chargen müssen individuell
rückverfolgbar sein. Eine eindeutige, lückenlose und dauerhafte
Kennzeichnung ist dafür die Voraussetzung. Der Vorgang des Markierens
muss sich dabei möglichst reibungslos in den Produktionsprozess einfügen
lassen. Ein für den Einbau in industrielle Fertigungsanlagen konzipierter
Faserlaser ist auf diese Anforderungen ausgelegt. Er markiert beliebige
Güter im Vorbeifliegen.
Marking on the fly“ bedeutet, dass Produkte
bei ungetakteter, kontinuierlich
laufender Produktion markiert werden. Bei
diesem äußerst wirtschaftlichen Vorgehen
wird die Bewegung des zu markierenden
Werkstücks mit der des Laserstrahls überlagert.
Dabei wird die Geschwindigkeit der
Transporteinrichtung kontinuierlich erfasst.
Diese Technik beherrscht der präzise
Faserlaser I103 L-G von der SIC Marking
Group, der eine flexible, dauerhafte
Beschriftung ermöglicht.
Effiziente Markiertechnik
Die Lasermarkiertechnologie wird hauptsächlich
für die direkte Markierung auf
Metall- oder Kunststoffteilen eingesetzt, wobei
Härte und Oberflächenbeschaffenheit
keine Rolle spielen. Die durch den Laserstrahl
übermittelte Energie bewirkt im Fokuspunkt
eine Oberflächenveränderung am Werkstück
in Abhängigkeit vom Material. Manche Materialien
verdampfen und erlauben so eine vertiefte
Markierung, andere verfärben sich.
Das Lasermarkiersystem I103 L-G von SIC
Marking kann bis auf Gold, Kupfer und einige
Messinglegierungen alle Metalle inklusive
Stahl, Aluminium und Titanium-Legierungen
und auch Kunststoffe beschriften. Ob alphanummerische
Zeichen, Bar- und Data-Matrix-Codes,
Grafiken und Logos, der I103 L-G
schreibt präzise und kontraststark. Das Markierfenster
des Faserlasers hat eine Größe
von 100 x 100 mm, optional bis 170 x 170 mm.
Er besteht aus einem Galvonometerkopf und
einer Controllereinheit, genannt Fiber Unit,
in der sich die Laserquelle befindet. Beide
sind mit einem 3 m langen Glasfaserkabel
verbunden. In der Laserquelle wird der Strahl
generiert und verstärkt. Durch das Faserkabel
passiert der Strahl dann den Kollimator,
der den Strahl ausrichtet, bevor er den
galvanometrischen Kopf erreicht. Der Galvo-
Kopf besitzt zwei Spiegel von jeweils ca.
15 x 15 mm Größe, die an Schrittmotoren befestigt
sind und den Laserstrahl für schnelle
und präzise Markierungen umlenken.
Schließlich konzentriert eine Linse den
Strahl auf 30 µm. SIC Marking verwendet für
seine Lasermarkiersysteme einen Ytterbiumdotierten
Faserlaser. Diese Faserlasertechnologie
für die Kennzeichnungstechnik ist besonders
leistungsstark und langlebig, leicht
einzurichten und es gibt keine laufenden
Materialkosten. Solche Laser sind dort empfehlenswert,
wo hohe Ansprüche an
Die kompakten Abmessungen des Lasergeräts und sein geringes
Gewicht von nur 5 kg ermöglichen einen einfachen Einbau
Geschwindigkeit, Qualität und Leistung gestellt
werden. Die auf Faserlasern basierende
Markiertechnik ist die derzeit effizienteste.
Der Laser I103L-G arbeitet in einem Standalone-Modus,
der zur Steuerung keinen PC
benötigt. Ein PC kann jedoch mit der einfach
zu handhabenden Software SIC Laser Advanced
verwendet werden, die im Lieferumfang
enthalten ist. Mit der Software lässt sich eine
Markierdatei erstellen, die alle relevanten
Parameter, wie Markiergeschwindigkeit,
54 Der Konstrukteur 9/2016

AUTOMATISIERUNGSTECHNIK
Leistung und Frequenz, umfasst. Die Markiergeschwindigkeit
kann dabei zwischen 0
und 4000 mm/s variieren. Bei der „Marking
on the fly“-Technologie werden problemlos
die 4000 mm/s erreicht. Der Laser ist mit einer
durchschnittlichen Leistung von 20 oder
50 W erhältlich und hat eine Wellenlänge von
1064 nm. Die Frequenz, mit der der Laser gepulst
wird, liegt zwischen 20 und 200 kHz, je
nach Material des Werkstücks.
Synchrone Bewegung
Die Passiergeschwindigkeit des Werkstücks
und die Größe der Markierung, die auf das
zu markierende Objekt aufgetragen werden
soll, sind dabei die limitierenden Faktoren.
Die Kunst ist es, die Geschwindigkeit des
Lasers mit der des vorbeifliegenden Materials
zu synchronisieren, damit das Ziel, eine
makellose Markierung zu erhalten, erreicht
wird. Die Werkstücke fliegen mitunter in
Sekundenschnelle vorbei und verlangen
deshalb dem Markiersystem eine hohe Präzision
ab. Auch bei Anfahr- und Abbremsvorgängen
kann somit eine gleichbleibende,
dauerhafte Markierung erzielt werden.
Hohe Markiergeschwindigkeit
Ein bedeutender Vorteil ist die hohe Beschriftungsgeschwindigkeit
des Faserlasers.
Der Laser ist direkt über dem zu markierenden
Bauteil angeordnet. Sobald ein Bauteil
in die Schutzverschalung fährt, löst ein Sensor
ein Signal aus, und der Laser startet mit
der Beschriftung, markiert das Bauteil im
Flug. Die Bandgeschwindigkeit wird über
ein Encodersignal an die Lasersteuerung
übermittelt. Dies gewährleistet eine hohe,
gleichbleibende Beschriftungsqualität,
auch bei nicht konstanter Geschwindigkeit.
Der Laser passt sich automatisch an die
effektive Bandgeschwindigkeit an.
Gute Integrationsfähigkeit
Die kompakten Abmessungen des Lasergeräts
und sein geringes Gewicht von nur 5 kg
ermöglichen einen einfachen Einbau. Die
integrierbaren Lasersysteme sind auf die
intensive Benutzung als eigenständige Systeme
ausgelegt, ohne Notwendigkeit für einen
angeschlossenen PC. Sie können in
Produktionsanlagen integriert werden oder
in eigenständigen Arbeitsplatzsystemen
verbaut werden. Diese Systeme eignen sich
gleichermaßen für Produktionsanlagen mit
geringem oder hohem Durchsatz und können
auf vielfaltige Weise angepasst und erweitert
werden. Unterschiedliche Gehäuseformen,
angepasste Werkzeuge und Zuführungen,
zusätzliche Achsen sind auf Anfrage
erhältlich.
STATEMENT
Martina Heimerl, Redakteurin
In einer sich zunehmend beschleunigenden
Welt ist auch bei den
Maschinen Multitasking gefragt.
Arbeitsschritte wie Transport und
Markierung werden überlagert, um
die Durchsatzzeiten zu erhöhen.
Die perfekte Synchronisation in
Höchstgeschwindigkeit ist dabei die
große Herausforderung. Auch hier
wird wieder deutlich, dass das
Zusammenspiel, die Vernetzung bis
hin zur Verschmelzung der
Komponenten untereinander
immer wichtiger wird.
Auch die Anbindung an bestehende Steuerungen
ist möglich. Die SIC-Marking-Lasersysteme
verfügen über eine Vielzahl von Anschlussmöglichkeiten
für Industrienetzwerke.
Die Systeme sind mit breiten Anschlussmöglichkeiten,
wie Digital I/O, Ethernet TCP/
IP, RS232 ausgestattet und bieten weitere
Funktionen zur Anbindung an alle Elemente
in ihrer Umgebung. Alternativ können die
Systeme einfach mit Profinet oder Profibus in
ihre Produktionsumgebung eingebunden
werden. Die direkte Anbindung an das Industrienetzwerk
ohne Verwendung von speziellen
Gateways bietet eine beträchtliche Zeitund
Kostenersparnis. Ein weiterer Vorteil dieses
Lasermarkiersystems ist seine Luftkühlung.
Wassergekühlte Systeme sind durch den
komplexeren Aufbau wesentlich anfälliger
und bei Wartungsarbeiten kostenintensiver.
SIC Marking liefert nicht nur das Markiersystem,
sondern installiert es auch und
bietet einen weltweiten Service an. Wobei
die weltweite Unterstützung der Kunden
bei Inbetriebnahme, Schulung und Wartung
im Fokus steht.
Modellbeschreibung des Faserlasersystems für die Markierungsart „Marking on the fly“
www.sic-marking.de
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Der Konstrukteur 9/2016 55

CAD / PLM
Schwingungen
im richtigen Licht
Scanning-Vibrometer für höhere Produktivität in der Produktentwicklung
Jörg Sauer, Ellen-Christine Reiff
Nahezu jedes Produkt entsteht heute am Bildschirm. Leistungsfähige
digitale Modelle erlauben es, wichtige Produkteigenschaften präzise zu
gestalten und vorherzusagen. Nach wie vor ist aber die Analyse des
Prototyps unverzichtbar. Die tatsächlichen dynamischen Eigenschaften
lassen sich anhand der optischen Schwingungsanalyse zuverlässig
ermitteln. Scanning-Vibrometer sind dabei ein wichtiges Testinstrument,
um dynamische und akustische Eigenschaften zu prüfen.
Die optische Empfindlichkeit
bestimmt die Leistung
Das Verfahren, das sich für Modaltests
großer Strukturen ebenso eignet wie für
Schwingformanalysen kleinerer Geräte,
basiert auf der Laser-Doppler-Vibrometrie.
Bei dieser werden aus dem von einer
schwingenden Struktur zurück gestreuten
Laserlicht die Schwingfrequenz und die
-amplitude bestimmt.
Dipl.-Ing. (TU) Jörg Sauer,
Polytec GmbH, Waldbronn;
Ellen-Christine Reiff, M.A.
Redaktionsbüro Stutensee
So funktioniert das
Scanning-Vibrometer
Bei einem Scanning-Vibrometer ist das
Laser-Doppler-Vibrometer nun mit einer
Scanner-Spiegel-Einheit und einer
Videokamera in einem gemeinsamen
Messkopf integriert. Während der Messung
scannt der Laserstrahl die Oberfläche
des Messobjekts und liefert so eine
räumlich hoch aufgelöste Reihe von Einzelpunktmessungen.
Diese sequenziell
gemessenen Schwingungsdaten werden
zu einem gemeinsamen flächenhaften
Datenmodell zusammengesetzt und
lassen sich dann je nach Applikation
entsprechend auswerten.
Dabei definiert die optische Empfindlichkeit
die Leistungsfähigkeit eines Scanning-
Vibrometers. Sie bestimmt, auf welchen
Oberflächen gemessen werden kann und
ist verantwortlich für den Signal-Rauschpegel,
den Messabstand und damit auch für
die Größe der scanbaren Fläche. Von einer
höheren Empfindlichkeit kann der Anwender
also gleich in mehrfacher Hinsicht profitieren.
Diese ist der Schlüssel zu mehr
Datenqualität und Produktivität.
Achtmal stärkerer Signalpegel
Polytec, der Spezialist für optische Schwingungsmessung
hat jetzt entsprechend gehandelt.
Mit der Zusatzoption Xtra erhalten
die bewährten Vibrometer der Baureihe
PSV-500 und PSV-500-3D eine deutlich
höhere optische Empfindlichkeit. Die
Grundlage dafür liefert ein leistungsstarker,
56 Der Konstrukteur 9/2016

01 Die Laser-Scanning-Vibrometrie
im Einsatz in der Fahrzeug-Industrie
NEU
dabei aber nach wie vor augensicherer Infrarotlaser
(Lasersicherheit Klasse 2). Durch
seinen Einsatz erhöht sich die Menge des
von der Oberfläche reflektierten Lichts.
Das Plus an Streulicht sorgt für einen
achtmal stärkeren Signalpegel als beim
Basismodell, das dadurch wesentlich resistenter
gegen Signalrauschen ist. Das Signal-
Rausch-Verhältnis verbessert sich und Resonanzfrequenzen
im FFT-Spektrum (Fast
Fourier Transform) werden sehr deutlich
sichtbar. Das Resultat ist eine präzisere
Datenanalyse und FE-Modellvalidierung,
und das bei deutlich kürzeren Messzeiten.
Das neue PSV-Xtra ist sowohl als neues
System als auch als Upgrade für die Basismodelle
verfügbar.
Von den Vorzügen der höheren optischen
Empfindlichkeit können viele Anwendungsbereiche
profitieren. Überall lässt
sich Zeit sparen, sei es, dass die Oberflächenvorbehandlung
nicht mehr notwendig
ist, oder die Objekte durch die größere
Messdistanz nicht mehr umpositioniert
werden müssen. Gleichzeitig wurde die Geschwindigkeitsgrenze
auf 30 m/s erhöht,
was den Einsatz bei Ultraschallanwendungen
und Dauerschwingtests mit hohen Amplituden
erweitert. Hinzu kommt, dass
durch das bessere Signal-Rauschverhältnis
die Anzahl der notwendigen Mittelungen
deutlich sinkt. Die Einsparungen, die sich
allein dadurch ergeben sind beachtlich, wie
die beiden folgenden Beispiele belegen.
Messzeiten verkürzen
sich um über 60 %
Bei einer typischen Periodic-Chirp-Anwendung,
also einer zeitabhängigen Frequenzänderung,
wurde die Anzahl der Mittelungen
von 15 beim Basismodell auf 5 bei der
Ausführung mit dem Xtra-Upgrade geändert.
Alle anderen Parameter blieben gleich, also
Sicher schalten
beigeringen
Strömen (1 mA)
Mitden neuen IN65
Positionsschaltern
● Werkzeugloses Drehen der
Betätigungseinrichtung
● Betätigerverrastung und
Befestigungsspange aus Metall
● Modularer Aufbau
● SchutzartIP67
● Klappbarer Rastdeckel
02 Höhere optische Empfindlichkeit
bedeutet größeren Messabstand bzw.
einen größeren Scanbereich
ZumVideo
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CAD / PLM
STATEMENT
03 Weniger Rauschen: Resonanzfrequenzen im FFT-Spektrum werden deutlich sichtbar.
Durch die reduzierte Mittelungszahl verkürzen sich die Messzeiten
Die Laser-Scanning-Vibrometrie hat sich als
berührungsloses, rückwirkungsfreies, schnelles
und flächenhaftes Verfahren zur Messung von
Schwingungen in vielen Anwendungsbereichen
bewährt. Beispiele gibt es im Fahrzeug-, Flugzeugund
Maschinenbau, in der Mikrosystem- und der
Datentechnik. Die Anforderungen an die optische
Empfindlichkeit der Vibrometer steigen jedoch, denn
für die Entwicklung hochwertiger Produkte wird es
zunehmend wichtiger, verlässliche Werte
möglichst schnell zu erzeugen, z. B. um
Computersimulationen zu validieren
oder Daten zu visualisieren.
Bandbreite, Frequenzaufl ösung, Anzahl der
FFT-Linien und Messpunkte. Das Anregungssignal
ist periodisch, sodass nur das
Rauschen durch die Mittelungszahl redu-
ziert wird. Bei gleicher Ergebnisqualität
reduzierte sich hier die Messzeit für 143
Messpunkte von 1 h 54 min auf 38
Minuten, also um satte 66 %. Bei
gutem Signal kann bei dieser Art
der Schwingungsmessung die
Mittelungszahl theoretisch sogar
auf 1 reduziert werden; eine
Überlappung der Zeitfenster ist
hier nicht anwendbar.
Ähnlich hoch ist die Zeitersparnis,
wenn mit einer Rauschanregung
gearbeitet wird. Die
Amplitude des Anregungssignals
ist hier statistisch verteilt.
Deshalb sind Mittelungen
zwingend notwendig, auch um
eine stabile Übertragungsfunktion zu
erhalten. Bei gutem Signal kann die
Mittelungszahl reduziert werden, muss
aber deutlich über 1 belassen werden.
„Überlappung“ ist hier zulässig, ihr Wert
ist aber unabhängig von der Signalqualität.
Für die gleiche Ergebnisqualität genügen
mit dem Xtra-Upgrade zwölf Mittelungen
statt bisher 30. Dadurch verkürzt sich die
Dr. Michael Döppert, Chefredakteur
Natürlich gibt es heute neben
3D-CAD-Systemen viele
Simulationsprogramme, um
Konstruktionen bereits in der
digitalen Welt zu prüfen und zu
validieren; und natürlich ist in
zukunftsorientierten Unternehmen
die Konstruktion heute
schon simulationsgetrieben.
Spätestens aber für die Qualitätssicherung
muss der reale Prototyp
herhalten und Sensorik bzw.
Prüfsyteme wie Scanning-Vibrometer
kommen ins Spiel. Je
genauer sie arbeiten, desto besser
wird das Ergebnis und effizient
einsetzbar – wie im vorliegenden
Fall – halten sie Messzeiten und
–kosten niedrig.
Messzeit bei gleicher Messpunktanzahl
von 1 h 16 min auf 30 Minuten, was einer
Zeitersparnis von 61 % entspricht. Dadurch
sind pro Tag deutlich mehr Messungen
durchführbar und komplexe Produktentwicklungen
sind effizienter denn
je zu realisieren.
Bilder: Aufmacherbild Fotolia; Bilder 1 bis 3 Polytec
www.polytec.com
Realistische Multimaterial-Produkte in einem Druckvorgang
Stratasys Ltd. hat mit dem
J750 einen 3D-Drucker vorgestellt,
der die Grenzen
überwinden soll, die der
Technologie bisher gesetzt
waren. Der Drucker ermöglicht
es Anwendern, eine
breite Palette verschiedener
Materialien – von steif bis
fexibel, von transparent bis undurchsichtig – mit einem bisher
unerreichten Farbspektrum aus 360 000 verschiedenen Tönen zu
kombinieren. Durch diese Vielseitigkeit entstehen realistische
Prototypen und Produkte ohne Nachbearbeitung in nur einem
Druckvorgang. Mit dem J750 lassen sich jetzt Prototypen herstellen,
die in sich eine Vielzahl von Farben, Materialien und Materialeigenschaften
vereinigen, sodass realistische Modelle in Rekordzeit
zur Verfügung stehen – und das für fast alle Anwendungen. Darüber
hinaus ist der J750 in der Lage, Werkzeuge, Formen oder
Schablonen für die Fertigung herzustellen. Der Drucker ermöglicht
durch diese sofortige Verfügbarkeit von Prototypen eine schnellere
Entscheidungsfindung im Produktdesign und verkürzt so den
Entwicklungsprozess und die Markteinführungszeit deutlich.
www.stratasys.com
58 Der Konstrukteur 9/2016

CAD / PLM
Aktualisierte Software-Lösungen für industrielle Fertigung
www.autodesk.de
Von der Programmierung von CNC-Fräsen und -Drehmaschinen bis
hin zum komplexen Werkzeug- und Formenbau: Autodesks
CAM-Produktreihe in der 2017-Version deckt viele Fertigungsanwendungen
ab. Neue Features für alle Produkte können die Programmierzeit
verkürzen. Das neue Portfolio verknüpft die Funktionen der
CAM-Software von Delcam mit den 3D-Design- und Fertigungsfähigkeiten
der Autodesk-Software. Die 2017-CAM-Lösungen beinhalten
erweiterte Versionen von Feature CAM für automatisierte
CNC-Programmierung; Partmaker für die präzise Teilefertigung mit
Langdrehautomaten; Powermill für das Design komplexester Formen,
Werkzeuge und anderer Komponenten; Powershape für die Gestaltung
komplexer 3D-Formen; und Powerinspect für eine Hardwareunabhängige
Inspektion. Die 2017er Features sind ab sofort in den
Versionen Standard, Premium und Ultimate verfügbar.
Konfigurator für Pressensysteme
Das Unternehmen Tox Pressotechnik hat seinen Online-Auftritt neu strukturiert. Im Bereich
„Produkte“ werden neben den Produkten und Leistungen auch die Anwendungsgebiete
aufgezeigt. Der Systemnavigator bietet einen schnellen Überblick über Komponenten und
Systeme. Filterfunktionen führen rasch zu einem für ein Land oder Postleitzahlengebiet
zuständigen Vertriebsmitarbeiter. Mit dem „ecoLine-Konfigurator“ für die
Pressensysteme ist es möglich, in vier Schritten ein individuelles Pressensystem
zusammenzustellen und mit Preisgarantie abzubilden.
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VERBINDUNGSTECHNIK
Auf die Schraube kommt es an
Die Systematik für nachhaltige Verbindungslösungen im Leichtbau
Leichtbau ist heute längst nicht
mehr nur ein Thema der Automobilindustrie.
Neben innovativen
Werkstoffen spielt dabei auch die
Verbindungstechnik eine überaus
wichtige Rolle. Mit einem
umfassenden Beratungs- und
Umsetzungskonzept bietet ein
Verbindungstechnik-Spezialist hier
vielfältige Lösungsansätze auf Basis
seines Schraubenprogramms.
Die Arnold Umformtechnik kennt die
Anforderungen ihrer Kunden der Automobil-
und Zulieferindustrie und bietet
ihnen passgenaue Lösungen aus dem
Bereich der Verbindungstechnik. „Unsere
Lösungen müssen dabei leicht und effizient
sein und sich durch einen optimalen
Verbindungscharakter auszeichnen“, bringt
Thomas Jakob, Leiter Anwendungstechnik
bei der Arnold Umformtechnik GmbH Co.
KG diese Anforderungen auf den Punkt.
Mit dem Blue Fastening-Ansatz reagiert
das Unternehmen jetzt auf die komplexen
Anforderungen der Kunden. Er verdeutlicht,
wie die Verbindungstechnik die Anforderungen
der Automobilindustrie und
deren Zulieferer nach Gewichtsreduzierung
und Qualitätssteigerung unterstützen
kann. Blue Fastening ist dabei als
produktübergreifendes Innovations- und
Effizienzkonzept über die gesamte Wertschöpfungskette
zu verstehen. Um dies
konkret umzusetzen, greifen unterschiedliche
Umsetzungsmodule von Arnold, wie
zum Beispiel das Beratungskonzept
„Fasteneering“ für die Auslegung einer
Verbindungslösung.
Von Schrauben und
Fügepartnern
„Wenn der Kunde also mit einer Idee zu uns
kommt, analysieren wir die angedachte
Verbindungslösung durch eine komplexe
Berechnung. So werden beispielsweise die
Scherfestigkeiten des Schrauben- und Mutterngewindes
ermittelt und durch die Auswahl
der Kopfgeometrie die Übertragung
des erforderlichen Drehmomentes sichergestellt,
wobei auch die zulässigen Grenzfächenpressungen
des Klemmteiles unter
dem Schraubenkopf beachtet werden.
Anschließend erstellen wir einen Konzeptvorschlag
für die Umsetzung. Dazu gehört
eine Einschraubtiefenoptimierung und,
wenn möglich, eine Reduktion des Schraubenkopfvolumens.
Durch diese Vorgehensweise
stellen wir eine belastungsgerechte
Konstruktion sicher, vermeiden aber auch
Oversizing“, beschreibt Thomas Jakob die
Vorgehensweise.
Der Einsatz von tragfähigkeitsoptimierten
gewindefurchenden und fließlochformenden
Schrauben ist dabei meist die nachhaltigere
Lösung – auch mit Blick auf eine
Prozesskostenoptimierung. „Durch den
Einsatz von gewindefurchenden Taptite
2000-Schrauben in GD-Al entfällt ein Bohren
und Gewindeschneiden. Durch Einsatz von
fließlochformenden Flowform-Schrauben
kann das Vorlochen und Gewindeschneiden
in Blechen entfallen“, nennt
Jakob Beispiele.
Ein weiterer Ansatzpunkt für Einsparungen
ist die Nutzung innovativer Werkstoffe
und Technologien. So eignen sich laut Jakob
z. B. ENAW 6056-Aluminiumschrauben für
das Fügen von Leichtmetallen wie Aluminium
oder Magnesium. Und bei Magnesium-
60 Der Konstrukteur 9/2016

„Die Schraube muss
ihren Dienst
erfüllen und dafür
muss sie richtig
dimensioniert sein“
Thomas Jakob, Leiter Anwendungstechnik
bei der Arnold Umformtechnik
Den Trend
im Blick!
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01 Durch eine veränderte Kopfgeometrie kann eine Gewichtseinsparung von 14 % erreicht werden
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02 Durch eine tragfähigkeitsoptimierte gewindefurchende Schraube ist weniger Einschraubtiefe nötig
Der Konstrukteur 9/2016 61
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VERBINDUNGSTECHNIK
STATEMENT
03 Die beiden Bilder verdeutlichen, wie die Komplexität verringert werden kann
Legierungen ist optional der Einsatz
gewindefurchender TT2000-EN AW 7075
möglich.
Im Kunststoffbereich ist die Direktverschraubung
mit Remform eine kostengünstige
und effiziente Wahl für das Fügen von
Thermoplasten. Eine Kunststoffverbindung
mit voller Tragfähigkeit wird hingegen
durch APT-Al-Buchsen erreicht, die mit
Taptite 2000 verschraubt werden.
Natürlich spielen auch Themen wie
Korrosion und Gewichtsoptimierung dabei
eine Rolle. Ziel der Berechnung ist es jedoch
neben einer passgenauen und verlässlichen
Verbindung immer, Schraubengewichte
und Platz einzusparen.
Effizienzpotenziale im
Verbindungsdesign
Das Konzept Blue Fastening wird bei
Arnold in der tagtäglichen Beratung mit
dem Kunden schon lange gelebt. Bereits
bei der ersten Idee für ein Verbindungsdesign
wird mit einer systematischen Analyse
der Verbindungsaufgabe begonnen
und hinterfragt, wo Einsparpotenzial vorhanden
ist. Kann eine kleinere Schraube
eingesetzt werden? Kann der Bauraum
verringert werden? „Diese Fragen müssen
geklärt sein, bevor dann Fasteneering mit
den Engineering-Leistungen ansetzt“,
erklärt Jakob.
Die möglichen Einsparungen bei der
konsequenten Umsetzung des Blue Fastening-Ansatzes
sind mannigfaltig. So kann
die häufig geforderte Leistungsverdichtung
im Verbindungsbereich umgesetzt und
gleichermaßen eine geforderte Sicherheit
gewährleistet werden. Auch monetäre Einsparungen
sind denkbar, z. B. beim Einsatz
gewindefurchender Schrauben.
Thomas Jakob beschreibt an einem Beispiel,
wie ein solcher Prozess in der Praxis
abläuft: „Bei einem Projekt aus dem
Motorenbereich sollte eine Flansch-Hülse
auf einer rotierenden Welle fixiert werden.
Geplant war dabei eine Dehnschraube
M10 – eine teure Lösung, da aufwendig
spanend nachbearbeitet werden muss.
Nach einer genauen Analyse der Verbindungsstelle
und einer Berechnung konnte
die Verschraubung optimiert werden,
sodass eine M9-Schraube eingesetzt werden
konnte, die letztendlich auch
9 mm kürzer war. Das heißt: Es wurde
auch eine deutlich preisgünstigere
Lösung entwickelt, da die Schraube über
Standardprozesse hergestellt werden
kann. Den Kunden hat die neue Lösung
überzeugt und so haben wir den Auftrag
für die Teilefertigung erhalten.“
Ressourcenoptimierte
Fügeprozesse
Ansatzpunkte für die Nachhaltigkeit von
Schraubverbindungen gibt es viele, angefangen
bei der Reduktion von Komplexität,
über den Einsatz innovativer Werkstoffe
und die Vermeidung von Overengineering
bis hin zu einer grundsätzlich nachhaltigen
Programmpolitik.
Um dies zu erreichen, bietet der Blue Fastening-Ansatz
unterschiedliche Möglichkeiten
für ressourcenoptimierte Produktionsprozesse.
Wenn bisher im Standardprozess
z. B. eine Verbindungslösung Schraube-
Dr. Michael Döppert, Chefredakteur
Die Themen Leichtbau und
belastungsgerechte Konstruktion
sind auch eng verknüpf mit
dem Thema Fügetechnik. Gerade
bei den immer häufiger zur
Anwendung kommenden
Werkstoff-Mixes im Leichtbau,
bei denen Bauteile aus unterschiedlichsten
Werkstoffen
nachhaltig zu verbinden sind,
kommt den Fügetechnologien
eine tragende Rolle zu. Hier
könnte man durchaus sagen:
Neben modernen Leichtbau-
Werkstoffen ist die Verbindungstechnik
der Schlüssel zum
Leichtbau.
Scheibe-Messinginsert (in Kunststoff
eingebettet) realisiert wurde, so kann eine
Kunststoffdirektverschraubung mit Remform-Flachrundkopf
die Komplexität laut
Jakob erheblich reduzieren.
Auch der Einsatz innovativer Werkstoffe
unterstützt die Nachhaltigkeit. Elemente
aus Stahl können unter Umständen gut
durch Aluminiumelemente ersetzt
werden. Auch eine nachhaltige Programmpolitik,
bei der anstatt einer großen Teilevielfalt
ein optimiertes Verbindungsprogramm
genutzt wird, trägt zu ressourcenoptimierten
Produktionsprozessen bei.
Und natürlich können ressourcenschonende
Fertigungstechnologien zur Nachhaltigkeit
beitragen, beispielsweise wenn
Multifunktionsteile nicht mit spanabhebenden
Verfahren hergestellt werden
sondern mittels Kaltumformung.
Bilder: Arnold Umformtechnik
www.arnold-umformtechnik.de
62 Der Konstrukteur 9/2016

VERBINDUNGSTECHNIK
Neuer 2K-Klebstoff für E-Motoren
Delo Industrie
Klebstoffe hat
ein neues
Epoxidharz
entwickelt.
Der zweikomponentige
Delo-Duopox
SJ8665 zielt
besonders auf
eine flexible
und effiziente Produktion von E-Motoren mit mittleren Temperaturanforderungen
ab. So besitzt der Klebstoff in diesem Einsatzbereich
eine erhöhte Festigkeit und bietet etwa bei 80 °C mit 16 MPa
auf Aluminium doppelt so hohe Zugscherfestigkeiten wie
Standard-2K-Epoxidharze. Zudem handelt es sich um ein
temperaturbeständiges Produkt, was für eine geringe Alterung der
Verbindung sorgt. Selbst nach 1000 Stunden Lagerung bei 85 °C
und 85 % Luftfeuchtigkeit erreicht sie dieselben Festigkeiten wie
zuvor. Das mittelviskose Produkt ist zähhart und eignet sich daher
besonders gut für Oberflächenmagnete, die schlagartigen
Belastungen ausgesetzt sind. Darüber hinaus kann es auch bei
Taschenmagneten sowie der Befestigung des Stators im Gehäuse
Verwendung finden. Eine weitere mögliche Anwendung sind
Industriesiebe, die regelmäßig heißem Siebgut ausgesetzt sind.
www.delo.de
Innovative Verbindungslösung für
Leichtbauwerkstoffe
Das Unternehmen
Ejot hat mit dem
„TSSD“ (Thermischer
Stoff-Schluss-Dom)
ein Produkt mit dem
dazu gehörigen
Fügeverfahren
entwickelt, das es
ermöglicht, Bauteile
aus Leichtbauwerkstoffen
sicher und mit
hoher Festigkeit zu
verbinden. Nach der
Auflage des Doms auf dem zu verbindenden Bauteil wird das
Element auf eine festgelegte Drehzahl beschleunigt und exakt mit
der Kraft belastet, die zur kontinuierlichen Erwärmung der
Deckschicht des Verbundmaterials führt. Diese obere Schicht
wird bei diesem Prozess aufgerieben. Das angeschmolzene
TSSD-Element dringt anschließend in das Bauteil ein, „fließt“ in
die Hohlkammern der Zwischenschicht und erzeugt damit eine
formschlüssige Verbindung. Hat der Dom die Endposition
erreicht, werden zusätzlich Faseranteile des Deckschichtmaterials
in den angeschmolzenen Randbereichen des TSSD eingebettet.
Diese sind nach Erstarren des Thermoplast-Doms fest mit
diesem fixiert.
Der TSSD wird bereits in einem Modell eines namhaften
deutschen Premiumherstellers aus dem Automotive-Bereich zur
Befestigung eines Retainers im Gepäckraumbereich eingesetzt. In
diesem Anwendungsfeld wurde die Verbindungslösung als
zukünftiger Standard definiert.
www.industrie.ejot.de
Kunststoff-Teile in Elektronik
sicher befestigt
Metallische
Gewinde für die
sichere Befestigung
von
Kunststoff-Teilen
in kompakten
Elektronik-
Baugruppen
bieten die
Messing-
Gewindeeinsätze
micro Pem
MSIB von Penn
Engineering. Sie
lassen sich dauerhaft durch Eindrücken, mit Ultraschall oder
thermischen Presswerkzeugen in Materialien wie ABS, Polycarbonat
oder andere Kunststoffe installieren.
Eingesetzt werden können sie z. B. in Wearables wie Smart
Watches, in Kameras, Fitnessbändern, Kopfhörern, Laptops,
Tablets, E-Readern, Spielekonsolen und Handgeräten.
Gewindegrößen ab M1 sind mit unterschiedlichen Längen erhältlich.
Der Einsatz ist in Kunststoff-Materialien ab einer Dicke von
0,7 mm möglich. Die endgültige Bauteil-Befestigung erfolgt über
Montageelemente. Die Einsetzteile erweitern die Familie der
micro Pem-Befestiger für die Präzisions-Befestigung in der
Unterhaltungselektronik.
www.pemnet.com
Zuverlässige Gewindeverbindungen
schaffen
Gewindeeinsätze vom Typ Tappex der KVT-Fastening GmbH sind
geeignet, um präzise, widerstandsfähige Muttergewinde in
Werkstücken aus Kunststoff, Leichtmetall und anderen kerbempfindlichen
Materialien zu schaffen. Die Variantenvielfalt der
Gewindeeinsätze erlaubt den Anwendern, die für ihren Herstellungsprozess
idealen Verbindungselemente einzusetzen. Selbstschneidende
Ausführungen zum Eindrehen, z. B. in Thermoplasten,
glasfaserverstärkten Kunststoffen und Duroplasten
stehen ebenso zur Auswahl wie Varianten, die Anforderungen der
Medizintechnik, des Maritimbereichs oder der Lebensmittelindustrie
erfüllen. Darüber hinaus bietet der Hersteller Modelle mit
Innengewinde und patentierter Außengeometrie, die eingepresst
oder per Ultraschall sowie Wärme eingebettet werden können.
Eine vielseitig einsetzbare Gewindeeinsatz-Variante zum
Umspritzen ergänzt das Portfolio. Sie lässt sich aufgrund ihrer
Dünnwandigkeit
direkt an die
Formteilkante
platzieren und
kommt vor allem in
thermoplastischen
und duroplastischen
Kunststoff-
Formteilen mit
Durchgangs- oder
Sacklochgewinde
zum Einsatz.
www.kvt-fastening.de
Der Konstrukteur 9/2016 63

WEKSTOFFTECHNIK
Infrarot-Ofen spart Energie
Oberflächenveredelung für hochwertige Kontaktbleche
Für Sensoren oder Schalter in der Elektronik
oder im Auto werden hochwertige Kontaktbleche
eingesetzt. Dafür werden Bleche
galvanisch verzinnt. Durch elektrolytische
Beschichtung wird eine Zinnschicht aufgebracht,
die die Bleche korrosionsbeständig
und lötbar macht. Etwa ein Drittel der Bleche
werden anschließend im Reflow-Verfahren
veredelt. Dabei wird durch Wärme die Zinnein
Reflow Blech nach der Verzinnung in
einen Heißluftofen, der die Feuchtigkeit
trocknet. Danach erreicht es den ersten Max
Infrarot-Ofen mit einer Temperatur von etwa
60°C. Dort wird das Blech sehr schnell auf
etwa 200°C erhitzt und danach im Infrarot
Standardmodul weiter auf die erforderliche
Zieltemperatur von ca. 230°C gebracht.
Jürgen Weber, Leiter der Entwicklung
Infrarot bei Heraeus Noblelight: „Max Öfen
sind ideal für die energieeffiziente sehr
rasche Erwärmung, die Standard Infrarot-
Module dagegen sind feiner kontrollierbar.
Sie können so in Verbindung mit einer optischen
Prüfung des Schmelzpunktes die richtige
Temperatur am Produkt sicherstellen.“
Nach der Modifikation der Anlage läuft
der Prozess genauso schnell wie vorher, mit
etwa 8 m/min, allerdings mit erheblich
weniger Energieeinsatz. Im Schnitt läuft die
Reflow-Anlage mit dem Max-Ofen etwa 180
Tage im Jahr an 24 Stunden pro Tag. Dabei
zeigte sich eine Energieeinsparung von
etwa 30 % gegenüber der vorherigen Anlage
mit einfachen Infrarot-Modulen.
Zugeschnitten für besten
Kundennutzen
Kontaktbleche für Sensoren oder
Schalter in Elektronik oder
Automobilindustrie werden im
Reflow Verfahren hergestellt. Der
Reflowprozess, bei dem eine
galvanisch aufgebrachte
Verzinnung noch einmal
aufgeschmolzen wird, ist sehr
energieintensiv. Durch den Einsatz
von Infrarot-Öfen kann in diesem
Prozess bei der Wilms GmbH bis zu
30 % Energie eingespart werden.
schicht noch einmal angeschmolzen, um
eine noch bessere Bindung der Zinnschicht
mit dem Blech zu erreichen.
Der Reflow-Prozess erfolgt bei der Wilms
GmbH im Rolle-zu-Rolle-Verfahren bei einer
Geschwindigkeit von etwa 8 m/min und ist
sehr energieintensiv. In der Reflow-Anlage
kommen schon länger Heraeus Infrarot-
Öfen zum Einsatz. Die Projektverantwortlichen
von Wilms suchten nach Energie-
Einsparmöglichkeiten für den Prozess und
nach energieeffizienten Alternativen. Nach
Austausch mit den Anwendungsspezialisten
von Heraeus wurde eine Lösung gefunden
– mit den innovativen Max Infrarot-
Öfen. Im Ofeninnern werden ausschließlich
Quarzglasmaterialien inklusive QRC
Nanoreflektoren von Heraeus verwendet.
Energieeffiziente sehr
schnelle Erwärmung
Das Max Ofenkonzept ist auf Produkte ausgerichtet,
die sehr schnell sehr heiß werden
sollen. Die eingesetzte Energie wird besonders
effizient auf die Produkte übertragen.
Herzstück der neuen Produktionslinie sind
jetzt zwei Max Infrarot-Öfen, die einen Teil
der Standard-Öfen ersetzt haben.Heute läuft
Max Infrarot-Systeme werden jeweils flexibel
auf die Kundenanforderungen zugeschnitten,
um eine möglichst hohe Energieeffizienz
im jeweiligen Prozess zu er reichen.
Allen gemeinsam ist die kompakte Bauweise
mit speziell entwickelten IR-Spiegeln in der
Prozesskammer. Die Energie wird wesentlich
effizienter genutzt, weil die Infrarot-
Strahlung innerhalb des Ofens optimal
reflektiert und zusätzlich die natürliche
Konvektion genutzt wird.
Der Max Ofen wurde im hauseigenen Anwendungszentrum
intensiv getestet. Alle
Tests mit Kundenmaterialien zeigten überzeugende
Ergebnisse. Im Vergleich zu konventionellen
elektrischen Heizmethoden,
erfolgte der Heizprozess für Metalle mit
einem Max-Ofen dreimal schneller. Gleichzeitig
wurde nur ein Fünftel der Energie
dafür verbraucht.
Auf diese Weise kann die Prozesszeit verkürzt
werden. Das steigert signifikant die
Energieeffizienz einer Anlage und senkt
wiederum die Betriebskosten. Max Infrarot-
Öfen ermöglichen Systemlösungen. Numerische
Simulationen in der Designphase
helfen, den Wärmeprozess energieeffizient
zu gestalten.
www.heraeus-noblelight.de
64 Der Konstrukteur 9/2016

innovative.creative.technology
Kunststoff-Filamente für den professionellen 3D-Druck
Die Kunststoff-Filamente der Marke FIL-A-Gehr
werden aus hochwertigen Rohstoffen emissionsund
geruchsarm, mit engen Toleranzen (± 0,05 mm)
produziert und sind kompatibel mit allen
gängigen 3D-Druckern. Verfügbar ist der Typ
FIL-A-Gehr ABS ab Lager mit einem
Durchmesser von 1,75 sowie 2,85 mm (jeweils
auf 1- oder 2,3-kg-Spulen) in unterschiedlichen
Farben. Zu den weiteren Merkmalen des
Filament-Typs gehören die Lunkerfreiheit und
die gute Schichtenhaftung, hohe Festigkeit sowie
Schlagzähigkeit. Das Fließverhalten während des
Drucks ist optimal. Des Weiteren sind die Filamente wärmeformbeständig bis ca. 100 °C und erfüllen
die Spielzeugnorm EN 71-3. Der ABS-Rohstoff besitzt neben der Spielzeug- auch die Lebensmittelkontaktzulassung.
Bauteile aus FIL-A-Gehr ABS lassen sich einfach nach- und oberflächenbehandeln
und sind vor allem für die Produktion von kleinen und mittelgroßen Objekten, funktionellen
Prototypen oder Bauteilen sowie wärmeformbeständigen Artikeln geeignet.
Kabeldurchführung
EMVAbschirmung
www.gehr.de
Ableitfähiger Werkstoff stellt ESD-Tauglichkeit sicher
www.igus.de
Bis 200 °C dauerbeständiges Polyamid
Wo ESD-Tauglichkeit gefragt ist, bietet das Unternehmen
Igus den ableitfähigen Werkstoff Iglidur F2 an. Vor allem in
der Textilindustrie oder wo keine elektronischen Bauteile
negativ beeinflusst werden dürfen, eignet sich der Einsatz.
Der Werkstoff ist ableitfähig und trägt zur ständigen aktiven
Entladung bei. Der niedrige Oberflächenwiderstand
(zwischen 10 3 und 10 9 Ω, abhängig von der Geometrie des
Bauteiles) vermindert die Höhe der Aufladespannung und
trägt zum Abbau der Aufladung bei. Um höchstmögliche
Flexibilität und Verfügbarkeit auch bei ungewöhnlichen
Abmessungen bzw. Bauteilen sicherzustellen, bietet der
Hersteller den Werkstoff ebenfalls in 14 verschiedenen
Durchmessern als Halbzeug-Rundstab an.
Mit XTS3 (Xtreme Temperature Stabilization) hat Lanxess ein System zur Hitzestabilisierung von
Polyamiden der Marke Durethan entwickelt. Es zielt vor allem auf Anwendungen in der Elektrik und
Elektronik sowie unter der Motorhaube, speziell im Ölkreislauf. Das System erhöht die Dauergebrauchstemperaturen
von
Polyamid 6 und 66 um etwa 60 °C
auf rund 200 °C. Seine Hitzestabilisierung
beruht auf einem
metall- und halogenidfreien
organischen Additivsystem. Die
damit ausgestatteten Materialvarianten
eignen sich besonders
zur Fertigung von thermisch
hochbelasteten Kunststoffteilen,
die in direktem Kontakt mit
Metallkomponenten stehen. Erste
Werkstoffe mit der neuen Stabilisierung sind zwei mit 30% Kurzglasfasern verstärkte Polyamid 6- und
66-Typen. Denkbare Anwendungen im Motorraum sind etwa Ölfiltergehäuse, Ölwannen, Gehäuse
von Getriebesteuerungen oder Sensoren mit Ölkontakt und im Bereich Elektronik Steckverbinder,
Steckerleisten und Gehäuseteile. Die Compounds könnten eine Alternative zu Spezialthermoplasten
wie Polyphenylensulfid, teilaromatischen Polyamiden oder Polyamid 46 sein.
www.lanxess.de
KVT
Teilbare
Verschraubungen
für konfektionierte
Leitungen
Sehr schnelle Montage
Garantieerhalt konfektionierter
Leitungen durch Teilbarkeit
Nachrüstungen,Servicearbeiten
einfach durchführbar
Spezielle Gegenmuttern für
SUB-D,Profibusetc.
FürAusbrüche M16 bis M80
bis
©2016 .icotekGmbH
27.-29.09.2016
Messe Nürnberg
Halle3|Stand 3-526

KONSTRUKTIONSELEMENTE
Leistungsfähig in jeder Umgebung
EMI-Abschirmdichtungen für alle Einsatzanforderungen
Tim Kearvell
Die üblichen Anwendungskriterien
für industrielle Abschirmdichtungen
gegen elektromagnetische
Interferenzen (EMI) sind vielfältig,
konnten bislang aber nur selten,
wenn überhaupt, mit einer
einzigen Lösung abgedeckt
werden. Die jüngst entwickelte
Generation fortschrittlicher nickelbeschichteter
und aluminiumgefüllter
(Ni/Al) EMI-Abschirmdichtungen
auf Silikon-Elastomerbasis
zeichnet sich durch umfassende
Eignung für die wichtigsten
Einsatzanforderungen aus.
Tim Kearvell, Parker Engineered Materials
Group, Chomerics Division
D
ie Betrachtung der Marktanforderungen
für EMI-Abschirmdichtungen führt vor
allem zu dieser wichtigen Schlussfolgerung:
An Dichtungen, die nicht nur einige, sondern
alle der industrieüblichen Anwendungskriterien
erfüllen können, besteht ein
riesiger Bedarf. So muss sich in modernen
Anwendungen eine hohe EMI-Abschirmleistung
mit einer Fülle zusätzlicher Kriterien
wie z. B. stabile Funktion in unkontrollierten
Umgebungen (in Innen- und Außenbereichen),
Lebensdauererwartung in Jahren,
Verträglichkeit mit Aluminiumgehäusen
sowie engen Flanschtoleranzen (kein Bauraum
für doppelte Abdichtungen) paaren.
Bislang konnte diese Reihe von Anforderungen
jedoch nur von wenigen EMI-Abschirmdichtungen,
wenn überhaupt, erfüllt
werden. Aus diesem Grund wurde bei Parker
Chomerics die Entwicklung der jüngsten
Generation nickelbeschichteter und aluminiumgefüllter
(Ni/Al) EMI-Abschirmdichtungen
auf Silikon-Elastomerbasis in Angriff
genommen. Hierbei wird eine
Nickelbeschichtung auf knollenförmige
Aluminumpartikel aufgebracht und in
Silikon-, Fluorsilikon- und EPDM­
Poly meren dispergiert.
Hohe Leistungsfähigkeit
bestätigt
Versuche bestätigen die hohe Leistungsfähigkeit
dieser fortschrittlichen Dichtungen.
So weisen Ni/Al-Dichtungen in Tests
auf mit Cr 3+ und Cr 6+ der Klasse 1A und
Klasse 3 behandeltem Aluminium eine um
ca. 50 % geringere galvanische Korrosion im
Vergleich zu Ag/Al-Alternativen bei Lagerung
über 500 bzw. 1000 Stunden in SO 2
-
freiem Salznebel auf.
Darüber hinaus zeigen die Dichtungen
eine um 20 dB höhere Abschirmwirkung
(shielding effectiveness – SE) im Bereich
von 30 MHz bis 18 GHz sowie stabilere
SE-Werte in erweiterten (1000 h) Temperatur-
und Feuchtigkeitstests. Der SE-Wert bezeichnet
das Verhältnis der RF (= Radiofrequenz)
Energie an einer Seite der Abschirmung
zur RF-Energie an der anderen Seite
der Abschirmung, ausgedrückt in Dezibel.
Vorteile für Endanwender
Auch der Erhalt der hohen mechanischen
Leistungsfähigkeit der Ni/Al-Dichtungen
wurde durch entsprechende Lebensdauer­
66 Der Konstrukteur 9/2016

KONSTRUKTIONSELEMENTE
Daraus ergeben sich umfangreiche Vorteile
für den Endanwender. So werden Ausfallzeiten
und Wartungs- bzw. Reparaturkosten
durch reduzierte Erfordernisse hinsichtlich
Inspektionen sowie den Ersatz von
Dichtungen oder Flanschreparaturen in
vielen Fällen um bis zu 50 % gesenkt.
Darüber hinaus unterstützen Ni/Al-Dichtungen
den Feldeinsatz von Geräten in
unkontrollierten Umgebungen, ohne dass
hierzu Sekundärgehäuse erforderlich sind.
Neben den daraus resultierenden geringeren
Montagekosten – in der Regel im Bereich
von 20 bis 30 % – ergibt sich als weiterer
Vorteil eine höhere Einsatzflexibilität
(in mobilen Geräten, auf Fahrzeugen, in der
Luft oder stationär).
Bei nicht-maritimen bzw. Luft-und
Raumfahrt-Anwendungen ermöglichen
Ni/Al-Dichtungen den Verzicht auf doppelte
Abdichtungen, metallbeschichtete
Flansche, spezielle Flanschlackierungen
sowie den Einsatz von Cr der Klasse 1A zur
Verbesserung der Gehäusebeständigkeit –
die allesamt zu bedeutenden Kostensenkungen
beim Endanwender führen. Ferner
ermöglicht der Einsatz schmaler Dichtungen
mit hohem SE-Wert auch Konstruktionen
mit reduziertem Bauraum – ein wichtiger
Vorteil angesichts des anhaltenden Trends
zu immer kleineren und schnelleren
Elektronikgeräten.
Im Einsatz in maritimen sowie in Luftund
Raumfahrtumgebungen sind
Ni/Al-Dichtungen an sich weniger aktiv.
Hohe Abschirmwirkung ist vereint mit hoher
mechanischer und chemischer Beständigkeit
Zu den Anwendungen zählen u. a. Life
Science, Luft- und Raumfahrt, Industrie,
Informationstechnologie, Automobilbau
und erneuerbare Energien
prüfungen belegt. Dabei erhält das Elastomer
nicht nur seine Umgebungs- und
physikalische Dichtwirkung, sondern das
Fluorsilikon weist zudem auch eine ausgezeichnete
Beständigkeit gegenüber
Medienquellung auf.
Hieraus resultiert eine längere Lebensdauer
und höhere Sicherheit im Hinblick auf
nachlassende Abschirmwirkung und
Flanschkorrosion, und zwar unabhängig
von den jeweiligen konstruktiven Gegebenheiten.
So werden durch entsprechend
verringerte oder gar komplett entfallende
Reparaturkosten die Gesamtbetriebskosten
für den Anwender auf ein Minimum reduziert.
Kurz gesagt: Mit der Ni/Al-Dichtung
verfügt die Industrie nunmehr über eine
EMI-Abschirmdichtungslösung, die alle
wichtigen Marktanforderungen abdeckt.
www.parker.com/chomerics
Inserentenverzeichnis Heft 9/2016
ACE Stoßdämpfer, Langenfeld49
Arnold, Obertshausen83
Autosen, Essen 7
Balluff, Neuhausen 9
Bernstein AG, Porta Westfalica57
Bosch Rexroth AG, Lohr71
Bühler Motor, Nürnberg41
Clarion Events, Bielefeld11
Covestro AG, Leverkusen13
CURRAX, Hamburg39
Elektror, Ostfildern20
Euchner, Leinfelden-Echterdingen73
GMN Paul Müller, Nürnberg79
Halder, Achstetten77
Harting, Minden31
HAWE, München75
Heidenhain, Traunreut 2.US
HEMA, Seligenstadt87
Icotek, Eschach65
IDAM, Suhl85
Igus, Köln28
Infratron, München67
Kessler, Bad Buchau89
Kübler, Villingen-Schwenningen39
LAP GmbH, Lüneburg23
Lapp GmbH, Stuttgart59
Leuze, Owen55
Maschinenbau Kitz, Troisdorf53
Mayr, Mauerstetten21
Messe Düsseldorf, Düsseldorf25
Micro-Epsilon, Ortenburg 3
microsonic, Dortmund19
MöllerWerke, Bielefeld81
NSK, Ratingen47
Osram, München 4.US
Plettenberg, Baunatal68
R+W, Klingenberg29
Rittal GmbH & Co. KG, Herborn34+34
Schaeffler, Herzogenaurach43
Schmidt-Kupplung, Wolfenbüttel37
Sieb & Meyer, Lüneburg27
Siemens - Industry Sector, Bocholt33
SKF Economos,
Bietigheim-Bissingen45
Turck, Mülheim51
Waldmann, Villingen-Schwenningen 5
Beilage:
Technische Antriebselemente GmbH,
D Hamburg
3D-Formdichtungen
Endlosdichtungen
GmbH
EMV
IP68-Kombi-Dichtung
Flachdichtungen, O-Ringe
EMV-Dichtungen
Ihr Infratron-Ansprechpartner: Gerhard Schrabal
Tel: 089 / 158 12 60 · Web: www.infratron.de
Der Konstrukteur 9/2016 67
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Infratron.indd 1 11.08.2016 14:44:09

KONSTRUKTIONSELEMENTE
Ein Maschinengestell, das mehr kann
Aus wenigen Einzelkomponenten lassen
sich mit dem Rahmensystem X-frame der
Häwa GmbH innerhalb kurzer Zeit
komplexe Maschinengestelle zusammenstellen,
die die Flexibilität und den
modularen Aufbau von Aluminiumprofilen
mit der Festigkeit von Stahlgestellen
kombinieren. Der X-frame-Rahmen ist
dabei nicht nur ein tragendes Gestell,
sondern ein Funktionsrahmen. Das
Innere des verwindungssteifen Rahmens ist durch außen
liegende, verschließbare Klappen frei zugänglich und lässt sich als
Kabelkanal und zur Unterbringung von elektronischen und
pneumatischen Bauteilen nutzen. Auch eine nachträgliche
Verlegung von Kabeln und anderen Medien ist im Rahmen
möglich. Selbst aufwendige Formen lassen sich realisieren.
Erforderliche Bohrungen und Ausbrüche werden schon im
Zuschnitt der Streben berücksichtigt. Schweißteile und Gewindebolzen
lassen sich problemlos in den Rahmen integrieren.
www.haewa.de
Dichtungen für EMV- und IP-Schutz
Für höchste Anforderungen in
Bezug auf EMV- und Umweltfestigkeit
bietet Infratron kundenspezifische
Dichtungen aus leitfähigen
Elastomeren an. Durch den Einsatz
verschiedener Silikone, Fluorsilikone
oder EPDM können die mechanischen
und chemischen Eigen -
schaften quasi maßgeschneidert
werden. Und eine Auswahl an
verschiedenen Füllmaterialien wie Nickel-Graphit oder Silber-
Aluminium ermöglicht die optimale Anpassung von HF-Dämpfung
und Korrosionseigenschaften an die Erfordernisse der Anwendung.
Auf diese Weise können auch kritische Anforderungen aus dem
Automobil- oder Luftfahrtbereich problemlos erfüllt werden. In der
Regel wird die komplette Dichtung aus Plattenware geschnitten
oder aus extrudierten Profilen geklebt. Es besteht aber auch die
Möglichkeit, komplexe dreidimensionale Strukturen als Formteil
herzustellen. Für Aufgabenstellungen steht eine umfassende
Design-Unterstützung zur Verfügung.
www.infratron.de
Lager aus Naturkautschuk
aus Löwenzahn-Wurzeln
Die Produkteigenschaften sind
gleich, die Qualität unver -
ändert hoch und doch ist es
eine technische Revolution:
ContiTech hat ein Motorlager
entwickelt, für das Naturkautschuk
aus Löwenzahn-Wurzeln verwendet wird.
Was im Automobilbau funktioniert, könnte
sich später einmal auch für andere Industrien
eignen. Im Einsatz von Naturkautschuk aus Löwenzahn-Wurzeln
sieht ContiTech große Vorteile für die Umwelt und mehr
Unabhängigkeit von traditionellen Rohstoffen mit ihren teilweise
stark schwankenden Marktpreisen. Traditioneller Naturkautschuk
wird bislang ausschließlich in Kautschukbaumplantagen in den
Regenwaldgebieten dieser Erde gewonnen – dem sogenannten
Kautschukgürtel. Die Transportwege sind lang, aber zurzeit noch
alternativlos. Das würde sich ändern, wenn Naturkautschuk mit
mindestens gleichen Leistungseigenschaften künftig auch aus der
Löwenzahn-Wurzel gewonnen werden könnte.
Im Reifenbereich von Continental hat sich Naturkautschuk aus
Löwenzahn-Wurzeln bereits in Prototypen bewährt. Gemeinsam
mit dem Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie und
Angewandte Oekologie IME, dem Julius Kühn-Institut und dem
Züchtungsunternehmen Eskusa wird jetzt nach Möglichkeiten
gesucht, möglichst viel hochwertigen Kautschuk aus Löwenzahn
zu gewinnen.
www.contitech.de
Katalog: Magnete für
verschiedenste Einsatzzwecke
Magnetische Lösungen
für fast jeden Zweck
bietet die Schallenkammer
Magnetsysteme
GmbH. Durch Kombination
verschiedener
Werkstoffe, individueller
Formen, Farbgebung
und mit Bedruckung
lassen sich die praktischen
Magnete zielgerichtet
und kreativ einsetzen. Zahlreiche Anregungen enthält der
neue Katalog „Magnete und …“. Er präsentiert das breit gefächerte
Portfolio der Schallenkammer Magnetsysteme GmbH mit
Rohmagneten, Magnetsystemen, Magnetgummi, Magnetbändern,
GraviFlex Magnetfolien, VisuFlex Magnettaschen, Magneten zur
Organisation und Magnethaftflächen wie z. B. FerroPad. Die
Rohmagnete oder Magnetsysteme sind Lösungen, die verbinden,
befestigen, positionieren, fixieren, spannen oder separieren. Mit
konfektionierten Rohmagneten lassen sich maßgeschneiderte
Lösungen für unterschiedlichste Einsatzwecke konfigurieren. Sie
kommen in der Aufbereitungstechnik als Magnet-Filter oder als
Separiermagnete zum Einsatz, in der Elektrotechnik als Kontaktgeber
oder in der Verpackungstechnik als Verschluss zur Warensicherung.
Die Magnetfolien bieten dem Anwender zahlreiche
Lösungen zum Kennzeichnen, Organisieren und Präsentieren.
www.magnetfolie.com
68 Der Konstrukteur 9/2016
Plettenberg.indd 1 21.01.2015 15:19:32

special
Werkzeugmaschinen
Die Anforderungen an Wirtschaftlichkeit und Präzision
der Bearbeitung werden bei Werkzeugmaschinen immer
höher gesteckt. Dazu bedarf es neben marktgerechten
Maschinenkonzepten auch immer weiter verbesserter
und neuer Komponenten.
Bild: Tsubaki Kabelschlepp GmbH, Wenden

WERKZEUGMASCHINEN I SPECIAL
Lebensader der Maschine
Energieführungsketten für sicheren Leitungsschutz in Werkzeugmaschinen
Energieführungsketten sind in Werkzeugmaschinen wesentliche Komponenten:
Schließlich sind Leitungen und Schläuche die Lebensader der Maschine. Werden sie
beschädigt, steht die ganze Anlage still, Produktionsausfälle sind die Folge.
Im umfangreichen Sortiment des Anbieters findet sich daher für jede
Anwendung eine passende Lösung.
70 Der Konstrukteur 9/2016

SPECIAL I WERKZEUGMASCHINEN
Grundsätzlich gilt: Die „eine“ Energieführungskette
für Werkzeugmaschinen gibt
es nicht – schließlich sind die Anforderungen
je nach Einsatzbereich ganz unterschiedlich.
So eignen sich für Standardanwendungen zuverlässige
Vollkunststoff-Energieführungen
mit fixen Kettenbreiten. Zu diesem Produktbereich
gehört im Sortiment des Anbieters
Tsubaki Kabelschlepp die Energieführungskette
Uniflex Advanced. Der Allrounder ist
sowohl leise und leicht als auch robust.
Verstärkte Verschleißflächen an der
Außenseite gewährleisten eine besonders
lange Lebensdauer bei auf der Seite liegenden
Anwendungen. Dank der Kugelgelenk-
Mechanik der Bügel lässt sie sich besonders
schnell öffnen, was eine schnelle Leitungsbelegung
gewährleistet. Im geöffneten
Zustand verbleibt der Bügel am Kettenglied,
wobei er sich durch Ausdrehen auch
vollständig lösen lässt.
Spänedicht bis zum Anschlag
Wenn gefräst, gedreht oder geschliffen wird,
fallen jede Menge unterschiedliche, teilweise
heiße Späne, Metallpartikel oder auch
Emulsionen an, die leicht Leitungen und
Schläuche beschädigen können. Schläuche
und elektrische Leitungen brauchen bestmöglichen
Schutz. Tsubaki Kabelschlepp
hat auch dafür die Lösung: Die besonders
dicht konstruierten Vollkunststoff-Ketten
der TKA-Serie schützen Leitungen zuverlässig
vor Schmutz, Spänen und umlaufendem
Spritzwasser und verhindern z. B. das
Eindringen von Kühl- und Schmiermitteln.
Durch die Kapselung des Anschlagsystems
und der Bolzen-Bohrungsverbindung
sind selbst große Mengen zerstäubtes Öl
und umherfliegende Teilchen bei der Reinigung
des Arbeitsraums kein Problem mehr.
Dieser besonders hohe Schutz der verlegten
Leitungen bis in den Anschlussbereich
wurde durch den TÜV Nord nach IP54
geprüft und bestätigt.
Alle TKA-Typenreihen sind optional auch
in extrem hitzebeständigen Ausführungen
erhältlich: Das Spezialmaterial schützt die
Leitungen sicher vor Beeinträchtigungen
zum Beispiel durch bis zu 850 °C heiße
Späne. Weitere wesentliche Produkteigenschaften
sind eine optimierte Geometrie
der Kettenglieder und ein dreifachgekapseltes
Anschlagsystem, das große freitragende
Längen ermöglicht und gleichzeitig
sehr torsionssteif ist.
Multivariabel für schnelle
Anwendungen
Für anspruchsvolle Anwendungen bietet
Tsubaki Kabelschlepp besonderes robuste
Energieführungsketten in mehreren tausend
01 Die Serie Quantum
ist geeignet für hochdynamische
Anwendungen, hohe Beschleunigungen
und hohe Verfahrgeschwindigkeiten
Varianten, darunter auch die M-Serie. Hierbei
handelt es sich um multivariable Ketten
mit Kunststoffkettenbändern und Stegvarianten
aus Kunststoff oder Aluminium. Die
Anwender profitieren von einer großen
Auswahl an vertikalen und horizontalen
Intelligente, vernetzte Hydraulik
Your
move?
We’re in.
Möchten Sie von konsistent offenen Systemen profiteren, die Ihnen maximale Freiheit und Sicherheit für die
Zukunft gewähren? Wir sind dabei! Bosch Rexroth bietet Ihnen eine einzigartige Bandbreite von Motion Controllern
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Bosch Rexroth AG
boschrexroth.de/motioncontrol

WERKZEUGMASCHINEN I SPECIAL
02 Ergänzend zu den robusten Energieführungsketten
gibt es das umfassende,
speziell für dynamische Anwendungen
ausgelegte Leitungsprogramm
und Schubkräfte werden über die hierfür optimierte
Gelenkkonstruktion – Topf-Deckel-
Prinzip – übertragen. Das minimiert den Gelenkverschleiß
und erhöht die Lebensdauer
erheblich. Nicht zuletzt ist die M-Serie dank
auswechselbarer Gleitschuhe aus hochabriebfestem
Spezialkunststoff ideal geeignet
für schnelle, gleitende Anwendungen.
Leicht, leise, vibrationsarm
unterstützen sie sowohl horizontale als
auch vertikale Bewegungen und ermöglichen
große freitragende Längen auch bei
hohen Zusatzlasten.
Im umfangreichen Sortiment findet sich
für nahezu jede Anwendung die richtige
Lösung – und damit nicht genug: Ergänzend
bietet das Unternehmen das umfassende,
speziell für den Einsatz an dynamischen
Verbrauchern ausgelegte Leitungsprogramm
Traxline an. Hier stehen
lagen- oder bündelverseilte, geschirmte
oder ungeschirmte, temperatur- oder
UV-resistente, kostengünstige oder Highend-Produkte
mit hoher mechanischer
Widerstandsfähigkeit zur Verfügung.
Die schleppkettentauglichen Leitungsserien
decken unterschiedliche Einsatzbereiche
ab: Verfügbar sind Steuer-, Leistungs-,
Einzelader-, Daten--, BUS-, LWL- und Koax-
Leitungen, Systemleitungen z. B. nach Siemens-,
Indramat- oder anderen Spezifikationen
sowie die Mittelspannungsserie Heavy
Duty. Auch die entsprechenden Steckverbindungen
sind in einer großen Auswahl
Das Programm umfasst Kunststoff-, Kunststoff-/Aluminiumund
Stahlketten, Leitungen und Komplettsysteme
03 Komplettsysteme reichen von
maßgeschneiderten Komponenten über
individuelle Konstruktionen bis hin zur
Lieferung des fertigen Systems
Stegsystemen und Separierungsmöglichkeiten
für die jeweiligen Leitungen.
Die Laschenkonstruktion ist äußerst stabil
mit einem gekapselten Anschlag system.
Durch Verriegelungsbolzen ist die Kette sehr
montagefreundlich und kann schnell verlängert
oder verkürzt werden. Ein Austausch ist
auch dann möglich, wenn das System bereits
komplett bestückt und montiert ist.
Die M-Serie ist innen und außen zur
Leitungsbelegung schnell zu öffnen – so lässt
sich bei der Montage und bei eventuellen
Wartungsarbeiten Zeit einsparen. Die Zug-
Besonders leise und vibrationsarm – wenn
diese Kriterien auf der Anwendungsliste
stehen, ist die Energieführungskette Quantum
die richtige Wahl. Dabei handelt es sich
um ein leichtes, vibrationsarmes, vollständig
schallreduziertes System. Die Energieführungskette
ist außerordentlich beweglich
und zeichnet sich dank einer integrierten
Stahlseele durch eine hohe Stabilität
aus. Da Quantum keine beweglichen Glieder
hat, wird der sogenannte Polygoneffekt auf
ein Minimum reduziert und die Kabel sind
bestmöglich geschützt. Das auf einem Profil
basierende Design aus dem Werkstoff Polypropylen
dämpft zudem Vibrationen und
senkt somit die Schallemissionen auf ein
Minimum. Durch die glatte Oberfläche des
Werkstoffs entstehen bei Reibung in Kontakt
mit Oberflächen oder einem Leitungskanal
kaum Geräusche.
Quantum bewährt sich u. a. in Bearbeitungsmaschinen
für Aluminiumverpackungen
eines renommierten italienischen
Her stellers. Diese Maschinen bewegen
sich mit einer sehr hohen Geschwindigkeit.
Zahl reiche Kabel brauchen
hier einen ange messenen Schutz. Die vibrationsarme,
widerstandsfähige und leichte
Energieführung hat sich bei dieser Anwendung
auf ganzer Linie bewährt. Sie ist
geeignet für hochdynamische Anwendungen,
hohe Beschleunigungen und hohe
Verfahrgeschwindigkeiten.
Kette, Leitung, Komplettsystem
Bei starken mechanischen Belastungen
und/oder rauen Produktionsumgebungen
sollten sich Anwender für eine der besonders
robusten Stahlketten von Tsubaki
Kabelschlepp entscheiden. So kommen
z. B. in einer Portalfräsmaschine eines bekannten
deutschen Herstellers Energieführungen
der S/SX-Serie zum Einsatz. Dort
erhältlich, was eine besonders einfache und
schnelle Montage ermöglicht. Die Fertigungsprozesse
der Traxline-Kabel werden
fortwährend optimiert, zusätzlich erfolgen
kontinuierliche Systemtests von Kabelbzw.
Kette und Kabel. Somit ist eine wichtige
Grundlage geschaffen, um das hohe
Qualitätsniveau zu halten und auszubauen.
Wer sich den Aufwand für die Auswahl
der richtigen Leitungen sowie weiteren
Komponenten sparen möchte, sollte sich
das Komplettsystem Totaltrax genauer ansehen:
Dabei erhalten die Kunden alles aus
einer Hand – von maßgeschneiderten Komponenten
über die individuelle Konstruktion
bis hin zur Lieferung des fertigen Systems.
Dank der fachgerechten Auswahl der
Komponenten ist gewährleistet, dass die
Energieführungskette mit den Leitungen,
Anschlusselementen, passgerechten Zugentlastungen
und Steckverbindungen optimal
zusammenarbeitet. Es hat jedoch auch
wirtschaftliche Vorteile, die Beschaffung
der einzelnen Teile auszulagern: Der Bestellprozess
wird vereinfacht und die Kosten
für Lager und Fertigung gesenkt.
Bilder: Tsubaki Kabelschlepp
www.kabelschlepp.de
72 Der Konstrukteur 9/2016

SPECIAL I WERKZEUGMASCHINEN
Vibrationsunterstütztes Bohren mit
magnetgelagerter Spindeltechnologie
Neuheiten bei flexiblen
Schutzabdeckungen
Ein lästiges
Thema beim
Bohren ist die
Entstehung
langer
Bohrspäne. Hier
bietet das vibrationsunterstützte
Bohren
einen effektiven Lösungsansatz,
mit dem die Größe der Späne
erheblich verringert werden kann. Die
neueste Entwicklung der LTI Motion GmbH ist
eine magnetgelagerte Bohrspindel mit HSK32- Werkzeugschnittstelle,
bei der die schwebende Welle ausgelenkt und
die Frequenz, Amplitude und Schwingungsform frei über die
CNC-Steuerung programmiert werden kann. Somit ist es möglich,
Spangröße, Spanform, Eintrittsgeschwindigkeit und Eintrittswinkel
der Schneide optimal auf den Bohrprozess anzupassen
und einzustellen. Durch eine integrierte Sensorik lassen sich
außerdem wichtige Prozessdaten, wie z. B. Schnittkräfte, zur
Bestimmung des Bohrerverschleißes online erfassen, auswerten
und analysieren. In gleicher Weise können z. B. der Bohrbeginn
oder unterschiedliche Materialschichten erkannt und die
Prozessparameter innerhalb des Prozesses adaptiv angepasst
werden.
www.lti-motion.com
Als Hersteller von Schutzabdeckungen umfasst das Portfolio der
MöllerWerke GmbH Faltenbälge, Lightflex-Abdeckungen,
Stahlflex-Abdeckungen und Komplettsysteme. Das Unternehmen
bietet jetzt zwei Neuheiten an: Eine Standardbaugruppe als
Baukastensystem und eine Flammensperre für seine
Druckentlastungsklappen.
Die von der MöllerWerke GmbH konfigurierte Standardbaugruppe
lässt sich aufgrund ihres Baukastensystems für verschiedenste
Anforderungen anpassen und bietet durch die Verwendung
von Gleich- und Standardbauteilen klare Vorteile. Die
markantesten sind Zeit- und Kostenersparnis.
Die neuentwickelten Flammensperren, mit
denen die Druckentlastungsklappen des
Anbieters ab sofort ausgerüstet
werden können, steigern die
Maschinensicherheit. Sie
schützen Werkzeugmaschinen,
an denen explosionsfähige
Öl-Luft-Gemische entstehen
können. Im Fall einer Verpuffung
verhindern sie durch zielgerichtete
und flammenlose Druckentlastung
zuverlässig Schäden an
Maschinen und Gefährdungen
für Maschinenbediener.
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WERKZEUGMASCHINEN I SPECIAL
Lager, Winkelmesssysteme
und Direktantriebe
Individuelle Rundachslösungen für Werkzeugmaschinen
Jürgen Hilbinger
Leistungsfähige Werkzeugmaschinen brauchen Komponenten und
Sub-Systeme, die sich in technischer und wirtschaftlicher Hinsicht optimal
in den Gesamtkontext einer Maschine einfügen. Das gilt im Besonderen
auch für Präzisions-Rundachsen und Rundtische.
Als Zulieferer und Entwicklungspartner
bietet Schaeffler für alle Rotativ- und
Linearachsen einer Werkzeugmaschine
nicht nur jeweils eine Lagerbaureihe für ein
Leistungsspektrum an, sondern verschiedene
Baureihen, die für die jeweils priorisierte
Eigenschaft optimiert sind. Zusätzlich
entwickeln die Spezialisten von Schaeffler
kundenspezifische Lösungen. Die Lösungen
für Präzisions-Rundachsen und Rundtische
in den Bereichen Lager, Winkelmesssysteme
und Direktantriebe zeigen sowohl
das differenzierte Produktportfolio als auch
das auf umfassendem Systemverständnis
basierende Engineering-Know-how.
Jürgen Hilbinger,
Schaeffler Technologies AG & Co. KG, Schweinfurt
Kippsteif, reibungsarm
oder schnell
Die Lagerung von Rundtischen in Produktionsmaschinen
zählt zu den ausgereiftesten
Kompetenzfeldern von Schaeffler. Das Programm
ist das breiteste und zugleich tiefste
für Produktionsmaschinen weltweit. Das
INA Axial-Radial-Zylinderrollenlager YRTC
von Schaeffler ist technologisch führend im
Hinblick auf seine Kippsteifigkeit. Im Ergebnis
werden damit höchste Bearbei-
tungspräzision und Zerspanungsleistung
in Kombination mit einer geringeren
Reibleistung im Dauerbetrieb erreicht. Dies
trägt erheblich zur Reduzierung sowohl der
Stückkosten bei und verbessert gleichzeitig
die Maschinenperformance.
Die INA Axial-Radial-Zylinderrollenlager
vom Typ YRTS mit ihrer patentierten
Laufbahngeometrie erreichen eine für
vorgespannte Rollenlager extrem niedrige
Lagerreibung. So erzeugt z. B. ein Standard-Rundtischlager
mit einem Innendurchmesser
von 325 mm ein Reib moment
von etwa 90 Nm bei 100 min -1 . Ersetzt man
das Lager durch ein YRTS 325, reduziert
sich das Reibmoment auf 10 Nm. Das bedeutet
eine Einsparung von rund 800 W
Für maximale Positioniergenauigkeit führt kein Weg an
der Integration der Maßverkörperung in die Lagerung vorbei
bzw. 1000 Euro jährlich bei einem S1-Einsatz
von 7/24 Stunden. Anwender profitieren
von höherer Fertigungsqualität aufgrund
geringerer Wärmedehnungen und
74 Der Konstrukteur 9/2016

Kleiner Bauraum
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sparen Betriebskosten. Die Axial-
Radial-Zylinderrollenlager YRTS sind deshalb
der Benchmark in Rundtischen mit
Drehbearbeitungsoption.
Die ebenfalls direkt anflanschbaren
Axial-Schrägkugellager ZKLDF..B sind am
Markt führend bei Rundtischen mit höchsten
Drehzahlanforderungen. Innerhalb
weniger Jahre konnte das Drehzahlvermögen
einer mit diesen Lagern ausgestatteten
Rundachse verdoppelt werden. Zusammen
mit den RKI-Torquemotoren von
IDAM lassen sich damit die Drehzahlgrenzen
für Rundtische deutlich steigern.
Magnetisch oder induktiv
Wenn Rundtische die maximal erreichbare
Positioniergenauigkeit erzielen sollen, führt
kein Weg an der Integration der Maßverkörperung
in die Lagerung vorbei: Genau hier
ist der „System-Nullpunkt“, also der Ort, an
dem die Verformungen und Auslenkungen
aufgrund der Bearbeitungskräfte am kleinsten
sind, der Durchmesser für die Maßverkörperung
groß ist und die Maßverkörperung
mit Laufbahngenauigkeit ausgeführt
werden kann. Mit der Integration eines
unempfindlichen Messsystems in das
01 Mit Rundtischlagern ZKLDF und RKI-
Torque-Motoren lassen sich die Drehzahlgrenzen
für Rundtische deutlich steigern
im Durchmesser verhältnismäßig große
Lager wird die Teilung des Messsystems
bestmöglich genutzt.
Schaeffler führt sowohl magneto-resistive
Messsysteme mit abstandskodierten Referenzmarken
als auch absolute, induktiv
arbeitende Systeme im Programm. Magnetoresistive
Systeme mit Referenzmarken
haben den Vorteil, dass die elektrische
Schnittstelle 1 Vss mit nahezu allen Werkzeugmaschinen
üblichen Steuerungen
kompatibel ist. Bei absoluten, induktiven
Messsystemen entfällt die Referenzfahrt
nach dem Einschalten der Maschine. Die
Pol-Lage der Torquemotoren ist der Steuerung
dadurch sofort bekannt. Nach einem
Stromausfall können deshalb auch im
Werkstück befindliche Werkzeuge kontrolliert
freigefahren werden.
Mit dem induktiven Schaeffler Absolutwert-Winkelmesssystem
YRTMA mit Ein-
Kopf-Technologie wurden Positioniergenauigkeiten
von zwei Winkelsekunden
gemessen. Dieser Wert war bislang weltweit
unerreicht. Die Leistungsfähigkeit konnte
in praktischen Rundtisch- und Fräskopf-
Anwendungen bestätigt werden. Erste Serienanwendungen
werden 2016 auf den
Jeder Zentimeter zählt. Denn:
■ ein großer Einbauraum kostet Geld
■ große Aggregate erhöhen den
Installationsaufwand
■ kleine Aggregate können im
Maschinengehäuse verschwinden
■ kleine Aggregate sind leichter
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WERKZEUGMASCHINEN I SPECIAL
02 Das induktive Absolutwert-
Winkelmesssystem YRTMA mit
1-Kopf-Technologie ist seit 2016
in ersten Serienanwendungen
Markt kommen. Der zum Patent angemeldete
Messkopf ist so gestaltet, dass sich
der Messspalt beim Anschrauben des Kopfes
an das Lager automatisch einstellt.
Thermisch und energetisch
optimiert
rektantriebsspezialistin innerhalb der
Schaeffler Gruppe, mit der Torquemotoren-Baureihe
RIB thermisch optimierte
Direktantriebe für höhere Produktivität
und geringeren Energieverbrauch von
Werkzeugmaschinen. Aufgrund verbesserter
Wärmeübergänge kann die IDAM-Torquemotoren-Baureihe
RIB im Vergleich
zur RI-Baureihe je nach Betriebsstrategie
mit 12 % mehr Maximalmoment oder mit
30 % weniger Wärmeverlustleistung betrieben
werden.
Die Motoren sind mit den entsprechenden
Vorgängermodellen RI austauschbar
und mit den marktüblichen Motorengrößen
weitgehend kompatibel. Die aktive
Magnetlänge kann in 25 mm-Schritten
an die Anwendung angepasst und der so
gewonnene Bauraum optimal genutzt
werden.
Die Torquemotoren-Baureihe RKI ist
technologieführend in der Kombination
höchster Momente und höchster Drehzahl
bei geringer Verlustleistung. Die Motoren
lassen sich ideal bei Rundtischen mit Drehbearbeitungsoption
einsetzen, z. B. für die
kombinierte Bearbeitung (Fräsen/Drehen/
Hartdrehen oder Schleifen).
Die Torquemotoren-Baureihe HSRV/SRV
steht an der Leistungsspitze im Bereich
höchster Drehzahlen und Gleichlaufgüte.
Diese Antriebe eignen sich vor allem für
Rundtische mit sehr hohen Drehzahlen
(>2000 min -1 ), Werkzeug- oder Werkstückspindeln
oder als Direktantrieb für Kugelgewindetriebe
in Vorschubachsen.
Die bevorzugten Einsatzgebiete der
Torquemotoren-Baureihe RMF/RMK liegen
in Rundachsen für die Ultra-Präzisionsbearbeitung,
z. B. in Verzahnungs-Schleifmaschinen,
Messmaschinen, in der
Neben anwendungsspezifisch optimierten
Torquemotoren bietet die INA - Drives &
Mechatronics AG & Co. KG (IDAM), Dioptischen
Linsenbearbeitung und Ultrapräzisionsbearbeitung

Präzisions-Spanntechnik als
Standard-Lösung
WOHLKLANG
…aus der richtigen Spannung
Vor kurzem erweiterte das Unternehmen Ringspann sein
Gesamtprogramm um eine neue Standardbaureihe von direkt
einsatzfertigen Flanschfuttern und -dornen für Spanndurchmesser
von 7 bis 560 mm. Bei deren Konzeption und
Zusammenstellung hatten die Entwicklungsingenieure vorrangig
ein Ziel vor Augen: Anwendern eine umfassende Auswahl an
schnell und vielseitig einsetzbaren Komplett-Spannzeugen
bereitzustellen, mit denen sie den wachsenden Anforderungen
an die Präzision und die Reduzierung der Rüst- und Taktzeiten
begegnen können. Erreicht haben die Entwickler letztlich mehr:
Denn ausgehend vom Funktionsprinzip der Ringspann-
Spannscheibe haben sie vier neue Flanschfutter und fünf neue
Flanschdorne realisiert, mit denen sich bei Spanndurchmessern
von 7 bis 560 mm und Rundlaufgenauigkeiten von ≤ 10 µm in der
Außen- und
Innenspannung
große Bearbeitungsmomente
übertragen
lassen. Und zwar
auch bei kurzen
Spannlängen, hohen
Werkstück-Toleranzen
und langen
Einführtiefen.
www.ringspann.com
Zwei neue Varianten der
2K-Getriebebaureihe
ZF Friedrichshafen
erweitert die Baureihe
der Zweigang-Schaltgetrieben
für Werkzeugmaschinen
kontinuierlich.
Mit zwei neuen
Baugrößen der
2K-Präzisionsgetriebe
können nun alle
gängigen Leistungs-,
Drehmoment- und
Motorklassen von
industriellen Maschinenantrieben
abgedeckt
werden. Auf diese Weise
kann die Leistungsbandbreite von Werkzeugmaschinen bei
effizientem Energieeinsatz optimal genutzt werden. Als Produktneuheiten
ergänzen nun die neuen Zweigang-Schaltgetriebe
Duoplan 2K 450 und 2K 600 die Angebotspalette. Die ab sofort
lieferbaren Getriebe sind für Nenn-Antriebsdrehmomente von
450 bzw. 600 Nm konfiguriert und ergänzen so die 2K-Baureihe,
die bereits Drehmomente bis 300 und über 800 Nm abdeckt. Mit
dem erweiterten Angebot stellt das Unternehmen mehr als zehn
verschiedene Getriebevarianten für unterschiedliche
Anwendungen und Einbaulagen zur Auswahl. Mit ihnen lassen
sich Motoren mit einer Achshöhe von 100 bis 280 mm betreiben;
das Spektrum der übertragbaren Nennleistungen liegt zwischen
19 und 120 kW, das der Nenn-Antriebsdrehmomente zwischen
120 und 2100 Nm.
Das Spannen eines Werkstücks
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WERKZEUGMASCHINEN I SPECIAL
Für bewegte Anwendungen
Fertig bestückte Energieketten in Vertikaldrehmaschinen
Energieketten selbst konfektionieren oder als komplette, individuell
angepasste Systeme zukaufen – diese Frage stellen sich viele Maschinenbauer.
Ein tschechischer Werkzeugmaschinen-Hersteller hat sie für sich
beantwortet. Er setzt auf das Systemangebot eines Herstellers von Kabeln,
Leitungen, Zubehör und Systemen und zieht mehrfachen Nutzen daraus.
Sie sind groß, sehr groß und viele Tonnen
schwer – und doch extrem präzise: so
genannte Vertikaldrehmaschinen, auch
Karusselldrehmaschinen genannt. Im Gegensatz
zu herkömmlichen Drehmaschinen,
bei denen die Spindelachse horizontal
steht, rotiert die Spindel bei ihnen um eine
vertikale Achse – wie bei einem Karussell
oder einem Schallplattenspieler. Auf
solchen Drehmaschinen lassen sich Werkstücke
mit mehreren Metern Durchmesser
bohren, drehen, fräsen, schleifen.
Besonders innovative Vertikaldrehmaschinen
kommen aus Tschechien, genau
aus Hulín, der Ort der dem Unternehmen
seinen Namen gab: Toshulin. In Maschinen
von Toshulin stecken modernste Technik
und Kabel von Lapp. Seit einigen Jahren
l iefert das Stuttgarter Unternehmen aus
seinem Werk in Tschechien ganze Energieketten
– fertig mit Kabeln und Steckern
bestückte Schleppketten.
Toshulín stellt jedes Jahr 40 Maschinen her;
die meisten gehen ins Ausland, u. a. nach
Deutschland, Russland, China und in die
USA. Die Durchmesser der Planscheiben –
eine Art riesiger Schallplattenteller – reichen
von 800 bis 6000 Milli meter bei gleichzeitiger
Bearbeitungs präzision bis in den
Bereich von Mikro metern. Sie tauschen die
Werkstücke auf der rotierenden Planscheibe
und die Werkzeuge, die von oben auf das
Werkstück abgesenkt werden, automatisch
aus. Maschinen von Toshulín findet man in
vielen Branchen, etwa in der Luftfahrtindustrie
bei den Triebwerksherstellern
General Electric oder Rolls Royce. Siemens
produziert damit Gasturbinen, SEW-
Eurodrive Getriebe für Windkraftanlagen.
Vom Komponenten- zum
Systemlieferanten
Toshulin verwendet Kabel von Lapp seit 1993.
Der Maschinenbauer war damals sogar der
erste Kunde von Lapp in Tschechien – das belegen
die Aufzeichnungen, das Unternehmen
hat bei Lapp Tschechien die Kundennummer
000001. Die allerersten verkauften Teile waren
Dichtungen. Schon bald kamen Kabel und
Kabeldurchführungen hinzu.
So blieb es 16 Jahre lang, in denen die Aufgaben
klar verteilt waren: Toshulín bestückte
seine Energieketten in Eigenregie, Lapp
lieferte lediglich Kabel und Zubehör dazu.
Komplett konfektionierte Systeme gewährleisten dem
Maschinenbauer höchste Funktionssicherheit
Doch das hat Nachteile. Kabel und Schleppkette
sind oft nicht perfekt aufeinander abgestimmt.
Es kommt vor, dass die Monteure
Kabel länger als nötig schneiden, um sicher
zu gehen, dass beim Einbau der Energiekette
in die Maschine die Länge ausreicht.
78 Der Konstrukteur 9/2016

Das kostet unnötiges Geld und be ansprucht
das zu locker verlegte Kabel zusätzlich,
wenn es tausendfach hin und her bewegt
wird. „Die Anforderungen stiegen durch
immer höhere Bewegungsgeschwindigkeiten
und durch strengere Vorgaben an die
Widerstandfähigkeit gegen Chemikalien.
Außerdem benötigten wir immer größere
Stückzahlen“, erinnert sich Vojtêch Frkal,
Technischer Direktor bei Toshulín. „Es war
klar, dass eine engere Zusammenarbeit
notwendig war.“
Frantisek Omasta, der schon 14 Jahre
lang bei Lapp in Tschechien das Geschäft
für Kabelführungen entwickelt hatte, war
mit der Rolle als Lieferant von Kabeln ohnehin
nicht mehr zufrieden. Viele andere
Maschinenbauer und Wettbewerber würden
erst das mechanische Design der Energieketten
entwerfen und dann die Kabel anpassen,
bemängelt Omasta. „Die Kette ist
aber für das Kabel da, nicht umgekehrt.“
Omasta nahm sich vor, dem Kunden nicht
mehr nur Einzelkomponenten sondern
Systemlösungen zu liefern.
Die Gelegenheit kam vor sieben Jahren.
„Wir bekamen von Toshulín Konstruktionsunterlagen
für eine Schleppkette, für die wir
die Kabel liefern sollten“, erinnert sich Omasta,
„und darin haben wir einen Konstruktionsfehler
gefunden.“ Die Lapp-Ingenieure
machten einen Alternativvorschlag, der
Platz sparte und die Haltbarkeit der Kette erhöhte.
Die Techniker von Toshulín waren
sehr zufrieden, denn die von Lapp vorgeschlagenen
Energieketten versprachen höhere
Leistung und signifikante Zeitersparnis.
Seitdem bezieht das Unternehmen die
Energieketten für die Maschinentypen
Basic-Turn und Force-Turn von Lapp,
darunter Ketten sowohl aus Nylon als auch
aus Stahl, ebenso Hybridkonstruktionen
aus beiden Materialien. „Heute kaufen wir
die Energieketten einbaufertig von Lapp.
Das beschleunigt den Produktionsprozesses
deutlich“, erläutert Vojtêch Frkal.
Kabel und Kette –
ein perfektes Team
Seine fertig bestückten Energieketten vermarktet
Lapp unter dem Namen Ölflex
Connect Chain. Der Kunde muss sie nur
noch an seine Maschine montieren und die
Stecker anschließen. „Der Beschaffungsprozess
wird einfacher, die komplette Kette
hat nur eine Teilenummer“, sagt Frantisek
Omasta. Das Know-how steckt in der Auswahl
geeigneter Kabel und Stecker sowie im
perfekten Zusammenspiel der Komponenten,
weniger in der Fertigung der Schleppketten.
Die stellt auch Lapp nicht selbst her,
sondern bezieht sie von Brevetti Stendalto.
Das Unternehmen in Monza, Italien, gilt als
Erfinder der Schleppkette aus Nylon, hat
aber auch Stahlketten im Programm.
Das Geschäft mit Kunden, die komplette
Systemlösungen bestellen, möchte Lapp
ausbauen. Unter dem Namen Ölflex Connect
hat Lapp Anfang 2016 alle globalen
Aktivitäten der Konfektionierung inklusive
Beratung für die Kunden gebündelt und
baut Engineering-, Produktions- und Konfektionskapazitäten
in Amerika, Europa
und Asien auf. Die Kunden profitieren von
individuellen Lösungen in höchster Qualität
dank des optimalen Zusammenspiels
aller Komponenten sowie kompetenter Beratung
durch Lapp-Ingenieure. „Niemand
kennt Lapp Produkte so gut wie wir selbst –
das gewährleistet optimale Funktionssicherheit
des kompletten Systems“, erklärt
Georg Stawowy, Vorstand und CTO der
Lapp Holding AG. „Und zwar global, mit
lokalen Ansprechpartnern und lokalem
Marktverständnis.“
Die Energieketten werden fix und fertig
bestückt geliefert – das beschleunigt den
Produktionsprozess
Vojtêch Frkal hat den Schritt, die Montage
der Energieketten an Lapp abzugeben, nie
bereut. Im Gegenteil: „Die Qualität von Lapp
und Brevetti Stendalto ist unübertroffen.
Wenn wir die qualitativ besten Produkte im
Markt herstellen wollen, müssen wir auch
bei den Lieferanten mit den Qualitätsführern
zusammenarbeiten.“ Ein weiteres Argument
für die Wahl der Energieketten des
deutsch-italienischen Tandems sei die weltweite
Präsenz beider Partner. Vojtêch Frkal:
„Das ist besonders für den Service wichtig.“
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WERKZEUGMASCHINEN I SPECIAL
Sanfte Stütze und sichere Klemmung
Schwimmspanner für komplexe und empfindliche Werkstücke
Gerade das Spannen komplexer
und dünner Bauteile stellt eine
besondere Herausforderung dar,
wenn es beispielsweise darum geht,
eine möglichst vibrationsarme
Bearbeitung zu ermöglichen.
Aufwendig maßgefertigte
Sonderkonstruktionen bieten zwar
passende Lösungen, sind jedoch
wenig wirtschaftlich.
Gerade in der Luft- und Raumfahrtindustrie,
aber auch in vielen Anwendungen
im Maschinenbau, z. B. bei der Fertigung
von Turbinenteilen, steht die Bearbeitung
komplexer Bauteile auf der Tagesordnung.
Dabei ist immer höchste Präzision gefragt.
Die Bauteile sind aufgrund von überbestimmten
Spannstellen jedoch oft nur
schwierig sicher und fest zu spannen. Hierbei
werden mehr als drei Spannpunkte zum
Spannen des Werkstücks benötigt. Hinzu
kommt, dass in der Vorrichtung oft geringe
Platzverhältnisse herrschen.
„Schwimmspanner sind für solche komplizierten
Spannsituationen genau das
Richtige. Auf dem Markt gibt es einige hydraulische
Varianten, die jedoch kostenintensiv
sind und viel Platz brauchen.
Mechanische Ausführungen findet man
eher selten. Da stechen unsere Schwimmspanner
hervor. Sie sind kompakt und
eignen sich hervorragend zum sicheren
Abstützen und Spannen überbestimmter
Spannstellen, z. B. an Rippen, Sicken oder
Laschen“, so Bernd Janner, Vertriebsleiter
der Erwin Halder KG.
Durch Federkraft legt sich der Spanner an
das Bauteil an und wird anschließend gespannt,
weshalb eine klassische Dreipunktspannung
ausschließlich mit Schwimmspannern
nicht empfehlenswert ist. Bernd
Janner: „Bauteile lassen sich höchst zuverlässig
spannen, Vibrationen während der
Bearbeitung werden gehemmt. Auch zum
Spannen und Abstützen von sehr dünnwandigen
und damit leicht zu verformenden
Werkstücken haben wir die passende
Lösung.“
Zwei Varianten
Die Erwin Halder KG bietet den Schwimmspanner
in zwei Varianten an: eine mit
kombinierter und eine mit getrennter Spannung
und Verblockung. Der Schwimmspanner
mit kombinierter Spannung und
Verblockung hat ein rot eloxiertes Aluminiumgehäuse
und der Schwimmspanner mit
Standardisierte Spannelemente haben Vorteile bei den
Anschaffungskosten und der Wiederbeschaffung
getrennter Spannung und Verblockung ein
blau eloxiertes. Die geschliffenen Grundkörper
wie auch die Spannbacken bestehen
aus nitriertem und manganphosphatiertem
Einsatzstahl.
Die getrennte Spannung und Verblockung
ermöglicht das Spannen extrem
biegesensibler Bauteile. Dafür stellt der
Anwender nach dem Einschwenken der
Spannbacken wie bei der kombinierten
Variante zuerst die Spannkraft über die
Sechskantmutter ein. So klemmen die
Spannbacken das Werkstück, Spanner und
Bauteil sind aber noch „schwimmend“. Erst
durch das anschließende Anziehen der
Sechskant-Bundmutter SW10 bis zum Anschlag
wird der Spanner mit dem zulässigen
Maximal-Drehmoment von 10 Nm bei einer
Stützkraft von maximal 8 kN verblockt.
Die Schwimmspanner werden über ein
M12 Gewinde an der Vorrichtung befestigt.
Zudem kann auch ein Halter oder eine
Halte leiste verwendet werden. Der Höhenanschlag
und der Schwenkbereich der Stellhülse
sind einstellbar und werden mittels
Gewindestiften fixiert. Nach dem Fixieren
beträgt der Schwenkbereich 110°.
Abstützelement als Ergänzung
Muss beispielsweise die Mitte eines komplexen
Bauteils an einer überbestimmten
Spannstelle noch zusätzlich abgestützt werden,
um Schwingungen oder Vibrationen
zu vermeiden, hat die Erwin Halder KG mit
dem Abstützelement die ideale Ergänzung
zu den Schwimmspannern im Programm.
Auch hier besteht der Grundkörper aus
nitriertem, manganphosphatiertem und
geschliffenem Einsatzstahl und das rote
Gehäuse aus Aluminium. Durch Drehen
des Spannnockens mit Innensechskant an
der Mantelfläche der roten Schutzhülse legt
sich der Stützbolzen mit Federkraft an das
Werkstück. Durch Weiterdrehen bis zum
Anschlag insgesamt um 180° klemmt der
Spannmechanismus den Stützbolzen ohne
Wegveränderung. Bei geringen Platzverhältnissen
kann das Element zudem um bis
zu 16 mm versenkt werden.
www.halder.de
80 Der Konstrukteur 9/2016

SPECIAL I WERKZEUGMASCHINEN
Werkstücke präzise fixieren mit sechsfach Grip-Backensystem
Mit dem sechsfach Grip-Backensystem von Gressel lassen sich unterschiedliche
komplett zu bearbeitende Werkstücke prozesssicher fixieren und die Flexibilität
der Spanntechnik erhöhen. Es ist zu den Präzisions-Werkstück-Spannsystemen
Grepos-5X, Grepos-5X-S und C2-125 kompatibel und nachrüstbar. Es lässt sich
aber auch als eigenständige Einheit einsetzen. Das Konzept der Sechsfach-
Spannung mit sechs Grip-Backen ermöglicht das präzise Fixieren von Werkstücken
aus Materialien bis 1300 N/mm² Zugfestigkeit mit bis zu 90 kN Spannkraft.
Es eignet sich für die fünfseitige Bearbeitung von hochfesten Werkstoffen und
erlaubt die komplette Bearbeitung anspruchsvoller Werkstücke in einer
Aufspannung. Das System ist als Komplettset konzipiert. Mit einer vierseitigen
horizontalen Spannung durch die zwei zentrisch angeordneten und vier einzeln
anzustellenden Backen sorgt es für einen sicheren Halt selbst bei extremen
Seitenkräften.
www.gressel.ch
Zykloidgetriebe für
Drehtische und
Positionierer
9 | 2016
Das Unternehmen Nabtesco hat für
das exakte Positionieren schwerer
Lasten die Zykloidgetriebe der
RS-Serie entwickelt, die auf
Axiallasten bis 9 t ausgelegt sind. Die
hochpräzisen Getriebe mit
integriertem Winkelgetriebe eigenen
sich als Antrieb von Positionierern
und für die horizontale Drehachse
von Drehtischen bei Schweißanwendungen.
So lassen sich alle auf
dieser Achse liegenden Schweißpunkte
– selbst komplexe geometrische
Strukturen – im Zehntelmillimeter-Bereich
punktgenau
erzeugen, ohne das Werkstück ausund
wieder einspannen zu müssen.
Mit ihrer gusseisernen Basis lassen
sich die Präzisionsgetriebe für einen
stabilen Stand auf dem Boden
montieren. Der Motor wird im
rechten Winkel angebaut und ist so
leicht zugänglich. Durch die hohle
Mittelachse können Kabel,
Schläuche und Leitungen geführt
werden. Die Serie besteht aus drei
Ausführungen, die sich in
Baugröße, unterstützten Nenndrehmomenten
und Beschleunigungsbzw.
Bremsmomenten
unterscheiden.
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WERKZEUGMASCHINEN I SPECIAL
Aus der Theorie für die Praxis
Sichere Automatisierungskonzepte für Werkzeugmaschinen
Martin Frey
Die funktionale Sicherheit von Maschinen gemäß der europäischen
Maschinenrichtlinie ist ein Muss, wollen Hersteller von Werkzeugmaschinen
in puncto Maschinensicherheit kein Risiko eingehen. Der Trend
geht in Richtung ganzheitlicher Konzepte. Durch die Wahl der passenden
Steuerungslösung lassen sich die Anforderungen an die Sicherheit mit
denen der Verfügbarkeit und Wirtschaftlichkeit in Einklang bringen.
Martin Frey, Pilz GmbH & Co. KG, Ostfildern
Der erste Schritt zur Maschinensicherheit
ist die Risikobeurteilung, mit der im
Hinblick auf Bedienung und Funktionsweise
der Maschine die einzelnen Risiken nach
den geltenden Normen eingeschätzt werden
können. In einem zweiten Schritt wird
das individuelle Sicherheitskonzept ausgearbeitet.
Darin werden die notwendigen
mechanischen, elektrischen und andere
Engineering-Lösungen für die Maschinensicherheit
zusammengefasst. Nach der Ausarbeitung
des Sicherheitskonzepts und
dem Sicherheitsdesign, also der detaillierten
Ausarbeitung der notwendigen Schutzmaßnahmen,
werden die erforderlichen
Maßnahmen zur Risikominderung für die
Anlage umgesetzt.
Um die richtigen, den sicherheitstechnischen
Ansprüchen genügenden Komponenten
auswählen zu können, müssen Konstrukteure
den Vorgaben der EN ISO 13849-1
(für sicherheitsgerichtete Steuerungssysteme)
sowie der EN IEC 62061 gerecht werden.
Anschließend wird überprüft, ob die
Sicherheitsmaßnahmen sämtliche Anforderungen
im Betrieb erfüllen. Im Rahmen
der Validierung werden alle erforderliche
Messungen und Tests durchgeführt und die
Ergebnisse entsprechend den gesetzlichen
Anforderungen dokumentiert. Durch die
Anbringung der CE-Kennzeichnung bestätigt
der Hersteller, dass die Maschinen
82 Der Konstrukteur 9/2016

SPECIAL I WERKZEUGMASCHINEN
oder Anlagen alle erforderlichen Sicherheits-
und Gesundheitsschutzanforderungen
der Maschinenrichtlinie 2006/42/EG
erfüllen. Als eines der wenigen Unternehmen,
das für Kunden das vorgeschriebene
Konformitätsbewertungsverfahren übernimmt,
ist das Automatisierungsunternehmen
Pilz in der Lage, als Bevollmächtigter
für den Betreiber mit Unterschrift zu
bestätigen, dass die Anforderungen der
Maschinenrichtlinie eingehalten wurden.
01 Mit dieser Steuerung steht eine Lösung für
Sicherheit und Automation speziell für den Bedarf
von Werkzeugmaschinen zur Verfügung
Andere Länder, andere Normen
Betreiber und Exporteure von Werkzeugmaschinen
sind durch das steigende
Exportvolumen immer häufiger mit komplexen
Konformitätsbestimmungen konfrontiert.
Eine Maschine, die in dem Herstellerland
die Normen und Richtlinien
vollständig erfüllt, wird nicht automatisch
auch den nationalen Bestimmungen im
Betreiberland gerecht. Der erfolgreiche Export
und die Inbetriebnahme von verketteten
Maschinen hängen unmittelbar mit der
Kenntnis der jeweiligen Betreiberrichtlinien
der internationalen Betriebsstätten
zusammen.
Mit seinen Tochtergesellschaften und
seiner weltweit agierenden International
Service Group (ISG) ist Pilz in der Lage,
lokales Wissen bereitzustellen und auch anzuwenden.
Zudem kann das Unternehmen
so über Ländergrenzen hinweg mit derselben
Professionalität und Qualität arbeiten.
Steuerungen nach Maß
In der Praxis ist die Anzahl der Sicherheitsfunktionen
die bestimmende Größe für die
Auswahl des passenden Steuerungssystems.
Diese wird wesentlich über Größe, Art
und Gefahrenpotenzial der Maschine beeinflusst.
So kann es Sinn machen, bestehende
Maschinensteuerungen und
Sicherheitssteuerungen getrennt voneinander
zu betreiben oder auch in einem gemeinsamen
Automatisierungssystem
miteinander zu verschmelzen. Nicht jedes
Hersteller wie Anwender von Werkzeugmaschinen profitieren mit
der Steuerungslösung von einem höheren Grad an Standardisierung
Konzept eignet sich für alle Maschinen
gleichermaßen. Einzelmaschinen haben
gegenüber verketteten Maschinen naturgemäß
weniger Sicherheitsfunktionen und
benötigen keine übergeordnete Sicherheitsbereichs
abschaltung. Für diesen Anwendungsfall
eignen sich z. B. die konfigurierbaren
Steuerungssysteme PNOZmulti 2
von Pilz, die mit vorkonfektionierten Funktionen
die Anforderungen schnell und einfach
umsetzen.
Durch den hohen Exportanteil von Serienmaschinen,
sind die Maschinenbauer
gezwungen je nach Land lokal bevorzugte
Maschinensteuerungen zu berücksichtigen.
Damit die Adaptionsfähigkeit der
Sicherheitssysteme an die verschiedenen
Maschinensteuerungen gegeben ist, müssen
alle gängigen Feldbus- und Ethernetbasierenden
Kommunikationssysteme unterstützt
werden. Viele Maschinenhersteller
setzen gegenwärtig auf Steuerungskonzepte,
in denen Sicherheit und Automatisierung
voneinander getrennt sind,
und definieren so gleichzeitig einen weltweit
verwendbaren Sicherheitsstandard,
der Kosten für Konstruktion und Betrieb
reduziert. Mit konfigurierbaren Steuerungssystemen
lassen sich Applikationen
– unabhängig von der gewählten Prozesssteuerung
und vom verwendeten Feldbussystem
– sehr einfach realisieren. Zusatzmodule
wie die sicheren Motion Monitoring
Module für PNOZmulti 2 überwachen
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Innovationen!
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Der Konstrukteur 9/2016 83
Arnold.indd 1 22.08.2016 12:17:04

WERKZEUGMASCHINEN I SPECIAL
eine oder zwei Achsen in Antrieben. Sämtliche
Sicherheitsfunktionen können nach
EN 61800-5-2 für elektrische Leistungsantriebssysteme
mit einstellbarer Drehzahl
einfach umgesetzt werden.
Diagnosedaten lassen sich über die
Ethernet-Schnittstelle des PNOZmulti 2
komfortabel zur Anzeige an die CNC-Steuerung
führen. Diagnose- oder Störungsmeldungen
werden im Klartext angezeigt
und unterstützen den Bediener bei der
Fehlerbehebung.
02 Die Motion Monitoring Module
des konfigurierbaren Steuerungssystems
überwachen die Antriebe im
Sicherheitssystem
Übergreifendes
Steuerungskonzept
Wenn mit Blick auf die Automatisierung die
Anforderungen an die Werkzeugmaschine
anspruchsvoller werden und als Kommunikationsstandard
Profibus/Profisafe im Einsatz
sind, ist die Steuerung PSSuniversal
multi von Pilz eine passende Wahl. Die flexible
und leistungsfähige Steuerung mit Profibus/Profisafe-Schnittstelle
ist ein Teil des
Automatisierungssystems PSS 4000. Diese
Steuerungslösung für Sicherheit und Automation
kann als Standalone-Version oder
vernetzt im Systemverbund mit PSSuniversal
PLC, PSSuniversal I/O und Netzwerkkomponenten
eingesetzt werden. Hersteller
wie Anwender von Werkzeugmaschinen
profitieren von einem höheren Grad an
Standardisierung und einer einfachen Programmierbarkeit
aller Sicherheitsfunktionen
in ihren Profibus/Profisafe-Architekturen.
Mit dem grafischen Programm-Editor PASmulti
ist die intuitive und schnelle Konfiguration
und Programmierung aller Maschinensicherheitsfunktionen
möglich. Mit einer umfangreichen
Bibliothek an nicht-sicheren und
zertifizierten Fail-safe-Bausteinen sind eine
besonders einfache Handhabung und eine
hohe Wiederverwendbarkeit sichergestellt.
Mit PSSuniversal multi verschmelzen Automatisierungs-
und Sicherheitsperipherie zu
einer gemeinsamen Infrastruktur, weitere Geräte
und Feldbusanschaltungen sind nicht erforderlich.
Das ist ein nachhaltiger Beitrag zur
Reduzierung von Kosten und Komplexität.
Bilder: bluedesign/Fotolia, Pilz
www.pilz.de
IMPRESSUM
erscheint 2016 im 47. Jahrgang, ISSN 0344-4570
Redaktion
Chefredakteur: Dr. Michael Döppert (md), M.A.
Tel.: 06131/992-238, (verantwortlich für den
redaktionellen Inhalt)
Redaktion: Dipl.-Ing. (FH) Martina Heimerl (mh),
Tel.: 06131/992-201,
Dipl.-Geogr. Martina Laun (ml), Tel.: 06131/992-233 ,
Redaktionsassistenz: Gisela Kettenbach,
Tel.: 06131/992-236, E-Mail: g.kettenbach@vfmz.de,
Angelina Haas, Melanie Lerch, Ulla Winter
(Redaktionsadresse siehe Verlag)
Gestaltung
Mario Wüst, Doris Buchenau, Anette Fröder,
Sonja Schirmer
Chef vom Dienst
Dipl.-Ing. (FH) Winfried Bauer
Anzeigen
Andreas Zepig, Tel.: 06131/992-206,
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84 Der Konstrukteur 9/2016

Selbstverdichtender Vergussbeton
mit hohen Dämpfungswerten
Der Vergussbeton Durfill ist Spitzenreiter, wenn es um die schwingungsarme
Konstruktion schnell und präzise arbeitender
Maschinen und Anlagen geht. Zu diesem Ergebnis kommt eine
Studie des Fraunhofer-Instituts für Werkzeugmaschinen und
Umformtechnik IWU in Chemnitz zur „Dämpfungsmessung an
Stahlprofilen mit unterschiedlichen Füllstoffen“. Der Vergussbeton
der Durcrete GmbH wurde auf Basis eines Spezialbindemittels der
Dyckerhoff GmbH entwickelt. Das Füllmaterial dämpft bei Hybridoder
Sandwichkonstruktionen die Schwingungen, vermindert die
Schallabstrahlung, erhöht die Steifigkeit und die Wärmeträgheit.
Angeliefert wird der Beton als Trockenmischung. Vor Ort wird das
Material mit Wasser vermischt und die selbstverdichtende Gussmasse ohne Rütteln in die Konstruktion
gepumpt. Das Verfüllen geschieht entweder im Schweißbetrieb, in der Gießerei, beim Präzisionsbearbeiter
oder durch Systempartner von Durcrete. Das Material bindet ohne Wärmezufuhr ab.
Aufgrund der Spezialrezeptur ist der Beton schwindarm und schnellerhärtend eingestellt.
Für leistungsstarke
Werkzeugmaschinen:
Effiziente & dynamische
Torquemotoren.
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Schlüsselsystem für sichere Betriebsartenwahl bis PL e
Die Betriebsartenwahl stellt Maschinenbauer seit Jahren vor Herausforderungen.
Häufig werden bestehende Sicherheitseinrichtungen
manipuliert, um Einricht- oder Wartungsarbeiten durchführen zu
können – mit teilweise hohen Risiken für die Mitarbeiter. Daher steht
dieses Thema im Fokus des Messeauftritts der Euchner GmbH + Co.
KG. Der Spezialist für Sicherheitsschaltgeräte präsentiert auf der seine
Lösungen im Bereich elektronischer Zugangssysteme für die sichere
Anwahl von Betriebsarten. Eines der Highlights ist das elektronische
Schlüsselsystem EKS FSA, das die sichere Betriebsartenwahl per
Touchpanel bis PL e erstmals ohne mechanische Bedienelemente
gestattet. Das System besteht aus einer über Schnittstellen mit dem PC oder der Steuerung verbundenen
Schreib-/Lesestation sowie mindestens einem Schlüssel mit einem beschreibbaren Speicher.
Es lässt sich wahlweise für die Betriebsartenwahl mit Tasten sowie in der Version EKS FSA auch mit
Softkeys und Touchpanels verwenden.
Die großen Vorteile: Jeder Schlüssel lässt sich einer Person individuell zuordnen. Damit werden
Verantwortlichkeiten nachvollziehbar. Zudem können Berechtigungen für spezielle Tätigkeiten je
nach Ausbildungsstatus der Mitarbeiter auf dem Schlüssel gespeichert werden. Das erhöht die Sicherheit
zusätzlich und stellt durch die Personalisierung sicher, dass besonders gefährliche Arbeiten nur
von entsprechend ausgebildeten und geschulten Mitarbeitern vorgenommen werden. Geht ein
Schlüssel verloren, wird dieser einfach gesperrt. Und nicht zuletzt bieten die elektronischen Schlüssel
einen wesentlich wirkungsvolleren Kopierschutz als mechanische Schlüssel oder Passwörter.
Am besten überzeugen
Sie sich selbst:
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Frässpindeln für die Hochvolumenzerspanung
Eine neue Generation leistungsstarker Frässpindeln für die
hochvoluminöse Aluminiumzerspanung hat GMN herausgebracht.
Mit dem Modell HCS 230 – 30000/150 lassen sich
filigrane und komplexe Integralbauteile schneller und
wirtschaftlicher fertigen, da bei unveränderter Bauform die
Leistung um 25 % verbessert werden konnte. Außerdem wurde
eine hydroviskose Dämpfung integriert, die Eigenschwingungen
bei der Bearbeitung messbar reduziert. Eine einstellbare Lagervorspannung
zur Anpassung der Steifigkeit sowie die integrierte Sensorik tragen zusätzlich
dazu bei, die Zerspanrate, die Genauigkeit und die Oberflächenqualität zu steigern. Für
das Modell wurde die Dauerleistung von 120 auf 150 kW angehoben. Diese stellt es für Drehzahlen
von 17 300 bis 30 000 Umdrehungen bereit. Dabei wird ein Drehmoment von 83 Nm erzielt.
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www.gmn.de

WERKZEUGMASCHINEN I SPECIAL
Mit seinen für höchste Präzision
bekannten Teilgeräten beliefert
ein Spezialist für Antriebs- und
Positionier-Technologie als
Erstausrüster den Maschinenbau.
Diese Teilgeräte sind in Werkzeugmaschinen,
wie z. B. Bohr-,
Fräs- und Bearbeitungs zentren,
essenzielle Komponenten. Sie
bringen dort die Werkstücke
exakt und sekundenschnell in die
für die Bearbeitung gewünschte
Position.
Mit Präzision zum Erfolg
Positionier- und Teilgeräte – Komponenten für den Werkzeugmaschinenbau
Wir fragen bei anderen Anbietern gar
nicht mehr an“, betont Reiner
Wahlers, Geschäftsführer bei den auf Strömungsbauteile
für die Luft- und Raumfahrt
spezialisierten Präwest Präzisionswerkstätten
in Bremen. Und fügt hinzu: „Ein größeres
Kompliment kann man einem Lieferanten
überhaupt nicht machen.“ Er spricht über
das Remscheider Unternehmen Peiseler,
mit dem Präwest seit mehr als 30 Jahren
zusammenarbeitet.
Da so gut wie alle Industrieprodukte durch
Fügen oder umformende sowie zerspanende
Verfahren, wie z. B. Drehen, Bohren,
Fräsen, Sägen und Schleifen, hergestellt
werden, sind Teilgeräte elementar für deren
meist automatisierte Fertigungsprozesse.
Selbst im Motorenbau der Formel 1 kommen die Teilgeräte
zum Einsatz, um die Zylinderköpfe präzise zu fertigen
Insofern hat Peiseler, einer der weltweit
führenden Hersteller auf diesem Gebiet,
einen gewissen Anteil daran, dass der
deutsche Maschinenbau international den
besten Ruf genießt und an der Spitze steht.
„Für uns ist dieses Unternehmen wegen
seiner hohen Kompetenz im Engineering
und der ausgeprägten Flexibilität bei Sonderlösungen
ganz klar die erste Adresse“,
hebt Wahlers hervor.
Auch Dr. Andreas Scheidegger, Head of
Development bei Liechti Engineering, kennt
„keinen vergleichbaren Anbieter, der wirklich
solch kundenspezifische Antriebe und
Lösungen entwickelt.“ Der Schweizer Hersteller
von Bearbeitungslösungen für Strömungsprofile
von Flugzeugtriebwerken
sowie Dampf- und Gasturbinen setzt die
Teilgeräte von Peiseler bei zwei Plattformen
ein. „Wenn es um spezielle Anwendungen
geht, ist Peiseler für uns immer eine Alternative
zu unseren eigenen Produkten“, erklärt
Scheidegger. Denn dort verstehe man sehr
01 Die Zweiachs-Schwenkeinrichtung
ermöglicht eine 5-seitige Bearbeitung von
Werkstücken in einer Aufspannung
02 Der Peiseler-Wender AWUP 200 kommt u. a. bei
den Ventilbohrungen von Autorad-Felgen zum Einsatz
86 Der Konstrukteur 9/2016

SPECIAL I WERKZEUGMASCHINEN
schnell, welche technischen Anforderungen
und Bedürfnisse zu erfüllen seien und liefere
vor allem eine hohe Präzision und Qualität.
Tausendstel Millimeter sind
ausschlaggebend
Präzision ist das entscheidende Stichwort.
Für Peiseler ist diese eine der wichtigsten
Grundlagen für den Erfolg. Die Positionierund
Teilgeräte erreichen mit bis zu einer
Winkelsekunde eine extrem hohe Genauigkeit.
Das entspricht etwa dem Winkel, unter
dem eine 1-Euro-Münze aus einer Entfernung
von 4800 m erscheint. „Man stelle sich
vor, auf der ausgetreckten Hand steht ein
27 Tonnen schwerer Sattelzug, den es dann
gilt festzuhalten, ohne die Position des
Armes um weniger als ein Zehntel der Dicke
eines Haares zu verändern“, veranschaulicht
Dr. Benedict Korischem, einer der beiden geschäftsführenden
Gesellschafter von Peiseler.
Genau darin hebe sich das Unternehmen
vom Wettbewerb ab. Der Unterschied zur
Konkurrenz liege teilweise bei nur tausendstel
Millimetern, aber diese seien oftmals entscheidend
und ein Grund für die Spitzenposition
im internationalen Marktvergleich.
„Für uns ist diese Hochgenauigkeit das
Peiseler-Gen, das sich wie ein roter Faden
durch die Geschichte unseres bereits 1819
gegründeten Unternehmens zieht und den
größten Teil unserer Produktpalette umfasst“,
Mit Innovationen zum Technologieführer
ergänzt sein Partner Lothar Schwarzlose.
Dazu gehören Wender, Tische, Schwenkköpfe
und Werkstückwechsel tische sowie die
zu den Top-Produkten zählenden Zweiachs-
Schwenkeinrichtungen, die mit zwei rotativen
Achsen das Bearbeiten der Werkstücke in
allen Positionen erlauben. Letztere ergänzen
häufig Werkzeugmaschinen, die mit drei
weiteren Linear-Achsen ausgerüstet sind und
so beliebige Drehungen ermöglichen.
Breite Produktpalette für
unterschiedlichste Fertigungen
So befähigen diese z. B. einen Luxusuhrenhersteller,
Fassungen für Brillanten exakt zu
fräsen. Die Teilgeräte von Peiseler können
aber nicht nur solche leichten Werkstücke
positionieren, sondern auch tonnenschwere.
Der Kunde MCM, ein italienischer Produzent
von Werkzeugmaschinen, arbeitet u. a.
für einen großen europäischen Flugzeugbauer.
Dort gilt es, Stahlblöcke mit bis zu 30 t
Gewicht auf den hundertstel Millimeter genau
in Position bringen. Dies ist erforderlich,
um darauf gespannte Strukturbauteile für
die Fahrwerksaufhängung so zu drehen und
zu wenden, damit diese an den vorgesehenen
Stellen gefräst werden können.
Für die unterschiedlichsten Bearbeitungen
von Werkstücken bietet Peiseler ein breites
Portfolio an. Das Standardprogramm umfasst
14 Gehäusegrößen zwischen 100 und
Dank seiner zahlreichen Innovationen gilt Peiseler auf seinem Gebiet heute als einer
der wesentlichen Technologieführer. So präsentierte das Unternehmen 1997 die
weltweit ersten NC-Teilgeräte mit Direktantrieb. 2001 folgte die erste direkt
angetriebene Zweiachs-Schwenkeinrichtung. Weitere Innovationen sind beispielsweise
auch die pneumatisch gesteuerten Werkstückwechsel-Systeme, die kürzeste
Wechselzeiten ermöglichen. Sich drehende Paletten erlauben einen pendelnden
Austausch der Werkstücke zwischen Bearbeitungsraum und Beladeposition.
Darüber hinaus sind alle Peiseler-Geräte mit einer verzugsfreien Klemmung
ausgerüstet. Neben hydraulischen Systemen kommen auch patentierte pneumatische
Klemmungen mit stärksten Haltemomenten zum Einsatz.
03 Auf diesen Spannkubus aus Stahl werden zu
fräsende Fahrwerksaufhängungen aus Titan
gespannt. Bis zu 28 t wiegt der gesamte Aufbau,
den der Peiseler-Drehtisch mühelos bewegt
2000 mm sowie Planscheiben-Durchmesser
von 100 bis 3500 mm. Die zwischen 50 und
22 000 kg schweren Teilgeräte erlauben Werkstückzuladungen
zwischen 1 g und 50 000 kg.
Auch wenn die Standard-Produkte häufig
noch auf individuelle Bedürfnisse ausgerichtet
werden, so entwickelt Peiseler häufig Sonderkonstruktionen,
die maßgeschneidert
sind auf die Wünsche der Kunden.
„Gerade in der Fähigkeit, Fertigungstechnik,
Innovation und Kundenanforderungen
zu einem System zusammenzuführen,
hebt sich Peiseler vom Wettbewerb ab“, unterstreicht
Edmund Woldomirski, Leiter Einkauf
bei Chiron in Tuttlingen, einem der
weltweit führenden Hersteller im Werkzeugmaschinenbau.
Mit einem Anteil von über
80 % bei den eingesetzten Teilgeräten gilt
Peiseler dort seit Jahrzehnten als First Supplier.
„Wir pflegen einen regen und positiven
Technologieaustausch“, erläutert Woldomirski.
„Und die Innovationen unseres technisch
kompetenten und leistungsfähigen Partners
kommen auch Chiron ausgesprochen zugute“,
weiß er abschließend zu berichten.
Bilder: Aufmacherbild, Bilder 1 und 2 Peiseler,
Bild 3 Premium AEROTEC
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HEMA.indd 1 19.08.2016 10:19:56
Der Konstrukteur 9/2016 87

WERKZEUGMASCHINEN I SPECIAL
Das Maschinendesign vereinfachen
Dezentrale Servotechnik bringt Blech besser in Form
Den Anfang des Bearbeitungsprozesses
in der Blechbiegemaschine übernimmt
ein Bediener, der die Blechtafel auf die
waagerechte Arbeitsebene legt. Positionierachsen
übernehmen vollautomatisch das
Ausrichten des Werkstückes an der Biegedeshalb
so entscheidend für die weitere
Fertigungsqualität, weil sie während der
Bearbeitung eines Werkstücks nur ein einziges
Mal erfolgt.
Antriebe einfach vor Ort
In seiner neuen Maschinengeneration hat sich Salvagnini, von
traditionellen Antriebsarchitekturen gelöst. Statt die Antriebe für den
Werkzeugwechsel innerhalb der Maschine zentral im Schaltschrank zu
installieren, setzt der Hersteller von Blechbiegemaschinen dezentrale
Servoverstärker zur Positionierung ein. Die Servoantriebe liefern dabei
Kosteneinsparungen entlang der gesamten Wertschöpfungskette.
einheit unter dem so genannten Niederhalter.
Dieser klemmt das Blech ein,
während die Biegeeinheit mit der so genannten
Kantschwinge schnell eine beliebige
Anzahl von Abkantungen nach oben oder
unten ausführt. Die präzise Referenzlage ist
Für den Antrieb der dafür eingebauten
Positioniereinheiten nutzt Salvagnini
dezentrale Servoregler der Reihe AKD-N
von Kollmorgen. Mit der neuen Gerätegeneration
des Spezialisten für Antriebstechnik
und Motion Control ist es einfach
möglich, die Regler direkt vor Ort in
unmittel barer Nähe zu den Motoren zu
montieren. Ein Vorteil dieser dezentralen
Architektur erschließt sich aus dem dramatisch
sinkenden Aufwand für die Verkabelung
der insgesamt sieben dezentralen Servoachsen
in der Maschine mit dem Namen
P2lean. Bei einem zentralen Aufbau mit
Schaltschrankumrichtern waren die geschirmten
Kabel zwischen Motor und Regler
sowie die Leitung für das Rückführungssystem
bisher nicht selten über eine Distanz
bis zehn Metern zu verlegen. Das
macht in Summe bei sieben Positionierachsen
eine Gesamtlänge von 140 Metern (14
Einzelleitungen mit jeweils zehn Metern).
Mit der jetzigen Lösung aus einem zentralen
Versorgungsmodul AKD-C im Schaltschrank
und sieben dezentralen Servoreglern
in zwei Gruppen mit drei und vier Achsen
sind es jetzt nur noch 40 Meter. Diese
Gesamtlänge errechnet sich wie folgt: Zwei
Hybridkabel mit Leistungsversorgung und
Feedback zwischen Versorgungsmodul und
den beiden am dichtesten liegenden dezentralen
Antriebssträngen mit insgesamt 20
Metern plus jeweils noch mal drei Meter zur
Anbindung zwei der drei Achsen innerhalb
der ersten Gruppe und viereinhalb Metern
für weitere drei Achsen in der zweiten
Gruppe. Hierbei ist zu wissen, dass der
durchschnittliche Abstand der IP67-Geräte
in der Anlage eineinhalb Meter nicht
übersteigt.
Bleibt noch die Versorgung der Motoren.
Auch diese sind maximal eineinhalb
Metern von den dezentralen Servoreglern
AKD-N entfernt eingebaut. Weil die
Kollmorgen-Lösung mit der innovativen
Einkabelanschlusstechnik ausgestattet ist,
sind lediglich weitere 7,5 Meter Leitung
notwendig. Zusammengerechnet bringt der
Einsatz der dezentralen Servoregler AKD-N
in Verbindung mit der Einkabelanschlusstechnik
allein bei der Installation eine
88 Der Konstrukteur 9/2016

Ersparnis von 100 Metern – nämlich von
140 auf 40 Meter und damit von rund 71 %.
Effektiver weil sparsamer
breiten muss, sinkt der Aufwand für die Klimatisierung.
Dieser Aspekt bringt zwei Effekte
mit sich: Erstens kleinere und damit preiswertere
Auslegung der Klimatisierung sowie
zweites eine verbesserte Energieeffi zienz als
Folge des geringeren Eigenverbrauchs des
Schaltschranks. Einsparungen von 30 % hat
Kollmorgen bei der Applikation von Salvagnini
konkret errechnet.
Platzersparnis, steigende Energieeffi zienz
sowie sinkende Installations- und Montagekosten
sind drei Vorteile der dezentralen Servotechnik
in Form der AKD-N Servoverstärker
von Kollmorgen, die ihrerseits zu mittelbaren
Kostensenkungen führen. Interessant
ist dabei der Zusammenhang, dass
dieser sparsame Umgang mit Ressourcen
auch noch mit einem geringeren monetären
Aufwand für die Hardware verbunden ist. Die
dezentrale Architektur kostet im Vergleich
zur zentralen Schaltschrank lösung bei der
kleinsten Salvagnini-Maschine mindestens
3,5 % weniger, bezogen auf die antriebstechnische
Ausrüstung. Bei Anlagen mit mehr
Performance und höherer Achsenzahl sind
bis zu 10 % drin.
Energieeffizienz gesteigert
Ihr Drehund
Achsenpunkt
in Sachen
Innovation!
13.-17.09
Halle 4
Stand 4E18
Platzersparnis, Energieeffizienz und sinkende Installationskosten
sind drei Vorteile der dezentralen Servotechnik
Dieser sparsame Umgang mit Installationstechnik
bringt im direkten Zusammenhang
weitere Verbesserungen als direkte Folge
der deutlich kürzeren Leitungen. Die brauchen
nämlich weniger Platz in der Maschine
und lassen sich darüber hinaus auch
schneller verlegen. Dabei sorgt die geringere
Steckeranzahl auch noch für Zeitgewinn
beim Anschließen – was am Ende Kosteneinsparungen
von 30 % zur Folge hat.
Die weiteren Vorteile der dezentralen Servotechnik
finden sich auch abseits der
eigentlichen Maschine – und zwar im Schaltschrank.
Weil sich die Verlustwäre der Regler
nicht mehr hinter geschlossenen Türen aus-
Ein weiteres Novum der Maschine: Ersatz der
zentralen Hydraulikpumpe durch einen
synchronisierten Verbund elektrisch angetriebener
Servoaktuatoren
Für einen weiteren Innovationsschritt nutzt
Salvagnini ebenfalls Antriebstechnik von
Kollmorgen. Hierbei wurde das zentrale
Hydrauliksystem mit Hauptpumpe und entsprechend
leistungsstarkem Asynchronmotor
von drei Aktuatoren substituiert. Hocheffiziente
Servoaktuatoren – angetrieben von
Kollmorgen AKM-Servomotoren und geregelt
von Servoverstärker der Reihe S700 –
liefern erst dann Kraft, wenn der Prozess diesen
gerade erfordert. Folglich steigt an dieser
Stelle die Energieeffizienz, weil die Anlage
lediglich die gerade aktiven Formprozesse
antreibt und nicht ein komplettes, üppig ausgelegtes
System betriebsbereit halten muss.
Aufgrund der Regelgenauigkeit der
Kollmorgen-Antriebsachsen steigt zudem
die Fertigungsqualität, weil die geforderten
Formkräfte mit höherer Wiederholgenauigkeit
und schneller abrufbar sind. In Summe
ist es Salvagnini mit der P2lean gelungen,
eine gleichermaßen ökonomische, ökologische
und damit höchst wettbewerbsfähige
Maschine für Unternehmen
der Blechbearbeitung zu
entwickeln. Die dezentrale
Servotechnik von Kollmorgen
leistet dafür wertvolle
Beiträge zur Ressourceneffizienz
– vor allem in puncto
Verkabelung sowie Schaltschrankplatz
und Schaltschrankklimatisierung.
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MIT EXPERTEN IM DIALOG I SERIE
Konstruktionssoftware vom
Maschinenbauer?
Ein Hochtechnologieunternehmen das für Fertigungslösungen in den Bereichen
Werkzeugmaschinen und Lasertechnik bekannt ist, bietet auch Software für die
Blechkonstruktion an. Was hat es damit auf sich, welche Vorteile bietet das dem
Konstrukteur und wo soll die Reise noch hingehen? Wir haben nachgefragt bei
Ralf Dlapal, Leiter „Internationaler Vertrieb Software“ bei Trumpf.
Sie sind Hersteller und Anbieter von Lasertechnik und Metallbearbeitungsmaschinen.
Wie kamen Sie auf die Idee, eine Software
zur Konstruktion von Blechteilen zu entwickeln?
Wenn man sich heute die Schmerzpunkte der Programmierer
anschaut, beginnen die genau dort, wo man vernünftige und fertigungsgerechte
Zeichnungen braucht. Diese Zeichnungen kommen
oft nur als Skizzen, das heißt, da müssen die Programmierer
selbst konstruieren oder Zeichnungen erstellen. Ein weiterer
Schmerzpunkt: Oftmals sind die Zeichnungen nicht blechgerecht.
Ich muss sie also nachbearbeiten, um daraus überhaupt ein
Blechteil erstellen zu können. Das ist in den aktuellen CAD-
Systemen nicht optimal unterstützt. Deswegen haben wir als
Trumpf gesagt: Wir wissen, wie das optimale CAD-System für
Konstrukteure aussehen muss. Dementsprechend haben wir mit
TruTops Boost eine einfach zu bedienende Software geschaffen,
die sich genau an den Bedürfnissen der Konstrukteure orientiert.
Nahezu alle großen Anbieter von 3D-CAD-Software haben
speziell auf die Blechkonstruktion abgestimmte Funktionen und
Automatismen im Programm. Wozu brauche ich als Konstrukteur
Ihre Software?
Unsere Software besitzt viele blechspezifische Features, die man
auch mit einer anderen Software erstellen könnte. Aber TruTops
Boost bietet darüber hinaus verschiedene Makros und Vorlagen.
Wir haben hier also unser Trumpf-eigenes blechspezifisches
Know-how eingebracht, wie beispielsweise unsere Verkürzungsfaktoren,
spezielle Eckenfreisparungen fürs Laserschweißen und
vieles mehr. Bei Freistichen beispielsweise gibt es, je nachdem
welche Maschine ich im Einsatz habe, verschiedene Arten von
Freistichen: Für Laser z. B. einen V-Schnitt, für die Stanzbearbeitung
die Form des jeweiligen Stanzwerkzeugs. Bei unserer
Software wird der Freistich einfach durch Anklicken und Setzen
erzeugt. Bei anderen Software-Herstellern muss der Konstrukteur
das aufwendig auskonstruieren.
Trumpf ist ja sehr in das Thema Industrie 4.0 involviert. Welche
Rolle spielt die Software TruTops Boost in dem Szenario der
vernetzten Produktion und der Smart Factory?
TruTops Boost ist ein wichtiger Bestandteil in der vernetzten Produktion.
Bereits bei der Programmierung können Lagerinformationen
wie z. B. Resttafeln abgerufen und direkt reserviert werden.
Die Integration der Programmierung und Maschinenrückmeldungen
in Fertigungssteuerungs- und Softwaresysteme ist problemlos
möglich. Über die Teilevereinzelung können wir auch zu
MES-Systemen vernetzt sein. Hier haben wir also diverse Schnittstellen
in die anderen Produktionsbereiche.
Was ist Ihre Vision für die Zukunft der Prozesskette Blech und
was bedeutet das für den Konstrukteur?
Die Vision ist sicherlich, dass der Konstrukteur immer mehr Information
über spätere Fertigungsschritte oder weitere Gegebenheiten,
die in einem späteren Fertigungsprozess beachtet werden
müssen, bereits in die Zeichnung beziehungsweise in das CAD-
Modell einbaut. Natürlich wird es in der ganzen Prozesskette
Blech darum gehen, nicht nur eigene Aufgaben zu berücksichtigen,
sondern vielmehr auch Außerhausfertigungsmaßnahmen
optimal zu unterstützen. Es geht also nicht mehr nur um die Frage
„Was braucht jetzt die jeweilige spezifische Schneidmaschine?“,
sondern vielmehr um die Frage „Was brauchen alle notwendige
Arbeitsschritte an Fertigungsinformationen?“ Hier sind natürlich
noch viele andere Informationen denkbar.
www.trumpf.de
Wie sieht es mit den Schnittstellen und mit der Integrationsfähigkeit
insgesamt aus?
Wir haben großen Wert darauf gelegt, ein sehr offenes System zu
entwickeln. Mit TruTops Boost können wir ganz bewusst alle
gängigen 2D- und 3D-CAD-Formate, einlesen und aufgrund des
„Dynamic modeling“-Ansatzes auch problemlos weiterverarbeiten.
Offene Schnittstellen zu ERP- und PPS-Systemen garantieren
einen aktiven Austausch der Informationen.
Ralf Dlapal, Leiter „Internationaler Vertrieb Software“ bei der
TRUMPF GmbH + Co. KG in Ditzingen und Redakteurin Martina Heimerl
90 Der Konstrukteur 9/2016

VORSCHAU
IM NÄCHSTEN HEFT: 10/2016
ERSCHEINUNGSTERMIN: 05. 10. 2016 • ANZEIGENSCHLUSS: 19. 09. 2016
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01 In Handlinganlagen unterscheiden Sicherheitslichtschranken mit
Muting-Funktion sicher zwischen Mensch und Materialfluss. Es wird ein
neu entwickeltes Verfahren vorgestellt, das ohne zusätzliche Muting-
Sensoren auskommt.
Bild: Leuze, Owen
02 Verringerte Ausbringung oder gar ein Stillstand von Maschinen
müssen so weit als möglich ausgeschlossen sein. Hier leisten Kupplungen
einen essenziellen Beitrag zu einer zuverlässigen Antriebstechnik.
Bild: R+W Antriebselemente, Klingenberg
Der direkte Weg
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03 Für Kraft-Weg-überwachtes Fügen sind elektrische Servopressen
heute häufig die Systeme der Wahl. Ein Baukasten für solche Fügemodule
greift auf kaltumgeformte Kugelgewindetriebe als Antriebselemente
zurück.
Bild: Eicherberger (CH)
04 Von standardisierten Handlingmodulen zu fertig konfigurierten
Systemen – die Idee dahinter ist schon älter und deren Erfolgsgeschichte
begann vor 20 Jahren.
Bild: Afag (CH)
(Änderungen aus aktuellem Anlass vorbehalten)
Der Konstrukteur 9/2016 91

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