antriebstechnik 1-2/2016

19174 

1-2 

Organ der Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V. 

www.antriebstechnik.de 

Februar 2016 

Steuern und 

Automatisieren 

Abgestimmtes Antriebssystem mit 

explosionsgeschützten Motoren 

Nachgefragt 

Was erwarten Sie für die 

Antriebstechnik in 2016? 

Elektromotoren 

Radnabenmotoren für ersten 

ferngesteuerten Geräteträger 

Special 

Predictive Maintenance – 

Instandhaltung der Zukunft?

Organ des FVA e.V. im VDMA 

Getriebe und Getriebemotoren 

TECHNIKWISSEN FÜR INGENIEURE 

19174 

2015 

Marktübersicht und umfassender Einkaufsführer Sonderausgabe 


der Zeitschrift 

antriebstechnik 

11 Print-Ausgaben im Jahr 

+ Sonderausgabe antriebstechnik 

Marktübersicht (1x jährlich) 

Organ der Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V. 


19174 

1-2 

2014 

Die gesamte 

Antriebstechnik 

in 100 Tabellen 

Firmenverzeichnis: 

Alle wichtigen 

Informationen von 

über 900 Anbietern 

+ 

Produktgruppen: 

Bremsen 

Motoren Messen und Prüfen 

Dichtungen 

Antriebselemente 

Kupplungen 

Lager und Führungen 

Schmierung Steuern und Regeln 

Dienstleistungen 

ANT_AG_2014_99_Handbuch_001 1 05.12.2014 11:10:38 

Wälz- und Gleitlager 

Bewährte ABEG-Methode nun auch 

für Gleitlager eingeführt 

Getriebe/Getriebemotoren 

Getriebelösungen für die 

Matterhorn-Gotthard-Bahn 

Elektromotoren 

So helfen DC-Motoren in der 

modernen Krebstherapie 

Special: Industrie 4.0 

Was bringt Industrie 4.0 

für die Antriebstechnik? 

ANT_AG_2014_01-02_001 1 23.01.2014 12:11:43 

Abo-Begrüßungsgeschenk: 

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Ja, ich möchte die Zeitschrift „antriebstechnik“ abonnieren 

Das Jahresabonnement umfasst 11 Ausgaben und kostet € 153,- (Ausland € 168,- netto) inkl. Versandkosten. Als Begrüßungsgeschenk 

erhalte ich die Powerbank von VOLTKRAFT. Das Abonnement verlängert sich jeweils um ein weiteres Jahr, wenn es nicht spätestens 

4 Wochen zum Ende des Bezugsjahres schriftlich gekündigt wird. 

Die Bestellung kann innerhalb von 14 Tagen ohne Begründung bei der Vereinigte Fachverlage GmbH widerrufen werden. Zur Wahrung der Frist genügt die rechtzeitige Absendung. 

Ihre Daten werden von der Vereinigten Fachverlage GmbH gespeichert, um Ihnen berufsbezogene, hochwertige Informationen zukommen zu lassen. Sowie möglicherweise von ausgewählten Unternehmen 

genutzt, um Sie über berufsbezogene Produkte und Dienstleistungen zu informieren. Dieser Speicherung und Nutzung kann jederzeit schriftlich beim Verlag widersprochen werden (vertrieb@vfmz.de). 

Name/Vorname 

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PLZ/Ort 

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Vereinigte Fachverlage GmbH . Vertrieb . Postfach 10 04 65 . 55135 Mainz . Telefon: 06131/992-0 . Telefax: 06131/992-100 

E-Mail: vertrieb@vfmz.de . Internet: www.engineering-news.net 

„antriebstechnik“ ist eine Zeitschrift der Vereinigten Fachverlage GmbH, Lise-Meitner-Straße 2, 55129 Mainz, HRB 2270, Amtsgericht Mainz, 

Geschäftsführer: Dr. Olaf Theisen, Umsatzsteuer-ID: DE 149063659, Gerichtsstand: Mainz

EDITORIAL 

DER 

ANTRIEB 

■ Sicher ■ Flexibel ■ International 

Antriebe unter die 

Lupe nehmen 

Liebe Leserinnen, liebe Leser, 

wie war es denn früher? Der Bediener kannte seine Maschine in- und 

auswendig, das kleinste Geräusch fiel im direkt auf. Und solange das 

„Baby“ schnurrte, war alles okay. Kam es doch einmal zum Stillstand, 

wurde das defekte Bauteil ersetzt und die Produktion anschließend 

fortgesetzt. Das kostete meist jede Menge Zeit und Geld. Erst moderne 

Systeme, die den Job der menschlichen Sinnesorgane übernahmen, 

um Fehler möglichst früh zu entdecken, brachten den Umbruch. 

Condition Monitoring heißt das Zauberwort, also die Zustandsüberwachung 

basierend auf einer regelmäßigen Erfassung des Maschinenzustandes 

durch Messung und Analyse physikalischer Größen. So 

lassen sich z. B. aus Körperschall Informationen über den Zustand von 

Zahnkontakten oder Wälzlagerlaufbahnen gewinnen. Sicherheit und 

Maschineneffizienz konnten so deutlich erhöht werden. 

Nun kursiert ein neues „Zauberwort“ durch Maschinenbau und 

Instandhaltungsabteilungen: Predictive Maintenance. Und tatsächlich 

gewähren neue Methoden einen noch tieferen und besseren Einblick 

in den Zustand von Maschine und Bauteil. Lagen dem Maschinenbauer 

bisher lediglich angenommene Lastkollektive zur Lebensdauerberechnung 

zugrunde, die der realen Belastung einer Maschine im 

täglichen Gebrauch nicht entsprachen, ermöglicht Predictive Maintenance 

nun mit modernster Software und Sensorik eine mitlaufende 

Lebensdauerkalkulation. Predictive Maintenance ist also ein wichtiger 

Baustein in der Industrie-4.0-Umgebung und 

wird als neue Instandhaltungsstrategie 

zunehmend an Bedeutung gewinnen. 

Erfahren Sie im Special „Predictive Maintenance“ 

ab Seite 47, wie moderne Instandhaltung 

im Umfeld der Antriebstechnik 

funktioniert. Vielleicht nehmen 

Sie dann zukünftig ihre Antriebe 

noch genauer unter 

die Lupe? 

Dirk Schaar 

d.schaar@vfmz.de 

Das 

Getriebe 

■ Starke Lagerung 

■ Geräuscharmer Lauf 

■ Hohe Leistungsdichte 

Der 

Motor 

■ Hohe Effizienz 

■ Weltweite Standards 

■ Alle Einsatzbedingungen 

Die 

Antriebselektronik 

■ Kompakte Bauform 

■ Einfache Inbetriebnahme 

■ Skalierbare Funktionalitäten 

Weiter Leistungsbereich 

Flexible Komplettlösungen 

Hohe Systemeffizienz 

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Getriebebau NORD GmbH & Co. KG 

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INHALT 

16 

30 

36 

Sicherheit hat oberste Priorität: 

Gefahrlose Trainingseinheiten in der 

Luftfahrt-Industrie 

Die Position entscheidet: Effizienteres 

An-/Ausfahren durch optimierte Postion 

hydrostatischer Anhebebohrungen 

100 000 Umdrehungen pro Minute: 

High-Speed-Getriebe für hohe 

Leistungs anforderungen 

EDITORIAL 

3 Antriebe unter die Lupe nehmen 

FVA-AKTUELL 

5 Aktuelles von der Forschungsvereinigung Antriebstechnik 

7 FVA verleiht Nils Weber den Hans-Winter-Preis – ein 

Interview 

MAGAZIN 

8 Märkte, Unternehmen, Personalien und Veranstaltungen 

12 Was erwarten Sie für die Branche Antriebstechnik in 2016? 

74 Vor 125 Jahren wurde die Kugelfräsmaschine von 

Friedrich Fischer patentiert 

STEUERN UND AUTOMATISIEREN 

14 TITEL Geprüftes und abgestimmtes Antriebssystem mit 

explosionsgeschützten Motoren 

16 Geräteschutzschalter ermöglichen gefahrlose 

Trainingseinheiten in der Luftfahrt-Industrie 

19 Produkt-Highlights 

20 High-Speed-Frequenzumrichter für einen 

Premium-Spindelhersteller 

ELEKTROMOTOREN 

22 Kundenspezifische Motoren für den Antrieb von 

Mittelspannungs-Schaltgeräten 

24 Radnabenmotoren für die ersten ferngesteuerten 

Geräteträger mit elektrischem Fahrantrieb 

26-27 Produkt-Highlights 

WÄLZ- UND GLEITLAGER 

28 Interview mit Michael Preinerstorfer zur 

Umstrukturierung bei NSK Europe 

30 Effizienteres An-/Ausfahren durch optimierte Postion 

hydrostatischer Anhebebohrungen 


GETRIEBE UND GETRIEBEMOTOREN 

36 High-Speed-Getriebe für hohe Leistungs anforderungen 

und extreme Einsatzbedingungen 

40 Einkonus-Synchronring aus Stahl kommt ohne zusätzliche 

Reibbeläge aus 


KOMPONENTEN UND SOFTWARE 

42 Leistungswiderstände – neue Lösungen für 

neue Anforderungen 


SPECIAL PREDICTIVE MAINTENANCE 

47 Predictive Maintenance – Instandhaltung der Zukunft? 

48 Intelligente Getriebeüberwachung reduziert 

Produktionskosten 

50 Prozesssicherheit durch umfassende 

Zustandsüberwachungn 

52 Vorausschauende Zustandsüberwachung in Zeiten 

von Industrie 4.0 

54 Anlagen und Maschinen müssen langfristig gesehen 

miteinander kommunizieren 

56 Kontinuierliche Zustandsüberwachung steigert 

Anlagenverfügbarkeit und Produktivität 

59 Der Nutzen von Predictive Maintenance 

FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG 

60 Numerische Untersuchung der Zerspankräfte für das 

kontinuierliche Wälzschleifen 

66 Positionsmessfehler in Servoantrieben 

RUBRIKEN 

17 Impressum 

27 Inserentenverzeichnis 

75 Vorschau auf Heft 03/2015 

SPECIAL 

Predictive 

Maintenance 

Maschinen vernetzen, 

automatisiert steuern 

und in Echtzeit 

über wachen, das sind die 

heutigen und zukünftigen Aufgaben der vorausschauenden 

Wartung. Welche Rolle nimmt hier die Antriebstechnik ein? 

Trends und Produkte stehen im Fokus 47 

4 antriebstechnik 1-2/2016

FVA AKTUELL 

FVA auf dem Weg in die Zukunft 

Die jährliche Informationsveranstaltung der Forschungsvereinigung 

Antriebstechnik e.V. (FVA), die vom 2. bis 3. Dezember 

2015 in Würzburg stattfand, verzeichnete mit rund 650 Teilnehmern 

aus 130 Unternehmen der Branche sowie aus mehr als 40 

Forschungsinstituten einen neuen Teilnehmerrekord. „Das ist 

ein überzeugender Beleg für die Attraktivität und Netzwerkqualität 

der Veranstaltung“, resümierte Dr. Arbogast Grunau, 

Senior Vice President Corporate R&D Competence & Services 

der Schaeffler Technologies AG und Vorsitzender der FVA. In 39 

Fachvorträgen wurde über 

die laufenden Forschungsprojekte 

Bericht erstattet. 

Insgesamt blickt die FVA 

auf ein erfolgreiches Jahr 

mit 220 Forschungsprojekten 

zurück, verbunden mit 

einem finanziellen Gesamtvolumen 

von 13,2 Mio. 

EUR. Unter dem Motto 

„FVA 50+ – Gemeinsam in 

die Zukunft“ hat sich die 

Forschungsvereinigung mit 

der Strategieinitiative 50+ 

auf den Weg gemacht, die 

Weichen für die Zukunft zu 

stellen. In diesem Zusammenhang konnten sich die Teilnehmer 

über den Stand des Technologie-Roadmappings, der in Zukunft 

eine bessere strategische Forschungssteuerung ermöglichen 

soll, sowie über die Vision, die Mission und die Kernwerte der 

FVA informieren. Ziel dieser Aktivitäten ist es, die Organisation 

auf die Herausforderungen der Zukunft vorzubereiten: „Wir in 

der FVA analysieren die zukünftigen Herausforderungen und 

machen sie damit fit für die Zukunft“, so Bernhard Hagemann, 

stellvertretender Geschäftsführer der FVA. 

DIE RÜCKKEHR 

DER X DRIVES. 

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FVA AKTUELL 

Systemlebensdauerprüfung II 

Getriebe werden häufig unter Lastkollektivbeanspruchung 

betrieben und unterliegen sehr langen Laufzeiten. Eine 

vollständige Absicherung der gesamten Laufzeit im Versuch 

ist daher nicht möglich. Im Vorgänger vorhaben FVA 554 I, 

„Systemlebensdauerprüfung I“ wurden 

Forschungsvorhaben Methoden zur Lastkollektivraffung 

unter Beibehaltung des maßgebenden 

FVA 554 II 

Schadens mechanismus untersucht. 

IGF-Nr. 17347 N/1 

Damit kann eine Raffung der Prüflaufzeit 

im Vergleich zur beabsichtigten Einsatzzeit ca. um den 

Faktor 10 erfolgen, wenn Versuche bis zum Eintritt eines 

Schadens durchgeführt werden. 

Entwickelt wurde somit ein Modell zur Planung und Bewertung 

von verkürzten Lebensdauer prüfungen. Mit diesem können 

auch Versuchsreihen ausgewertet werden, welche nicht bis zum 

Eintritt eines Schadensereignisses durchgeführt werden. Mithilfe 

der entwickelten Methoden zur Anwendung bei verkürzten 

Versuchsläufen ist eine weitere Raffung möglich. Die Prüfzeitverkürzung 

hängt von den getroffenen Annahmen, der Modellgenauigkeit 

und dem Umfang der geplanten experimentellen 

Unter suchungen ab. Basierend auf den beschriebenen Methoden 

wurde ein Vor gehensmodell zur vergleichenden Bewertung 

verkürzter Lebensdauerprüfungen abgeleitet. Zur Entwicklung 

dieses Vorgehensmodells wurden die Bereiche „Statistik“, 

Adaptives Effizienz- und Temperaturmanagement 

von Antriebssystemen 

Die in diesem Projekt erarbeitete Betriebsstrategie sieht zum 

einen die Minderung der Gesamtverluste im Antriebssystem 

vor, zum anderen wird auch die thermische Belastung der 

leistungselektronischen Komponenten gemindert. Hierzu 

nutzt sie im Wechselrichter die Möglichkeit, die Schalt frequenz 

und das Modulationsverfahren im laufenden Betrieb zu 

variieren. In der elektrischen Maschine wird die Flussverkettung 

betriebspunktabhängig angepasst. Durch eine 

Erweiterung des Antriebssystems um 

einen DC/DC-Wandler ist es möglich, 

zusätzlich die Zwischenkreisspannung 

als Optimierungsparameter hinzuzuziehen. 

Für den DC/DC-Wandler 

Forschungsvorhaben 

FVA 633 II 

IGF-Nr. 19 LN 

wurden ebenfalls wirkungsgradoptimale Regelungsstrategien 

erarbeitet und eingebunden, um den Komponentenwirkungsgrad 

möglichst optimal einzustellen. Diese wurden simulationsgestützt 

entwickelt und untersucht. Anschließend wurden 

diese messtechnisch erfolgreich validiert. 

Durch die optimale thermische Ausnutzung kann eine 

Skalierung der Chipfläche erfolgen, wodurch ein Produktionskostenvorteil 

erzielt werden kann. Weiter kann durch die 

wirkungsgradsteigernden Maßnahmen eine Reichweitenvergrößerung 

der verwendeten Traktionsbatterie erreicht 

werden, wodurch wiederum eine kleinere Batterie 

aus reichend und dadurch eine Kosteneinsparung erzielt 

werden kann. 

Das IGF-Vorhaben 19 LN der Forschungsvereinigung Antriebstechnik 

e.V. wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur 

Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom 

Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines 

Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert. 

Kontakt: Alexander Rassmann, Tel 069-6603- 18 20 

Autor: Dennis Kaczorowski, Institut für Antriebssysteme und 

Leistungselektronik der Uni Hannover 

„Berechnung“ und „Werkstoff“ betrachtet. Für die Bereiche 

„Statistik“ und „Berechnung“ wurde jeweils eine aussagekräftige 

Kenngröße hinsichtlich der erwarteten L ebensdauer ermittelt. 

Damit ist eine umfassende Planung von verkürzten Lebensdauerprüfungen 

möglich. Mithilfe der Ergebnisse des Bereichs „Werkstoff“ 

für die exemplarisch untersuchte Schadensart Grübchen 

scheint darüber hinaus eine Auswertung der durchgeführten 

Versuche im Hinblick auf die zu erwartende Restlebensdauer 

auch vor Eintritt eines Schadens möglich. Insgesamt kann somit 

die betriebssichere Auslegung und experimentelle Absicherung 

von Antriebs systemen weiter entwickelt und verbessert werden. 

Das IGF-Vorhaben 17347 N/1 der Forschungsvereinigung 

Antriebstechnik e.V. wurde über die AiF im Rahmen des Programms 

zur Förderung der Industriellen Gemeinschafts forschung (IGF) vom 

Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines 

Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert. 

Kontakt: Dirk Arnold, Tel 069-6603-1632 

Autor: Michael Hein, TU München Forschungsstelle für Zahnräder 

und Getriebebau, FZG, Garching 

Forschungsvereinigung 

Antriebstechnik e. V. 

Lyoner Str. 18, 60528 Frankfurt 

Tel.: 069 / 6603-1515 

E-Mail: info@fva-net.de 

Internet: www.fva-net.de 


INTERVIEW I AKTUELL 

„Ein Nischenthema begeistert“ 

FVA verleiht Nils Weber den Hans-Winter-Preis – ein Interview 

Im Rahmen der FVA-Infotagung im 

Dezember 2015 in Würzburg 

wurde Dipl.-Ing. Nils Weber, 

Institut für Maschinenkonstruktion 

und Tribologie (IMKT) der 

Universität Hannover, der 

Hans-Winter-Preis der Forschungsvereinigung 

Antriebstechnik e.V. 

verliehen. Chefredakteur 

Dirk Schaar wollte wissen, welchen 

Stellenwert die Auszeichnung für 

den Preisträger hat. 

Herr Weber, was bedeutet für Sie die 

Verleihung des Hans-Winter-Preises? 

Er bedeutet mir für meine wissenschaftliche 

Arbeit sehr viel, insbesondere weil es zeigt, 

dass es ein großes Interesse an der 

Erforschung und Verbesserung von 

Fahrzeuggetrieben gibt. Neben den 

großen Themen, wie z. B. Zahnräder und 

Wälzlager, ist mein Thema der Synchronisierungen 

schon ein ziemliches 

Nischenthema. Gerade deshalb freut es 

mich sehr, dass dieses spezielle Thema in 

der Lage ist, das Publikum auf der 

FVA-Infotagung zu überzeugen. 

In diesem Jahr wurde der Preis für die 

Erforschung der Synchrodynamik in 

Doppelkupplungs- und Handschaltgetrieben 

vergeben. Was haben Sie 

erforscht? 

Das Forschungsvorhaben befasst sich mit 

der Ermittlung und Messung von Bauteilbewegungen 

von Synchronringen. In 

Fahrzeuggetrieben werden Synchro nisierungen 

zum Angleich unterschiedlicher 

Drehzahl während des Schaltvorgangs 

genutzt. Prinzip bedingt weisen die 

Bauteile einer Synchronisierung Spiel auf. 

Durch unterschiedliche Anregungen, wie 

z. B. Differenzdrehzahlen oder Winkelbeschleunigungen, 

können sich diese 

Bauteile innerhalb dieses Spiels bewegen. 

Wir haben uns zunächst auf die Bewegungen 

des Synchronrings in axialer Richtung 

konzentriert. Nach ersten optischen 

Untersuchungen mittels einer Hochgeschwindigkeitskamera 

in einem Seriengetriebe 

haben wir die Ringbewegung mit 

Wirbelstromsensoren auf dem Prüfstand 

aufgezeichnet und analysiert. 

Wie tragen Ihre Ergebnisse dazu bei, die 

Antriebstechnik in der Praxis effizienter 

zu machen? 

Wie in der kompletten Antriebstechnik ist 

insbesondere bei der Entwicklung und 

Verbesserung von Fahrzeuggetrieben eine 

stetige Steigerung des Wirkungsgrads und 

somit eine Reduzierung des Energiebedarfs 

notwendig. Neben der Reduzierung 

der durch die Bauteilbewegungen entstehenden 

Verluste, steht die Reduzierung 

des Verschleißes und somit eine Erhöhung 

der Lebensdauer im Fokus. Der erste Teil 

des Forschungsvorhabens ermöglicht 

einen Einblick in die komplexen Zusammenhänge 

zwischen den dynamischen 

Effekten und den umgebenden Bedingungen, 

die in einem Fahrzeuggetriebe auftreten 

können. Neben den Umgebungsbedingungen 

wie Drehzahlen oder Winkelbeschleunigungen 

haben wir uns auch die 

Einbausituation des Synchronrings und 

seine Einflüsse auf das Bewegungsverhalten 

angeschaut. 

Gibt es bereits konkrete Anwendungen, in 

denen Ihre Ergebnisse zum Tragen 

kommen? 

Noch stehen wir am Anfang. Der erste Teil 

des Vorhabens hat sich mit dem Aufbau 

einer geeigneten Messtechnik beschäftigt. 

In dem derzeit laufenden zweiten Teil 

werden erste Ansätze einer Simulation der 

Ringbewegung mit einer gleichzeitigen 

Erweiterung der Messtechnik durchgeführt. 

Erste Erkenntnisse bezüglich der 

Einbausituation können jedoch bereits in 

der Praxis angewendet werden. 

Wo sehen Sie weiteren Forschungsbedarf? 

Weiterer Forschungsbedarf besteht auf 

jeden Fall in der messtechnischen 

Erfassung der Ringbewegungen sowie 

die Integration der Wegmesstechnik in 

ein Gesamtgetriebe. 

www.fva-net.de 

antriebstechnik 1-2/2016 7

MAGAZIN 

PERSONALIEN 

Nach einem neuen Geschäftsführer in 

diesem Jahr hat der Hersteller von maritimer 

Antriebstechnik Reintjes, Hameln, nun auch 

einen neuen Leiter für den weltweiten 

Vertrieb bekommen. Die Stelle wird seit 

November 2015 von Christoph Dytert 

bekleidet. Der 47-jährige Diplomingenieur 

des Schiffmaschinenbaus war zuletzt Sales- und Marketingleiter 

bei dem Offshore-Anlagenbauer Menck in Kaltenkirchen. 

Davor war er u. a. bei Zeppelin, MAN B+W (heute 

MAN Diesel+Turbo) und Schuler beschäftigt. In seiner neuen 

Funktion will er eigenen Angaben zufolge mit seiner 

Mannschaft „als Impulsgeber im Markt auftreten.“ Dytert ist 

verheiratet und hat vier Kinder im Alter von 5 bis 17 Jahren. 

Den Posten des neuen Geschäftsführers bei Reintjes hatte im 

Januar 2015 Klaus Deleroi von Christian Schliephack übernommen. 

 

Ein Generationenwechsel steht im Vorstand 

des Mechatronik-Konzerns Wittenstein 

bevor: Vorstandsmitglied Karl-Heinz Schwarz 

(Bild) wird das Unternehmen zum Geschäftsjahresende 

am 1. April verlassen. Zum 

gleichen Datum werden mit Anna-Katharina 

Wittenstein, Dirk Haft, Erik Roßmeißl und 

Bernd Schimpf vier Führungskräfte aus dem Unternehmen in 

den Vorstand berufen. Der Vorstandsvorsitzende Dieter Spath 

wird voraussichtlich zum 1. Oktober 2016 seinen Posten 

abgeben. Bereits bei seinem Wechsel zu Wittenstein im Jahr 

2013 hatte Spath erklärt, er verstehe sich als „Brückenbauer 

im Familienunternehmen Wittenstein für die nächste 

Generation.“ 

Der Limburger Antriebstechnikspezialist 

Harmonic Drive hat zum Jahresbeginn 

Bernhard Wührl als neuen Gesamtvertriebsleiter 

eingesetzt. Zuvor war der 53-Jährige in 

dem Unternehmen seit Januar 2015 

Abteilungsleiter Konstruktion & Entwicklung 

Servotechnik. Seine Schwerpunkte in der 

neuen Position sieht er in der Umsetzung strategischer 

Vertriebsziele, dem Ausbau bei den Getriebelösungen und in 

der Absatzförderung im Segment der Servoprodukte. Unter 

seiner Leitung soll der vor einem Jahr im Unternehmen 

eingeführte Branchenvertrieb vorangetrieben werden. 

Der Regel-, Antriebs- und Lufttechnik-Hersteller 

Ziehl-Abegg, Künzelsau, hat ein neues 

Vorstandsmitglied berufen. Die Funktion des 

Vorstands Produktion hat ab sofort 

Klaus Weiß inne, wie der Aufsichtsrat des 

Unternehmens mitteilte. Der promovierte 

Maschinenbauingenieur ergänzt nun bei 

Ziehl-Abegg das bisher dreiköpfige Vorstandsgremium, zu 

dem der Vorsitzende Peter Fenkl (Vorstand Vertrieb), Achim 

Curd Rägle (Finanzen) und Norbert Schuster (Entwicklung) 

gehören. Der gebürtige Westfale Klaus Weiß studierte an der 

TH Karlsruhe mit den Schwerpunkten Strömungsmaschinen 

und Fertigungstechnik. Seine Promotion legte er an der 

TH Darmstadt am Lehrstuhl Turbomaschinen ab. 

Wilhelm Herm. Müller feiert 

100-jähriges Jubiläum 

Es gibt nicht viele Unternehmen, die zwei Weltkriege, eine 

Weltwirtschaftskrise, die Ölkrise und vieles mehr überdauert 

haben. Das Unternehmen Wilhelm Herm. Müller aus Garbsen 

bei Hannover ist eines davon. Vor genau 100 Jahren, im Januar 

1916, gründete Wilhelm Hermann Müller das gleichnamige 

Unternehmen, das heute nationale und internationale Kunden 

mit mechanischen Antriebselementen, Schwerpunkt Zahnriementechnik, 

sowie mit Gummi- und Kunststoff-Produkten beliefert. 

Die Kombination aus mehreren Jahrzehnten Erfahrung 

in der Antriebstechnik und auf dem Gebiet der Zugmittelgetriebe, 

der langjährige internationale Vertrieb und die enge 

Verzahnung mit Zahnriemenherstellern bis in die Entwicklungsabteilungen 

hinein ermöglichen Müller eine hohe Entwicklungskompetenz 

und einen schnellen Service vor Ort. 

Zum Jubiläum am 12. Januar blickten die zwei Geschäftsführer 

Michael Ellinger und Ulrich Roßner mit ihren 100 Mitarbeitern 

nicht nur auf die eigene Geschichte, sondern auch in eine sehr 

positive Zukunft. 

www.whm.de 

ebm-papst kauft Elektronikspezialisten Ikor 

Die ebm-papst-Gruppe, Hersteller 

von Motoren und Ventilatoren aus 

Mulfingen in Baden-Württemberg, 

hat zum Jahresbeginn eine Mehrheitsbeteiligung 

an dem spanischen 

Elektronikspezialisten Ikor erworben. 

Schwerpunkt dieses 1981 gegründeten 

Unternehmens ist die Entwicklung 

und Herstellung von kundenspezifischen 

elektronischen Steuerungen 

und Regelungen für Industrieanwendungen. 

Neben Fertigungs- und Entwicklungsstandorten 

in Spanien hat 

Ikor auch Fertigungsstandorte in China 

und Mexiko. Das Unternehmen 

hat weltweit rund 600 Mitarbeiter und 

erwirtschaftete zuletzt einen Jahresumsatz 

von rund 60 Mio. EUR. ebmpapst 

erwartet durch die Übernahme 

neue Marktpotenziale in China und 

Nordamerika. Zuvor hatten die beiden 

Unternehmen bereits einige Jahre 

zusammengearbeitet. Über die Kaufsumme 

wurde Stillschweigen vereinbart. 

www.ebmpapst.com 


Übernahme von Industrie- und 

Windgetriebesparte perfekt 

Die Kartellbehörden haben 

grünes Licht gegeben: 

Am 1. Dezember 

2015 hat das Unternehmen 

ZF von Bosch Rexroth 

das Industrie- und 

Windgetriebegeschäft mit 

1 200 Mitarbeitern in Witten, 

Peking und Lake Zurich 

(USA) übernommen. 

Über den Kaufpreis wurde 

Stillschweigen vereinbart. 

Für ZF bedeutet die Akquisition 

den Einstieg ins 

Geschäft mit großen Industriegetrieben, 

die etwa 

in Ölbohrplattformen, 

Minenfahrzeugen, Tunnelbohrmaschinen 

oder 

Seilbahnen zum Einsatz kommen. Die Produktlinien werden im 

neuen ZF-Geschäftsfeld Industriegetriebe mit Sitz in Witten zusammengefasst. 

Zudem ist Witten Produktionsstandort des bestehenden 

ZF-Geschäftsfeldes Windkraft-Antriebstechnik, das seinen Hauptsitz 

im belgischen Lommel hat. Am Standort Peking werden Getriebe 

für die Windkraft-Sparte produziert. Im Windgetriebegeschäft baut 

ZF durch die Übernahme seine Produktpalette mit Getrieben für 

Anlagen bis 8 MW aus. Leiter des Geschäftsfeldes Industriegetriebe 

wurde Christoph Kainzbauer. 

www.zf.com 

3406/BI/502/2 

Düsseldorf, 23. – 27. Februar 

METALWORKING 

POWERYOURBUSINESS 

WEICHENSTELLER 

haben ihre Produktionstechnik im Griff und wissen immer 

genau, an welchen Stellschrauben gedreht werden 

muss, um noch bessere Ergebnisse zu produzieren. 

Alle Fakten von Hardware und Software begeistern hier 

ebenso wie neue Verfahren und Technologien. Metallbearbeitung 

in seiner gesamten Vielfalt entlang der 

Wertschöpfungskette: zum Greifen nahe und live unter 

Strom auf der METAV 2016. Fast Forward … 

It’s your show! 

WEG stärkt sein Vertriebsteam 

Michael Orant Oliver Voß 

Der Antriebstechnik-Spezialist 

WEG hat vier neue Verbtriebsmitarbeiter 

eingestellt. Michael 

Orant ist nun als Vertriebsingenieur 

Automation & Drives 

Systems für den Vertrieb von 

Frequenzumrichtern, Softstartern 

und Servoreglern im 

nord-, mittel und ostdeutschen 

Raum verantwortlich. Er war zuletzt Senior Project Manager bei 

Mitsubishi Electric. Um das Geschäft in Norddeutschland kümmert 

sich Oliver Voß als Vertriebsingenieur Nord für Frequenzumrichter, 

Motoren, Schaltgeräte und Getriebemotoren. Er war 

vorher Account Manager OEM bei Rockwell. Dominic Osswald, 

zuständig für den Vertrieb von Niederspannungsschaltgeräten, 

wird Bayern, Baden-Württemberg und das Saarland betreuen. Er 

war davor im Innen- und Außendienst bei der Handelsvertretung 

e.t.v. Habig tätig. Den 

Vertrieb für Motoren, Umrichter, 

Schaltgeräte und Getriebemotoren 

in Bayern übernimmt 

Vertriebsingenieur 

Volker Hammon. Vor seinem 

Wechsel zu WEG war er Projektingenieur 

bei Siemens. 

www.weg.net 

Dominic Osswald 

Volker Hammon 

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MAGAZIN 

Veranstaltungs-Tipps 

ein Service von antriebstechnik.de 

Thema Termin Ort Veranstalter/Anmeldung 

Ermüdungsverhalten metallischer Werkstoffe 29. - 02.03.2016 Siegen DGM 

O-Ring Dichtungen - Auslegung, Einsatzgrenzen 

und Anwendungen 

01. - 02.03.2016 Oberstenfeld O-Ring Prüflabor Richter 

Wege zu energieeffizienten elektrischen Antriebssystemen 08. - 09.03.2016 Garching FVA 

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Sonstiges 

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Praxisbezogene Auslegung von Reglern 08. - 10.03.2016 Essen Haus der Technik 

4. Tribologie- und Schmierstoffkongress 09. - 10.03.2016 Würzburg FVA 

Bruchmechanische Berechnungsmethoden 16. - 18.03.2016 Freiberg DGM 

Sensorlose Regelung von Synchron-Reluktanz- und 

PM-Synchronmaschinen bis Stillstand 

17.03.2016 München Haus der Technik 

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Ob Kongress, Tagung, Seminar oder Messe – was sonst noch los ist in der Welt der Antriebstechnik, finden Sie in unserem 

Terminkalender auf www.antriebstechnik.de – Hier finden Sie auch die Direktkontakte zu unseren Veranstaltungs-Tipps. 

Joint Venture im Handelsgeschäft 

Die Arntz Optibelt-Gruppe, Hersteller von Hochleistungs-Antriebsriemen, und die Desch Antriebstechnik 

(DAT) wollen die Tochtergesellschaft Desch Power Transmission Center (DPC) als Joint Venture führen. Die 

40 Mitarbeiter werden weiterhin am Standort Arnsberg im Sauerland tätig sein, teilten die Unternehmen mit. 

Optibelt und DPC hatten schon zuvor im Zulieferbereich zusammengearbeitet. Nun soll das Metallsortiment 

von DPC das Antriebsriemenprogramm von Optibelt ergänzen und seine Stellung in Europa als Anbieter von 

Standard-Antriebselementen stärken. Die Produktpalette von DPC umfasst Standard- und Sonderkeilscheiben, 

Zahnriemenscheiben, Keilriemen und Zahnriemen, elastische und starre Kupplungen, Anschraubnaben 

sowie Taperlock-Buchsen. 

www.optibelt.com 

Neue aktualisierte Ausgabe des Wälzlagerkatalogs 

ist erhältlich 

Mit einer neuen Ausgabe bringt NSK den Gesamtkatalog 

für Wälzlager auf den aktuellsten 

Stand. Enthalten sind alle zuletzt vorgestellten 

Produkte. Aufgrund der jüngsten Überarbeitung 

kann der Katalog als Leitfaden bei Engineering- 

und Spezifizierungsaufgaben in allen 

Bereichen der Fertigung und des Maschinenbaus 

herangezogen werden. Neue Informationen 

liefert der Katalog u. a. zum NSKHPS-Sortiment 

von Wälzlagern im „High Performance Standard“, das um Rillenkugellager, 

Zylinderrollenlager, Präzisions-Schrägkugellager und 

Axial-Schrägkugellager erweitert wurde. Ebenfalls enthalten sind 

Informationen über Gehäuselagereinheiten, Lagergehäuse (einschließlich 

der neuesten Serien SNN und SD), Zylinderrollenlager 

für Seilscheiben, vierreihige Walzenzapfenlager für Schienenfahrzeuge, 

Kugeln, Rollen und diverses Zubehör. Der Katalog steht 

online unter www.nsk-literature.com/en/rolling-bearings zur Verfügung. 

Die Druckausgabe (RB/B/E/06.15-E1102K) kann auf der 

Website unter der Rubrik Downloads unter www.nskeurope.de 

bestellt werden. Der zunächst englischsprachige Katalog wird in 

den kommenden Monaten auch in anderen Sprachen bereitgestellt. 

www.nskeurope.de 

PI übernimmt niederländischen Partner 

Der Karlsruher Positioniertechnik-Spezialist Physik Instrumente 

(PI) hat die Mehrheit am niederländischen Unternehmen Applied 

Laser Technology (ALT) erworben. Das Unternehmen firmiert nun 

unter PI Benelux und bedient weiterhin Kunden in den Niederlanden, 

Belgien und Luxemburg. Zuvor war ALT seit der Gründung vor mehr 

als 30 Jahren Händler für Präzisionspositioniersysteme von PI. 

Neben Dick Moerman (Bild l.), der bereits vor der Übernahme zur 

Geschäftsführung gehörte, wurde Markus Spanner, Geschäftsführer 

Finanzen und Controlling der PI-Gruppe, in die Leitung von PI Benelux 

berufen. Erik Keune (2. v.r.), der bisher zweiter Unternehmensleiter 

war, hat nun die Funktion des Key Account Managers. Außerdem 

zum Team gehören Marja van den Bosch (2. v.l.), Jeroen van de Velde 

(3. v.l.) und Erik Reichardt (r.). 

www.pi.de 


MAGAZIN 

Cebit: 

IoT lenkt Blick auf 

IT-Sicherheit 

IoT (Internet of 

Things) ist derzeit 

ein wichtiges 

Trend thema 

der Digital-Branche. 

Es ermöglicht 

neue Geschäftsprozesse, 

verlangt aber auch ein 

erhöhtes Maß an Sicherheitsvorkehrugen. 

Doch Unternehmen 

können sich schützen. 

Wie dies gelingt, zeigt 

der Schwerpunkt „Business 

Security“ auf der kommenden 

CeBIT vom 14. bis 

18. März 2016 in Hannover. 

Dort laden zwei Informationsforen 

und die Anbieter 

von An tivirus-Systemen, 

E-Mail- Sicherheit sowie 

Cloud & Internet Security 

bis hin zu Netzwerk-Sicherheit 

zum „Sicherheits- 

Check“ in die Messehalle 6 

ein. 

www.cebit.de 

Braucht Industrie 4.0 eine intelligente Vernetzung? 

Industrie 4.0 wird nicht nur in 

der Fertigungstechnologie Innovationen 

anstoßen, auch 

die Automatisierungsbranche 

selbst wird in den kommenden 

Jahren elementare Veränderungen 

durchlaufen. Dabei 

fällt es vielen Akteuren der 

Automatisierungsbranche jedoch 

schwer, sich von gewohnten 

Herangehensweisen 

zu verabschieden. Immer 

wieder erkenne ich bei Gesprächspartnern 

die Wunschvorstellung, 

Industrie 4.0 im 

Alleingang zu schaffen, der 

Erste zu sein, die Nase vorn zu 

haben. Auf der anderen Seite 

gibt es immer noch Bereiche, 

in denen die Entwicklung 

noch gar nicht angekommen 

ist. Bosch Rexroth hat hier eine 

dezidiert andere Richtung 

eingeschlagen. Gemeinsam 

mit Partnern aus der IT-Welt 

loten wir systematisch die Potenziale 

von Industrie 4.0 aus 

und erweitern mit einer Vielzahl 

kleiner Schritte unsere 

Erfahrungen. Diese fließen 

Dr. Steffen Haack 

ist Mitglied des Vorstands mit 

Zuständigkeit für die Business 

Unit Industrial Applications und 

Koordination im Vertrieb der 

Bosch Rexroth AG 

dann in neue Antriebs- und 

Steuerungslösungen ein, insbesondere 

in die Entwicklung 

von Schnittstellen zur IT-Welt. 

Aus unserer, also der Sicht der 

Automatisierungsbranche, ist 

ein Großteil des Weges bereits 

erfolgreich zurückgelegt: 

Bosch Rexroth bietet für Industrie 

4.0 ein umfangreiches 

Portfolio an intelligenten und 

offenen Lösungen, von intelligenter 

Antriebstechnik über 

funktionelle und performante 

Steuerungstechnik bis hin zu 

einem breiten Softwareportfolio 

für das Engineering. 

Wenn aber viele Automatisierungsaufgaben 

bereits gelöst 

sind: Warum hinkt die Umsetzung 

von Industrie 4.0 in den 

Fabriken und Werkshallen so 

weit hinterher? Die Antwort: 

Die Lücke zwischen Industrie- 

und IT-Welt ist längst 

noch nicht geschlossen. Um 

hier die Umsetzungsgeschwindigkeit 

zu erhöhen, arbeitet 

Bosch Rexroth in zahlreichen 

Kooperationen mit 

Unternehmen aus der IT- 

Welt zusammen. In vielen 

Fällen geht es darum, vorhandenes 

Wissen und verfügbare 

Lösungen auf Basis 

offener IT-Standards miteinander 

zu verknüpfen. 

www.boschrexroth.com 

Festo übernimmt Eichenberger-Gruppe 

Das Unternehmen Festo übernimmt im Zuge einer Nachfolgeregelung 

die beiden Schweizer Unternehmen Eichenberger 

Gewinde AG und Eichenberger Motion AG aus Burg. Die Transaktion 

steht noch unter dem Vorbehalt der kartellrechtlichen 

Genehmigung. Durch die Übernahme erweitert Festo seine 

Wertschöpfungskette um ein Kompetenzzentrum für Gewindetriebe 

in der Schweiz. Für das Unternehmen bedeutet dies die 

Stärkung der Geschäftseinheit Electric Automation im Bereich 

der linearen Aktuatoren. Die Eichenberger-Gruppe hat sich auf 

die Bedürfnisse potenzieller OEM-Anwendungen, u. a. in den 

Bereichen Medizintechnik, Automation und Fahrzeugtechnik 

spezialisiert. Für die Mitarbeitenden von Eichenberger ergeben 

sich durch die Übernahme attraktive und zukunftssichere Perspektiven. 

Alle Arbeitsplätze bleiben erhalten. Der Firma selber 

bieten sich neue Wachstumsmöglichkeiten. Weitere Investitionen 

in den Produktionsstandort Burg sind geplant. 

Neues Zentrum für mechatronische Antriebe 

www.gewinde.ch 

Eine neue Geschäftseinheit für die Entwicklung und Produktion 

von mechatronischen Antriebssystemen hat Maxon Motor mit 

Maxon Advanced Robotics & Systems (MARS) gegründet. Sie kombiniert 

Komponenten wie Motor, Getriebe, Steuerung und Software 

und integriert das Gesamtpaket in die jeweilige Anwendung. Der 

Geschäftsbereich mit 20 Mitarbeitern ist im schweizerischen Giswil 

angesiedelt, wenige Kilometer vom Hauptsitz in Sachseln entfernt. 

In den Räumen des neuen Zentrums befinden sich u. a. die Produktion, 

Entwicklung und der Vertrieb des neuen e-Bike-Antriebs 

Bikedrive. Er ist das erste und vorläufig wichtigste Projekt der neuen 

Tochtergesellschaft. Der Hersteller rechnet damit, künftig pro Jahr 

mehrere tausend Stück des Antriebs zu verkaufen. Hinzu kommt 

z. B. eine neuartige Antriebseinheit mit Doppelkupplungsgetriebe, 

die in der Robotik zum Einsatz kommt. 

www.maxonmotor.com 


MAGAZIN I NACHGEFRAGT 

Was erwarten Sie für die Branche 

Antriebstechnik in 2016? 

„Die Antriebstechnik wird 2016 die Umsetzung der letzten Stufe der Motorverordnung (EG) 

640/2009 vorbereiten. Innerhalb der europäischen Gemeinschaft wurden darin für die definierten 

Elektromotoren im Leistungsbereich von 0,75 - 375 kW verbindliche Mindestwirkungsgradklassen 

von IE2 bis IE3 in drei Einführungsstufen bis zum Jahr 2017 festgelegt. Mit 

der zweiten Stufe der Umsetzung ist seit dem 1. Januar 2015 die Wirkungsgradklasse IE3 für 

Motorbemessungsleistungen > 7,5 kW für Netzbetrieb und als Alternative für Umrichterbetrieb 

die Wirkungsgradklasse IE2 einzusetzen. Als letzte Stufe wird am 01.01.2017 für den gesamten 

Leistungsbereich von 0,75 - 375 kW die Mindestwirkungsgradklasse IE3 für Netzbetrieb 

eingeführt. Weiterhin wird auch in USA zum 01.06.2016 die Wirkungsgradklasse IE3 für 

Getriebemotoren von 0,75 - 150 KW verpflichtend vorgeschrieben. Bauer Gear Motor hat 

deshalb bereits jetzt das komplette Motorenprogramm überarbeitet, sodass alle Wirkungsgradklassen 

bis 45 KW bereits 2016 als integrale Getriebemotoren angeboten werden.“ 

Karl-Peter Simon, 

Managing Director and President, 

Bauer Gear Motor GmbH 

„2016 wird in vielerlei Hinsicht ein interessantes Jahr: Wir rechnen mit 

gesteigerten Anforderungen durch die neue europäische Energieeffizienznorm 

EN50598. Hierbei werden nicht mehr einzelne Komponenten 

in Bezug auf den Wirkungsgrad verglichen, sondern das gesamte 

Antriebssystem. Dies bringt mehr Transparenz für den Anwender. 

Allerdings sind neue Halbleiter erforderlich, um erhöhte Wirkungsgrade 

bei Umrichtern erreichen zu können. Da sich für GaN und SiC Transistoren 

derzeit eine Anpassung der Marktpreise nach unten andeutet, sind 

durchaus interessante Neuentwicklungen möglich. Netzschwankungen 

sind für den Antriebsstrang eine große Herausforderung. In Zeiten der 

Globalisierung werden komplexe Maschinen weltweit verkauft und 

eingesetzt, und in vielen Regionen sind kurzzeitige Netzunterbrechungen 

an der Tagesordnung, die den kontinuierlichen Betrieb dieser Maschinen 

bedrohen. Das Speichern und Wiederverwenden von Energie innerhalb 

des Antriebssystems wird einen maßgeblichen Anteil zur Stabilisierung 

beitragen. Auch im Bereich Safety steigen die 

Anforderungen: Komplexe Sicherheitsfunktionen 

mit einfacher Handhabung zu implementieren, wird 

eine wichtige Anforderung bleiben. Simplifizieren 

und Abstrahieren bleiben Themen im Jahr 2016. Die 

Handhabung von umfangreichen Antriebsfunktionen 

leicht verständlich und leicht programmierbar im 

Antriebsverbund zu realisieren, ist eine weitere 

Herausforderung, der wir uns stellen.“ 

Andreas Golf, 

Produktmanager Antriebstechnik, 

Beckhoff Automation 


NACHGEFRAGT 

I MAGAZIN 

„Im Zuge von Industrie 4.0 und 

e-Commerce wird sich der Trend in 

der Industrie in Richtung Dezentralisierung 

und Indi vidualisierung 

fortsetzen. Montage- und 

Fertigungslinien, die gesamte 

Logistik, aber auch die klassische Gerätetechnik wie die 

Medizintechnik benötigen daher kompakte, effiziente und 

funktionell flexibel einsetzbare Antriebskomponenten. 

Damit werden bei Antriebs systemen die Modularisierung 

und die Integration der Funktion in Antriebe immer 

wichtiger, bei gleichzeitiger Reduzierung der Komplexität 

für den Anwender.“ 

Johannes Moosmann, 

Geschäftsbereichsleiter Industrielle Antriebstechnik, 

ebm-papst St. Georgen GmbH & Co. KG 

„Angesichts globaler geopolitischer Unwägbarkeiten und 

einer daraus verständlicherweise resultierenden, eher 

zögerlichen weltweiten Investitionsfreude des Maschinenund 

Anlagebaus erwarten wir in 2016 eine konjunkturelle 

Seitwärtsbewegung. Als Spezialist für innovative 

Antriebstechnik ist die Wittenstein Gruppe dennoch 

optimistisch, unabhängig davon, weiterhin international 

stark zu wachsen. Dieser Optimismus ist kein frommer 

Wunsch, sondern hat Hand und Fuß, und zwar gleich 

mehrfach: Zum einen werden wir in vielen Regionen der 

Welt unsere Vertriebsaktivitäten verbessern, verstärken – 

und insbesondere auch dort neu anstoßen, wo wir bislang 

nur am Rande aktiv vor Ort präsent waren. Wir werden 

zudem bestehende Lücken in unserem 

Produkt-Portfolio schließen und – last 

but not least – unser ganzes Augenmerk 

weiterhin auf die eigene 

Innovationskraft legen: Denn mit 

Blick auf die Digitalisierung der 

Industrie, stellt die intelligente 

Antriebstechnik eine zentrale 

Schlüsselrolle dar.“ 

„Der bisherigen Wachstumslokomotive China ist 

verglichen mit dem Vorjahr in 2015 etwas die Puste 

ausgegangen mit ca. - 9 %. Der amerikanische Markt ist 

in diesem Zeitraum etwa gleich geblieben und Europa 

verlor 2 %. Wir rechnen daher für das Jahr 2016 mit 

einem moderatem bis schwachem Wachstum des 

Marktes. Der niedrige Ölpreis zeigt die momentane 

Schwäche der Industrie und stellt Investitionsvorhaben 

zur Energieeinsparung auf den Prüfstand. Die Folge 

könnten verzögerte Umsetzungen von Effizienzinitiativen 

sein. Positiv ist jedoch die Reduktion an CO 2 

-Rechten im 

Emissionshandel, die den Druck zu Einsparungen und 

besserer Ökobilanz aufrechthält. Auch, wenn der 

Antriebsmarkt im Moment verhalten ist: Megatrends 

wie z. B. Energieeffizenz, Zuzug 

in die Städte und der Zwang, 

sparsam mit der Ressource 

Wasser umzugehen, stärken 

die Antriebstechnik als 

Kernkomponente der dafür 

notwendigen Technologien 

mittel und langfristig.“ 

Poul Harder Nielsen, 

Senior Vice President, 

Danfoss Drives 

Prof. Dr.-Ing. Dieter Spath, 

Vorstandsvorsitzender, 

Wittenstein AG 


STEUERN UND AUTOMATISIEREN I TITEL 

Mehr Antrieb für den Ex-Schutz 

Geprüftes und abgestimmtes Antriebssystem mit explosionsgeschützten Motoren 

Thomas Mölter 

Überall da, wo Gase und Stäube 

gefährliche Umgebungsbedingungen 

schaffen, kommen 

explosionsgeschützte Motoren 

zum Einsatz. Eine durchgängige 

Motorenbaureihe mit Standardabmessungen 

von Achshöhe 

71 - 315 verleiht der Industrie 

weltweit wichtige Impulse. Denn 

künftig gibt es sie auch für den 

Betrieb mit Frequenzumrichtern 

als vorab geprüftes und 

abgestimmtes Antriebssystem. 

Dipl.-Ing. (FH) Thomas Mölter 

ist Produktmanager Motoren bei der 

Siemens AG in Nürnberg 

In den meisten Anwendungen der Prozessund 

Verfahrenstechnik gehört der Ex- 

Schutz zur Grundvoraussetzung für sichere 

Abläufe. Um die Sicherheit in direkter Umgebung 

von Gasen und Stäuben technisch 

wie wirtschaftlich optimal zu erreichen, gewinnen 

standardisierten Komponenten 

wachsende Bedeutung. Vor diesem Hintergrund 

bietet Siemens seine Motorenreihe 

Simotics XP 1MB1 mit den gleichen Abmessungen 

wie die Standard reihe 1LE1 an. Das 

erleichtert die Konstruktion der Arbeitsmaschine 

und spart Engineering-Aufwand. 

Den Motor gibt es im Leistungsbereich von 

0,09 bis 200 kW für raue Umgebungsbedingungen 

in Grauguss ausführung sowie mit 

Aluminiumgehäuse für Anwendungen, bei 

denen geringes Gewicht von Bedeutung ist. 

Beide werden um einen wichtigen Einsatzschwerpunkt 

erweitert, nämlich den zertifizierten 

Betrieb der Motoren an Frequenzumrichtern 

der eigenen Baureihen Sinamics G 

und Sinamics S. Im Zuge von „Inte grated 

Drive Systems“ (IDS) werden diese Systemlösungen 

vorgestellt. Aufgrund der Baumusterprüfbescheinigung 

einer akkreditierten 

Prüfstelle haben Anwender somit die Gewissheit, 

dass die Antriebe die geforderten Zündschutzarten 

Ex tb, Ex tc und Ex nA erfüllen 

und somit auch die europäische Explosionsschutz-Richtlinie 

für Einsatz in den Zonen 21, 

22 und 2. Zusätzlich haben sie die IECEx- 

Bescheinigungen für die genannten 

Zündschutzarten, die unter anderem in Australien 

und Neu seeland sowie auf Öl- und 

Gasplattformen gefordert werden. 

Hersteller von Maschinen und Anlagen 

müssen sich an den entsprechenden Normen 

für den Ex-Schutz orientieren und diese 

erfüllen. Z. B. regelt die Explosionsschutz- 

Richtlinie 2014/34/EU als Neufassung der 

Richtlinie 94/9/EG den Umgang mit Produkten, 

die in besonders gefährdeten Bereichen 

betrieben werden. Die Übergangsfrist zu 

deren Umsetzung endet am 20. April 2016. 

Dann müssen erstmalig beantragte Zertifikate 

nach der neuen Richtlinie für Produkte 

und – falls zutreffend – System ösungen ausgestellt 

werden. Zulieferer wie Siemens werden 

sicherstellen, dass die neuen Zertifikate 

vorliegen. Bestehende EG-Baumusterprüfbescheinigungen 

gemäß Richt linie 94/9/EG 

behalten weiterhin ihre Gültigkeit. 

Vor allem Branchen wie Öl und Gas profitieren 

stark von solchen zertifizierten System 

lösungen, aber auch Anwender in der 

chemischen Prozessindustrie sowie Verfahrenstechnik. 

Ein Blick in die Praxis vermittelt, 

wie wichtig in Bezug auf Sicherheit 

funktionsgeprüfte und op timal aufeinander 

abgestimmte Antriebseinheiten sind: Wird 

z. B. der Motor überlastet, erhöht sich die 

Stromaufnahme, es kommt zur Erwärmung 

der Motorwicklungen, und der Kaltleiterschutz 

sorgt für ein sicheres Abschalten des 

Motors.Ein weiteres Thema im Umrichter-

01 Der Frequenzumrichter Sinamics G180 

hat eine zertifizierte Auswerteelektronik für 

den Thermistor-Motorschutz integriert 

02 Die Motoren Simotics XP 1MB1 von Siemens 

können in den Zonen 2, 21 und 22 eingesetzt werden 

betrieb sind überhöhte Spannungsspitzen 

an der Motorwicklung. Dabei kann es zu 

Funkenbildungen in der Motorwicklung 

kommen. Die Ex-Schutz-zertifizierten Lösungen 

von Siemens zeigen in der Dokumentation 

die Möglichkeiten und Grenzen 

des Umrichterbetriebs auf. Beim Umrich ter 

Sinamics G180 ist die ATEX-zertifizierte 

PTC-Auswertung (Positive Temperature 

Coefficient) für den Thermistor-Motorschutz 

sogar im Gerät integriert. Für alle 

anderen gibt es zertifizierte externe Geräte. 

Grundsätzlich gilt nämlich, dass ein solches 

Auswertegerät Bestandteil des Explosionsschutzes 

ist. 

Komfortable Einbindung 

Einfluss auf die Sicherheit von drehzahlveränderbaren 

Antriebslösungen bzgl. Konstruktion, 

Auswahl, Parametrierung und Betrieb 

hat auch die Software. Hierzu gehören 

spezielle Features wie „Strom begrenzung“ 

ebenso wie „Motor blockiert“, wie sie die 

Geräte Sinamics G und Sinamics S enthalten. 

Gerade bei Ex-Schutz-Anwendungen 

sind solche Programmfunktionen wichtig, 

um den Elektromotor, aber auch das Gesamtsystem 

gegen Übertemperatur bzw. 

übermäßige Belastung zu schützen. 

Die Parametrierung hat ihrerseits einen 

entscheidenden Einfluss auf den sicheren 

Betrieb von frequenzgeregelten Antrieben. 

Speziell Parameter wie Hochlaufzeit, Maximalwerte 

von Motorstrom und -spannung 

sowie Überlastfaktor können sich auf die 

Motortemperatur auswirken. 

Werden die Sinamics-Geräte zusammen 

mit dem Prozessleitsystem Simatic PCS 7 

eingesetzt, kann der Anwender auf eine 

standardisierte Lösung setzen. Mit den Bausteinen 

der PCS 7 Advanced Process Library 

(APL) wird der Sinamics-Frequenzumrichter 

eingebunden und auf gewohnte Weise bedient 

und beobachtet. Somit finden Projektierung, 

Parametrierung und Inbetriebnahme 

der Frequenzumrichter in gewohnter 

PCS 7-Umgebung statt. Doch bevor es 

so weit ist, dass die im Gerät integrierten 

Softwarefunktionen im Alltagsbetrieb ihre 

Vorteile ausspielen, gibt es im gesamten 

Engineering-Prozess hilfreiche Softwareunterstützung: 

„Sizer for Siemens Drives“ 

z. B. ist ein Tool, mit dessen Hilfe die Dimensionierung 

und Projektierung komfortabel 

durchgeführt wird. Anschließend erfolgt 

die konkrete Produktauswahl über die 

Software „DT-Konfigurator“ – inkl. Ausfertigung 

der notwendigen Datenblätter für 

Netz- und Umrichterbetrieb. Zum Schluss 

kann die Auswahl mit dem Programm „Sinasave“ 

auf Energieeffizienz sowie Amortisationszeit 

hin überprüft werden. 

Energieeffiziente Motoren IE3 

Entscheidend ist, dass die Auswahl an Ex- 

Motoren entsprechend groß ist. Für die 

eingangs genannten Ex-Schutz-Bereiche 

bietet Siemens seine Simotics XP 1MB1, 

die die gleichen äußeren Abmessungen 

aufweisen wie die Standardmotoren der 

1LE1-Baureihe. Dies erleichtert die Konstruktion 

und die Einbindung der Motoren 

in die Maschine oder Anlage und spart 

Engineering-Aufwand. Kurz gesagt: Die 

Motoren sind zertifizierte Normmotoren, 

die es für den Ex-Schutz-Bereich in den Effizienzklassen 

IE2 und IE3 gibt. Der Sprung 

auf eine höhere Effizienzklasse im Zuge von 

Retrofit-Maßnahmen bzw. Neukonstruktionen 

ist also aufgrund der Standardisierung 

einfach durchführbar. 

Ab Achshöhe 100 gibt es optional sogar 

die Möglichkeit, die Ex-Motoren mit einem 

zusätzlichen Drehimpulsgeber auszustatten. 

Dadurch lassen sich die Antriebe einfach 

auf ihre Drehrichtung bzw. Drehgeschwindigkeit 

überwachen und regeln. Ebenso 

können die Motoren mit einer Fremdbelüftung 

versehen werden. So sind selbst 

bei niedrigen Drehzahlen höhere Drehmomente 

möglich, ohne dass es zu einer 

Überhitzung der Wicklungen kommt. 

Ex-Motoren für Netzund 

Umrichterbetrieb 

Die Motoren 1MB1 ergänzen die bisherigen 

Antriebslösungen und unterstreichen die 

Investitionssicherheit bei den Ex-Schutz- 

Antrieben von Siemens. Dabei kann für Anwender 

interessant sein, dass die Umrichterausführungen 

dieser Motoren auch direkt 

am Netz betrieben werden können. In vielen 

Fällen lässt sich damit die Lagerhaltung 

vereinfachen und somit gleichzeitig die 

Verfügbarkeit von Maschinen und Anlagen 

erhöhen. 

Außerdem kann situationsabhängig entschieden 

werden, wie Energiesparmaßnahmen 

umgesetzt werden, das heißt, ob 

der Betrieb der energieeffizienten Motoren 

Simotics XP 1MB1 direkt am Netz bereits 

genügend Energie spart oder ob das Antriebssystem 

durch Drehzahlregelung optimal 

an die Prozessanforderung angepasst 

wird. Mit Drehzahlregelung lässt sich der 

optimale Leistungs- und Mengenbedarf 

einstellen. Beide Methoden dienen dazu, 

wertvolle Energie zu sparen. 

Mit den neuen Motoren bestätigt das 

Unternehmen Siemens, wie einfach es ist, 

frequenzgeregelte Elektroantriebe in der 

Prozess- und Verfahrenstechnik einzusetzen. 

Ein breites Leistungsangebot an explosionsgeschützten 

Elektromotoren in 

Verbindung mit hochwertigen Frequenzumrichtern 

als zertifizierte Systemlösungen 

macht es möglich. 

www.siemens.de 


Sicherheit hat 

oberste Priorität 

Geräteschutzschalter ermöglichen gefahrlose 

Trainingseinheiten in der Luftfahrt-Industrie 

Peter Ketler 

Damit Gefahrensituationen an 

Bord eines Flugzeuges schnell außer 

Kraft gesetzt werden können, wird 

die Crew am Boden mit speziellen 

Trainingsgeräten für die Luftfahrtindustrie 

geschult. Hierzu werden 

Flugzeugnachbildungen, 

sogenannte Cabin Emergency 

Evacuation Trainer (CEET), 

eingesetzt, um z. B. einen Brand 

bestmöglich nachzustellen. 

Ausgestattet werden die Flugzeug- 

Simulatoren mit Geräteschutzschaltern, 

die dafür sorgen, dass 

Mensch und Maschine ungefährdet 

arbeiten können. 

Peter Ketler ist staatl. gepr. Techniker 

Elektrotechnik Produktmarketing Geräteschutzschalter 

bei Phoenix Contact GmbH & Co. KG 

in Blomberg 

Die TFC Simulatoren & Technik GmbH 

mit Sitz in Velbert im Bergischen Land 

entwirft und produziert mit 25 Mitarbeitern 

Trainingsgeräte für die Luftfahrtindustrie. 

Das gerade einmal etwas mehr als zehn Jahre 

junge Unternehmen zählt bereits heute 

zu den führenden Anbietern von Kabinen- 

Trainern. Zum Kundenkreis gehören Luftfahrt-Unternehmen 

wie Lufthansa, Air France 

und Emirates. Mithilfe der Simulatoren wird 

das Flugpersonal schon am Boden für spätere 

Gefahrsituationen in der Luft ausgebildet. 

Fehler schnellstmöglich beheben 

Im realen Flugzeug werden zahlreiche Verbraucher 

mit 24 V DC versorgt. Daher 

werden auch beim CEET am Boden etwa 

die Innenraumbeleuchtung, das Bedien- 

Tableau, die Feuer simulationseinheit sowie 

die Kommunikationseinheit vom Ka pitän 

zur Crew und den Fluggästen mit 24 V DC 

betrieben. 

Bislang war die Elektrokonstruktion der 

Simulatoren so aufgebaut, dass die mit 24 V 

Gleichspannung betriebenen Verbraucher 

mit 5 x 20 Feinsicherungen abgesichert 

werden konnten. „Bei der Optimierung 

unseres Anlagenkonzepts ging es hauptsächlich 

darum, einen Fehler möglichst 

schnell wieder beheben zu können“, erläutert 

Roberto Zlattinger, der für die Elektrokonstruktion, 

Entwicklung und Planung bei 

TFC verantwortlich ist. „Wenn zum Beispiel 

bei einer Brandübung die Innenraumbeleuchtung 

aufgrund einer kurzzeitigen 

Überlast ausfällt und die Schmelzsicherung 

durchbrennt, muss die Sicherung binnen 

kürzester Zeit wieder eingeschaltet werden 

können.“ 

Mehr Sicherheit trotz 

kompakterem Bauraum 

Gefahrensituationen entstehen also nicht 

nur über den Wolken, sondern auch im 

Simulator selbst – und dabei spielt auch das 

Thema Arbeitssicherheit eine wichtige Rolle. 

Zudem hat die Trainings-Praxis gezeigt, 

dass immer dann, wenn eine Schmelzsicherung 

schnell ausgetauscht werden 

muss, nicht immer auf Anhieb sichtbar ist, 

welche Schmelzsicherung defekt ist. So 

muss der Elektriker im Trainings-Center 

immer den Schaltplan zur Hand haben 

oder durch Messungen in Erfahrung bringen, 

um welche Sicherung es sich handelt. 

Hat der Elektriker dann die defekte Sicherung 

gefunden, muss er erst die richtige 

Austauschsicherung verfügbar haben. 



02 Abgesichert wird auch die Kommunikationseinheit 

(links unten) – sie dient der Kommunikation zwischen 

dem Kapitän, der Crew und den Fluggästen 

01 Die Geräteschutzschalter (untere Reihe), die im Schaltschrank 

außerhalb der Flugkörper-Nachbildung untergebracht 

sind, sichern die 24 V DC-Verbraucher des Simulators ab 

„Auf der Suche nach einer besseren Sicherungsmethode 

sind wir bei den Geräteschutz 

schaltern der Produktfamilie CB von 

Phoenix Contact fündig geworden“, erinnert 

sich Senior Manager Zlattinger. „Wir haben 

uns für einen thermomagnetischen Schutzschalter 

entschieden, bei dem der Statusdirekt 

am Gerät mithilfe des mechanischen 

Signalisierungshebels ablesbar ist.“ 

Handelsübliche Leitungsschutzschalter 

verfügen zwar ebenfalls über einen mechanischen 

Signalisierungshebel, sie sind jedoch 

mit einer Baubreite von 17,5 mm 

deutlich größer als der Geräteschutzschalter 

CB, der nur 12,3 mm Baubreite misst. 

Zusätzlich haben die Schalter einen integrierten 

Fernmeldekontakt, über den der 

Sicherungszustand mithilfe eines 24 V 

Signals an eine Steuerung weitergegeben 

werden kann. Somit bietet der Geräteschutzschalter 

mehr Funktionen auf kleinerem 

Bauraum. 

Verbraucher selektiv absichern 

Richtet man den Blick in die derzeitige 24 V 

DC-Welt, so ist es bei mehreren Verbrauchern 

von hoher Bedeutung, dass die einzelnen 

Verbraucher selektiv abgesichert 

werden können. Ist dies nicht der Fall, kann 

aufgrund eines Fehlers bei nur einem 

Verbrauchsstrang die gesamte 24 V DC- 

Versorgung einbrechen – was dann den 

Stillstand der kompletten Anlage zur Folge 

IMPRESSUM 

erscheint 2016 im 55. Jahrgang, ISSN 0722-8546 

Redaktion 

Chefredakteur: Dipl.-Ing. (FH) Dirk Schaar, 

E-Mail: d.schaar@vfmz.de 

(verantwortlich für den redaktionellen Inhalt) 

Redaktion: Diplom-Medienwirtin (FH) 

Marie-Kristin Krueger, E-Mail: m.krueger@vfmz.de, 

Alexandra Pisek M.A., E-Mail: a.pisek@vfmz.de 

Dipl.-Ing. (FH) Nicole Steinicke, E-Mail: n.steinicke@vfmz.de 

Redaktionsassistenz: Eva Helmstetter, Tel.: 06131/992- 

371, E-Mail: e.helmstetter@vfmz.de, Ulla Winter, 

Gisela Kettenbach, Melanie Lerch , Monika Schäfer, 

(Redaktionsadresse siehe Verlag) 

Gestaltung 

Anette Fröder, Doris Buchenau, Anna Schätzlein, 

Sonja Schirmer, Mario Wüst 

Chef vom Dienst 

Dipl.-Ing. (FH) Winfried Bauer 

Anzeigen 

Oliver Jennen, Tel. 06131/992-262, 

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hat. „Bei uns werden die jeweiligen Verbraucher 

grundsätzlich einzeln abgesichert“, so 

Zlattinger. 

Wie wichtig die Absicherung der einzelnen 

Verbraucher ist, zeigt sich auch am Beispiel 

der Einheit, die für die Kommunikation 

vom Kapitän zur Crew zuständig ist. So wird 

auch im Simulator das Verhalten des Board- 

Personals bei einer Flugzeugentführung 

trainiert, wo es dann besonders wichtig ist, 

dass die Kommunikation aufrechterhalten 

bleibt. 

In gleicher Weise einzeln abgesichert wird 

auch die Einheit im Trainingsgerät, die ein 

Feuer mit optischen Flammeffekten simuliert 

oder „Rauch“ erzeugt, der realistisch 

echt aus einer Nebelmaschine kommt. „Zu 

diesem Zweck haben wir die Feuersimu lationseinheiten 

in den Warmhaltebehältern 

für die Verpflegung an Board installiert“, erläutert 

Zlattinger das Funktionsprinzip des 

Simulators. 

Geräteschutzschalter – Höhere 

Verfügbarkeit der Anlage 

Geräteschutzschalter bilden eine 

wichtige Voraussetzung für eine hohe 

Anlagenverfügbarkeit – bei Überlast 

und Kurzschluss schalten sie den 

fehlerhaften Stromkreis selektiv ab. 

Modular erweitern 

Dank der steckbaren Brücken aus 

dem Reihenklemmen-System Clipline 

complete sind die einkanaligen 

Schutzschalter-Sockel einfach und 

flexibel brückbar. Ohne Spannungsabschaltung 

kann eine nachträgliche 

Erweiterung jederzeit schnell und 

einfach erfolgen. 

Individuell anpassen 

Die steckbaren Schutzschalter 

erlauben eine individuelle Anpassung. 

Wer seine Anlage vorverdrahtet, kann 

die Nennströme später individuell 

auswählen und auch vor Ort an die 

Gegebenheiten anpassen. 

Weit verzweigen 

Durch die thermomagnetische 

Auslöse-Kennlinie SFB sind längere 

Leitungen möglich. Denn die 

Aus lösung liegt im Bereich des 6- bis 

10-fachen Nennstroms. 

04 Roberto Zlattinger, 

Senior Manager Elektrokonstruktion, 

Entwicklung 

und Planung bei TFC, hat sich 

für den Einsatz der Geräteschutzschalter 

stark gemacht 

Auch lange Leitungslängen 

sicher abschalten 

Eine besondere Herausforderung bei der 

Trainingsumgebung besteht darin, dass der 

Flugzeugsimulator und der Schaltschrank 

für die Elektroversorgung und Steuerung 

unterschiedlich weit voneinander aufgestellt 

werden. „Hier unterscheiden sich die 

Anforderungen unserer Kunden deutlich“, 

so Zlattinger. „Wir haben eine Absicherung 

gesucht, die auch bei langen Leitungswegen 

sicher abschaltet.“ Zu diesem Zweck 

wurde eine spezielle thermomagnetische 

Absicherungskennlinie ausgewählt – die 

SFB-Kennlinie. Sie ist nicht so schnell wie 

die F1-Kennlinie, aber auch nicht so träge 

wie die M1-Kennlinie. 

SFB steht für Selective Fuse Breaking – 

das Merkmal dieser Kennlinie ist der schmale 

Auslösebereich vom 6- bis zum 10-fachen 

des Nennstroms. Dies hat zur Folge, dass im 

Kurzschlussfall ein nicht so hoher Kurzschlussstrom 

benötigt wird. Kann die 

Stromversorgung dennoch einen hohen 

Strom liefern, zahlt sich dies positiv auf die 

Leitungslänge zwischen Simulator und 

Schaltschrank aus. 

Baubreite, mechanische Signalisierung 

sowie die SFB-Kennlinie waren nicht die 

einzigen Gründe, die für den Einsatz der neuen 

Geräteschutzschalter von Phoenix Contact 

sprachen. „Weil die Schutzschalter steckbar 

aufgebaut sind, bieten sie uns eine hohe 

Flexibilität“, erklärt Zlattinger. Je ein Sockel 

und ein Stecker ergeben eine Einheit. „So 

können wir die Nennstromwerte auch im 

Nachhinein schnell und einfach ändern, 

ohne dass wir erst die Verdrahtung lösen 

03 Die Feuersimulationseinheit 

wurde in den 

Warmhaltekammern für die 

Bordverpflegung 

unter gebracht – zu 

Übungszwecken treten hier 

simulierter Rauch und 

simuliertes Feuer aus 

müssen“, fügt der Senior Manager hinzu. 

Dies ist etwa der Fall, wenn der Verbraucherstrom 

nachträglich leicht verändert wurde. 

Denn dann kann der Stecker bequem durch 

einen anderen mit neuem Nennstromwert 

ersetzt werden. 

Damit auch in einem solchen Fall die 

Sicherheit nicht vernachlässigt wird, verfügen 

Basiselemente und Stecker der Geräteschutzschalter 

über eine Kodierung. 

Nenn strom und Kabelquerschnitt müssen 

aufeinander abgestimmt sein – die Kodierung 

stellt sicher, dass der neue Nennstrom 

für den Leitungsquerschnitt nicht zu hoch 

ist. 

Zeit ist mehr als nur Geld 

„Zeit ist Geld“ – so lautet das Sprichwort 

von Benjamin Franklin aus dem Jahre 1748. 

Zeit ist jedoch mehr als nur Geld. Bei den 

Trainingsumgebungen von TFC hat Zeit 

auch viel mit Sicherheit zu tun. Denn nur 

wenn die ausgelösten Sicherungen schnell 

wieder eingeschaltet werden, ist die Sicherheit 

für Mensch und Maschine schnell wieder 

hergestellt. 

Dabei ist die Wahl der elektrischen Komponenten 

von großer Bedeutung. „Hier 

war die Entscheidung für die Geräteschutzschalter 

CB des Unternehmens Phoenix 

Contact genau richtig“, resümiert Roberto 

Zlattinger. „Auch die Kombination von 

schnellem Wiedereinschalten und hoher 

Flexibilität auf der einen Seite sowie die 

schmale Bauform auf der anderen Seite 

sind uns dabei entgegengekommen.“ 

www.phoenixcontact.de 



Linking Devices für die nahtlose 

Integration von Rockwell-Steuerungen 

Die EtherNet/IP Linking Devices aus dem Hause HMS Industrial 

Networks wurden für die nahtlose und schnelle Integration von 

Rockwell-Steuerungen in andere industrielle Netzwerkarchitekturen 

entwickelt. Im 

Gegensatz zu In-Chassis- 

Modulen, die physikalisch 

mit der SPS verbunden 

sind, können die Devices 

direkt bei der Maschine 

montiert werden, die mit 

der SPS verbunden 

werden soll. Das bedeutet: 

Statt mehrerer netzwerkspezifischer 

Kabel kann 

die Verbindung über ein 

einziges Ethernet-Kabel 

hergestellt werden. Die Devices unterstützen zudem die Funktion 

Device Level Ring (DLR) der ODVA für Ringtopologien. Anwender 

können auf ihre Profibus-, Modbus-TCP und serielle Protokollkonfiguration 

über die Studio 5 000-Software zugreifen, wo die 

gesamte Konfiguration erledigt wird. Die Linking Devices sind 

Stand-alone-Geräte und haben keine Auswirkungen auf die 

Leistung des Rückwandbusses der SPS (Verarbeitungsgeschwindigkeit 

der SPS) – selbst dann nicht, wenn große Datenmengen 

übertragen werden. Die SPS behandelt die Linking Devices wie 

jedes andere E/A-Gerät und scannt diese nur. 

www.hms-networks.de 

Mehrachs-Automation-Controller 

reduziert Entwicklungszeiten 

Der Programmable Automation Controller (PAC) von Parker 

Hannifin vereint SPS-Logik, Motion-Control in Echtzeit und 

Visualisierung auf nur einer leistungsstarken Steuerungsplattform. 

Er bietet aufgrund von EtherCAT-Kommunikation für Antriebe, 

E/A und der integrierten Entwicklungsumgebung Parker Automation 

Manager (PAM) Maschinenherstellern eine Lösung für 

anspruchsvolle Anwendungen. So wird für die Programmierung 

mittels industrieüblicher Standards, für die Maschine-zu- 

Maschine-Kommunikation sowie für die Feldbus-Konfiguration 

nur der intuitive PAM benötigt. Zudem werden Informationen 

überall und jederzeit in Echtzeit bereitgestellt. Aufgrund eines 

Komplettpakets aus IEC61131-3-konformen Programmiersprachen 

und PLCopen-konformen Motion-Control-Funktionsbausteinen 

können Entwickler auf vorhandenen Kenntnissen 

aufbauen und so effizienter und effektiver arbeiten. Der 

Mehrachs-Automation-Controller lässt sich einfach in Firmennetzwerke 

integrieren und an Geräte von Drittherstellern 

anschließen. Serienmäßig 

werden EtherCAT, OPC 

Server, Modbus TCP und 

TCP/IP über zwei 

LAN-Schnittstellen 

unterstützt. Zusätzlich 

stehen Ethernet/IP, Profinet 

und Profibus zur Verfügung. 

www.parker.com 

Frequenzumrichter mit integriertem STO 

Der neue Frequenzumrichter VLT Midi Drive von Danfoss löst 

den VLT 2 800 ab 2016 nach und nach ab. Das Gerät ist auf einer 

neuen Plattform konzipiert und kommuniziert über Feldbusse 

wie Modbus RTU (Standard) sowie optional Profibus, Profinet, 

EthernetIP und CANopen. Zudem verfügt er über steckbare 

Steuerungsklemmen sowie einen steckbaren Leistungsanschluss 

bis 7,5 kW, was das Verdrahten im Feld vereinfacht. Der Midi Drive 

hat zudem eine serienmäßige Bremsansteuerung. Eine Weiterentwicklung 

ist auch das im Gerät integrierte STO (Safe Torque off) 

sowie die integrierten EMV-Filter. Ein weiteres Merkmal ist ein 

Speicherbaustein, der zum Kopieren von Parametersätzen von 

einem Umrichter zum anderen oder für Updates dient. Dieses 

Memory Modul eignet sich für eine einfache Inbetriebnahme 

sowie für einen schnellen Austausch im Servicefall. Es lässt sich 

mithilfe eines Programmiergerätes am PC programmieren bzw. 

beschreiben. Die dann gespeicherten Daten lädt der Umrichter 

automatisch, sobald der Anwender den Speicherbaustein in den 

Steckplatz steckt. 

www.danfoss.com 

Dynamischer Energiespeicher ermöglicht 

deutliche Einsparungen 

Die Ostfalia Hochschule für angewandte Wissenschaften in 

Wolfenbüttel hat das DES (Dynamischer Energiespeicher) der 

Michael Koch GmbH im Einsatz mit einem 6-Achs-Handlingsroboter 

untersucht. Ziel war die Abschätzung des Einsparpotenzials 

durch die Nutzung des dynamischen Zwischenspeichers mit einer 

Speicherkapazität von 

20,4 mF. Die Testmessungen 

wurden an einem Handlingroboter 

bei einem Werkzeuggewicht 

von 140 kg durchgeführt. 

Insbesondere wurden 

originale Geoschweiß-, 

Klebe- und Handlingprogramme 

aus dem Karosseriebau 

durchlaufen. In 

20 Programmen erfolgten 

Messungen jeweils mit und 

ohne DES. Die Energieeinsparung 

mit dem Gerät lag 

durchschnittlich bei 15,12 %. 

Insgesamt wurden Einsparungen 

in einem Bereich von 

7 bis 21 % erzielt. Der 

Energiespeicher ist einfach zu handhaben und wird mit drei 

Litzen angeschlossen. Er eignet sich für viele Anwendungen in 

der elektrischen Antriebstechnik und ist ausgelegt für Zwischenkreisspannungen 

bis 800 V DC. Das Energiespeichermodul ist mit 

jedem gängigen Umrichtertyp einsetzbar. 

www.bremsenergie.de 



Antriebstechnik nach Maß 

High-Speed-Frequenzumrichter für einen Premium-Spindelhersteller 

Rolf Gerhardt 

Für einen Premiumhersteller von 

Motorspindeln wurde ein 

High-Speed-Frequenzumrichter 

konzipiert, der den sensorlosen 

Antrieb von Niedervolt- 

Bearbeitungsspindeln mit 

Asynchron- und Synchronmotoren 

ermöglicht. Das Gerät basiert 

bezüglich der Regelungstechnik auf 

einer bereits bewährten Baureihe. 

22 bzw. 25 mm Durchmesser verwendete 

Meyrat bis dato einen Frequenzumrichter 

Schweizer Herkunft, der für die Spindeln mit 

einem größeren Durchmesser aber nicht 

über genug Leistung verfügte. „Zu diesem 

Zeitpunkt setzten wir auf einer unserer Prüfbänke 

für Hoch frequenzspindeln bereits 

seit einigen Jahren einen Frequenzumrichter 

von Sieb & Meyer ein und hatten damit sehr 

gute Erfahrungen gemacht“, erläutert Daniel 

Gigandet. „Deshalb haben wir Sieb & Meyer 

„Mit unseren kundenspezifischen Lösungen können wir 

die Anforderungen der Kunden passgenau erfüllen“ 

Dipl.-Ing. Rolf Gerhardt ist Leiter Vertrieb 

Antriebselektronik bei der SIEB & MEYER AG 

in Lüneburg 

Die Firma Meyrat SA wurde bereits 1947 

gegründet. Heute entwickelt und produziert 

das Unternehmen mit Hauptsitz im 

schweizerischen Biel Spindeln für kleine 

bis mittelgroße Werkzeugmaschinen. Diese 

Spindeln eignen sich für die unterschiedlichsten 

Anwendungen, wie z. B. für das 

Abrichten, Abwälzfräsen, Bohren, Drehen, 

Erodieren, Fräsen, Gravieren, Langdrehen, 

Schleifen und Schneiden. „Neben den Standardprodukten 

bieten wir aber auch anwendungsspezifische 

Lösungen an, die wir individuell 

im Auftrag unserer Kunden entwickeln 

und produzieren“, erklärt Daniel Gigandet, 

Leiter der Entwicklung bei Meyrat. Über 

100 000 Spindeln wurden bereits in Maschinen 

in aller Welt verbaut. Zu ihren Kunden 

zählen Maschinen hersteller, die Elektroindustrie, 

Fahrzeug- und Flugzeughersteller, 

Medizin technik unternehmen, Uhrenproduzenten 

sowie Werkzeughersteller. 

Gesucht: Ein kompakter 

Umrichter 

Im Standardsortiment des Unternehmens 

Meyrat sind konventionelle Riemenspindeln 

sowie motor betriebene Hochdrehmomentund 

Hochfrequenz-Spindeln erhältlich. 

Letztere sind universell einsetzbar und 

überzeugen ins besondere mit ihrer hohen 

Rotations geschwindigkeit und dem genauen 

Rundlauf. Eine Luft- oder Wasserkühlung 

garantiert eine stabile Betriebstemperatur. 

Je nach Schmierungsart 

(Fett oder Öl-Luft Gemisch) 

sind Drehzahlen bis zu 

150 000 min -1 möglich. „Ende 

des Jahres 2008 haben wir 

eine neue Spindel für diese 

Reihe entwickelt, die MHF- 

30“, erinnert sich Daniel 

Gigandet. Für die kleineren 

Hoch frequenzspindeln mit 

damals beauftragt, gemäß unserem Pflichtenheft 

einen maßgefertigten Frequenzumrichter 

zu entwickeln und zu bauen.“ 

Gefunden: Eine 

maßgeschneiderte Lösung 

Die Anforderungen in besagtem Pflichtenheft 

waren vielfältig: Der neue Frequenzumrichter 

sollte im Vergleich zur bestehenden 

Lösung nicht nur über eine höhere Ausgangsleistung 

verfügen, sondern auch eine 

verbesserte Bedienbarkeit ermöglichen. Das 

Bauvolumen durfte sich dabei aber nicht 

vergrößern. Weil Meyrat weltweit alle Märkte 

bedient, musste der Frequenzumrichter 

zudem für die unterschiedlichen Netzspannungen 

und -frequenzen sowie vielfältige 

Einsatzumgebungen z. B. in Haushaltsnetzen 

ausgelegt sein. Der Frequenzumrichter sollte 

die Niedervolt-Bearbeitungsspindeln mit 

02 Der 

maß gefertigte 

Frequenzumrichter 

sorgt für den 

sensorlosen Antrieb 

von Niedervolt- 

Bearbeitungsspindeln 



01 Der kundenspezifische Frequenzumrichter basiert bezüglich 

der Regelungstechnik auf der bewährten Serie SD2S 

Asynchron- und Synchronmotoren flexibel 

antreiben, die max. Betriebsspannung beträgt 

bis 3 x 80 VAC. Aufgrund der Baugröße 

der Spindeln kann ein Drehzahlsensor 

nicht integriert werden, daraus ergibt 

sich ein sensorloser Betrieb 

der Spindeln. 

Um den weltweiten Einsatz zu 

ermöglichen, realisierte die Firma 

Sieb & Meyer einen Weitbereichs- 

Spannungseingang zwischen 115 

und 230 VAC mit aktiver Leistungsfaktorkorrektur 

(PFC). Ein DC/DC-Wandler 

mit Hochfrequenztaktung begrenzt die max. 

Ausgangsspannung. Im Vergleich zur bis 

dato eingesetzten Antriebslösung konnte 

die Ausgangsleistung von ca. 160 VA auf 

420 VA erhöht werden – bei unverändertem 

Bauvolumen. Der neue kundenspezifische 

Frequenzumrichter basiert bezüglich der 

Regelungstechnik (Hard- und Software) 

auf der bewährten Technologie von 

Sieb & Meyer. Ein bestehendes Aufsteckbedienteil 

wurde in das Gerät integriert 

und um die kunden sei tigen Zusatzanforderungen 

erweitert. 

Lösung mit vielfältigen Vorteilen 

Für Meyrat ergeben sich darüber hinaus 

noch viele weitere Vorteile, angefangen 

bei der einfachen und schnellen Parametrierung: 

Dabei handelt es sich um eine 

Multiparameter-Ausführung, sodass sich 

sämtliche Parameter für alle aktuellen 

Spindeln automatisch abrufen lassen. Der 

03 Mit den Frequenzumrichtern lassen sich 

alle nahezu sämtliche Hochfrequenz- und 

Hochdrehmoment-Spindeln von Meyrat 

betreiben 

Leistungsstecker verfügt über eine Spindelcodierung, 

mit deren Hilfe der Frequenzumrichter 

sämtliche Spindeln automatisch 

den richtigen Parametern zuordnen kann. 

Damit nicht genug: „In Relation zur Größe 

des Geräts ist die Ausgangsleistung mit 

420 VA sehr hoch“, betont Daniel Gigandet. 

„Zudem hat sich die sensorlose Regelung 

bei unseren synchronen Motoren als sehr 

leistungsfähig erwiesen.“ Lobende Worte findet 

er auch für die integrierte Lastanzeige, 

die das Stromniveau anzeigt – so kann der 

Anwender die Bearbeitungsprozesse optimieren. 

Nicht zuletzt ist der Frequenzumrichter 

kompatibel mit allen älteren Generationen. 

Das Unternehmen Meyrat, welches 

sich in der Schweiz befindet, kann somit seinen 

Kunden bei Bedarf einen Austausch der 

Geräte anbieten und ermöglichen. 

Alles aus einer Hand 

„Mit unseren kundenspezifischen 

Lösungen können wir die 

Anforderungen der Kunden passgenau 

erfüllen“, sagt Rolf Gerhardt, Leiter 

Vertrieb Antriebselektronik bei 

Sieb & Meyer. „Wir bieten maßgefertigte 

Systeme im Bereich der Hochgeschwindigkeits-Frequenzumrichter 

und -Einspeisesysteme sowie der intelligenten 

Antriebsverstärker.“ Die Bandbreite 

der Leistungen reicht dabei von einfachen 

Soft- und Hardwareanpassungen wie speziellen 

Gehäuseformen oder Schnittstellen 

bis hin zu komplett neu definierten Geräten 

und Funktionen. Von der gemeinsamen 

Planung bis hin zur Serienproduktion des 

spezifischen Antriebssystems erhält der 

Kunde alles aus einer Hand. 

„Die Vorschläge von Sieb & Meyer sind 

technisch innovativ und haben uns bereits 

mehrere Male geholfen, geeignete Lösungen 

für die unterschiedlichsten Anwendungen 

und Anforderungen zu finden“, bestätigt 

Daniel Gigandet. „Der direkte Kontakt mit 

einem kompetenten Ansprechpartner war 

und ist uns sehr wichtig.“ Die Zusammenarbeit 

wird fortgeführt und vertieft – derzeit 

besteht Interesse an einer kundenspezifischen 

Lösung für Spindeln mit einer Leistung 

bis 3 kW. 

Foto: Aufmacher Fotolia 

www.sieb-meyer.de 



(K)ein Hindernislauf 

Kundenspezifische Motoren für den Antrieb von Mittelspannungs-Schaltgeräten 

Thomas Georg Wurm 

Das Leben von Motoren in 

Schaltgeräten gleicht einem 

Hindernislauf: Auf Knopfdruck 

müssen sie in kürzester Zeit 

Höchstleistungen vollbringen. Ist 

die „Hürde“ genommen, herrscht 

wieder Ruhe − bis zum nächsten 

Einsatz. Entsprechend wichtig ist 

bei diesen Motoren eine 

möglichst hohe Losbrechkraft. 

Meist gewährleistet nur eine 

kundenspezifische Auslegung, 

dass die Antriebe den speziellen 

Anforderungen gewachsen sind. 

D 

ie Elektrotechnischen Werke Fritz 

Driescher & Söhne GmbH, mit Hauptsitz 

in Moosburg, ist einer der führenden 

Anbieter von Nieder- bzw. Mittelspannungs- 

Schaltanlagen und Schaltgeräten. Driescher 

ist Inhaber von 300 Patenten und Urheber 

vieler Weltstandards“, weiß Bernhard Hobmaier, 

Leiter Einkauf bei Driescher. „Wir bieten 

eine breite Produktpalette im Baukastensystem, 

die jeden individuellen Anspruch 

erfüllt.“ Mit seinen rund 450 Mitarbeitern 

berät das Unternehmen seine Kunden von 

der Planung bis zur Realisierung von Projekten 

– inklusive Unterstützung rund um 

die Uhr durch qualifiziertes Fachpersonal. 

Die Produkte bewähren sich weltweit bei 

Thomas Georg Wurm ist Vertriebs- und 

Marketingleiter bei der Groschopp AG und 

Geschäftsführer der Groschopp Vertriebsgesellschaft 

mbH in Viersen 

Kunden aus Energie-Versorgungsunternehmen, 

Stadtwerken, Kommunen, Bahntechnik 

und der Industrie. 

Motorantriebe für 

Mittelspannungs-Schaltgeräte 

Seine Lösungen fertigt Driescher weitestgehend 

selbst in seinen Produktionsstätten 

in Deutschland. Nur wenige Komponenten 

werden zugekauft – und wenn, dann muss 

die Qualität stimmen. Bei den Motoren von 

Groschopp ist das der Fall: Bereits seit rund 

40 Jahren arbeiten die beiden Unternehmen 

zusammen. „Nach einem Auswahlverfahren 

von verschiedenen Anbietern entschied 

sich Driescher damals für Groschopp – und 

aufgrund der guten Erfahrungen ist es dabei 

auch geblieben“, so Bernhard Hobmaier. Die 

Motoren der Viersener Antriebsexperten 

sorgen für eine komfortable und zuverlässige 

Betätigung der Mittelspannungsschaltgeräte, 

die in Industrie, Energieversorgung 

und -verteilung zum Einsatz kommen. Konkret 

werden die Motoren bei den Innenraum-Vakuum-Leistungsschaltgeräten 

und 

den Innenraum- und Freiluftmotorantrieben 

der Serie UM verbaut. 

Die Motorantriebe UM in Freiluft ausführung 

sind in einem Gehäuse aus Aluminium- 

Druckguss mit Schutzart IP 54 oder einem 

Gehäuse aus Edelstahl mit Schutzart bis 

IP 65 untergebracht. Sie sind modular aufgebaut 

und enthalten alle Steuerelemente wie 

Steuerschütze, Motorschutzschalter, Steuerund 

Meldekontakte sowie die an Reihenklemmen 

geführte Verdrahtung. „Durch den 

modularen Aufbau der Motorantriebe können 

wir kundenspezifische Anforderungen 

erfüllen“, erklärt Bernhard Hobmaier. „Möglich 

sind z. B. mechanische oder elektrische 

Verriegelungen, Antriebe mit Schlüsselverriegelungssystem 

oder eine Ort/Fern-Betätigung.“ 

Um die besonderen Bedingungen des 

Freilluft-Betriebs zu erfüllen, besitzen die 

Antriebe eine insektensichere Gehäusebeund 

-entlüftung sowie eine thermostatgesteuerte 

Heizung. 

Besondere Anforderungen 

Um ganz auf Nummer sicher zu gehen, 

muss der Motor zusätzlich zu diesen Maßnahmen 

möglichst unempfindlich gegen 

Hitze und Kälte sein. Die wichtigste Anforderung 

ergibt sich aber aus der Anwendung 



01 02 

03 04 

01 Die Motoren müssen ein gutes 

Losbrechmoment haben, denn 

Schaltantriebe laufen immer nur 

im Sekundenbetrieb 

02 Die Motoren werden bei den 

Innenraum-Vakuum-Leistungsschaltgeräten 

und den Innenraum- und 

Freiluftmotorantrieben der Serie 

UM verbaut 

03 Um die speziellen Anforderungen 

zu erfüllen, konzipierte 

Groschopp einen kundenspezifischen 

Kommutator-Einbau-Motor mit 

einem Stirnradgetriebe 

04 In kürzester Zeit spannen die 

Motoren eine Feder, die wiederum 

einen Kontakt öffnet − die Schaltanlage 

ist somit freigeschaltet 

selbst: „Schaltantriebe laufen immer nur im 

Sekundenbereich“, weiß Joachim Michen, 

Produktmanager bei Groschopp. In dieser 

Zeit wird eine Feder gespannt, die wiederum 

einen Kontakt öffnet – die Schaltanlage 

ist somit freigeschaltet. „Um diese Aufgabe 

in der sehr kurzen Zeit erledigen zu können, 

müssen die Motoren ein gutes Losbrechmoment 

haben.“ Nicht zuletzt müssen die 

verbauten Antriebe allen gängigen Normen 

für Schaltgeräte entsprechen. 

Um diese Anforderungen zu erfüllen, 

konzipierte Groschopp einen kundenspezifischen 

Kommutator-Einbau-Motor mit 

einem Stirnradgetriebe. Ein optimierter 

Blechschnitt und eine speziell ausgelegte 

Wicklung sorgen dafür, dass die Feder zuverlässig 

innerhalb der von Driescher vorgegebenen 

Zeitspanne aufgezogen wird. 

Abgesehen von der Prozesssicherheit ist die 

Wickeltechnik auch so optimiert, dass eine 

kostengünstige Fertigung möglich ist. Der 

Aufbau des Motors entspricht der EMV- 

Richtlinie – zusätzlich bringt das Moosburger 

Unternehmen aber noch einen Filter 

am Motor an, bei dessen Auslegung Groschopp 

unterstützte. Um den Witterungsbedingungen 

in Freiluft trotzen zu können, 

wird im Getriebe ein spezielles Schmiermittel 

verwendet, das sich auch für besonders 

niedrige Temperaturen bis -40 °C eignet; 

zudem sind die Dichtungen entsprechend 

ausgelegt. Nicht zuletzt sind die gelieferten 

Motoren teilweise 1-polig reversierbar: Eine 

besondere Spulenanordnung macht es 

möglich, durch den Wechsel von einer 

Klemme auf die andere die Drehrichtung zu 

ändern. Diese Motoren werden bei der 

Driescher Serie UM eingebaut. Nachträgliche 

Änderungen sowie Umbauten sind somit 

leicht umzusetzen. 

Bewährt in vielen Branchen 

Driescher ist mit dieser Lösung sehr zufrieden: 

„Die Motoren sind absolut zuverlässig 

und langlebig. Sie erfüllen die Anforderungen 

dieser Anwendung auf ganzer Linie“, 

bestätigt Bernhard Hobmaier. Das positive 

Feedback ist kein Zufall – denn kundenspezifische 

Motoren, Getriebe und Regler sind 

das Spezialgebiet von Groschopp. „95 % unserer 

Lösungen sind kundenspezifisch angepasst“, 

betont Joachim Michen. „Alle unsere 

Produkte basieren auf eigener Grundlagenforschung.“ 

Die Entwicklungsabteilung von 

Groschopp ist direkt im Haus angesiedelt 

„Die Motoren sind absolut zuverlässig, langlebig und 

erfüllen die Anforderungen auf ganzer Linie.“ 

und verfügt über moderne Tools, einen 

speziell eingerichteten Musterbau und ein 

eigenes Labor. Entsprechend bewähren 

sich die maßgeschneiderten Lösungen in 

vielen Branchen – weitere Einsatzbereiche 

sind z. B. die Automobil industrie, der Maschinenbau 

und die Medizintechnik. Mit 

speziellen Edelstahl-Motoren kann Groschopp 

auch einen hohen Wasser- bzw. 

Korrosionsschutz gewährleisten, wodurch 

die Einheiten auch für die Lebensmittelfertigung, 

die Pharmabranche oder die Chemieindustrie 

geeignet sind. 

www.groschopp.de 



Elektrisch unterwegs 

Radnabenmotoren für die ersten ferngesteuerten Geräteträger mit elektrischem Fahrantrieb 

Bernd Becker 

Dass Elektromotoren die Antriebslösungen 

der Zukunft sind, davon 

ist Jakob Holzer von PTH Products 

überzeugt. Welche Vorteile daraus 

entstehen, beweist er mit dem 

ersten funkferngesteuerten 

Geräteträger mit elektrischem 

Fahrantrieb. Vier Radnabenmotoren 

sorgen für max. Energieeffizienz. 

Mehr Energie die man für 

Arbeitsleistung verwenden kann. 

Bernd Becker ist Geschäftsführer 

Elektrische Antriebe bei der Heinzmann 

GmbH & Co. KG in Schönau 

„Die Idee zur Entwicklung des funkferngesteuerten 

Geräteträgers Hymog E331 

stammt aus der Böschungspflege“, berichtet 

Jakob Holzer, der die PHT Products, einen 

Geschäftsbereich der Profi Team Holzer 

GmbH aus dem österreichischen Neuberg 

an der Mürz, leitet und als Basis für sein 

elektrisches Antriebskonzept PMSG Radnabenmotoren 

von Heinzmann aus Schönau 

im Schwarzwald verwendet. Sie verfügen 

über ein integriertes Planeten getriebe 

und ein eingebautes Radlager zur direkten 

Fel gen montage. Dadurch ist keine Achse 

erforderlich. Ein Grund, warum sich Holzer 

für die PMSG-Motoren entschieden hat, ist 

die bewährte, patentierte Technologie, die 

eine hohe Leistungsdichte, geringe Trägheits 

momente und einen hohen Wirkungsgrad 

bietet. Als besonderen Vorteil der 

wartungsfreien Motoren sieht Holzer ihr 

hohes Startmoment mit großem Überlastfaktor 

und damit die Möglichkeit der 

Bremsrückgewinnung. 

Das Profi-Team Holzer ist ein Familienbetrieb 

mit jahrzehntelanger Erfahrung in 

der Forsttechnik, der Straßen- und Skipistensanierung 

sowie in der Rekultivierung und 

Grünlandpflege. „Wir setzen erfolgreich ausschließlich 

PTH (Profiteam Holzer)-Maschinen 

aus unserer eigenen Entwicklungsschiene 

ein, die wir auch weltweit vertreiben“, 

betont Holzer, der dabei vor allem Spezialmaschinen 

nennt wie die Aufreißer PTH 

Ripper, Hochleistungsbrecher PTH Crusher 

oder Verdichtungsgeräte PTH Compactor und 

neuerdings auch den PTH Hymog Geräteträger. 

Geräteträger sind universelle Nutzfahrzeuge, 

die vorwiegend in der Landwirtschaft 

oder der Landschaftspflege eingesetzt werden. 

Sie bieten die Möglichkeit front- oder 

heckseitig unterschiedliche Anbaugeräte 

wie Mähbalken, Fräsen, Kehrwalzen usw. zu 

adaptieren. Gras mähen, Laub fegen oder 

Schnee schieben sind typische aber auch 

vergleichsweise leichte Aufgaben. 

Unter dem Strich 

Die Energie für den elektrischen Fahranrieb 

des Hymog wird von einem 31 PS Benzin 


fast forwardsolutions 

Kraft- 

Ausdruck 

Das elektrische Antriebskonzept 

PMSG Radnabenmotoren 

von Heinzmann 

motor erzeugt, der gleichzeitig 

als Antriebsaggregat für 

die Arbeitsgeräte dient. Zur Energiespeicherung 

sind zwei 12-V-Bleiakkumulatoren 

zu je 100 Ah an Bord. So kann auf jegliche 

Hydraulik verzichtet werden. Auch eine Ölkühlung 

ist nicht notwendig. „Wir erreichen 

damit einen w esentlich höheren Wirkungsgrad 

von bis zu 95 %“, bestätigt Holzer. Unter 

dem Strich ergeben sich Reduzierungen 

des Treibstoffverbrauchs um bis zu 20 % bzw. 

eine effi zientere Energienutzung in Form 

von mehr Arbeitsleistung. Dazu trägt auch 

die Energierückgewinnung bei Bergabfahrten 

über die vier Radnabenmotoren bei. 

Ein weiterer Vorteil des elektrischen Fahrantriebes 

ist die verbesserte Steuertechnik. 

„Da Rückmeldungen wie Volt, Ampere und 

Drehzahlen sowie die Motordrehzahl des 

Verbrennungsmotors vorliegen, ist sogar 

-eine lastabhängige Tempomatfunktion 

möglich“, erklärt Holzer. So kann ein Hymog 

in Abhängigkeit der Belastung des Arbeitsgerätes 

weitgehend autonom die Fahr geschwin 

digkeit anpassen, was vor allem bei 

schweren Einsätzen den Bediener entlastet. 

Außerdem ist das Fahrzeug mit einer Achsschenkellenkung 

mit vier Lenkungsarten 

aus gestattet. Die gesamte Steuerung wurde 

bis hin zur Platine ebenfalls von PTH komplett 

selbst entwickelt. 

Die effizientere Energienutzung ist ein 

wesentlicher Bestandteil des gesamten 

Fahrzeugkonzeptes, das Arbeitseinsätze in 

Hanglagen bis 50 ° ermöglicht und durch 

den Gebrauch von handelsüblichen Anbaugeräten 

der Kategorien 0 und 1 auf der genormten 

Aufhängung, eine hohe Vielfalt an 

Einsatzmöglichkeiten bietet. 

www.heinzmann.com 

Dirk Schaar, 

Chefredakteur 

Die Kombination aus 

Verbrennungsmotor 

und Elektroantrieben 

erzielt im Vergleich zu 

den herkömmlich 

verwendeten Hydrauliklösungen 

einen 

wesentlich höheren 

Wirkungsgrad. Das 

wurde in dieser Anwendung 

genutzt. Die 

Vorteile sind geringerer 

Treibstoff verbrauch und 

damit mehr zur 

Verfügung stehende 

Arbeitsleitung. 

Antriebslösungen mit 

3 DC/EC Motoren 

3 Getriebemotoren 

3 Pumpen 

www.buehlermotor.de


Klein und ökologisch: 

IE3-Motoren ab 0,12 kW 

Das Unternehmen Nord Drivesystems erweitert sein Motorenangebot 

für IE3 Premium Efficiency und bietet diese Effizienzklasse 

seit Januar 2016 ab 0,12 kW an. Damit lassen sich Anlagen leichter 

durchgängig mit hocheffizienten Systemen ausrüsten. Kleinere 

Motoren im Leistungsbereich von 0,12 bis 0,75 kW machen einen 

großen Anteil aller Antriebsanwendungen aus. Jedoch wurden die 

Wirkungsgrade für diese 

Leistungsklasse erst mit 

der letzten Stufe der 

EU-Ökodesignrichtlinie 

für Netzmotoren definiert 

und in der internationalen 

Norm IEC 60034-30-1 

niedergelegt. Gesetzlich 

besteht in diesem 

Segment kein Zugzwang: 

In der EU gilt die 

IE3-Pflicht derzeit erst für Motoren ab 7,5 kW. Zum Jahresbeginn 

2017 wird dies nach unten ausgedehnt, aber auch dann nur bis 

auf 0,75 kW. Wer schon heute über die rechtlichen Vorgaben 

hinaus auf ökologische Antriebssysteme setzen will, bekommt 

nun von Nord die Möglichkeit dazu. Das Unternehmen liefert die 

kompakten IE3-Motoren in den IEC-Achshöhen. Der Umstieg ist 

reibungslos und ohne konstruktive Änderungen an Maschinen 

und Anlagen möglich. 

www.nord.com 

Servoantriebe zum sofortigen Einsatz in 

der produzierenden Industrie 

Die Sigma-7-Servoantriebe von Yaskawa sind nun auch in einer 

400-V-Variante verfügbar. Diese verfügt über eine „Tuning-less“- 

Funktion, die z. B. den sofortigen Einsatz ohne aufwändige 

Parametrierung und ohne besondere Regelungskenntnisse 

ermöglicht. Abnehmbare Schnellverbindungsstecker verhelfen zu 

einer leichten Installation und Inbetriebnahme. Das buchförmige 

Book-Style-Gehäuse unterstützt zudem die lückenlose Side-by- 

Side-Montage mehrerer Verstärker auf kleinem Raum. Dadurch 

ist eine hohe Leistungsdichte im Schaltschrank realisierbar. Der 

Platz im Schaltschrank wird minimiert und erlaubt die Integration 

des Schaltschrankes bzw. der Antriebselektronik in die Maschine. 

Auch eine direkte Verdrahtung von Gerät zu Gerät, eine Daisy- 

Chain-Verdrahtung, ist 

möglich und reduziert die 

Installationszeit. Die Integration 

in die Anlagenumgebung 

kann über die Echtzeit- 

Ethernet-Schnittstelle 

EtherCAT erfolgen. Die 

Motoren der Sigma-7-Reihe 

sind bei gleicher Leistung bis 

zu 20 % kleiner als ihre 

Vorgänger und erwärmen sich 

signifikant weniger. Die 

Servoantriebe decken einen 

Leistungsbereich von 0,5 bis 

15 kW ab. 

www.yaskawa.eu.com 

Servoantriebssystem mit erweitertem 

Anwendungssprektrum 

Das Unternehmen Siemens hat sein Basis-Servoantriebssystem, 

bestehend aus dem Umrichter Sinamics V90 und dem Servo - 

motor Simotics S-1FL6, für ein breiteres Anwendungsspektrum 

ausgebaut. Das Basis-Servoantriebssystem ist jetzt auch mit 

Umrichtern in einer 200-V-Ausführung und mit Motoren mit 

kleineren Achshöhen 

und geringeren 

Trägheitsmomenten 

(„Low Inertia“/LI) 

verfügbar – zusätzlich zu 

den 400-V-Varianten mit 

höherem Trägheitsmoment 

der Servomotoren 

(„High Inertia“/HI). Mit 

acht Umrichter-Baugrößen 

und sieben 

Motorachshöhen mit 

einem Leistungsbereich 

von 0,05 bis 7,0 kW 

eignet sich das System 

für den Betrieb an einund 

dreiphasigen Netzen. Durch geringere Motor-Trägheitsmomente 

lassen sich nun auch vielfältige einfache Motion- 

Control-Aufgaben mit Fokus auf dynamisches Bewegen und 

Verarbeiten – z. B. Positionieren, Fördern und Wickeln in den 

unterschiedlichsten Applikationen – kosteneffizient umsetzen. 

Zur Erhöhung der Dynamik ist ein Bremswiderstand bereits 

standardmäßig integriert. 


Zentrale und dezentrale Technik 

kombinierbar 

Mit einem Baukasten von AMK können dezentrale und zentrale 

Systemarchitekturen für Maschinenbau-Prozesse kombiniert 

werden. Möglich wird dieses Mischen unterschiedlicher Maschinenarchitekturen 

bei gleicher Funktion und Handhabung durch eine 

Reihe technischer Rahmenbedingungen: Auf Geräteebene haben 

etwa neue Bauteile dafür gesorgt, die Leistungsdichte dezentraler 

Regler in einem Maß zu erhöhen, dass bei dem Hersteller 

Antriebsaufgaben 

bis 5 kVA 

Bemessungsleistung 

wirtschaftlich 

abzubilden sind. 

Echtzeit-Ethernet- 

Systeme wie 

Ethercat, 

Powerlink, Sercos 

oder Profinet 

erlauben aufgrund 

ihrer Bandbreite 

nahezu uneingeschränkte 

Topologien. 

So wird mit übergeordneten Anlagensteuerungen 

gearbeitet, dezentrale Ansätze kommen aber ebenfalls zum 

Tragen – und zwar elektromechanisch. Das kann Kosten sparen, 

insbesondere bei der Verkabelung und im Schaltschrankbau 

inklusive Klimatisierung. 

www.amk-antriebe.de 



Nano-Antriebe für Lasten von bis zu 

1,8 kg – auch im Vakuum 

Das Heben schwerer Lasten stellt für piezo-basierte Positionierer, 

die bei langen Verfahrwegen nanometergenaue Auflösung bieten 

sollen, oft eine Herausforderung dar. Das gilt nicht nur für den 

Einsatz in Standardumgebungsbedingungen, sondern insbesondere 

für (Ultra-)Hochvakuum-Anwendungen. Mit den neu 

entwickelten Produkten und Produktvarianten bietet Attocube 

nun eine Lösung für das Heben schwerer Lasten – selbst im 

(Ultra-)Hochvakuum: Alle Nano-Antriebe mit integrierter High 

Load-Option (/HL) sind für dynamische Kräfte von bis zu 5 N 

ausgelegt. Um höhere Lasten von bis zu 1,8 kg zu heben, können 

die Antriebe mit dem ECS Lift Upgrade-Kit nachgerüstet werden. 

Es wird in zwei Größen angeboten und kann mit dem entsprechenden 

xyz-Antrieb kombiniert werden. 

www.attocube.com 

Zuwachs bei DC-Kleinstmotor-Reihe 

Mit dem neuen DC-Kleinstmotor 

1727…CXR erweitert Faulhaber sein 

Antriebsprogramm im mittleren 

Leistungsbereich und ergänzt die 

CXR-Reihe um einen kompakten 

Antrieb mit 17 mm Durchmesser und 

einer Länge von 27 mm. Ein leistungsstarker 

Neodym-Magnet verleiht dem 

graphitkommutierten Motor eine hohe Leistungsdichte mit einem 

Dauerdrehmoment von 4,9 mNm. Der Temperaturbereich, in 

dem er eingesetzt werden kann, reicht von -30 bis +100 °C. Wie die 

anderen Antriebe dieser Serie lässt sich die Neuentwicklung mit 

Encodern sowie mit Präzisionsgetrieben aus einem abgestimmten 

Programm kombinieren. Zur Drehzahlregelung oder zum Positionierbetrieb 

kann der DC-Kleinstmotor wahlweise mit dem Speed 

Controller SC 1801 oder dem Motion Controller MCDC 3002 

angesteuert werden. 

www.faulhaber.com 

Hohe Leistungsdichte auf kleinem Raum 

Mit dem Synchronmotor DSE stellt Baumüller Maschinenbauern 

einen skalierbaren und kompakten Antrieb mit hoher Leistungsdichte 

zur Verfügung. Die Baureihe kann primär als Bausatzlösung 

in bestehende Maschinengehäuse integriert werden, ist aber auch 

als Gehäuseversion erhältlich. Der Motor eignet sich z. B. für 

Druck-, Kunststoff-, Textil- und Verpackungsmaschinen, aber 

auch für den Einsatz in weiteren Bereichen wie der Medizintechnik 

sowie für mobile Anwendungen. Je nach Baugröße verfügt 

der DSE über einen Leistungsbereich von 0,25 bis 15 kW und eine 

variable Spannungsauslegung von 12 bis 540 VDC. Der Drehzahlbereich 

reicht bis zu 9 000 1/min. Die individuellen Leistungsdaten 

des Motors werden mit der Anpassung der Wicklung bei 

gleichbleibendem Volumen erreicht. 

Der Einbaumotor ist in den 

Baugrößen 45, 71 und 100 erhältlich 

und kann je nach Bedarf auf individuelle 

Bedürfnisse angepasst 

werden. 

www.baumueller.de 

Sichere Servoantriebe bei 

Explosionsgefahr 

Für Produktionsanlagen, in denen ein explosives Gemisch aus 

Luft und Gasen, Dämpfen oder Nebeln entstehen kann, hat 

Jenaer Antriebstechnik die Atex-Motorenserie Ecospeed 

Baureihe B entwickelt. 

Die Servomotoren sind 

druckfest gekapselt 

und für den Einsatz in 

Zone 1 und 2 geeignet. 

Die Produktfamilie 

umfasst neun Ausführungen 

im Nennleistungsbereich 

bis 

1,5 kW mit Spitzendrehmomenten 

von 2 bis 12 Nm und einer maximalen Drehzahl 

von 8 000 min -1 . Eine Besonderheit sind mehrere Feedbacksysteme: 

Die Motoren sind verfügbar mit Inkrementalencoder, SinCos- 

Encoder und Multiturn-Absolutencoder. Optional können sie 

auch mit ATEX-konformen Planetengetrieben ausgerüstet 

werden. Durch die breite Auswahl an Servoverstärkern mit 

Zwischenkreisspannungen von 60 bis 600 VDC lassen sich 

Antriebslösungen für viele verschiedene Anwendungen 

realisieren. Die Servoverstärker sind als 1- oder 2-Achs-Geräte 

mit allen gängigen Feldbussen verfügbar. 

www.jat-gmbh.de 

High-Torque-Option bei Schrittmotoren 

bietet 50 % mehr Drehmoment 

Bei den integrierten Schrittmotorantrieben Lexium MDrive 

präsentiert Koco Motion eine High-Torque-Option. Die Antriebe 

bieten damit bis zu 50 % mehr Drehmoment in der Baugröße 

Nema 23. Das gilt für alle drei Motorlängen: single stack, double 

stack und triple stack. Der Schrittmotor kann nun z. B. mit dem 

3-stack-Motor bei einer Baulänge von 120 mm ohne Anschlussstecker 

ein max. Haltemoment von 2,9 Nm aufbringen. Eine 

Magnetausführung gestattet dabei die Torque-Funktion. Die 

Antriebe stehen damit in drei Ausführungen zur Verfügung: als 

leistungsreduzierter Motor, Standardmotor und Premiummotor. 

Beim Ersteren kann man nicht an der Kennlinie des Motors 

arbeiten, weil es hier keine Rückmeldung über Encoder gibt. 

Verfügt der Standardmotor über eine Rückmeldung, kann nah 

an der Kennliniengrenze gearbeitet werden. Zur Nachregelung 

und Verhinderung von Schrittverlust ermöglicht die Closed- 

Loop-Regelung HMT über den optional integrierten Encoder 

servo-ähnliche Laufeigenschaften ohne aufwendiges Tuning. 

Mit der High-Torque-Ausführung kann die Kennliniengrenze 

erreicht werden, wodurch sich das Drehmoment im Vergleich 

zur Standardversion verdoppelt. 

www.kocomotion.de 

Inserentenverzeichnis Heft 1-2/2016 

BRECO Antriebstechnik, 

Porta Westfalica...................................41, 43 

Bühler Motor, Nürnberg...........................25 

C + M GmbH, Issum...................................34 

Getriebebau NORD GmbH & Co. KG, 

Bargteheide.................................................... 3 

Heinrichs & Co. KG, Dommershausen.45 

Igus, Köln........................................................31 

Koyo Deutschland, Hamburg..................35 

maxon motor, München............................ 5 

SLF Spindel- und Lagerungstechnik, 

Fraureuth.......................................................33 

VDW, Frankfurt.............................................. 9 


„Auf Marktnischen ausrichten“ 

Interview mit Michael Preinerstorfer 

zur Umstrukturierung bei NSK Europe 

Der Spezialist für Wälzlager und 

Lineartechnik hat seine 

Organi sationsstruktur geändert, 

um Kunden zukünftig noch 

gezielter und individueller 

ansprechen zu können. Dazu 

wurden Markt nischen definiert, für 

die NSK einen besonderen 

Mehrwert bieten kann. 

Michael Preinerstorfer, Geschäftsführer 

der European Industrial 

Business Unit (EIBU) bei NSK, 

erläutert seine Pläne, NSK zum 

europäischen Marktführer in 15 bis 

20 Nischensegmenten zu machen. 

Michael Preinerstorfer, Sie haben 2015 

eine neue Organisationsstruktur bei NSK 

Europa eingeführt. Würden Sie uns die 

neue Struktur kurz skizzieren? 

Unser Unternehmen betreut Kunden in 

rund 50 Ländern. Um den vielschichtigen 

Kundenbedürfnisse noch gezielter und 

individueller gerecht zu werden, haben 

wir unsere neue Strategie „Select and 

Focus“ implementiert. Dazu haben wir 

unsere Kernbereiche Sektoren/OEM, 

Industrial Aftermarket und Automotive 

Aftermarket noch weiter ausgebaut. 

Darüber hinaus haben wir 15 bis 20 

Marktnischen definiert. Dazu zählen z. B. 

Walzwerke oder die Petrochemie – 

Branchen, in denen wir Kunden aufgrund 

unserer Erfahrung und Expertise einen 

besonderen Mehrwert bieten können. Wir 

können so schneller und umfassender 

kundenspezifische Lösungen auf Basis 

von Standardprodukten liefern. Und 

zugleich erhalten wir die Möglichkeit, 

maßgeschneiderte Produktstrategien für 

jede definierte Nische zu entwickeln. 

Hat die neue Struktur auch Ihre Länderorganisationen 

verändert? 

Ja. Die früheren Territory-Manager sind 

durch drei Regionaleinheiten ersetzt 

worden: Mitteleuropa, Westeuropa und 

Emerging Markets. In Zukunft wird jede 

dieser Regionaleinheiten Endkunden und 

Händler getrennt betreuen. Speziell die 

Schwellenländer, wozu wir Osteuropa, 

Russland, die Türkei, Middle East und 

Afrika zählen, bieten für uns besonderes 

Potenzial, da wir auf diesen Märkten 

bereits gut positioniert sind. 

Was hat sich in Bezug auf den 

Aftermarket-Bereich verändert? 

Er ist jetzt in zwei Teile aufgegliedert: 

Industrial Aftermarket und Automotive 

Aftermarket. Das Key-Account-Manage- 



Wie unterstützt das Mehrwertprogramm 

AIP die neue Struktur? 

AIP ist ein etabliertes und bewährtes Werkzeug, 

mit dem wir schon in allen Bereichen 

nachhaltige und erfolgreiche Unterstützung 

leisten konnten – mit Einsparungen 

zwischen 50 000 und über 1 Mio. EUR pro 

Jahr für unsere Kunden. Durch die neue 

Organisationsstruktur werden wir unsere 

Kunden noch effektiver beraten können, 

da wir unsere Expertise gerade in den avisierten 

Marktnischen ganz gezielt einsetzen 

können. Natürlich steht AIP weiterhin in 

allen anderen Bereichen zur Verfügung. 

Welche Änderungen ergeben sich 

für die OEMs? 

Bislang waren je nach Aufgabenstellung 

beim OEM-Kunden verschiedene 

Ansprechpartner von NSK zuständig. In 

der neuen Struktur ist jeweils ein festgelegter 

Branchenmanager durchgängig 

für MRO-, OEM- und AIP-Projekte beim 

Kunden zuständig. Der jeweilige Spezialist 

gibt dann seine umfassenden Branchenkenntnisse 

an das Engineering-Team weiter. 

Dadurch sind wir noch besser in der Lage 

maßgeschneiderte Kundenlösungen 

entwickeln zu können. 

Wie werden wichtige Einzelkunden 

jetzt betreut? 

Key-Account-Manager fungieren jetzt für 

Großkunden über nationale Grenzen 

hinweg als europaweite Ansprechpartner 

– ganz im Sinne des Prinzips „One Face to 

the Customer“. Das gilt sowohl für Großkunden 

im OEM-Bereich als auch für 

unsere Vertriebspartner im Aftermarket. 

bereits stark, und hier werden wir unser 

Engagement noch weiter ausbauen. Auch 

im Bereich der Bahntechnik steckt Potenzial. 

So ist NSK Marktführer in Japan, und 

unser dort erworbenes Know-how können 

wir auf den europäischen Markt übertragen, 

wo die französische Staatsbahn SNCF zur 

Zeit Feldtests mit Geschwindigkeiten bis 

320 km/h durchführt. In der Medizintechnik 

hat vor allem die Zahnmedizin eine große 

Zukunft. Hier gewährleisten NSK-Miniaturlager 

für Bohrer mit einem Durchmesser 

von 3 mm Rotationsgeschwindigkeiten bis 

40 000 U/min. 

Was sind Ihre Pläne für das Jahr 2016? 

Unsere Ziele für 2016 stehen im Zeichen 

der Konsolidierung. Wir möchten 

zunächst die neue Struktur weiter festigen 

und unseren Mitarbeitern die notwendige 

Zeit einräumen, sich in ihren neuen 

Aufgabenstellungen zu etablieren. 

Darüber hinaus feiert NSK am 8. November 

2016 seinen 100. Geburtstag. Mit der 

neuen Struktur wird die EIBU dann gut 

gerüstet ihren Beitrag dazu leisten können, 

das von NSK-Präsident Toshihiro Uchiyama 

gesteckte globale Umsatzziel von 1 Trillion 

Yen zu erreichen. 


Michael Preinerstorfer, 

Geschäftsführer der European 

Industrial Business 

Unit (EIBU) 

bei NSK 

ment für den Industrial Aftermarket wurde 

gestärkt, sowie eine Erweiterung der 

Teams für MRO (Wartung, Reparatur und 

Überholung) und den weiteren Ausbau 

unseres AIP-Mehrwertprogramms. Im 

Automotive Aftermarket möchten wir 

durch die Einführung unseres neuen 

Marketing-Konzepts in den nächsten Jahren 

deutliches Umsatzwachstum generieren. 

NSK Europe baut das AIP-Programm 

kontinuierlich durch Aftermarket-Zusatzleistungen 

aus. Wie ist der aktuelle Stand? 

Wir haben inzwischen 15 ausgebildete 

Condition-Monitoring-Experten im Bereich 

Industrial Aftermarket, die Kunden 

bei der Identifikation und Lösung von 

Problemen unterstützen. Darüber hinaus 

haben wir Werkzeuge für die Montage und 

Demontage von Lagern eingeführt. Und 

auch bei der Ausrichtung von Riemen und 

Wellen stellen wir uns mit professionellen 

Laser-Alignment-Tools auf. 

Wie stellt sich NSK zum Thema „Training“ 

auf? Wird es zukünftig auch mehr 

Anwenderschulungen geben? 

Ja. Wir planen derzeit den Aufbau von 

zunächst drei Schulungszentren in Europa, 

je eins in jeder Vertriebsregion. Bis 2018 

sind weitere zehn geplant. Gepaart mit 

online-Trainingsmöglichkeiten will NSK 

ab 2017 circa 10 000 Anwenderschulungen 

pro Jahr durchführen. Dabei stehen 

besonders die Emerging Markets im 

Fokus, in denen es spezifische 

Schulungsanforderungen gibt. Der 

praktische Umgang mit unseren 

Produkten wird Kunden sicherlich noch 

stärker an die Marke NSK binden. 

Für welche industriellen 

Branchen in Europa sehen Sie die 

interessantesten Perspektiven? 

Als Marktführer in Europa ist NSK bei 

Getrieben für Windkraftturbinen


Die Position entscheidet 

Effizienteres An-/Ausfahren durch optimierte Postion hydrostatischer Anhebebohrungen 

Thilo Koch, Abdelhakim Laabid 

Hydrostatische Anhebebohrungen dienen beim Einsatz von 

Vierflächengleitlagern dazu, Schäden bei Anfahr- oder Auslaufvorgängen 

zu vermeiden. Das Wirkungs-Leistungsverhältnis der Gleitlager kann 

durch exakte Positionierung der Anhebetaschen optimiert werden und 

damit auch die Auslegung der benötigten Hydraulikanlage. Die 

Anschaffungs- und Betriebskosten werden reduziert, das An- und 

Auslaufverhalten wird verbessert. 

Vierflächengleitlager weisen im Vergleich 

zu kreiszylindrischen Lagern ein sehr 

gutes dynamisches Verhalten auf und sind 

gegenüber Kippsegmentlagern preisgünstiger. 

Sie sind für Anwendungen mit schnelllaufenden 

Wellen, wie Turbogetriebe oder 

Turbokompressoren die günstigere Lösung. 

Ihre Eignung für hochtourige Maschinen ist 

auf die Tatsache zurückzuführen, dass Wellen- 

und Gleitflächenumfang zueinander 

nicht kreisparallel sind sondern der Mittelpunkt 

der Gleitfläche gegenüber dem des 

Lagers exzentrisch ist. Man spricht von Profilierung 

oder von Preload. 

Profilierung= 

Preload= 

Thilo Koch ist Leiter in Forschung & Entwicklung 

Abdelhakim Laabid ist im Bereich Berechnung, 

Forschung & Entwicklung tätig bei 

Zollern GmbH & Co. KG in Sigmaringendorf 

Wobei der Gleitflächenradius R GF 

von dem 

Bohrungsdurchmesser R B 

zu unterscheiden 

ist: 

R B 

=R GF 

-e , bzw. R B 

=R W 

+s r 



01 Profilierung und Preload 

02 Position hydrostatischer Anhebebohrungen bei Vierflächenlagern 

Die Position hydrostatischer 

Anhebebohrung 

Bei Anwendungen mit Bedarf an hydrostatischer 

Anhebung werden in der Regel Vierflächenlager 

mit zwei hydrostatischen Taschen 

eingesetzt. Jede Tasche bildet jeweils einen 

Winkel α von ca. 25 ° bis 45 ° zur Vertikalen. 

Durch die nachfolgend beschriebene Untersuchung 

soll die genaue und optimale 

Position der Taschen bestimmt werden. Die 

exakte Position ist bisher nicht definiert, 

vielmehr nehmen die Winkel Werte an, die 

auf Erfahrung basieren. 

Optimierung der Position 

Idealerweise erhält der Gleitlagerkontrukteur 

eine Vorlage mit der genauen Position 

der Hydrostatik-Taschen für die verschiedenen 

Lagerdimensionen, aus der die optimale 

Anhebung zu erwarten ist. Diese soll 

für belie bige Lagerdurchmesser gelten und 

zunächst auf analytischem Wege mit Hilfe 

trigonometrischer Beziehungen bestimmt 

werden. 

Die Anhebebohrungen sollen an der 

Stelle plaziert werden, wo sich Welle und 

Gleitfläche bei Stillstand berühren würden. 

Denn genau diese Stellen und deren unmittelbare 

Umgebung stellen aufgrund 

der kleinsten Spalte zwischen zunächst 

anliegender Welle und Gleitfläche die 

größtmöglichen Widerstände dar. Diese 

Widerstände definieren den Aufbau eines 

erforderlichen Anhebedruckes bei kleinstmöglichem 

Volumenstrom und damit 

min. Pumpenleistung. 

Zur Bestimmung dieser Berührungsstellen 

wird ein Winkel auf der Gleitfläche 

ermittelt, bei dem der vertikale Abstand zur 

nächsten Stelle bei zentrierter Welle am 

kleinsten ist. 

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03 Geometrie zur 

Bestimmung von h α 

= f ( α 

) 

04 Dreieck 1 und Dreieck 2 

Es werden für alle Winkel zwischen 25 ° und 

45 ° die genannten Abstände berechnet und 

untereinander mithilfe des min. Werts 

h α,min. 

verglichen. Hierbei hängt h α,min. 

vom 

Lagerbohrungsradius R GF 

, bzw. von der 

Krümmungsexzentrizität e und vom 

Wellen radius R W 

, bzw. Spiel s r 

ab. Der Lagerbohrungsradius 

R GF 

beinhaltet hierbei 

einer seits die Nenndimension des Lagers 

und andererseits den Preload. 

Einen funktionalen Zusammenhang 

zwischen α und h α 

erhält man mit Hilfe 

folgender Geometrie: Zerlegt man diese in 

zwei Dreiecke, dann lässt sich bei den gegebenen 

Größen Gleitflaechenradius RGF, 

Exzentri zität e und Spiel sr über trigonometrische 

Beziehungen der Abstand h α 

für 

jeden Winkel α durch die folgenden Schritte 

bestimmen: 

Auf diese Weise kann jedem Lagerspiel im 

Bereich 

n s r 

= 0,8 ‰ … 2,25 ‰ 

eine Reihe von Abständen h α 

in Abhängigkeit 

vom Winkel 

n α = 25 ° … 45 ° 

zugeordnet werden. Zu jeder Reihe gehört 

ein min. Abstand h α,min. 

, der schließlich die 

jeweilige optimale Position der hydrostatischen 

Bohrung darstellt. 

Im Rahmen der Untersuchung wurde die 

optimale Position hydrostatischer Anhebetaschen 

bei Vierflächengleitlagern über einen 

analytischen Ansatz untersucht. Diese wurde 

über die Berührungsstelle bzw. über den 

min. vertikalen Abstand h α,min. 

zwischen 

Welle und Lauffläche definiert. h α,min 

hängt 

dabei in erster Linie vom Spiel s r 

ab, das wiederum 

im Wesentlichen entsprechend der 

Geschwindigkeit ausgelegt wird. In einigen 

Fällen müssen Lager aber anwendungsbezogen, 

unter mehreren Geschwindigkeiten 

für unterschiedliche Zeitintervalle gefahren 

werden. In der Regel existiert für jede Lagergröße 

eine auf Erfahrungswerten basierend 

gemittelte Position für alle Lagerspiele. Die 

optimale Lage hydrostatischer Taschen ist je 

nach Drehzahl und Lagerspiel immer wieder 

neu auszuwählen. Dieses ist in der Praxis 

zwar aufwendig, jedoch sehr genau. Weiter 

ist h α, min. 

vom Preload-Wert aber auch von der 

Lagergröße abhängig. Je größer das Lager ist, 

desto kleiner wird der Winkel zur Positionierung 

der hydrostatischen Tasche. 

www. zollern.com 

05 Min. vertikaler Abstand h α, min. 

zw. Welle und Gleitfläche DN 160 06 Optimale Lage hydrostatischer Taschen in Abhängigkeit 

von Spiel und Lagergröße am Beispiel DN 160 und DN 335 



Elektrisch angetriebene Dosierpumpe 

Das Unternehmen SKF führt die elektrisch angetriebene Dosierpumpe 

Lincoln EDL1 ein. In Verbindung mit Progressivverteilern 

eignet sie sich zur Versorgung von sektionalen Schmiersystemen 

an ausgedehnten Maschinen bzw. Prozesslinien mit verschiedenen 

Schmierungsanforderungen oder unterschiedlichen Entfernungen 

vom zentralen Schmieraggregat. Die EDL1 von Lincoln ist eine 

Dosier- und Druckverstärker-Pumpe, die den ankommenden 

Druck von mindestens 2 bar auf bis zu 280 bar erhöht. Der EDL1 

ist eine wirtschaftliche Lösung und kann mit vorhandenen 

Leitungen, Anschlussmaterial und Versorgungspumpe verwendet 

werden. Da der Schmierstoff von einer Versorgungspumpe oder 

einer druckbeaufschlagten Kartusche bezogen wird, kann das 

Gerät auch an abgelegenen Standorten eingesetzt werden. Die 

Pumpe hat eine integrierte Steuerplatine für impuls- und zeitabhängige 

Schmierung und ist in der Lage, Schmierungsfehler zu 

erkennen. Sie eignet sich für die Lebensmittel- und Getränkeindustrie 

oder auch Eisenbahnanwendungen sowie die Zementund 

Schwerindustrie. 

www.skf.com 

Erhöhte Drehzahlen und höherer 

Temperaturbereich 

Pendelrollenlager der Serie Jtekt Hyper 

Strong (JHS) von Koyo bieten eine 

erhöhte Belastbarkeit, höhere maximal 

zulässige Drehzahlen und einen 

höheren Temperatureinsatzbereich. Eine 

längere Gebrauchsdauer erreichen sie 

durch eine verbesserte Materialspezifikation, 

bei der die Minimierung der nichtmetallischen 

Einschlüsse eine zentrale Rolle 

spielt. Ein optimiertes internes Design, speziell der 

Wälzkörper in Anzahl und Abmessungen und die Kontrolle des 

Abwälzvorganges der Wälzkörper auf den Laufbahnen reduzieren 

innere Reibungsverluste und verbessern so die Schmierung 

Dadurch wird die höhere zulässige Drehzahl erreicht. Durch die 

verbesserten Abwälzvorgänge der Wälzkörper ist zudem die axiale 

Tragfähigkeit des Lagers erhöht. 

www.koyo.eu 

Toroidalrollenlager mit hohen Tragzahlen bieten hohe Betriebssicherheit 

Mit dem FAG-Toroidalrollenlager Torb stellt Schaeffler eine neue 

Lagerbauart vor. Es handelt sich um ein winkeleinstellbares 

Rollenlager in X-life-Qualität. Das einreihige Wälzlager verfügt 

über lange, leicht ballige Rollen. Damit vereint 

es die Winkeleinstellbarkeit eines Pendelrollenlagers 

mit der axialen Verschiebbarkeit 

eines Zylinderrollen- oder 

Nadellagers. Aufgrund des Ausgleichs 

der axialen Verschiebung innerhalb des 

Toroidalrollenlagers treten nur sehr 

geringe, vernachlässigbare Reibkräfte auf. 

Die Lager eignen sich in Verbindung mit 

einem Pendelrollenlager als Festlager gut als Loslager. Dabei 

werden größere Tragzahlen bzw. ein kleinerer Bauraum als bei 

einer herkömmlichen Fest-Los-Lagerung erreicht. Selbst bei 

größeren Axialverschiebungen werden die Rollenreihen im festlagerseitigen 

Pendelrollenlager symmetrisch 

belastet. Torb dämpft die axiale Schwingung 

des gesamten Lagersystems. Die 

Toroidalrollenlager gibt es in zwei 

Ausführungen: vollrollig und als Lager 

mit Käfig. 

www.schaeffler.com 

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Kugellager und Rollenlager 

von 30 mm bis 1600 mm Außendurchmesser 

in verschiedenen Ausführungen 

Spindeleinheiten 

Bohr-, Fräs- und Drehspindeln 

Spindeln mit angeflanschtem 

bzw. integriertem Motor 

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Kompakte 

Nadellager mit 

hoher Tragfähigkeit 

Die Nadellager des Herstellers 

JNS, die von Findling 

vertrieben werden, verfügen 

über einen dünnen zylindrischen 

Wälzkörper. Die 

optimierte Profilierung verhindert 

das Auftreten von Kantenspannungen 

und sorgt so für 

eine höhere Belastbarkeit der 

Nadellager. Aufgrund des 

Linienkontaktes ist die radiale 

Tragfähigkeit im Vergleich zu 

Wälzlagerbauarten gleichen 

Querschnitts größer. Radialnadellager 

sind nur für radiale 

Kräfte geeignet. Vorzugsweise 

kommen sie für mittlere 

Belastungen bei mittleren 

Drehzahlen in Getrieben sowie 

im Maschinenbau zum Einsatz. 

Axialnadellager dagegen sind für 

axiale Kräfte ausgelegt. Je nach 

erforderlicher Tragfähigkeit 

können Axialnadelkränze mit 

Axial- oder Laufscheiben gepaart 

werden. Mehrreihige 

Nadelkränze für höchste 

Tragzahlen werden z. B. in 

Axialkolbenpumpen eingesetzt, 

wogegen Ausführungen mit 

integrierten Axialscheiben u. a. 

in Hebewerkzeugen und 

Nebenaggregaten von Schienenfahrzeugen 

verbaut werden. 

Findling bietet Nadellager von 

JNS darüber hinaus auch mit 

kombinierten Radial- bzw. 

Axiallagerungen an. 

www.findling.com 

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Hochleistungslager für Hochgeschwindigkeitszüge 

Für Hochgeschwindigkeitszüge in 

Japan hat NSK Hochleistungs-Wälzlager 

für Achsen, Motoren und Antriebseinheiten 

entwickelt, die in einem neuen 

Prestigeprojekt im Schienenverkehr 

zum Einsatz kommen werden. Die 

Lager wurden für Schienenfahrzeuge 

des Typs H5 spezifiziert, die auf der im 

Bau befindlichen Hokkaido-Shinkansen- 

Hochgeschwindigkeitstrasse zwischen 

Shin-Aomori und Sapporo rollen 

werden. Um Sicherheit und Zuverlässigkeit 

bei den superschnellen Zügen zu 

gewährleisten, wurden beispielsweise 

zweireihige NSK-Zylinderrollenlager mit Ölbadschmierung für die 

Achsen ausgewählt. Bei diesen Produkten bleibt die Wärmeentwicklung 

selbst bei hohen Drehgeschwindigkeiten im Rahmen. Ausgewählt 

wurden außerdem keramikbeschichtete, isolierte Wälzlager für die 

Fahrmotoren. Diese sorgen für eine hohe Zuverlässigkeit und verhindern elektrischen Lochfraß an 

den Laufbahnen, der durch Potenzialunterschiede auftritt. Bei den Antriebseinheiten, die erheblichen 

Vibrationen ausgesetzt sind, entschied sich Hokkaido für NSK-Lager mit hochfesten, zur 

Verbesserung der Stoßfestigkeit nitriergehärteten Käfigen. Letztlich fiel die Wahl des bevorzugten 

Lagerherstellers auf NSK aufgrund der strengen internen Qualitätssicherung, die eine erstklassige 

Produktgüte gewährleistet. Zugleich bemüht sich NSK, Wälzlager kleiner und leichter auszulegen, 

um Energiebedarf und Umweltbelastung zu minimieren. 


Retrofit mit Maßanfertigung für Dreh-Fräszentrum 

Das Unternehmen Rodriguez bietet Speziallager in diversen 

Ausführungen an, mit denen sich konstruktive oder wirtschaftliche 

Sonderfälle lösen lassen. Mit einer maßgefertigten 

Kreuzrollendrehverbindung z. B. hat der Hersteller ein 40 

Jahre altes vertikales CNC-Dreh-Fräszentrum wieder fit 

gemacht. Die Verbindung dient dabei als Drehlagerung des 

Drehtisches. Auf der Maschine lassen sich Werkstücke bis 20 t 

spanabhebend bearbeiten. Die Maße der Verbindung 

betragen 1 340,40 × 780 × 216 mm. Das alte Lager wurde 

ausgebaut und vermessen. Es entstand eine Fertigungszeichnung, 

die als Vorlage für die Fertigung des Speziallagers diente. Der Fokus lag dabei auf Passgenauigkeit, 

Form und Funktion. So hat das neue Lager einen Rund-/Planlauf von ≤ 5 µm und 

verfügt auch über identische Verzahnungsdaten. Mit dieser Lösung, so der Hersteller, könne das 

Dreh-Fräszentrum wohl „noch weitere 40 Jahre seinen Dienst tun“. 

www.rodriguez.de 

Miniaturrillenkugellager aus Niro-Stahl 

Das Produktportfolio von Hecht Kugellager beinhaltet Wälzlager in allen Ausführungen, Materialien 

und Größen. Zum angebotenen Gesamt-Sortiment an Wälzlagertechnik in Standard- und Premiumqualität 

zählen auch Miniatur-Kurvenrollen aus japanischer Produktion, die hinsichtlich ihrer 

genauen Kurven- und Linearbewegungen in der Präzisionsmessung und Büroautomation Verwendung 

finden. Die Speziallager vertragen verhältnismäßig hohe 

Radialbelastungen trotz der Einsparung an Gewicht und Größe 

aufgrund der als Wälzkörper eingebauten Nadeln. Für den 

Einsatz in feuchten und hygienisch sensiblen Umgebungen 

sind die Kurvenrollen in korrosionsbeständiger Edelstahl- 

Ausführung verfügbar. Das Unternehmen entwickelt und 

realisiert zudem applikationsspezifische Sonderlösungen. 

www.hecht-hkw.de 

34 antriebstechnik 1-2/2016 

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Pendelrollenlager für hohe Belastungen 

Die KBT-Pendelrollenlager von Knapp Wälzlagertechnik bestehen 

aus zwei Rollenreihen, die in einer gemeinsamen konkaven 

Laufbahn käfiggeführt im Außenring abrollen. Der Innenring 

führt den Käfig und die Wälzkörper. Pendelrollenlager nehmen 

hohe, oft turbulente Radialkräfte auf, überlagert nehmen sie 

ebenso Axialkräfte auf. Auch bei starken Vibrationen sind sie 

verschleißbeständig und unempfindlich gegen Fluchtfehler und 

Stoßbelastungen. Sie haben eine hohe Fresslastgrenze und 

Maßstabilität. Pendelrollenlager können dynamische Winkelfehler 

bis 1° aufnehmen. Eingesetzt werden die KBT-Pendelrollenlager 

in unterschiedlichen Vibrationsaggregaten und in Maschinen mit 

hoher Beanspruchung. Die Wälzlager in den Erregereinheiten 

dieser Maschinen müssen neben hohen Belastungen und hohen 

Drehzahlen auch Beschleunigungen und Zentrifugalkräfte 

aufnehmen. Vielfach herrschen darüber hinaus ungünstige 

Umweltbedingungen wie Schmutz und Feuchtigkeit. KBT-Pendelrollenlager 

werden kundenspezifisch an die jeweilige Einsatzsituation 

angepasst. 

Hochgenauigkeits-Schrägkugellager für 

Werkzeugmaschinenspindeln 

Das Unternehmen SKF hat eine Hochleistungslagerung entwickelt, 

die das Kernstück einer neuen Generation von Werkzeugmaschinenspindeln 

bildet. Die Spindeln ermöglichen den Anwendern 

Produktivitäts- sowie Qualitätssteigerungen und sollen dem 

Werkzeugmaschinenbauer 

Vigel helfen, neue Märkte zu 

erschließen. In der bei Vigel 

umgesetzten Lösung verfügt 

jede Spindel über einen 

abgestimmten Lagersatz, 

der sich durch die Fähigkeit 

auszeichnet, bei hohen 

Drehzahlen mit hohen Steifigkeitsniveaus 

zu arbeiten. Dabei 

werden die Hochgenauigkeitslager 

beidseitig durch 

integrierte Dichtungen aus 

Acrylnitril-Butadien- 

Kautschuk (NBR) geschützt. Der ölbeständige Werkstoff ist mit 

Stahleinsätzen verstärkt und verfügt über eine hohe Verschleißfestigkeit. 

Das wirkt Verunreinigungen durch Schneidflüssigkeiten 

oder mikrofeine Metallspäne auch auf lange Sicht entgegen. 

Außerdem ist die Dichtung mit einem Profil versehen, das in 

Verbindung mit einem hochwertigen, niedrigviskosen Wälzlagerfett 

Reibungsverluste und Rollwiderstand minimiert. 

www.skf.com 

www.knapp-waelzlagertechnik.de 

Paketlösung bietet Reibringe zusammen 

mit Radkörpern an 

Das Unternehmen Contitech Vibration Control hat sein Produktprogramm 

für Reibringe der Marke Rotafrix erweitert. Seit 

Kurzem sind die Antriebskomponenten in 

vielen Größen als Paket zusammen mit 

den passenden Radkörpern erhältlich. 

Die Paketlösung basiert auf dem Hintergrund, 

dass Reibringe im Gegensatz zu 

Reibrädern nicht fest auf eine Felge 

vulkanisiert sind, sondern lediglich auf 

einen Radkörper aufgezogen werden. 

So mussten bislang Anlagenbetreiber 

selbst den benötigten Radkörper zur 

Verfügung stellen oder sogar anfertigen 

lassen. Dieser Prozess soll durch die 

Paketlösung vereinfacht werden. 

Reibringe kommen in Wälzgetrieben zum 

Einsatz und werden zur geräuscharmen 

Übertragung von Drehbewegungen eingesetzt. Hergestellt aus 

speziellen Elastomerwerkstoffen bieten sie große Übertragungskräfte 

und ermöglichen wirtschaftliche Antriebslösungen. In 

Trommelantrieben übernehmen Reibringe zwei Aufgaben: Die 

tragfähigen Elemente lagern die Trommeln sowie das darin 

befindliche Material und reduzieren so Schwingungen. Gleichzeitig 

übertragen sie die Energie, die zum Drehen der Trommel 

benötigt wird. 

www.contitech.de 

Die Neue Pendelrollenlager 

längere Lagerlebensdauer 

höhere maximal zulässige Drehzahlen 

verbesserte axiale Belastbarkeit 

höherer Temperatureinsatzbereich 

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Koyo.indd 1 27.01.2016 14:44:19


100 000 

Umdrehungen 

pro Minute 

High-Speed-Getriebe für hohe Leistungs - 

anforderungen und extreme Einsatzbedingungen 

Maria Hergesell 

Getriebe mit hohen Drehzahlen 

bewegen sich hinsichtlich 

Schmierung, Lagerung, Betriebstemperatur 

und Wellendynamik in 

Grenzbereichen. Daher erfordern 

derartige High-Speed-Getriebe 

bezüglich der Auslegung eine hohe 

Entwicklungs- und 

Fertigungskompetenz. 

Dr.-Ing. Maria Hergesell ist Leiterin 

Technologiemanagement bei der 

Wittenstein Bastian GmbH in Fellbach 

Eine typische High-Speed-Getriebeanwendung 

ist z. B. die Gewinnung von mechanischer 

oder elektrischer Energie aus einer in 

heißem Gas laufenden Turbine. Die hohen 

Drehzahlen von bis zu 100 000 U/min müssen 

hier über ein Getriebe reduziert werden, um 

die mechanische Leistung direkt nutzen zu 

können oder über einen Generator in Strom 

zu wandeln. Hierfür sind spezielle Getriebe 

zu entwickeln, die exakt auf die spezifischen 

Anforderungen zugeschnitten sind. 

Das Unternehmen Wittenstein Bastian 

entwickelt und fertigt solche High-Speed- 

Getriebe und setzt sie z. B. in Energierückgewinnungssystemen, 

im Rennsport oder 

bei angetriebenen Werkzeugen ein. Die 

Entwicklung der Getriebe beginnt mit der 

technischen Detailklärung in Zusammenarbeit 

mit dem Anwender. Dabei sind neben 

dem technischen Vertrieb auch Vertreter 

des Engineering-Teams und der Produktion 

beteiligt. Eine mit dem Anwender abgestimmte 

Spezifikation bildet die Basis für 

die Entwicklung. Hier werden vor allem die 

Auslegungsziele definiert und priorisiert. 

Für Energiegewinnungssysteme ist der Wirkungsgrad 

des Getriebes von hoher Bedeutung. 

Zudem muss eine ausreichende Tragfähigkeit 

sichergestellt werden: Üblich ist in 

dieser Branche eine Betriebsdauer von 

mind. 15 Jahren. Bei den anliegenden Drehzahlen 

und den damit verbundenen Lastwechselzahlen 

ist eine lebensdauerfeste 

Auslegung der meisten Komponenten daher 

unumgänglich. Bei mobilen Anwendungen 

ergeben sich zusätzliche Forderungen, wie 

eine kompakte Bauweise und ein geringes 

Gewicht. Bei Energierückgewinnungssystemen, 

die in der Nähe von Personen betrieben 

werden, ist zudem auf die Geräuschanregung 

zu achten. 

Von der Idee bis zur Serie 

Die Entwicklung eines Sondergetriebes 

geschieht bei Wittenstein Bastian in enger 

Abstimmung zwischen Engineering-Team 

und Produktion, die in unmittelbarer räumlicher 

Nähe zueinander arbeiten. Die Verzahnung 

von Entwicklung und Fertigung beginnt 

jedoch schon innerhalb der Engineering-Abteilung. 

Diese besteht aus 10 Ingenieuren, die 



01 High-Speed- 

Getriebe für 

unterschiedliche 

Anforderungen 

ihren Ausrich tungs schwer punkt in einem 

der folgenden drei Bereiche haben: Konstruktion 

von Getrieben, Berech nung von 

Stirnrädern, Kegelrädern und weiteren Maschinenelementen 

oder spanende Fertigungstechnologien 

und Wärmebehandlung. 

Bei der Konzeption eines High-Speed- 

Getriebes stellt die hohe Drehzahl besondere 

Anforderungen an die Auswahl von 

Verzahnung, Werkstoff und Lager. Nach 

dieser Phase werden die Maschinenelemente 

dimensioniert. Hierbei werden klassische 

Maschinenelemente wie Wellen, 

Welle-Nabe-Verbindungen - z. B. evolventische 

Mitnehmerverzahnung, Passfeder, 

Presssitz, Schweißverbindung - oder Lager 

nach gängigen analytischen oder numerischen 

Methoden ausgelegt. Für die Optimierung 

von Stirn- und Kegelrädern hinsichtlich 

Tragfähigkeit, Wirkungsgrad und 

Geräuschanregung sind langjährige Erfahrungen 

und fundiertes Grundlagenwissen 

über Verzahnungskorrekturen vorhanden. 

Die Berechnung findet mithilfe von Programmen 

wie Kisssoft, FVA-Workbench, Bearinx 

oder Ansys statt. 

Für die Bestimmung 

der optimalen Verzahnungskorrekturen 

des 

High-Speed-Getriebes werden automatisierte 

Massenrechnungen verschiedener 

Korrekturvarianten unter Berücksichtigung 

von Wellen- und Gehäuseverformungen 

sowie Lagerspielen berechnet und über 

einen Filter-Algorithmus hinsichtlich Tragfähigkeit, 

Geräuschanregung und Toleranzempfindlichkeit 

bewertet. So können bei 

vergleichbaren Aufgabenstellungen schon 

Geräuschverbesserungen von über 10 dB an 

existierenden Getrieben realisiert werden. 

Die Modellierung der Bauteile geschieht mithilfe 

des 3D-CAD-Systems NX von Siemens. 

Aus den virtuellen Modellen der Getriebe 

werden in Zusammenarbeit mit Produktion 

und Qualitätssicherung fertigungs gerechte 

Zeichnungen abgeleitet. Auf Basis der 3D- 

Modelle können via CAD-CAM-Schnittstelle 

auch die Aufwände und Fehlerquellen in 

der Vorbereitung unterschiedlicher Fertigungsschritte 

reduziert werden, z. B. beim 

Drehen, Fräsen oder Rundschleifen. Durch 

diese Möglichkeiten werden die Aluminium- 

Gehäuseteile der ersten Prototypen des 

Getriebes, ohne die zeitintensive Ableitung 

von detaillierten Fertigungszeichnungen, in 

einem Arbeitsgang aus dem Vollen gefräst. 

Bei der Entwicklung wird von Anfang an die 

zukünftige Fertigung und Montage im Auge 

behalten. 

Die zulässigen Fertigungstoleranzen sowie 

die notwendigen Anlage- und Spannflächen 

werden gemeinsam mit der Produktion definiert. 

So sind bei High-Speed-Getrieben aufgrund 

der hohen dynamischen Zusatzkräfte 

nur geringe Rundlaufabweichungen zulässig. 

Zum Teil müssen die Wellen zusätzlich im 

montierten Zustand gewuchtet werden. Bei 

der Auslegung und Fertigung von Prototypen 

wird, soweit möglich, auf vorhandene Werkzeuge 

und Spannmittel zurückgegriffen, 

um die mitunter hohen Lieferzeiten von 

8-16 Wochen zu umgehen. Erfordert die 

Konstruktion zwingend gesonderte Verzahnungsgeometrien, 

wird auf die flexibelsten 

Fertigungsverfahren, wie das Profilschleifen 



aus dem Vollen oder das Wälzschleifen mit 

zeilenweisem Abrichten für die Fertigbearbeitung, 

das Drahterodieren für Vor- und 

Fertigbearbeitung oder die 5-Achs-Fräsbearbeitung, 

zurückgegriffen. Dabei müssen 

die fertigungsbedingten Besonderheiten, 

wie Verschränkungen und deren Richtung 

berücksichtigt werden, um die Übertragbarkeit 

von Versuchsergebnissen in die 

Serie sicherzustellen. 

Fertigung eines 

High-Speed-Sondergetriebes 

Gefertigt werden die Getriebe im Werk in 

Fellbach. In der klimatisierten Produktion 

werden auf Präzisionsmaschinen pro Jahr 

mehr als 1,4 Mio. Zahnräder hergestellt 

und ca. 5 000 Getriebe montiert. Dabei sind 

alle Bearbeitungsschritte intern möglich: 

Drehen/ Fräsen, Hartdrehen, Rundschleifen, 

Verzahnungsfräsen, Verzahnungsstoßen, 

Verzahnungsschleifen (Wälz- und 

Profilschleifen) oder Fügen. Neben den 

spanenden Verfahren ist auch die hauseigene 

Wärmebehandlung, in der Zahnräder 

vergütet, einsatzgehärtet und tiefgekühlt 

werden können, ein Kernprozess des Unternehmens. 

Jede Charge wird nach der 

Wärmebehandlung von Mitarbeitern im 

eigenen Materialprüflabor hinsichtlich 

ihrer Qualität untersucht. Dies umfasst – 

neben der Prüfung der Materialzusammensetzung, 

der Oberflächenhärte und 

des Härtetiefenverlaufs – auf Wunsch auch 

02 In der Wärmebehandlung 

werden die Zahnräder 

vergütet, einsatzgehärtet 

und tiefgekühlt 

die optische Analyse des Gefüges anhand 

eines geätzten Schliffes. 

Um diese Fertigungskompetenz nutzen und 

erweitern zu können, investiert das Unternehmen 

kontinuierlich in neue, leistungsfähige 

Maschinen. Zusätzlich verfügt Wittenstein 

Bastian über ein weites Netz von bewährten 

Wertschöpfungspartnern. Auf diese kann 

bei Kapazitätsengpässen oder bei intern 

nicht verfügbaren Fertigungstechnologien, 

z. B. Elektronenstrahlschweißen oder Nitrieren, 

zurückgegriffen werden. Im Messraum 

der Güteklasse 2 nach VDI/VDE 2627 

mit Klingelnberg- und Zeiss-Messmaschinen 

stellt der Getriebehersteller sicher, dass 

die Verzahnungen, Wellen und Gehäuse 

konstant den hohen Qualitätsanforderungen 

entsprechen. Zur Überprüfung der Funktion 

des Getriebes existiert ein eigenes zugangsbeschränktes 

Prüffeld. Hier können einfache 

Funktionsprüfungen durchgeführt werden. 

Für weiterführende Untersuchungen kann 

auf ein Netz von Prüfeinrichtungen, z. B an 

Universitäten, ausgewichen werden. Auf 

Basis der Ergebnisse kann dann in Zusammenarbeit 

von Engineering, Produktion und 

Anwendern die Optimierung des Getriebes 

für den Serieneinsatz erfolgen. 

www.wittenstein.de 

03 Gefertigt werden die 

Getriebe im Werk in Fellbach, der 

„Urbanen Produktion der Zukunft“


Ex-Motoren erfüllen jüngste 

Effizienznormen 

Ex-zugelassene IE4-Motoren 

bietet Bauer Gear Motor mit 

der S-Serie an. Sie können in 

Anwendungen genutzt werden, 

in denen Motoren mit 

ATEX-Zulassung vorgeschrieben 

sind oder Energieeinsparungen in 

derselben Größenordnung erreicht werden sollen, 

wie sie in anderen Industriebereichen möglich sind. 

Die Modelle der Serie decken den Leistungsbereich von 0,55 bis 

15 kW ab und sind zugelassen für explosionsgefährdete Bereiche 

der Zone 1 und 21. Die Bauart erzielt hohe Leistungen bei der 

Umwandlung elektrischer Energie in mechanische Kraft und 

liefert eine konstante Drehzahl unabhängig von der Last. Das 

heißt, dass die Motordrehzahl auch bei Lastschwankungen oder 

Spannungsabfall nicht variiert, solange die Netzfrequenz konstant 

bleibt. Die Serie gehört zur Familie der Permanentmagnet- 

Synchronmotoren, deren Bauweise die Wärmeverluste am Läufer 

um 100 % und die Gesamtverluste um rund 25 % reduziert. Der 

Gesamtwirkungsgrad wird um 10 % oder mehr gesteigert. 

www.bauergears.com 

Getriebe für Anwendungen mit 

hohen Drehzahlen 

Mit der neuen Baureihe BPV erweitert Baumüller sein Angebot 

an Planetengetrieben um schrägverzahnte Getriebe für 

Anwendungen mit hohen Drehzahlen. Die Baureihe weist eine 

hohe Verdrehsteifigkeit auf und 

kann hohe Axial- und Radialkräfte 

aufnehmen. Sie ist 

besonders leise sowie präzise 

und bietet optimierten Gleichlauf 

und Lebensdauerschmierung. 

Die Getriebe stehen in 

einer Standardversion und einer 

Variante mit Flanschausführung 

zur Verfügung. Besonders die 

Anforderungen der Baumüller-Motoren der Baureihe DSP, die 

Nenndrehzahlen bis zu 6 000 min -1 erreichen, sowie die der 

dynamischen Servomotoren der Reihe DSD2 erfüllen die 

BPV-Getriebe zuverlässig. Für alle Branchen mit hohen Ansprüchen 

an die Geschwindigkeit stellt das Unternehmen so eine 

robuste und zuverlässige Motor-Getriebe-Kombination zur 

Verfügung. 

www.baumueller.de 

Hohe Momente auf 

kleinem Bauraum 

Eine Ergänzung zu den Planeten- und 

Schneckengetrieben von Dunkermotoren ist 

das Spirotec-Getriebe. Zentral bei der Winkelgetriebe-Baureihe 

STG ist der spiralverzahnte Radsatz, 

der es mit geringem Achsabstand ermöglicht, auf kleinem 

Bauraum hohe Momente zu übertragen. Beide Verzahnungsteile 

bestehen aus gehärtetem Stahl, sodass das Getriebe verschleißfrei 

läuft und der Schmierstoff frei von Kontamination bleibt. Dies 

wirkt sich positiv auf die Dichtringe der Antriebs- und Abtriebswelle 

aus. So eignet sich das Getriebe besonders für die Kombination 

mit bürstenlosen DC-Motoren zum wartungsfreien Einsatz. 

Das Gehäuse in Monoblock-Bauweise sorgt für eine hohe 

Präzision des Zahneingriffes und eine verbesserte Steifigkeit des 

Antriebssystems. Eine hohe Laufruhe wird durch eine exakte 

Abrollbewegung erreicht. Verfügbar ist die Baugröße STG 65 mit 

den Untersetzungen 5; 10 und 25:1 in den Ausführungen Vollwelle 

mit Passfeder oder Hohlwelle mit Passfedernut. 

www.dunkermotoren.de 

Fräsen für Kegelräder 

Das Unternehmen Minitoolscoating baut komplette Fräsen für 

Kegelräder. Nun weitet der Hersteller sein Tätigkeitsfeld auch auf 

Komplementärbereiche aus. Hierzu zählen das Schleifen und 

Veredeln von Werkzeugen zur Bearbeitung von Zahnrädern sowie 

die Beschichtung von Werkzeugen, Formen und mechanischen 

Elementen. Ein Qualitätsmerkmal, das die Kunden in erster Linie 

schätzen, ist die Präzision der Werkzeuge. So wird jedes Werkzeug 

in allen Details und allen Produktionsphasen mit Prüfstationen 

kontrolliert. Darüber hinaus weisen sämtliche Werkzeuge in den 

aktiven Bereichen eine exakte Oberflächenendfertigung mit einer 

Struktur auf, die der des Läppen ähnelt. Das zweite Qualitätsmerkmal 

bilden die Wahl des Edelstahls und die Sorgfalt, mit der 

dieser gehärtet wird. Das Standard des Unternehmens ist ASP23 - 

Edelstahl aus Pulver mit gehobenem Härtegrad und optimaler 

Lebensdauer, das ideal für im Dauertakt arbeitende Schneide- 

Werkzeuge geeignet ist. 

www.minitoolscoating.com 

Neue Baugrößen bei gerollten Kugelgewindetrieben 

Das Unternehmen Hiwin erweitert sein Angebot an gerollten Kugelgewindetrieben mit kleinen Durchmessern, 

die sich u. a. für den Einsatz in Miniatur-Bearbeitungszentren, Graviermaschinen, Pick-and- 

Place-Anwendungen oder 3-D-Druckern eignen. Die neuen Ausführungen haben 12 mm Spindeldurchmesser 

und Steigungen von 5 und 10 mm sowie 16 mm-Spindeldurchmesser und eine Steigung von 

20 mm. Die Kugelgewindetriebe verfügen über Flanschmuttern mit Kassettenrückführung, die auch 

bei kleinen Mutterdurchmessern und kurzen Bahnlängen eine hohe Tragfähigkeit gewährleisten. 

www.hiwin.de 



Ein guter Ersatz 

Einkonus-Synchronring aus Stahl kommt ohne zusätzliche Reibbeläge aus 

Ottmar Back 

Leichter, kompakter, robuster: 

drei Eigenschaften, die schwer zu 

vereinbaren sind. Der Hoerbiger 

Einkonus-Synchronring − Blocker 

Ring Basic (BRB) aus Stahlblech 

verbindet sie dennoch. OEMs und 

Getriebehersteller profitieren 

zudem von der neuentwickelten 

Rillierung des BRB. Sie reduziert 

die Verschleißanfälligkeit. 

Im hochvolumigen Getriebe-Einstiegssegment 

kommen bei der Synchronisierung 

häufig Synchronringe aus Messing zum 

Einsatz. Denn die Kupferlegierung verfügt 

über selbstschmierende Eigenschaften 

und eignet sich daher selbst – also ohne separaten 

Belag – als Reibmaterial. Dennoch 

halten sich die daraus resultierenden Kostenvorteile 

von Messingkomponenten in 

Synchronisierungssystemen in Grenzen. 

Denn Messing ist aufgrund seines hohen 

Kupferanteils ein verhältnismäßig teurer 

Werkstoff und besitzt nur eine begrenzte 

Verschleißfestigkeit. Zudem lassen sich 

bestimmte Fertig-Geometrien bei Messing 

nicht im reinen Umformungsprozess verwirklichen. 

In einem zweiten Schritt sind 

dann stets spanende Nachbearbeitungen 

notwendig, welche die Produktionskosten 

in die Höhe treiben. 

Verschleißmindernde 

Mikro-Rillierung 

Vor diesem Hintergrund bietet der BRB eine 

wirtschaftlichere Alternative zu Messing 

Dipl.-Ing. Ottmar Back ist Leiter 

Produktmanagement bei der Hoerbiger 

Antriebstechnik GmbH in Schongau 

ringen. „Die größte Herausforderung 

bei der Entwicklung bestand 

darin, die Konusflächen 

des Stahlrings so zu gestalten, 

dass wir auf zusätzliche Reibbeläge 

verzichten können“, erklärt 

Peter Echtler, Leiter der 

Vor entwicklung bei der Hoerbiger 

Antriebstechnik Holding GmbH. 

Denn anders als Messing hat Stahl 

keine selbstschmierenden Eigenschaften. 

Ohne separaten Belag drohten hier 

bisher Oberflächenbeschädigungen am 

Ring bis hin zum Verschweißen der Reibpartner. 

„Diese Schwierigkeit haben wir mit 

einer Mikro-Rillierung – genannt Hoerbiger 

Microgroove – gelöst, die beim BRB anstatt 

eines gesonderten Belags die Reibarbeit 

übernimmt“, führt Echtler fort. 

Dank des perfektionierten Produktionsprozesses 

und verschleißmindernder Wärmebehandlung 

im Nitrierofen werden alle 

Funktionsmerkmale, Endmaße sowie die 

Rillierung des BRB im Umformwerkzeug 

hergestellt. Eine nachträgliche, spanende 

Bearbeitung ist nicht notwendig. 

Leichter und robuster 

Auch in Sachen Robustheit kann der BRB 

überzeugen. Das zeigen die Ergebnisse der 

Dauerfestigkeitsprüfung: 

Verglichen mit 

Messingringen konnte 

der axiale Verschleiß um 

rund 90 % reduziert werden. 

Dank der geringeren Wärmedehnung von 

Stahl lassen sich zudem die Spaltmaße 

optimieren. Darüber hinaus bietet der 

Stahlring einen Gewichtsvorteil gegenüber 

klassischen Messingringen. Da Stahl härter 

und damit belast barer ist als Messing, sind 

beim BRB deutlich niedrigere Wandungsstärken 

notwendig. Aus diesem Grund ist 

der BRB – trotz des höheren Volumengewichts 

von Stahl – bedeutend leichter als 

ein herkömmlicher Messingring. Der BRB 

von Hoerbiger befindet sich derzeit in der 

Erprobungsphase mit einem Pilotkunden. 

Die weiteren Entwicklungsschritte sehen 

einen Start der Serienproduktion ab Oktober 

2015 vor. 

www.hoerbiger.com 

Der Stahlring bietet einen 

Gewichtsvorteil gegenüber 

klassischen Messingringen 



Edelstahl-Planetengetriebe mit 

20 mm Durchmesser 

Das Edelstahl-Planetengetriebe 

20/1R von Faulhaber 

ermöglicht bei einem 

Durchmesser von 20 mm ein 

Dauerdrehmoment von 

800 mNm, im Intervallbetrieb 

kurzzeitig bis zu 1 100 mNm. 

Die Eingangsdrehzahl 

erreicht 12 000 min -1 . Es lässt 

sich mit DC- und bürstenlosen 

Motoren sowie mit 

Schrittmotoren von 17 bis 22 mm Durchmesser kombinieren. 

Dank des vorgespannten Kugellagers hat die Abtriebswelle kein 

axiales Spiel. Das Getriebe ist ein- bis fünfstufig verfügbar, die 

Spanne der 16 möglichen Untersetzungsverhältnisse reicht von 

3,71 bis 1 526. Des Weiteren gibt es die Wahl zwischen dem 

normalen Temperaturbereich von -10 bis 125 °C und einer 

Tieftemperaturvariante mit -45 bis 100 °C. Damit ist der typische 

Temperaturbereich für Planetengetriebe aus Metall deutlich 

ausgeweitet. Zahlreiche Produktvarianten, darunter eine autoklavierbare 

Version, erlauben die leichte Anpassung an diverse 

Anwendungen. Der Anschluss des Planetengetriebes ist mit dem 

seines Vorgängers 20/1 kompatibel. 

www.faulhaber.com 

Kegelradgetriebe mit 50 Nm 

Abtriebsdrehmoment 

Das Unternehmen Nord Drivesystems erweitert seine zweistufige 

Kegelradgetriebebaureihe um ein kleineres Modell für Abtriebsdrehmomente 

bis 50 Nm. Damit stehen für den kleinen Lastbereich 

jetzt neben Schneckengetrieben auch Einheiten in effizienter 

Kegelstirnradbauart zur Verfügung. Aufgrund der hohen Verarbeitungsqualität 

sind die 

Getriebe mechanisch 

belastbar und widerstehen 

großen Krafteinwirkungen 

auf die 

Abtriebswelle. Die 

kurzfristige Überlasttoleranz 

beträgt 275 % – 

ausreichend, um die 

Zeit zu überbrücken, 

bis der Motorschutz auslöst, sodass nach einer mechanischen 

Blockade in der Regel keine Beschädigungen auftreten und ohne 

Wartungsunterbrechung weitergearbeitet werden kann. Die neuen 

Modelle ergänzen die bestehende Baureihe, die jetzt sechs 

Baugrößen mit Drehmomenten bis 660 Nm umfasst. Nord liefert 

sie mit Hohl- und Vollwelle, ein- oder beidseitigem Wellenabgang, 

für Fuß- oder Flanschmontage sowie in einer offenen und einer 

geschlossenen Bauweise. 

www.nord.com 

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Der BRECObasic ® - Einfach. Gut. Sicher. 

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Noch längst 

kein altes Eisen 

Leistungswiderstände – neue Lösungen 

für neue Anforderungen 

Joachim Klingler 

War in der Vergangenheit auf die 

Leistung und den Widerstandswert quasi 

das Hauptaugenmerk gerichtet, so 

gewinnen u. a. durch leistungsfähigere 

Elektronik, geänderte Normvorschriften 

und politische Vorgaben zunehmend 

andere Parameter an Bedeutung. Auch 

können, seither eingerechnete 

Sicherheiten oft nicht mehr in 

altbewährter Weise vorgehalten werden. 

Joachim Klingler ist stellvertretender 

Vertriebs leiter bei der Frizlen 

GmbH u. Co KG. in Murr


Obwohl in der Automatisierung und in 

der Antriebstechnik das Einsparen 

elektrischer Energie weiter an Bedeutung 

gewinnt, auch und besonders gefordert 

durch die Energiesparrichtlinien der EU, 

nimmt die Zahl der Applikationen kontinuierlich 

zu, bei denen Leistungswiderstände 

zum Einsatz kommen. Ihre Aufgabe 

ist es z. B. Bewegungsenergie abzuführen 

bzw. durch Strombegrenzung Bauteile vor 

Überlast zu schützen. 

Frequenzgeregelte Antriebe benötigen 

Widerstände zum Abbremsen des Antriebes. 

Durch optimal bemessene Leistungswiderstände 

ist es möglich, hochdynamische 

Maschinen zu realisieren, die durch schnelles 

Beschleunigen im Wechsel mit schnellen 

Bremsvorgängen wirtschaftliche und e fektive 

Produktionsprozesse ermöglichen. Das 

steht zwar im allgemeinen Widerspruch zu 

den Bemühungen um einen möglichst geringen 

Energieverbrauch, ist jedoch mit Abstand 

die wirtschaftlichste Methode, leistungs 

fähige dynamische Antriebe zu bauen. 

Vermehrter Einsatz von Rückspeiseeinheiten 

und Zwischenkreiskopplung verändern 

hierbei die Anforderungen an Bremswiderstände. 

Waren Widerstände seither 

dimen sioniert auf wiederkehrende 

Spitzenbremsleistungen, so werden 

Widerstände in diesen Fällen bevorzugt 

auf einmalige Bremsvorgänge 

innerhalb bestimmter Intervalle 

ausgelegt. Der Focus wechselt damit von 

einer Dauerleistungsbetrachtung in Intervallen 

hin zu einer Kurzzeitleistungs-bzw. 

Energiebetrachtung für Einzeleinsätze mit 

größeren dazwischen liegenden Pausen. 

Sicherheit geht vor 

Überall wird das Thema Sicherheit groß geschrieben. 

So sind bestimmte Anlagenteile 

innerhalb vorgeschriebener Zeiten gefährdungsfrei 

still zusetzen sofern ein Notfall 

eintritt bzw. ein Not-Aus betätigt wird. Dies 

könnte u. a. mechanisch erfolgen. In sicherheitsrelevanten 

Applikationen besteht aber 

oft die Anforderung, bei Netzausfall trotzdem 

auf Bremswiderstände zurückzugreifen 

um nicht auf eine mechanische Bremsung 

angewiesen zu sein. Die Vorteile einer elektrischen 

Bremsung liegen klar in einer einstellbaren 

materialschonenden Bremsrampe 

01 Beispiel einer kompakten 

Ausführung für eine kurzzeitige 

Energieaufnahme von 6 MJ 

sowie einem verschleißfreien und damit wartungsfreien 

Bremsvorgang. 

Gegenüber einer möglichen Rückspeisung 

der Energie im Notfall sind Widerstände 

wesentlich störungsunempfindlicher gegenüber 

äußeren Umwelteinflüssen, wie z. B. die 

der vorhandenen Netzqualität, die ja für eine 

erfolgreiche Rückspeisung Voraussetzung ist. 

In Netzen mit schlechter oder wechselnder 

Netzqualität kann eine Rückspeisung evtl. 

auch schon von vorn herein ausgeschlossen 

werden. 

Widerstände für diese sogenannten Not- 

Aus-Anwendungen werden komplett anders 

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BRECO ® BATK - Die einzigartige bogenförmige Verzahnung ist der 

Garant für deutlich verbesserte Übertragungs- und Laufeigenschaften.


dimensioniert. Hier ist einzig und allein 

die Menge der in der Applikation gespeicherten 

kinetischen Energie entscheidend 

gepaart mit der Anforderung innerhalb 

welcher Zeit – dies kann von wenigen 

Milli sekunden bis hin zu Minuten gehen – 

ein Antrieb still gesetzt werden muss. 

Schutz bei Überlast 

Bremswiderstände bedeuten bei Normalbetrieb 

immer gleichzeitig auch Wärmeentwicklung, 

da die zugeführte überschüssige 

Energie innerhalb der Bremswiderstände in 

Wärme umgewandelt wird. Außerhalb der 

Nennbedingungen betrieben kann es dabei 

bis zum Brand des Leistungswiderstands 

kommen, mit entsprechendem Schadenspotenzial 

für die umgebenden Komponenten, 

z. B. im Schaltschrank. 

Frizlen bietet gekapselte Widerstände an 

die durch ihre geschlossene Bauart ei gensicher 

ausgeführt werden. Sie sind dann 

cha rakteristisch mit einer Gleichstromsich 

erung vergleichbar. Abhängig von 

Span nungshöhe, Widerstandswert und 

Belastungsdauer werden intern Maßnahmen 

getroffen um bei Überlast eine sichere 

interne Trennung zu gewährleisten. 

Sofern die Betriebs- und Fehler be dingun 

gen bekannt sind, ist im Gegensatz zu 

Halb leiter sicherungen eine sehr gute 

Anpass bar keit und damit gute dynamische 

Ausnutzung der jeweiligen Applikation 

möglich. Wirtschaftlich sind diese gekapselten 

Wider stände im Bereich bis ca. 

1 000 W Dauer leistung, darüber hinaus 

kann ein Frizlen DC Powerswitch zum 

Einsatz kommen. 

Eigensicher bis 

22 kW Dauerleistung 

Mit dem DC-Powerswitch können Bremswiderstände 

unabhängig von ihrer Bauart 

eigensicher überwacht werden, sodass ein 

Fehler durch rechtzeitiges Abschalten verhindert 

wird. Durch die skalierbare Ausführung 

erfolgt die Anpassung exakt an die 

jeweilige Applikation. Die Dynamik für den 

Antrieb ist damit gewährleistet. Das Poten tial 

der Brems widerstände kann somit voll ausgenutzt 

werden, ohne es zu überschreiten. 

Zudem sind die Frizlen DC-Power switch 

mit UL-Zulassung für den amerikanischen 

und kanadischen Markt erhältlich. Im Aufbau 

ähnlich zu einem AC-Motorschutzschal 

ter erkennt der DC-Powerswitch Überlasten 

am Brems widerstand, schaltet die 

Widerstandslast ab und meldet die Abschaltung 

über einen Meldekontakt. Anschließend 

kann der DC-Powerswitch wie 

ein Motorschutzschalter durch Schalterum 

legen wieder in Betrieb gesetzt werden. 

Er kann auch als Nachrüstlösung im 

Schaltschrank integriert werden. Ob der 

Einsatz des DC-Powerswitch technisch 

möglich ist, kann mit einer einfachen Rechnung 

ermittelt werden: Der thermische 

Dauerstrom des Bremswiderstands muss 

dafür unterhalb von 40 A liegen. Größere 

Ströme oberhalb von 40 A können durch 

Parallelschaltung mehrerer Teil widerstände 

abgesichert werden. 

Normvorschriften geben 

den Rahmen vor 

Diverse Vorschriften zum Beispiel Netzanschalt 

bedingungen sind gegenüber den 

öffent lichen Energieversorgern bei der 

Ein-/ beziehungsweise Rückspeisung von 

regenerativer Energie ins öffentliche Netz 

einzuhalten um Störaussendungen und 

zusätzliche Netz belastungen durch zum 

Beispiel Oberschwingungen auf ein bestimmtes 

Maß zu begrenzen. Zur Einhaltung 

dieser Regeln werden zusätz liche 

Filterelemente benötigt, die wiederum in 

Ihren Grundelementen aus Kombinationen 

von Induktivitäten, Kondensatoren 

und Leistungswiderständen bestehen. 

Spezielle Entwicklungen gehen hin zu 

multifunk tionalen Widerständen die in ein 

und demselben Bauelement ohmsche und 

induktive Anteile vereinen. So werden in 

02 Frizlen DC-Powerswitch 

mit max. 850 VDC und 40 A 

der End anwendung nicht nur Bauteile und 

Platz sondern vor allem Montage- und Installationskosten 

eingespart. 

Lasten für Prüfung 

und Simulation 

Ob als Prüf- und Lastwiderstand von Spannungsquellen 

im Labor oder zur thermischen 

und elektrischen Simulation von 

Servern in Rechenzentren: Diverse Ausführungen 

von Lastwiderständen von 100 bis 

500 kW sind lieferbar. Das Portfolio umfasst 

zum Beispiel Schiebewiderstände kleinerer 

Leistung, fahrbare Prüfwiderstände, Leichtbauausführungen 

geeignet für den PKW- 

Trans port oder Lastwiderstände zur Aufstellung 

im Freien mit großen Leistungen. 

Darüber hinaus gibt es die neue Baureihe 

eines 19-Zoll Belastungswiderstandes. 

Dieser ermöglicht eine Vielzahl von An wendungen 

und ist noch dazu gut aufgeräumt – 

im 19-Zoll-Rack. Variable Bauhöhen und 

Einschubtiefen bieten gute Kompatibilität 

zu allen gängigen 19-Zoll-Racks. 

Gleichzeitig kann durch den Einsatz 

verschiedener Schalter, Stufenzahlen und 

Anzeigegeräte gezielt auf die Anforderungen 

der jeweiligen Anwendung eingegangen 

werden. Durch die Kombination mehrerer 

Module kann die Gesamtleistung zudem 

einfach aufgestockt werden. 

Durch ein breites Standardprogramm 

sind bereits viele Anwendungsfälle abgedeckt. 

Generell sind aber alle Prüf- und Lastwiderstände 

von Frizlen auf die genauen 

Kunden bedürfnisse hin konfigurierbar. 

Fotos: Aufmacher Fotolia 

03 19-Zoll-Belastungswiderstand 

www.frizlen.com 



Release 4.0 der FVA-Workbench 

veröffentlicht 

Die FVA-Workbench ist 

eine Berechnungsplattform 

für die 

Modellierung, 

Parametrisierung, 

Berechnung und 

Dimensionierung von 

Getrieben. Im neuen Release 4.0 

wurde das Bedienkonzept der 

Software vollständig überarbeitet. 

Benutzer profitieren durch neue Steuerungsoptionen und 

Hilfestellungen von einer maßgeblichen Optimierung in der 

Bedienungsfreundlichkeit, Produktivität und Qualität. Im 

Mittelpunkt des neuen Bedienkonzepts stehen die maschinenelementespezifischen 

Berechnungsziele. Dieser innovative 

Ansatz führt den Benutzer zuverlässig durch den Berechnungsprozess. 

Die Grundlage hierfür bildet die neue 

Eingabelogik und eine Anordnung der Eingaben in 

übersichtlichen Tabs. Es werden nur für das Rechenziel 

benötigte Daten angezeigt. Das System reagiert auf Nutzereingaben, 

meldet Unvollständigkeiten, gibt Hilfestellungen 

und verhindert Unstimmigkeiten. Die hohe Qualität der 

Berechnungsergebnisse wird durch die Verwendung der 

etablierten Berechnungsmodule der Forschungsvereinigung 

Antriebstechnik e.V. sichergestellt. 

www.fva-service.de 

O-Ringe professionell installieren 

Für die Installation von O-Ringen bietet C. Otto Gehrckens (COG) 

einen speziellen fünfteiligen Werkzeugsatz aus Edelstahl an. Er 

besteht aus einem Spitzwerkzeug, einem Abziehhebel, einem 

Edelstahlketten trotzen 

aggressiven Umgebungen 

Besonders korrosionsbeständig sind die rostfreien CF-Edelstahlketten 

von Iwis. Sie können in aggressiven Umgebungen mit 

Wasser- oder Dampfapplikationen, strengen Reinigungsvorschriften 

oder extremen Temperaturen eingesetzt werden. Die Laschen der 

Ketten haben einen erhöhten Glattschnittanteil und damit eine 

längere Einsatzdauer und bessere elastische Dehnung durch 

höhere Auspresskräfte. Die Rollen sind nahtlos und damit stoßresistent 

bei höherer Geschwindigkeit. Nahtlose Hülsen führen zu 

höherer Genauigkeit und Geschwindigkeit bei der Positionierung, 

vor allem im dynamischen Taktbetrieb. Auch Sonderschmierungen 

für den Hoch- oder Tieftemperaturbereich 

sowie spezielle Lebensmittelschmierungen 

sind erhältlich. 

Optional können Last-Dehnungs- 

Diagramme und Längenmessprotokolle 

erstellt werden. 

www.iwis.com 

Werkstoffe für den 3-D-Druck sowie 

Spritzguss im Vergleich 

Mit Hochleistungskunststoffen und der additiven Fertigung 

treffen zwei moderne Technologien aufeinander, die in der 

Kombination maximale Freiheit in der Konstruktion und hohe 

Verschleißfestigkeit versprechen. Im Testlabor hat Igus Tribo- 

Filamente aus dem Werkstoff J260 gegen herkömmliche 

3-D-Druck-Filamente (ABS) sowie Spritzgussteile aus dem 

gleichen Igus-Werkstoff verglichen. Intensiv wurden lineare und 

rotierende Testläufe sowohl auf Wellen aus gehärtetem, geschliffenen 

Stahl als auch aus Edelstahl gefahren und ausgewertet. 

Es zeigte sich, dass die Verschleißfestigkeit der aus dem Tribo- 

Filament gedruckten Gleitlager im rotierenden wie auch linearen 

Versuch vergleichbar mit den klassischen Spritzgusskomponenten 

war. Zugleich wurde in den Tests deutlich, dass die 

Reibwerte des Tribo-Filamentes im Vergleich zu herkömmlichen 

3-D-Druck-Materialien besonders niedrig sind. So kam es bei 

dem Versuchsaufbau ABS gegen Tribo-Filament im rotierenden 

Test auf der Edelstahlwelle sogar zum Totalausfall des ABS-Teils, 

während die Reibverluste beim Tribo-Filament immer noch 

niedrig waren. 

www.igus.de 

Druck- und Zugwerkzeug sowie einem flachköpfigen Abziehwerkzeug. 

Mit diesen Werkzeugen können O-Ringe ohne Beschädigungen 

in enge Einbauräume installiert oder an der Maschine aus 

den Nuten demontiert werden. Damit sind sie eine Alternative zu 

Schraubenziehern oder einfachen Kunststoff-Werkzeugen, die 

ansonsten häufig dafür verwendet werden und dabei nicht nur 

unhandlich sind, sondern die O-Ringe auch oft beschädigen. 

www.cog.de 

Dichtheit mit hohem Einsparungspotential ! 

HN 8-WD: Dichtheit ist ein kritisches Thema. Deshalb findet unsere HN 8-WD 

weltweit ihren Einsatz in Anwendungen von Mobilhydraulik, Antriebstechnik 

und Getriebebau. Die Verschlussschraube mit integriertem Formdichtring ist 

leckage- und montagesicher. Von M 6 bis G 2½", in Cr-6-freier Beschichtung 

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Zuverlässig schmieren: Druckverstärker 

für Gegendrücke von bis zu 10 bar 

Der Druckverstärker Simalube Impulse von Simatec überwindet 

hohe Gegendrücke und ist damit eine Lösung bei hohem Gegendruck 

und langen Schmierleitungen. Es sind keine zusätzlichen 

Tordierbare Leitungen für einen schnellen 

und sicheren Datentransfer 

Der Motion Plastics-Spezialist Igus präsentiert die weltweit ersten 

Ethernet-Busleitungen für dreidimensionale Bewegungen, die 

nach dem CAT6A- bzw. CAT7-Standard qualifiziert wurden: Die 

Leitungen Chainflex CFROBOT8.050 (CAT6A) und Chainflex 

CFROBOT8.052 (CAT7) bieten eine schnelle Datenübertragung 

nach den aktuellsten Industrie-Standards. Sämtliche Komponenten 

Einstellungen nötig. Nach Entleerung kann der Druckverstärker 

mehrfach wiederverwendet werden. Er sorgt zusammen mit den 

Simalube-Schmierstoffspendern der Größen 60, 125 oder 250 ml 

für zuverlässiges Schmieren bei einem Gegendruck bis zu 10 bar 

und bis zu 4 m langen Schmierleitungen. Kontinuierliche 

Schmierimpulse versorgen die Schmierstelle mit 0,5 ml Öl oder 

Fett bis NLGI 2. Der Druckverstärker informiert laufend über den 

Betriebszustand. Als Gerät der Schutzklasse IP68 ist der Druckverstärker 

staub- und wasserdicht. 

www.simatec.com 

Schmiersysteme reduzieren 

Wartungsgänge in Kläranlagen 

Für einen reibungslosen Betrieb der Anlagen sind regelmäßige 

Nachschmierungen nötig. Diese können zeitaufwändig sein, 

weil die Schmierstellen oft schwer zugänglich sind oder sich in 

Gefahrenbereichen befinden. Die automatischen Schmiersysteme 

spenden Schmiermittel an Maschinenelementen wie Wälz- und 

Gleitlagern sowie Ketten und Spindeln über lange Zeiträume, 

sodass sich Wartungsgänge reduzieren. Darüber hinaus schützen 

sie die Schmierstellen an Rechenanlagen, Sand- und Fettfang, 

Vorklär-, Belebungs- und Nachklärbecken, Schlammeindickung 

und -entwässerung vor dem Eindringen von Verunreinigungen. 

Zur Erhöhung der Arbeitssicherheit können schwer zugängliche 

Schmierstellen mit Schlauchleitungen aus Gefahrenbereichen 

ausgelagert werden. Eine auf die Anwendung abgestimmte 

Schmierung verhindert außerdem Verschmutzungen durch 

Überschmierung. Auch biologisch abbaubare Schmierstoffe sind 

erhältlich. 

www.perma-tec.com 

der Roboterleitungen wie Adern, Verseilgebilde, Schirme und 

Mantelwerkstoffe sind bei Torsionsbewegungen stark 

wechselnden Belastungen ausgesetzt. Damit die Chainflex- 

Leitungen dennoch stabil bleiben und die Datensicherheit sichergestellt 

ist, setzt das Unternehmen auf die Kombination von 

besonders gleitfähigen und gleichzeitig hoch stabilen Folien und 

„weichen“ Füllelementen, die die auftretenden Kräfte systematisch 

abfangen. Vor allem Eigenschaften wie Dämpfung, Leitungskapazität 

und Signalqualität müssen über die gesamte Lebensdauer 

der Leitung in engen Toleranzen kontinuierlich gleich 

bleiben. Torsionsoptimierte Isolierwerkstoffe und mechanische 

Dämpfungselemente mit abgestimmten Kapazitätswerten bieten 

diese Haltbarkeit. 

www.igus.de 

Langlebige 

Winkelgelenke 

Aggressiven Umgebungsbedingungen 

halten 

Winkelgelenke und 

Einzelteile aus den 

Werkstoffen 1.4305 und 

1.4404 von mbo Oßwald 

stand. Auch die in den Gelenken verbauten Sprengringe und 

Sicherungsbügel sind in Edelstahl ausgeführt, um die Gebrauchsdauer 

zu verlängern und einen erhöhten Wartungsaufwand zu 

vermeiden. Die Winkelgelenke nach DIN 71802 werden neben 

Rechtsgewinde auch mit Linksgewinde oder Feingewinde von M4 

bis M16 angeboten, ebenso wie die Kugelpfannen nach DIN 71805 

und die Kugelzapfen nach DIN 71803. Sind die Bauteile zusätzlich 

Staub oder Schmutz ausgesetzt, sorgen spezielle Versionen mit 

Dichtkappe für Schutz vor Verschmutzung und erhalten die 

Beweglichkeit. Speziell für lineare Anwendungen eignet sich das 

Axialgelenk, eine 180 °-Variante der Standard-Winkelgelenke. Alle 

kombinierten Teile sind auch als Einzelteile erhältlich. Kundenspezifische 

Lösungen können ebenfalls entwickelt werden. 

www.mbo-osswald.de 


SPECIAL I PREDICTIVE MAINTENANCE 

Instandhaltung der Zukunft? 

Anlagen erfordern im Falle eines Ausfalls zeitnahe Instandhaltung. Aber 

warum erst soweit kommen lassen? Schließlich gibt es doch bereits 

zahlreiche Überwachungssysteme im Markt. Aber wo liegt der richtige 

Ansatz: Condition Monitoring oder Predictive Maintenance? 

Accenture: Die Einsparungen bei geplanten 

Reparaturen belaufen sich danach auf 12 %. 

Wartungskosten sinken um fast 30 %. Ungeplante 

Stillstände gehen der Studie zufolge 

sogar um 70 % zurück. 

In unserem Special erfahren Sie nun 

mehr über das Thema „Instandhaltung der 

Zukunft“. Lassen Sie sich diesen umfassenden 

Einblick nicht entgehen. 

Foto: Siemens AG 

Hannover Messe mit Sonderschau 

2016 rückt der neue Ausstellungsbereich „Predictive 

Maintenance 4.0“ das Thema noch stärker ins Blickfeld 

der Hannover Messe. In Halle 17 werden im Rahmen eines 

Sonderevents konkrete Lösungsbeispiele präsentiert. In 

Showcases, Live-Demos und Guided Tours wird vorgeführt, wie 

Maschinendaten laufend erfasst, verarbeitet und analysiert werden, 

um den Betreiber konkrete Informationen über den Zustand des 

Bauteils, des Sytems oder der Maschine geben zu können. 

Maschinenbediener kennen meist jedes 

Knarren und jedes Rattern. Sie „spüren“ 

förmlich, wenn etwas mit Getriebe 

oder Lager nicht stimmt. Wurden früher 

Bauteile erst repariert, nachdem ein Störfall 

eingetreten war, ermöglichen heute Sensortechnik 

und intelligente Datenanalyse eine 

vorausschauende Wartung von Produktionsmaschinen. 

Kamen bisher meist klassische 

Condition Monitoring (CM) Systeme zum 

Einsatz, wird in Zukunft das Stichwort 

P redictive Maintenance (PM) dominieren, 

um die gestiegenen Anforderungen im Zeitalter 

von Industrie 4.0 und Smart Factory 

noch erfüllen zu können. Die IT basierten 

Verfahren erkennen dabei heraufziehende 

technische Mängel, bevor es zu einem Stillstand 

kommt, und reduzieren damit gegenüber 

den periodischen Wartungen teure 

Ausfallzeiten. 

Dank der digitalen Vernetzung und der 

Kommunikation der Maschinen, der Werkstücke 

und der Komponenten in der Industrie 

4.0-Umgebung können Betreiber von 

Maschinen und Anlagen Zustandsdaten von 

Maschinenkomponenten laufend erfassen, 

mit Informationen aus Drittsystemen kombinieren 

und analysieren, um den optimalen 

Wartungszeitpunkt vorherzusagen. 

Die Industrie setzt also zunehmend auf 

Predictive Maintenance-Konzepte und erhofft 

sich zukünftig noch bessere Möglichkeiten 

in Sachen Instandhaltung. Dass diese 

Hoffnungen nicht unberechtigt sind, belegt 

eine aktuelle Studie des Weltwirtschaftsforums 

und des Beratungsunternehmens 

CM kontra PM 

Wo liegt eigentlich der Unterschied 

zwischen Condition Monitoring und 

Predictive Maintenance? Und wo sind 

zurzeit die Ansätze in der Forschung 

und Entwicklung zu finden? Diese Fragen 

beantwortet Prof. Dr.-Ing. Georg Jacobs, 

Leiter des Instituts für Maschinenelemente 

und Maschinengestaltung an 

der RWTH Aachen im Video-Interview. 

http://bit.ly/1mI22Ep 


Ohne 

„gezinkte“ Karten 

Intelligente Getriebeüberwachung 

reduziert Produktionskosten 

Ulrich Lettau, Herwig Eichler 

Um Stillstandzeiten der 

Walz gerüste zu minimieren, setzt 

Rheinzink bei der Produktion von 

Titanzink auf vorausschauende 

Instandhaltung. Erfahren Sie, 

wie Lagerschäden an den 

Kamm walzgetrieben mittels 

Schwingungsüberwachung 

frühzeitig erkannt und somit 

unerwünschte Anlagenausfälle 

verhindert werden. 

Dr. Ulrich Lettau ist Vorstandsvorsitzender 

der iba AG in Fürth 

Herwig Eichler ist Vertriebsmanager 

Condition Monitoring Systems bei der Hainzl 

Industrie systeme GmbH in Linz/Österreich 

Durch Auswertung von Vibrationen mechanischer 

Aggregate lassen sich erste 

Anzeichen bevorstehender Schäden detektieren. 

Die Rheinzink GmbH & Co. KG setzt 

diese Form der Früherkennung an ihrem 

Standort Datteln bei der Produktion von 

Titanzink ein. Sie nutzt dabei eine Condition-Monitoring-Lösung 

auf Basis einer 

Kooperation zwischen der Fürther Iba und 

der Hainzl Industriesysteme aus Linz. Während 

Iba der Spezialist für Systemlösungen 

im Bereich der Messtechnik ist und über 

Expertise in der Entwicklung von Hard- und 

Softwarewaremodulen mit hoher Konnektivität 

verfügt, liegt der Schwerpunkt der 

Firma Hainzl im Bereich der Analysesoftware 

und der mechanischen Expertise. 

Über Jahre hinweg hat Hainzl sein Condition-Monitoring-Know-how 

erweitert und 

ist dadurch in der Lage, detaillierte Analysen 

komplexer Anlagen vorzunehmen, um 

so Ausfallvorhersagen mit hoher Verlässlichkeit 

zu erstellen. Da zur Auswertung der 

Schwingungsdaten eine Korrelation mit 

den Prozessdaten der Produktionsanlage 

erforderlich ist, hat sich dabei eine enge Kooperation 

mit Iba als vorteilhaft erwiesen. 

Denn in der Produktionsanlage bei Rheinzink 

wurden die Drehzahl, Drehmomente 

und andere Prozessgrößen der Walzgerüste 

schon vor Projektbeginn mit Komponenten 

aus Fürth erfasst. 

Lagerschäden beizeiten 

diagnostizieren 

Rheinzink ist führender Spezialist für die 

Herstellung von hochwertigem Titanzink. 

Das vielseitige Blech wird insbesondere in 

Dach-, Fassaden-, und Solarprodukten verbaut. 

Über eine Gießmaschine wird in der 

Produktion ein etwa 1 m breiter und ca. 

15 mm dicker Gussstrang hergestellt, der 

in einer Walzstraße mit fünf Gerüsten zu 

einem Band der Stärke 0,5 bis 2 mm gewalzt 

wird. Um die Stillstandzeiten der Walzgerüste 

zu minimieren setzt Rheinzink auf 

vorausschauende Instandhaltung. Hauptziel 

ist hierbei das frühzeitige Erken nen 

von Lagerschäden. Bei einem unerwarteten 

Ausfall eines Kammwalzgetriebes steht 

die gesamte Produktionseinheit still. Die 

strukturell bedingte Ermüdung ins be sondere 

der Lager kann jedoch grundsätzlich 

nicht verhindert werden. 

Das implementierte Condition-Monitoring 

System ermöglicht es, den Tausch einer 

ermüdeten Komponente in die turnusmäßigen 

Wartungsabläufe zu integrieren und 

Folgeschäden durch verschlissene Komponenten 

zu vermeiden. Das System durchsucht 

hierzu die Schwingungssignale nach 

charakteristischen Schadensmustern und 

berechnet daraus den vorliegenden Schadenspegel. 

Die aktuelle Lösung ersetzt eine 



Unix-basierte Vorgängerlösung, die nicht 

die erforderliche Flexibilität geboten hatte. 

Hohe Taktrate 

Kernelement ist das IbaPadu-S-Modularsystem 

zum Erfassen und Verarbeiten von 

Messsignalen. Das System liest als Vor- 

Ort-Einheit die Schwingungssensoren der 

Getriebe ein. Die Abtastung der Messsignale 

erfolgt mit außergewöhnlich hoher 

Taktung. Das messtechnische Modul ermöglicht 

Messintervalle von 25 µs, während 

die minimalen Messintervalle gängiger 

Automatisierungssysteme eher im Bereich 

von 20 ms, also 800 Mal langsamer, liegen. 

Flexibilität erreicht das System dadurch, 

dass es komplett modular aufgebaut ist. Für 

die beschriebene Anwendung bei Rheinzink 

ist nur eine geringe Anzahl an Sensoren 

erforderlich: Je nach Getriebetyp sind entweder 

sechs oder sieben Sensoren eingesetzt. 

Basierend auf den Vorerfahrungen 

des Kunden wurde identifiziert, an welchen 

Teilen mit Schäden zu rechnen ist. Auf diese 

Anlagenteile wird dann beim Condition- 

Monitoring das Hauptaugenmerk gelegt. 

Die Messeinheit IbaPadu-S-IT kommuniziert 

mit einem Hainzl-Analyseserver, der 

Konfigurationsdateien generiert, die auf die 

Vor-Ort-Einheit übertragen werden. Die 

Ergebnisse werden ihrerseits vom Server 

abgeholt und in einer Datenbank gespeichert. 

Der Abgleich mit historischen Daten 

ermöglicht aussagefähige Trendbetrachtungen. 

Aufgrund ihrer mechanischen 

Eigen schaften erzeugt jede Getriebekomponente 

im Schadensfall eine charakteristische 

Störschwingung. Auf diese Weise lassen 

sich Bauteilschäden über spezifisch 

definierte Frequenzbänder identifizieren 

und somit schadhafte Komponenten verlässlich 

ermitteln. 

Automatisierte Ausgabe 

von Alarmen 

Der Analyseserver liest die lokal abgespeicherten 

Messdaten der dezentralen Iba- 

Padu-S-Systeme ein, vergleicht sie mit voreingestellten 

Grenzwerten und setzt bei 

Überschreitung dieser Grenzwerte eine 

E-Mail an einen vorausgewählten Benutzerkreis 

ab. Die Regeln, wann welche Alarme 

an welche Adressatengruppe versendet 

werden, lassen sich flexibel konfigurieren. 

Abhängig vom Nutzerprofil ist es möglich, 

einem bestimmten Empfängerkreis die 

mechanischen Alarme zuzusenden, während 

eine andere Gruppe ausschließlich die 

elektrischen Meldungen erhält. Es ist sogar 

möglich, den Fokus auf bestimmte Bauteiltypen 

zu legen: Speziallager, die einen 

außergewöhnlich langen Wiederbeschaffungszeitraum 

haben, können z. B. als 

Sondermerkmal mit einem eigenen Alarm 

versehen werden. Je nach Bedarf ermöglicht 

es das System auch, eine Vogelperspektive 

einzunehmen und die Anzahl der 

Alarme so deutlich zu reduzieren. Diese 

Form der Benachrichtigung ist für übergeordnete 

Stellen sinnvoll, die nicht an allen 

Details interessiert sind, die für die mechanische 

Instandhaltung ausgegeben werden. 

Nach und nach ausbauen 

In der Vergangenheit fand die Schwin gungsanalyse 

ausschließlich in der mechanischen 

Instandhaltung Beachtung. In den vergangenen 

Jahren haben jedoch auch die Produktionsverantwortlichen 

wachsendes Interesse 

an den Schwingungsdaten entwickelt. Grund 

hierfür ist die Tatsache, dass bereits für die 

mechanische Instandhaltung er fassten Signale 

auch für die Produktions optimierung 

eingesetzt werden können. Ohne ein Nachrüsten 

zusätzlicher Sensorik an den Walzgerüsten 

ließe sich etwa eine Echtzeit überwachung 

implementieren, die sogenannte 

Chatter Marks – also Abweichung in der 

Materialstärke aufgrund von Resonanzschwingungen 

– bereits bei der Entstehung 

identifizieren könnte. Daraus würde sich für 

die Qualitätssicherung ein wichtiger Zusatznutzen 

entwickeln. Wolfgang Beigel, 

der Leiter der Instandhaltung der Firma 

Rheinzink, sieht das Potenzial des Condition 

Monitorings längst noch nicht ausgeschöpft. 

Seiner Aussage nach liegt es nahe, 

künftig die Sensor-basierte Zustandsüberwachung 

nach und nach auszubauen, um 

ein umfassendes Spektrum an Produktions 

daten und damit eine vollständige 

Prozesstransparenz zu erhalten. Die positiven 

Erfahrungen mit dem Condi tion- 

Monitoring sind ein wichtiger 

Schritt in Richtung einer weitreichend 

vernetzten Produktion 

im Zeichen von Industrie 4.0. 

www.iba-ag.com 

02 Das eingesetzte IbaPadu-S-IT-Modul 

01 Die Rheinzink 

Produktionsanlage am 

Standort Datteln 


PREDICTIVE MAINTENANCE I SPECIAL 

Im Blick behalten 

Prozesssicherheit durch umfassende Zustandsüberwachung 

Martin Reichinger 

Der Begriff Condition Monitoring ist weit verbreitet. Eine Anwendung 

im Maschinen- und Anlagenbau scheiterte in der Vergangenheit 

jedoch oft an den Systemkosten. Eine permanente Zustandsüberwachung 

durch hochintegrierte Sensoren, Messaufnehmer und flexible 

Auswertesysteme wie Aprol Conmon der Firma B&R 

hingegen wird bald selbstverständlicher Bestandteil von 

Maschinen und Anlagen sein. 

Martin Reichinger ist Business Manager 

Process Automation bei B&R in Eggelsberg 

Um die Total Cost of Ownership (TCO) zu 

senken – also jene Kosten, die über die 

gesamte Nutzungsdauer einer Produktionsanlage 

anfallen – hat sich ein probates Mittel 

etabliert: die Anlagenverfügbarkeit erhöhen 

und gleichzeitig die Wartungsaufwände minimieren. 

Der Weg dorthin: Fixe Wartungsintervalle 

durch eine zustandsabhängige, 

vorbeugende Wartung ersetzen. 

Damit können Wartungsarbeiten und Ersatzteilanschaffungen 

einerseits so früh wie 

nötig, andererseits aber so spät wie möglich 

geschehen – und das geplant, also etwa im 

Rahmen eines ohnehin stattfindenden 

Stillstandes. Zugleich wird das Risiko eines 

Ausfalls wegen Wartungsversäumnis minimiert. 

Basis für diese vorausschauende 

Wartung sind Daten aus einer permanenten 

Zustandsüberwachung. Deren Ergebnisse 

lassen Rückschlüsse auf die Wartungsbedürftigkeit 

der betroffenen Teile zu. Ihre 

Umsetzung scheitert jedoch häufig an den 

hohen Kosten traditioneller Systeme und am 

oft erforderlichen Expertenwissen. Zudem 

wird Condition Monitoring oft mit einer 

Vibra tionsauswertung gleichgesetzt. 

Nicht nur Vibration 

Neben Vibrationen können zahlreiche andere 

Eingangsgrößen gemessen werden, 

die ebenfalls Rückschlüsse auf sich ankündigende 

Probleme zulassen. So verliert der 

Geschwindigkeitsverlauf, vor allem beim 

Hoch- und Niederfahren mit steigender 

Abnutzung oder auch Verschmutzung, 

seine Gleichförmigkeit. Die Überwachung 

von Stromaufnahme oder Temperatur 

von Motoren, Lagern und Getrieben dient 

ebenfalls zur Aufdeckung unsichtbarer 

Schwergängigkeiten. 

Auch die für die Prozessqualität und 

-stabilität wichtige Qualität des im System 

befindlichen Öls kann überwacht und der 

Schmierstoff bedarfsgerecht zum idealen 

Zeitpunkt gewechselt werden. Darüber hinaus 

lassen sich weitere Größen überwachen, 

wie der Druck oder die elektrische 

Leitfähigkeit, die durch Verunreinigungen 

mit Metallabrieb erheblich verändert 

werden können. Auch stellen Flüssigkeitspegel, 

Druck oder Durch flussmenge bei 

hydrau lischen oder pneumatischen Anlagen 

teilen Indikatoren für abnutzungsbedingte 

Veränderungen dar, ebenso wie 

Gewichtsveränderungen bei der Förderung 

rieselfähiger Güter. Die Aussagekraft 

all dieser Messwerte in Bezug auf den Anlagenzustand 

kann durch Kombi nation 

gesteigert werden: Gleichzeitig auftretende 

Veränderungen unterschiedlicher Messwerte 

helfen, bevorstehende Probleme genauer 

einzugrenzen. 

Das Einsparpotenzial solcher Maßnahmen 

wurde bisher oft vom Implemen tie rungsaufwand 

überstiegen. Einer der Gründe: 

Meist ist für jeden Vibrationsmesswert ein 

eigener, in der Vergangenheit häufig auch 

großer und teurer Aufnehmer erforderlich. 

Erst in der jüngsten Vergangenheit ist auf 

diesem Gebiet mit der Verfügbarkeit neuer, 

kompakter Module wie dem Condition- 

Monitoring-Modul vom Typ X20CM4810 

zur Vibrationskontrolle und dem Energie- 

„Der Phantasie der Automatisierungsentwickler 

im Maschinen- und Anlagenbau sind beim 

Condition Monitoring kaum noch Grenzen gesetzt“ 

Martin Reichinger, Business Manager Process Automation 

Messmodul vom Typ X20AP von B&R ein 

Durchbruch gelungen. 

Das Condition-Monitoring-Modul verfügt 

über vier Eingangskanäle zur Abfrage von 

Signalen aus Beschleunigungssensoren, die 

gleich im Modul verarbeitet werden können. 

So kann ein einziges Modul unterschiedliche 

Schadensfrequenzen und damit z. B. 

ein komplettes Getriebe überwachen. Der 

hohe Integrationsgrad der Elektronik verleiht 

den X20-Modulen eine hohe Funktionsdichte. 

So können mit dem Energiemessmodul 

nicht nur Strom- und Spannungsmessungen 

bis zur 31. harmonischen Überschwingung 

vorgenommen werden, sondern auch 

die ermittelte Schieflast lässt sich zur Zustandsüberwachung 

heranziehen um zum 

Beispiel einen Windungsschluss sofort zu 

erkennen. 



Einfache Verarbeitung in Aprol 

Der serienmäßigen Verwendung der permanenten 

Zustandsüberwachung in Produktionsanlagen 

stand auch die bislang oft mühsame 

Gestaltung der Auswerteprogramme 

im Weg. Vor allem die Interpretation der 

aufgenommenen Werte und ihre Übersetzung 

in Zustände als Auslöser für konkrete 

Reaktionen gelten als Arbeit auf wissenschaftlichem 

Niveau. Zudem war bisher zur 

Erstellung der Software für solche Problemstellungen 

meist eine hardwarenahe Programmierung 

erforderlich. 

Basierend auf dem Prozessleitsystem Aprol 

steht mit Aprol Conmon ein kompaktes, 

einfach zu bedienendes und in Gesamt lösungen 

integrierbares Zustandsüber wachungssystem 

zur Verfügung. Datenbankbasiert 

aufgebaut ermöglicht es die Abfrage, 

Anzeige und Interpretation von historischen 

und Echtzeitwerten aus gängiger 

Sensorik auf allen Gebieten der Physik. 

Grafische Hardware-Konfiguration und 

Parametereingabe per Tabelle senken den 

Engineering-Aufwand, vorgefertigte Control-Module 

mit Faceplates erleichtern den 

Zugriff auf die Messstellen. Aussagefähige, 

grafische Darstellungen mit Trends und 

Diagrammen werden zu wertvollen Entscheidungshilfen, 

die auch zur Fernabfrage 

über Internet zur Verfügung gestellt werden 

können. B&R bietet Aprol Conmon im Paket 

mit einem serienmäßigen Automation PC 

an. Selbst dieser kann entfallen, wenn Aprol 

in der zu überwachenden Anlage ohnedies 

bereits in Verwendung ist. 

Nicht nur Wartung, 

auch adaptiver Betrieb 

Durch den Einsatz heutiger Sensoren und 

Messaufnehmer können zustandsabhängige 

Daten an zahlreichen Stellen permanent 

erfasst, in modernen Auswertesystemen wie 

Aprol Conmon vor allem aber lückenlos aufgezeichnet 

und ausgewertet werden, ohne 

die Anlage zu verteuern. 

Damit ist nicht nur die Grundlage für eine 

vorausblickende, zustandsabhängige Wartung 

als Möglichkeit zur Senkung der TCO 

und damit zur Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit 

der Anlage gegeben. Die gewonnenen 

Informationen eignen sich ebenso als 

Eingangsgrößen für die Steuerung selbst. So 

kann die Anlage adaptiv auf Zustandsveränderungen 

reagieren und z.B. langsamer fahren, 

um Beschädigungen zu verhindern oder 

den Eintritt des Wartungsfalls zu verzögern. 


Das X20-Modul für Condition Monitoring lässt sich ganz einfach in die 

Gesamtautomatisierung integrieren 

www.br-automation.com 


Das netzwerkfähige Lager 

Vorausschauende Zustandsüberwachung in Zeiten von Industrie 4.0 

Vorausschauende Zustandsüberwachung 

fängt im netzwerkfähigen 

Lager an. Mit Insight 

präsentiert SKF ein intelligentes 

Frühwarnsystem samt Anbindung 

an Industrie 4.0: Ins Lager 

eingebaute Sensoren erkennen 

winzige Abweichungen von der 

Norm in einem extrem frühen 

Stadium und ermöglichen dank 

kontinuierlicher Daten-Uploads 

in die Cloud, wirksame 

Gegen maßnahmen, bevor sich aus 

einer unbeachteten Bagatelle ein 

kapitaler Schaden entwickeln kann. 

SKF testet schon seit geraumer Zeit in 

mehreren Branchen eine Lösung für das 

Lagerzustandsmanagement: SKF Insight. 

Die Lösung basiert auf drahtlosen, intelligenten 

Minisensoren. Diese können direkt 

in die Lager integriert werden, laufen ohne 

eigene Stromversorgung, sind netzwerkfähig 

und versenden ihre Messdaten via 

Internet bzw. Cloud an Zustandsüberwachungszentren. 

Der Lagerspezialist erprobt 

das System u. a. in Windenergieanlagen, 

Schienenfahrzeugen und Kraftwerken. Dabei 

hat sich bereits erwiesen, dass die Auswertung 

der Zustandsdaten durch eigens 

entwickelte Algorithmen eine „adaptive“ 

Instandhaltung erlaubt – also eine Instandhaltung, 

die „vorausschauender“ kaum 

denkbar ist. „Revolutionäre intelligente 

Lagertechnologien werden die Entwicklung 

intelligenter Maschinen begleiten“, erklärt 

Filippo ingariello, SKF Director of Global 

Strategic Development. 

Was aber ist eine intelligente Maschine? 

Diese Frage lässt sich nicht so einfach 

beant worten. „Das Mc Graw-Hill Dictionary 

of Scientific & Technical Terms bietet folgende 

Definition: Eine Maschine, die Sensoren 

zur Überwachung der Umgebung und 

Anpassung ihrer Aktionen verwendet, um 

trotz Unbestimmtheiten spezifische Auf gaben 

auszuführen“, fährt Zingariello fort. Als 

01 SKF Insight basiert auf drahtlosen, 

intelligenten Minisensoren, die direkt ins 

Lager integriert werden können 

02 Ein mit SKF Insight Zustands 

überwachungstechnologie ausgerüstetes 

Pendelrollenlager 



03 Konventionelle und moderne Zustandsüberwachung im Vergleich 

Beispiele nenne das Lexikon Industrieroboter 

mit Sensoren und selbststeuernde Fahrzeuge, 

die sich nicht an Fahrbahn markierungen 

orientieren müssen. 

Im Maschinenbau betrachten Experten 

eine intelligente Maschine als ein mechanisches 

System, das sich selbst steuern 

kann. Es hat die Fähigkeit zur präzisen 

Selbst diagnose und kann seinen Zustand 

schnell an einen Bediener kommunizieren, 

der bei Problemen sofort eingreifen kann. 

Dabei kann es sich um einen Pkw oder um 

eine komplexe Produktionsanlage handeln. 

Einrichtungen wie Windenergieanlagen, 

Kraftwerke oder auch Schienenfahrzeuge 

gehören mit Sicherheit dazu. 

Störungen proaktiv erkennen 

„Das soll nicht heißen, dass eine intelligente 

Maschine wartungsfrei sein muss – was 

eine futuristische Wunschvorstellung wäre 

– sondern dass sie ihre eigene Intelligenz 

nutzt, um mögliche Probleme zu erkennen 

und die Instandhaltungsintervalle und 

Instandhaltungsarbeiten zu optimieren“, 

führt Filippo Zingariello aus. Die Herausforderung 

bestehe darin, Störungen im Rahmen 

der Zustandsüberwachung pro aktiv zu 

erkennen und präventiv Gegenmaßnahmen 

zu ergreifen, anstatt bis zum Maschinenausfall 

zu warten, der eine zeit- und kostenintensive 

Reparatur nach sich ziehe. 

Intelligente Maschinen sind auf mehrere 

kritische Faktoren angewiesen. „Der mit Abstand 

wichtigste Faktor sind Informationen: 

ohne Daten keine Intelligenz und keine 

Diagnose“, sagt Zingariello. Die Erfassung, 

Verarbeitung und Auswertung von Daten erfordere 

wiederum Sensoren sowie Hardware 

für deren Aufbereitung und Übertragung. 

SKF Insight macht aus einem einfachen 

Lager ein Diagnosezentrum. Möglich wird 

dies durch einen kleinen Funksensor, der die 

Prozessdaten in Echtzeit sendet. Dadurch 

erweitern sich die Möglichkeiten der 

Zustands überwachung. Die bereits 2013 

erstmals vorgestellte SKF Technologie benötigte 

indes drei Jahre intensiver Forschung: 

Die SKF Experten mussten die Sensoren verkleinern, 

die lagerinterne Stromerzeugung 

zuverlässiger machen und die Sensoren und 

Elektronik wirksam gegen alle externen Einflüsse 

kapseln. 

Ungewöhnliche Bedingungen 

aufspüren 

Während die herkömmliche Zustandsüberwachung 

auf die Erkennung sich bereits 

entwickelnder Lagerschäden abzielt, spürt 

SKF Insight ungewöhnliche Betriebsbedingungen 

auf, die zu Schäden führen könnten. 

Dadurch bleibt dem Anwender in aller 

Regel noch viel Zeit, um tatsächliche Schäden 

zu verhindern. Ronnie Spolidoro, Manager 

für Geschäftsentwicklung bei SKF, 

erklärt die Vorteile: „Unsere Lösung geht 

über die aktuelle Sensorlagertechnologie 

hinaus. Sie integriert unterschiedliche 

Sensoren, setzt intelligente Funktechnik 

ein und bringt ihre eigene Stromversorgung 

mit. Die Lager senden ihre Daten z. B. 

in die SKF Cloud. Außerdem hat der Kunde 

Zugriff auf unsere Diagnose- und Supportleistungen. 

So wird ein umfassendes Lagerzustandsmanagement 

ermöglicht.“ 

SKF Insight überwacht Schwingungen, 

Temperaturen, Schmierbedingungen, Belastungen 

und weitere Parameter. Bei un gewöhnlichen 

Bedingungen, die zu Lagerschäden 

führen könnten, wird der Anwender 

benachrichtigt. Die Zustandsdaten lassen 

sich mittels SKF aptitude von Diagnosezentren 

abrufen und auswerten. Werksbetreiber, 

Maschinenhersteller, SKF Experten 

und andere befugte Personen haben über 

das Internet Zugriff auf die Informationen. 

Das Lagerzustandsmanagement mit SKF 

Insight ist ein innovativer Ansatz, dessen 

Entwicklung noch nicht abgeschlossen ist. 

Hiermit lässt sich ermitteln, wie die tatsächlichen 

Betriebsbedingungen den Lagerzustand 

beeinflussen und welche Korrekturmaßnahmen 

erforderlich sind. Dies 

vermeidet Schäden und verlängert in der 

Praxis die Gebrauchsdauer des Lagers. 

Windenergieanlagen 

zuverlässiger machen 

Einer der vielversprechendsten Anwendungsbereiche 

sind Windenergieanlagen, 

bei denen naturgemäß erhebliche Instandhaltungskosten 

anfallen. Unter Umständen 

kann der Austausch des beschädigten 

Hauptlagers einer Windenergieanlage so 

teuer sein, dass sich der Anlagenbetrieb 

nicht mehr amortisiert. SKF Insight kann 

die Belastungen und Schmierbedingungen 

überwachen, so dass ausreichend Zeit bleibt, 

um potenzielle Schäden zu besei tigen. „Wir 

arbeiten bereits mit Kunden aus der Windenergiebranche 

an der konkreten Entwicklung 

eines solchen Systems. Dieses kann 

auch nachträglich eingebaut werden. Es 

könnte weltweit mehrere Tsd. Windenergieanlagen 

auf einen Schlag zuverlässiger 

machen“, ist sich Ronnie Spolidoro sicher. 


www.skf.de 

Der Link zur App 

Interessenten können sich 

die Funktionsweise von SKF 

Insight per kostenloser App 

veranschaulichen lassen: 

www.apple.co/1myg9wy, 

www.bit.ly/1ReengM 



„Industrie 4.0 − Eine Frage der 

richtigen Architektur“ 

Anlagen und Maschinen müssen langfristig gesehen miteinander kommunizieren 

Ohne eine durchgängige 

IT-Infrastruktur und standardisierte 

Schnittstellen können Industrie-4.0- 

Projekte kaum erfolgreich realisiert 

werden. „Inter operabilität“ lautet das 

Stichwort. Denn der nahtlose Durchgriff 

auf Daten von den ERP-Systemen bis zur 

Fertigung ist eine Grundvoraussetzung 

für deren Umsetzung. Lesen Sie hier eine 

Einschätzung des Experten 

Plamen Kiradjiev, Industrie 4.0 Chief 

Architect bei IBM. 

E 

rst mit einer durchgängigen vertikalen 

Integration von Maschinendaten und 

einer horizontalen Integration von Planungs-, 

Produktions- und Logistikdaten sowie weiteren 

relevanten Einflussgrößen lassen sich 

die Potenziale von Industrie 4.0 voll ausschöpfen. 

Hinzu kommt, dass die Schnittstellen 

für ein reibungsloses „Plug & Play“ 

bzw. „Plug & Produce“ geschaffen werden 

müssen, damit Maschinen oder Fertigungsmodule 

miteinander kommunizieren und 

zu jedem Zeitpunkt an jeder Stelle im Produktionsprozess 

ausgetauscht oder modifiziert 

werden können. Darüber hinaus ist 

es notwendig, die Produkte mit einem „Produktgedächtnis“, 

z. B. einem RFID-Chip, 

auszustatten, der es ihnen ermöglicht, mit 

den Maschinen, den ERP- und anderen 

Systemen, zu kommunizieren. 

Ein weiterer Aspekt ist der durchgängige 

Modellierungsansatz: Denn liegt ein komplettes 

digitales Abbild eines Produktes 

bzw. einer Anlage vor, können damit Erkenntnisse 

über Probleme, die im Rahmen 

des Produktionsprozesses oder erst in späteren 

Phasen des Produktlebenszyklus 

festgestellt werden, frühzeitig erkannt und 

entsprechend entschärft werden. 

Unser Konzept für eine systematische 

Industrie 4.0-Infrastruktur entspricht im 

Wesentlichen dem Smart-Factory-Ansatz, 

der 2015 auf der Hannover Messe vorgestellt 

wurde und an dessen Entwicklung 

insgesamt 16 Unternehmen beteiligt waren. 

Er ist die weltweit erste herstellerübergreifende 

modulare Industrie 4.0-Anlage. 

Die wesentlichen Merkmale in Bezug auf 

das digitale Abbild der Anlage: 

n Vertikale und horizontale Integration, um 

Daten aus den Maschinen und anderen 

relevanten Systemen zu extrahieren 

n Kosteneffiziente Sammlung der Daten in 

einem „Data Historian“ 

n Mit intelligenten mathematischen und 

analytischen Modellen aus der Vergangenheit 

zu lernen und die dabei gewonnenen 

Muster und Regeln zur Optimierung 

und Prognose zukünftiger Ereignisse zu 

verwenden. 

Mit diesen drei Stufen arbeitet auch der 

Smart-Factory-KL Demonstrator (Bild 01). 

Beim Smart-Factory-Demonstrator werden 

mithilfe des von den unterschiedlichen 

Modulherstellern vereinbarte OPC UA Standard-Protokolls 

die Modul- und Produktdaten 

über die OPC UA Input-Knoten des 

IBM Integration Bus in einem Data Historian 

gespeichert. Die daraus entstehenden Echtzeit- 

und historischen Reports im Kontext 

des Produktionsprozesses liefern die Basis 

für Conditional Monitoring: Von Produkt 

und Anlage, Echtzeit-Darstellung der Topologieänderungen 

bis hin zu Predictive Maintenance, 

zum Beispiel die Vorhersage eines 

Modul ausfalls auf Basis konkreter Parameterwertkombination. 

Sie werden im konkreten 

Fall mithilfe der IBM-Software Cognos 

und SPSS analysiert. 

Bedingungen für eine 

durchgängige Integration 

Für die vertikale wie horizontale Integration 

ist die Verwendung offener bzw. etablierter 

Standards wie OPC UA, die den Austausch 

„Durchgängige IT-Infrastrukturen und 

standardisierte Schnittstellen sind Schlüsselelemente 

für den Erfolg von Industrie-4.0-Projekten.“ 

Plamen Kiradjiev ist Industrie 4.0 Chief Architect bei IBM 

der Daten zwischen Maschinen und Anlagen, 

-Shopfloor und Office-IT-, bzw. zwischen 

den IT-Systemen im Produktionsumfeld 

ermöglichen, die bestmögliche Option. 

Ebenfalls notwendig sind Softwarelösungen 

und Datenprotokolle, um Maschinen und 



Smart-Factory-KL: Produktivität 

vorausschauend optimieren 

Teile auch nachträglich mit vernetzter Intelligenz auszurüsten. 

Denn in erster Linie wird es zunächst darum gehen, die existierenden 

Altsysteme, die heute eine deutliche Mehrheit der bestehenden 

Produktionssysteme ausmachen, so auszurüsten, dass sie Industrie-4.0-tauglich 

werden. 

Eine Option sind hier Service-Orientierte Architekturen (SOA). 

Diese gelten für die gängigen Unternehmens-IT-Systeme längst als 

„State-of-the-Art“ und können nun auch für den Shopfloor übernommen 

werden. Denn ein Integrations-Layer im Shopfloor, analog 

zum Enterprise Service Bus (ESB) Konzept bei SOA, ermöglicht 

eine hohe Flexibilität bei der Integration verschiedener Systeme, da 

er die Integrationslogik aus den Maschinen, ähnlich wie bei den 

Fachsystemen, herausnimmt und sie ihre eigenen Sprachen sprechen 

lässt. Diese Entkopplung ist eine der wichtigsten SOA-Eigenschaften. 

Sie reduziert die Komplexität bei der Verbindung unterschiedlicher 

Systeme, die miteinander kommunizieren sollen, auf 

ein Minimum. 

Darüber hinaus wird – wenn diesem Architektur-Ansatz gefolgt 

wird – über eine zentralisierte Integrationsschicht ein Security Gate 

geschaffen, das die Kommunikation der Maschinen untereinander 

steuert, kontrolliert und dadurch gleichzeitig zur Shopfloor-Sicherheit 

beiträgt. 

Doch betrachtet werden muss in jedem Fall das Gesamtkonzept. 

Denn die Effizienz gewinne von Industrie 4.0 liegen nicht mehr nur 

in der Automatisierung des Shopfloors. Vielmehr birgt der beidseitige 

Austausch mit den Maschinen in den digitalen Wertschöpfungsnetzwerken 

zwischen Entwicklung und Produktion, Herstellern und 

Kunden sowie zwischen den betriebswirtschaftlichen Prozessen 

und Fertigung das Potenzial innovativer Geschäfts prozesse. Dafür 

müssen letztendlich die Architekturen und Schnittstellen ausgelegt 

und richtig eingesetzt werden. 

www.ibm.com 



Aus einer Hand 

Kontinuierliche Zustandsüberwachung 

steigert Anlagenverfügbarkeit und Produktivität 

Jörg Deckers 

Condition Monitoring ist ein essentieller Bestandteil der Digitalisierung 

der Industrie: Die reibungslose und störungsfreie Verfügbarkeit von 

Produktionsanlagen steht für Betreiber an erster Stelle, denn nur so ist 

die maximale Produktivität von Produktions-, Förder- und 

Verarbeitungs anlagen gewährleistet. Idealerweise handelt es sich bei 

der Condition Monitoring-Lösung um ein integriertes System inklusive 

Services aus einer Hand. 

Eine effiziente Condition Monitoring- 

Lösung wie das Drive Train Condition 

Monitoring-System (DTCM) von Siemens 

ist in die Automatisierung integriert und 

überwacht den gesamten Antriebsstrang. 

Im Mittelpunkt stehen dabei Motoren, 

Getriebe, und weitere Komponenten des 

mechanischen Antriebsstranges, sodass 

sich eventuelle Schäden frühzeitig erkennen 

und beheben bzw. vermeiden lassen. 

Darüber hinaus wird das Zusammenspiel 

einzelner Komponenten sorgfältig analysiert. 

Die Überwachungsdaten fließen in 

einem System zusammen und werden von 

Experten in Form von Zustandsberichten 

detailliert ausgewertet. Anlagenbetreiber 

sind somit stets auf dem Laufenden und 

können bei Bedarf erforderliche Maßnahmen 

umgehend in die Wege leiten – so lassen 

sich kostspielige Anlagenstillstände 

vermeiden, Wartungsintervalle optimieren 

und Instandhaltungskosten reduzieren. 

Getriebe seit 22 Jahren 

im Einsatz 

In welchem Maße sich ein DTCM-System auszahlen 

kann, demonstriert das Fallbeispiel 

aus einem Zementwerk in Süddeutsch land. 

Dort ist seit 22 Jahren ein Flender KMP 590 

Getriebe im Einsatz, und nicht zuletzt dank 

der langjährigen, kontinuier lichen Zustandsüberwachung 

darf von vielen weiteren Jahren 

ausgegangen werden. 

Das DTCM-System wurde im Jahre 1998 

am Getriebe des Vertikalmühlenantriebs ins- 

Dr.-Ing. Jörg Deckers ist Senior 

Key Expert für Condition Monitoring 

bei der Siemens AG in Voerde 

talliert – zum optimalen Zeitpunkt, denn bereits 

bei den ersten Messungen wurde ein 

Motorlagerschaden diagnostiziert. Dieser 

ließ sich während eines kurzen, geplanten 

Stillstandes rasch beheben. 

2009 wurde eine kosteneffiziente Retrofit- 

Maßnahme durchgeführt: Die Hauptkomponente 

des CMS wurde ausgetauscht, wobei 

die Sensoren und Kabel weiterhin verwendet 

werden konnten. Im Jahr 2013 erfolgte beim 

Remote Service mit der Umstellung von der 

Analog- auf die Breitbandtechnik ein weiterer 

Meilenstein: Das System lässt sich nun dank 

der schnelleren Übertragungstechnologie 

komfortabel parametrisieren; für die Diagnose 

können bei Bedarf auch große Datenmengen 

blitzschnell übertragen werden. Im 

Telediagnose-Center kann eine Visualisierung 

der Online-Signale annähernd in Echtzeit 

erfolgen. 

Anfang 2014 bewährte sich das DTCM- 

System endgültig: Im Rahmen des regulären 

Halbjahresberichts zeigten sich erstmals 

deutliche Anzeichen für einen Innenringschaden 

des Wälzlagers am motorseitigen 

01 Integrierte Service- und Überwachungslösungen 

aus einer Hand schaffen Sicherheit für 

den Kunden und seine Produktionsanlagen 

Lager der Getriebe-Eingangswelle. Die zuständigen 

Diagnose-Experten empfahlen 

langfristig eine Instandsetzung. Ziel des 

Kunden war es, bis zum regulären Winterstillstand 

im Februar 2015 weiterhin zu produzieren; 

so sollte die verbleibende Restnutzungsdauer 

des Wälzlagers im Sinne 

einer zustands orientierten Instandhaltung 

optimal ausgenutzt werden – mit kontrolliertem 

Risiko. Der entstehende Schaden 

wurde in der Folge engmaschig überwacht, 

um bei einer Zustandsverschlechterung 

bzw. sich abzeichnenden Folgeschäden 

schnell reagieren zu können. 

Und der Plan ging auf: Die Instandsetzungsarbeiten 

verliefen zum geplanten Zeitpunkt 

reibungslos, denn durch die lange 

Vorlaufzeit konnten Ersatzteile organisiert 

werden und versierte Instandsetzungstechniker 

standen bereit. Das ausgetauschte 

Lager zeigte exakt das erwartete Schadensbild, 

zu nennenswerten Folgeschäden war 

es nicht gekommen, und die Reparatur 

konnte vor Ort durchgeführt werden. Die 

tatsächliche Ausfallzeit ließ sich dadurch 


auf ein Minimum reduzieren, die Anlage 

konnte nach kurzer Zeit den Betrieb wieder 

aufnehmen. 

DTCM am Multipledrive 

Auch das Beispiel eines indischen Zementherstellers 

zeigt auf, wie ein DTCM-System 

Service- und Lebenszykluskosten spürbar 

senken kann. Das Besondere an diesem 

Fall: Entwicklung, Konstruktion, Aufbau, 

Service und Condition Monitoring des 

Anstriebsstranges wurden als Siemens 

Inte grated Drive System (IDS) aus einer 

Hand bezogen. Bei dem Antriebsstrang 

des neuartigen Antriebskonzeptes für 

Vertikalmühlen, dem sogenannten 

Multipledrive, wirken vier separate 

Antriebseinheiten auf einen Zahnkranz. 

Daher kommt der Lastausgleichsregelung 

eine hohe Bedeutung zu. Arbeiten die Antriebe 

gegeneinander oder schwingen 

sich auf – etwa aufgrund falscher Einstellung 

der Reglerparameter – sind schlimmstenfalls 

Verzahnungs- oder Lager schäden 

die Folge. Im Fokus des ab Werk installierten 

DTCM-Systems steht also die Überwachung 

der mechanischen Antriebsdrehmomente. 

Dafür ist jede Antriebs einheit an 

der jeweiligen Antriebswelle des Vorschaltgetriebes 

mit einer dehnungsmessstreifen-basierten 

Drehmoment mes s- 

stelle ausgestattet. Die Drehmomente werden 

auf Extremwerte sowie Dynamik überwacht; 

Abweichungen vom Normzustand 

lösen einen Alarm bzw. die Aufzeichnung 

hochaufgelöster Ereignisschriebe aus. Darüber 

hinaus werden aus den Frequenzumrichtern 

die gerechneten Motordrehmoment-Signale 

an das DT- 

CM-System übertragen. 

Für die Überwachung der 

MEIN TIPP 

Dirk Schaar, 

Chefredakteur 

Eine effiziente 

Condition-Monitoring- 

Lösung übernimmt die 

komplette Überwachung 

des Antriebsstrangs und 

steigert die Anlagenverfügbarkeit. 

Wie das in 

der Praxis aussieht, 

beschreibt der Autor 

eindrucksvoll anhand 

zweier Beispiele. Anlagenbetreiber 

können sich also 

ganz auf ihr Kerngeschäft 

konzentrieren. 

Gleitlager an den Vorschalt getrie be wellen sowie 

der Wälzlager an den Zwischen- und Abtriebswellen 

kommen je Antriebseinheit eine 

Öl-, Temperatur- sowie eine Schwingungsüberwachung 

zum Einsatz. Die A- und 

B-seitigen Wälzlager an den modernen Antriebsmotoren 

sind ebenfalls schwingungsüberwacht. 

Das DTCM-System kontrolliert 

außerdem die Hydraulikdrücke der hydrostatischen 

Axial-Gleitlager sowie die Gleitlagertemperaturen 

der Gleitlager an Zahnkranz 

und Mahltellerflansch des Mill Center 

Bodys. Mithilfe von Wegmesssystemen überwacht 

das System den radialen und axialen 

Rundlauffehler ebenso wie die Verbindung 

des geteilten Zahnkranzes. 

Um den Verkabelungsaufwand bei der 

Inbetriebnahme gering zu halten, sind alle 

Sensoren ab Werk installiert und zu den 

am jeweiligen Stahlrahmen befestigten 

Zwischenklemmkasten hin verdrahtet. 

Die vorverkabelten, an den mechanischen 

Antriebs einheiten montierten Schaltkästen 

mit den Interface Nodes werden bei 

der Vor-Ort- Inbetriebnahme mittels Lichtwellenleiterkabel 

vernetzt. Dies ermöglicht 

trotz hoher Abtastraten der Schwingungssignale 

und hoher Kanalzahl eine große 

Bandbreite für die Datenübertragung der 

zeitsynchron abgetasteten Signale zum 

Analyse-PC, auch über große Entfernungen 

hinweg. Per Softwareschnittstelle wer- 



115 Signale erfasst und auf dem lokalen Raid- 

Festplattensystem des Analyse-PCs gesichert. 

Der Rechner ist an die Siemens Cloud for 

Industry-Platform angeschlossen; Diagnoseexperten 

in Deutschland übernehmen 

die Parametrierung und Überwachung. 

02 

03 

02Beim Multipledrive 

wird die Sensorik der 

Antriebe ab Werk 

vollständig verdrahtet 

03 Die Überwachungskomponenten 

der Antriebe 

werden vor Ort über 

Lichtwellenleiter vernetzt 

04 

04 Langfristige 

Über wachung ermöglicht 

einen sicheren Betrieb bis 

zur Instandsetzung 

den außerdem Daten aus den Frequenzumrichtern 

– etwa die Wirkleistung und 

die Drehzahl der Inkrementalgeber – in das 

DTCM-System eingespeist. 

Aus der übergeordneten Prozesssteuerung 

werden wesentliche Prozessdaten wie 

Materialvolumenströme, Temperaturen 

und Drücke aufgezeichnet. Bei auftretenden 

Getriebeschwingungen lassen sich so 

über Korrelation mit den Prozesszuständen 

schadensbedingte und prozessbedingte 

Schwin gungsereignisse einfach voneinander 

trennen. 

In Summe werden mit dem Überwachungssystem 

Siplus CMS vom elektromecha 

nischen Antriebsstrang insgesamt 

Schlüssel zum effizienten 

Anlagenbetrieb 

Beide Fallbeispiele zeigen: Siemens DT- 

CM-Systeme liefern permanent ein transparentes 

Bild des Anlagenzustands und 

reduzieren so Ausfallrisiken sowie Stillstands- 

und Wartungskosten. Damit nicht 

genug: Die umfangreichen Analysewerte 

erlauben optimale Instandhaltungsstrategien 

sowie eine deutlich wirtschaftlichere 

Logistik seitens der Anlagenbetreiber. 

So konnte in beiden Fällen die vorbeugende 

Wartung auf eine zustandsabhängige, 

aufwandsreduzierte Wartung umgestellt 

werden. Auch ungeplante und kostspielige 

Anlagenstillstände gehören in Süddeutschland 

wie in Indien der Vergangenheit an, 

selbst im Falle eines beginnenden Schadens: 

Durch die Analyse der im DTCM-System 

erfassten Daten ist der Entstehungsort 

schnell und exakt lokalisiert, was schnelle 

Reaktions zeiten ermöglicht: Schäden ebenso 

wie eventuelle Folgeschäden lassen sich 

im besten Falle vermeiden, in jedem Fall 

aber im Entstehen erkennen und kurzfristig 

beheben. Erforderliche Ersatzteile und 

Werkzeuge sind durch die Schadensanalyse 

exakt festgelegt. Dies führt nicht nur zu einer 

deutlichen Reduzierung der Ausfall-, sondern 

auch der Reparaturkosten. 

Liefert Siemens – wie im Beispiel der Anlage 

in Indien – im Rahmen des Integrated 

Drive Systems den gesamten Antriebsstrang, 

werden qualifizierte Service Fachkräfte 

ausgebildet. Diese sind in der Lage, 

sowohl die elektrischen als auch die mechanischen 

Antriebsstrangkomponenten 

zu warten. So lassen sich zusätzlich die Servicekosten 

erheblich verringern. Dazu trägt 

nicht zuletzt auch bei, dass über einen 

Langzeit-Servicevertrag Koordinationsund 

Schnittstellenprobleme entfallen: Ein 

Ansprechpartner ist für alle Belange des 

Anlagenbetreibers zuständig. 

Das Beispiel des Getriebes der Anlage in 

Süddeutschland verdeutlicht außerdem, 

welche Auswirkung ein DTCM-System auf 

die Instandhaltungsstrategie hat: Die 

Analysewerte erlauben eine risikofreie, 

rein zustandsbasierte Instandhaltung der 

einzelnen Komponenten. Das Auswechseln 

noch intakter Komponenten wird dabei 

ebenso vermieden wie der unerwartete 

Ausfall hoch beanspruchter Komponenten 

noch vor Ablauf ihres Verschleißdatums. 

Die intelligente Instandhaltung sichert also 

Investitionen nachhaltig. 



Der Nutzen von 

Predictive Maintenance 


Hochkarätige Spezialisten 

erläutern am 23. Februar 2016 in 

Frankfurt am Main den Nutzen von 

Predictive Maintenance. Sie 

behandeln die Schwerpunkte 

Applikationen aus Sicht 

produzierender Unternehmen, 

Implementierungen in Geräten 

und Softwarelösungen sowie 

Zukunftsperspektiven. 

P 

redictive Maintenance ist ein wichtiger 

Baustein in der Industrie-4.0-Umgebung 

und wird als neue Instandhaltungsstrategie 

zunehmend an Bedeutung gewinnen. Mögliche 

Störungen, Fehler und drohende Ausfälle 

können vorhergesagt und somit vermieden 

werden. Ferner sind die Steigerung 

der Pro duktivität, die Erhöhung der Verfügbarkeit 

und die Zuverlässigkeit der Maschine 

für sich sprechende positive Argumente. 

Auch kann das Vorhalten und die Einlagerung 

von Ersatzteilen reduziert werden. Predictive 

Maintenance leistet als strategisches 

Instand haltungstool einen Beitrag sowohl 

zur Erhöhung der Kundenzufriedenheit als 

auch zur Reduzierung der TCO. 

Am 23. Februar 2016 findet der VDMA- 

Kongress „Predictive Maintenance 4.0“ mit 

den Schwerpunkten Applikationen aus 

Sicht produzierender Unternehmen, Implementierungen 

in Geräten und Softwarelösungen 

sowie Zukunftsperspektiven statt. 

Dr. Jochen Köckler, Mitglied des Vorstands 

Deutsche Messe, stellt in seinem Beitrag 

„Predictive Maintenance und Industrie 4.0 

auf der Hannover Messe 2016“ die Bedeutung 

des Themas vor. Die Sicht des Hauses 

Siemens beschreibt Klaus Helmrich, Mitglied 

des Vorstands, in dem Vortrag „Predictive 

Maintenance – Höhere Verfügbarkeit und 

Effizienz durch datenbasierte Services“. 

Dr. Markus Flik, Vorsitzender der Geschäftsführung 

der Chiron-Werke, stellt „Den Chiron-Weg 

zur zustandsorientierten Instandhaltung“ 

vor. Unter dem Titel „Umsetzung 

von Predictive Maintenance in der Produktion 

– Herausforderungen und Lösungen 

am Beispiel einer Spritzgussmaschine“ 

stellt Tobias Gaukstern, Weidmüller Interface, 

ein weiteres Applikationsbeispiel dar. 

Experten der Häuser FAG Industrial Services, 

Bosch Rexroth, Argo-Hytos und Festo 

sowie das Institut für Angewandte Informatik 

der TU Dresden stellen entsprechende 

Lösungen und Konzepte vor. Mit den Vorträgen 

„Predictive Maintenance – Integration in 

Automatisierungskonzepte und Industrie- 

4.0-Plattformen“ von Walter Dunkmann, 

J. Schmalz, und „Service 4.0 – Zwischen 

Vision und Wirklichkeit“ von Sebastian 

Feldmann, Partner Roland Berger, werden 

die Zukunftsperspektiven beschrieben. 

Die Veranstaltung findet in der Fortbildungsakademie 

Zahnmedizin Hessen GmbH 

in der Rhonestraße 4 in 60528 Frankfurt am 

Main statt. Das Programm des VDMA-Kongresses 

„Predictive Maintenance 4.0“ mit 

einem Anmeldeformular finden Interessenten 

auf www.fluid.vdma.org. 


Numerische Untersuchung der 

Zerspankräfte für das kontinuierliche 

Wälzschleifen 

Fritz Klocke, Christoph Löpenhaus, Florian Hübner 

Zentrale Bauteile in Antriebssträngen sind 

Verzahnungen, welche in stetig anwachsenden 

Stückzahlen bei gleichzeitig hoher Qualität benötigt 

werden. Das kontinuierliche Wälzschleifen stellt 

ein besonders wirtschaftliches Verfahren zur 

Feinbearbeitung von Verzahnungen dar, über welches 

nur begrenzt wissenschaftliche Kenntnisse vorliegen. 

Zur Steigerung des Prozessverständnisses wurde daher 

ein Zerspankraftmodell entwickelt. 

Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h. Dr. h.c. Dr. h.c. Fritz Klocke ist 

Direktor im Werkzeugmaschinenlabor der RWTH Aachen 

Dipl.-Wirt.-Ing. Christoph Löpenhaus ist Oberingenieur 

im Werkzeugmaschinenlabor der RWTH Aachen 

Dipl.-Ing. Florian Hübner ist Gruppenleiter 

im Werkzeugmaschinenlabor der RWTH Aachen 

Zum Erreichen der Qualitätsanforderungen von geschliffenen 

Verzahnungen werden effiziente und stabile Fertigungsprozesse 

benötigt. Einer dieser Prozesse ist das kontinuierliche 

Wälzschleifen von Verzahnungen. Es handelt sich dabei um ein 

Verfahren, welches bei Verzahnungen kleinen und mittleren 

Moduls in der Großserien fertigung nach der Einsatzhärtung 

genutzt wird [1]. Das kontinuierliche Wälzschleifen ist insbesondere 

im Anwendungsbereich automobiler Verzahnungen eines 

der dominierenden Hartfeinbearbeitungsverfahren. 

Obwohl das kontinuierliche Wälzschleifen ein in der Industrie 

etabliertes Verfahren ist, liegen bisher nur begrenzt wissenschaftliche 

Kenntnisse über den Prozess vor [2], [3], [4], [5]. Dies liegt 

unter anderem an den komplexen Kontaktbedingungen. Während 

des Schleifprozesses befinden sich stets mehrere Zahnflanken des 

Werkstücks mit der Schleifschnecke im Eingriff. Durch die kinematische 

Kopplung zwischen Werkstück und Schleifschnecke ist 

die Anzahl der sich im Kontakt befindenden Zahnflanken jedoch 

nicht konstant, sondern variiert kontinuierlich. Die linke Bildhälfte 

von Bild 01 verdeutlicht diese Veränderung der Kontaktverhältnisse 

während der Bearbeitung. Im oberen Bereich verteilt sich der Kontakt 

zwischen Werkstück und Schleifscheibe auf vier Punkte, im unteren 

Bereich liegt nur an drei Punkten Kontakt vor. 

Bedingt durch die veränderlichen Kontaktbedingungen beim 

Wälzschleifen, ergeben sich veränderliche Bearbeitungskräfte und 

Krafteinleitungen, die zu einer erhöhten Prozessdynamik führen 

können [4], was in einer charakteristischen Profilformabweichung 


WÄLZSCHLEIFEN 

01 Kontinuierliches Wälzschleifen von Verzahnungen 

02 Analyse des Kontaktvolumens zwischen 

Schleifschnecke und Werkstück 

resultieren kann. Ein Schritt zur Vermeidung der Profilformabweichungen 

stellt damit die Berechnung der auftretenden Zerspankräfte 

und der Kontaktbedingungen beim kontinuierlichen Wälzschleifen 

dar. Zusätzlich wird durch das Zerspankraftmodell das Prozessverständnis 

gesteigert, woraus Optimierungspotenziale für die eingesetzten 

Werkzeugmaschinen aufgezeigt werden können. Ebenfalls 

kann der kraftabhängige Energieeintrag in das Bauteil auf Grundlage 

des entwickelten Zerspankraftmodells bestimmt werden, sodass das 

Risiko für thermische Randzonenschädigungen beurteilt werden 

kann [5]. 

Daher ist es das Ziel, ein Zerspankraftmodell für das kontinuierliche 

Wälzschleifen zu entwickeln. Hierfür wird in vier Schritten 

vorgegangen. Zunächst werden die variierenden Kontaktbedingungen 

für den Wälzschleifprozess abgebildet. Im Anschluss daran 

werden Analogieversuche durchgeführt, um dominante Einflussfaktoren 

auf die Zerspankraft und -leistung zu ermitteln. Zusätzlich 

werden empirische Parameter bestimmt, auf welchen das Zerspankraftmodell 

unter anderem basiert. Darauf aufbauend wird 

das Zerspankraftmodell mit dem Kontaktmodell gekoppelt und 

anhand von Wälzschleifversuchen abgeglichen. Abschließend wird 

das Kraftmodell durch weitere Wälzschleifversuche validiert. 

Berechnung der Kontaktverhältnisse 

Die Berechnung der lokalen Kontaktverhältnisse für das Wälzschleifen 

stellt die Grundlage für die Berechnung der Zerspankräfte 

dar. Während der Berechnung der Kontaktverhältnisse werden 

nicht nur die Anzahl und Abfolge der Kontaktpunkte berechnet, 

sondern auch Kennwerte zur Auswertung der Durchdringungsgeometrie. 

Hierzu zählt z. B. die Kontaktdicke sowie das zur Berechnung 

der Kräfte notwendige durchdrungene Volumen. Um diese 

Rechnungen durchführen zu können, müssen effiziente Algorithmen 

gewählt werden, die eine möglichst hohe Auflösung von Werkstück 

und Schleifschnecke ermöglichen. Die Ergebnisse sollen in einer 

möglichst kurzen Zeit berechnet werden können. Diese Anforderungen 

erfüllen numerische Ansätze, wie sie zurzeit in verschiedenen 

Modellen, welche am WZL entwickelt wurden, eingesetzt werden 

[7], [6], [8]. Aus diesem Grund wurde der in [7], [6], [8] verwendete 

Ansatz ausgehend vom Wälzfräsen für das kontinuierliche Wälzschleifen 

erweitert. 

Das Modell benötigt Eingabedaten zur Beschreibung von 

Werkzeug und Werkstück. Basierend auf diesen Daten wird eine 

makrogeometrische Oberfläche der Schleifschnecke und des vorverzahnten 

Werkstücks erstellt. Zudem werden Prozessdaten, mit 

denen sich die Prozesskinematik beschreiben lässt, benötigt. 

Schleifwerkzeug und Werkstück werden entsprechend der Prozessdaten 

zueinander positioniert und der Zerspanvorgang durch 

eine diskret ablaufende Durchdringungsrechnung durchgeführt. 

Nach der Berechnung des Schnittes zwischen Werkzeug und 

Werkstück kann der Prozess anhand von Kennwerten analysiert 

werden. Eine wesentliche Ausgabegröße ist die geschliffene Zahngeometrie 

inklusive Vorschubmarkierungen sowie verfahrensbedingten 

Abweichungen, wie zum Beispiel Verschränkungen und 

gezielt aufgebrachten Modifikationen des Zahnprofiles. Zudem 

kann eine ideale Flanke erzeugt werden und mit der geschliffenen 

Geometrie verglichen werden, sodass die Abweichungen aus dem 

Prozess quantifizierbar werden. Außerdem können die Daten zur 

Weiterverarbeitung in Methoden, wie z. B. einer FE-basierten 

Zahnkontaktanalyse [9], verwendet werden. 

Des Weiteren können die Kontaktgeometrie und die -folge 

bestimmt werden. Als Kontaktfolge wird die Anzahl und Abfolge 

der Kontaktpunkte zwischen Schleifschnecke und Werkstück 

bezeichnet. Aus den berechneten Kontaktgeometrien lassen sich 

verschiedene Kenngrößen ableiten, auf die im folgenden Abschnitt 

genauer eingegangen wird. 

Das Durchdringungsvolumen wird von der Schnittfläche des 

Werkzeuges AWZG und des Werkstückes AWST begrenzt. Diese 

Flächeninhalte sind mit der entwickelten Methode berechenbar. 

Zudem kann die Dicke hk des durchdrungenen Volumens normal 

zur Zahnflanke bestimmt werden. Aus der Dicke und dem Flächeninhalt 

ist es möglich, das Spanvolumen zu ermitteln. Des 

Weiteren kann die Kontaktlänge l k 

und die Kontaktbreite b k 

für 

jedes einzelne Kontaktvolumen berechnet werden. Eine Zusammenfassung 

der Auswertemöglichkeiten zeigt Bild 02. Alle Werte 


03 Aufbau und Ergebnisse der Leistungsmessungen 

im Analogieversuch 

04 Bestimmung der Faktoren zur Berechnung 

der bezogenen Zerspannormalkraft 

können sowohl an diskreten Wälzstellungen als auch als Mittel-, 

Maximal- oder Minimalwerte über dem Gesamtprozess beschrieben 

werden [10]. 

Die gängigen Bezeichnungen Spanungsdicke, -länge und -breite 

wurden im vorliegenden Modellansatz nicht verwendet, da es sich 

in dieser Analysestufe zunächst um eine makrogeometrische Betrachtung 

der Kontaktverhältnisse handelt. Die Spanungsgeometrie 

liegt an einzelnen Schleifkörnern vor, welche in einer nachgeschalteten 

Analyse betrachtet werden. Neben den für die Berechnung 

der Zerspankräfte notwendigen Daten können weitere Kennwerte 

zur Beschreibung des Schleifprozesses, mit der Methodik ermittelt 

werden. Zum Beispiel kann das bezogene Zeitspanungsvolumen 

Q‘ w 

lokal oder gemittelt über dem Gesamtprozess berechnet werden 

[11]. Damit lässt sich eine Aussage über die Produktivität des 

Prozesses treffen sowie stark belastete Bereiche am Werkzeug oder 

Werkstück ermitteln. 

Entsprechend der in [7], [6], [8] integrierten Methodik kann ausgehend 

von der Durchdringungsrechnung für eine Zahnlücke die 

Kontaktfolge für alle im Eingriff befindlichen Lücken berechnet 

werden. Dabei werden die in einer Lücke vorherrschenden Kontaktbedingungen 

mit den Bedingungen der umgebenen Lücken 

superponiert. Dies kann durch eine nachgeschaltete Analyse 

erreicht werden, bei der berechnet wird, zu welchem Zeitpunkt ein 

Kontakt auf den umgebenen Lücken vorliegt. Somit können die 

korrespondierenden Wälzstellungen für eine Lücke ermittelt und 

überlagert werden. Hieraus folgen die Kontaktbedingungen für 

alle im Eingriff befindlichen Lücken mit allen Werkzeuggängen. 

Zerspankraftmessungen im Analogieversuch 

Der Analogieversuch besteht aus einem zylinderförmigen Analogiewerkstück, 

welches einen bestimmten Krümmungsradius eines 

Kontaktpunktes auf der Zahnflanke nachbildet. Des Weiteren wird 

eine Schleifscheibe mit kegelförmiger Arbeitsfläche eingesetzt, die 

das Zahnstangenprofil annähert (Bild 03, oben links). Zusätzlich 

müssen die wirkenden Geschwindigkeiten für den nachgebildeten 

Kontaktpunkt im Versuch eingestellt werden [12], [5]. 

In den Untersuchungen wurden drei Kontaktpunkte der geradverzahnten 

Verzahnungsvariante nachgebildet, davon jeweils ein 

Kontaktpunkt im Kopfflanken-, Teilkreis- sowie Fußflankenbereich 

der Verzahnung. Für die Zerspanung an diesen Kontaktpunkten 

wurden die Parameter Schnittgeschwindigkeit v c 

, axialer Vorschub 

f a 

, Gangzahl z 0 

, Shiftweg x Shift 

, und Bearbeitungsrichtung (Gleichlauf 

GL oder Gegenlauf GG) variiert. Für alle Untersuchungen wurden 

Kraft- und Leistungsmessungen durchgeführt. Die Ergebnisse der 

Untersuchungen sind in Bild 03 (oben rechts und unten) dargestellt. 

Dem Bild ist zu entnehmen, dass v c 

, f a 

und z 0 

einen dominierenden 

Einfluss auf die gemessenen Spindelleistungen aufweisen. 

Somit wurden im Analogieversuch signifikante Einflussparameter 

auf die Zerspankräfte und -leistungen ermittelt, welche in den 

folgenden Untersuchungen zu berücksichtigen sind. 

Aufbau des Zerspankraftmodells 

Als Berechnungsansatz zur Bestimmung der Zerspankräfte wurde 

der Ansatz nach Werner [13] gewählt. Begründet wird diese Auswahl 

damit, dass es sich bei diesem Ansatz um eine allgemeine 

Gleichung für Schleifprozesse handelt, in die wenige Annahmen 

und Vereinfachungen eingeflossen sind. Außerdem erlaubt der 

Ansatz die Berücksichtigung der als maßgeblich identifizierten 

Einflussgrößen. Die Normalkraft lässt sich nach Werner [13] für das 

Außenrundschleifen nach Gleichung 1 berechnen. 

Gemäß des Ansatzes lässt sich die Normalkraft auf geometrische und 

kinematische Kenngrößen zurückführen. Dies sind: die empirisch 

ermittelte spezifische Schnittkraft k, der Exponentialkoeffizienten n, 

der Spanungsquerschnitt A cu 

und die an der Zerspanung beteiligten 

kinematischen Schneiden N kin 

. Die empirisch zu ermittelnden Faktoren 

k und n wurden zum einen im zuvor beschriebenen Analogieversuch 

bestimmt und zum anderen für zwei Werkstoff-Paarungen 

von Zahnrad und Schleifschnecke in Wälzschleifversuchen empirisch 

ermittelt [14], [13]. 

Die geometrischen Werte ergeben sich nicht vollständig aus der 

makroskopischen Durchdringung. Zur Berechnung der Werte muss 

jede Kontaktgeometrie einer mikrogeometrischen Analyse unterzogen 

werden, wie es Bild 04 veranschaulicht. 

Der Spanungsquerschnitt A cu 

wird senkrecht zur Schnittrichtung 

vc bestimmt. Um dies zu erreichen, muss eine Ebene senkrecht 

zur Schnittrichtung erzeugt werden und mit der Kontaktfläche 

geschnitten werden. Die Richtung der Schnittgeschwindigkeit vc 

wird unmittelbar von der Durchdringungsrechnung durch die 

kinematischen Zusammenhänge zwischen Schleifschnecke und 

Werkzeug berechnet. 

Gleichmäßig über die Kontaktlänge verteilt werden Schnitte senkrecht 

zur Schnittgeschwindigkeit v c 

durch das Kontaktvolumen gelegt 

und der Flächeninhalt dieser Schnitte berechnet. Die so ermittelten 

Spanungsquerschnitte A cu 

können in Gleichung 1 eingesetzt und zur 

Berechnung der bezogenen Schleifnormalkraft verwendet werden. 



05 Validierung des Zerspankraftmodells 

anhand einer Geradverzahnung 

06 Versuchsaufbau 

Aus der Schleifnormalkraft wird die tangential am Schneckenzahn 

wirkende Zerspankraft berechnet. Die Richtung der Kraft kann 

durch eine Zerlegung der Schnittgeschwindigkeit v c 

in verschiedene 

Komponenten erfolgen. 

Das entwickelte Modell wurde nachfolgend mit Kraftmessungen 

aus dem Wälzschleifversuch verglichen. Hierfür wurden Bauteile 

verwendet, aus denen der zuvor beschriebene Analogieversuch 

abgeleitet wurde. Ein beispielhaftes Ergebnis dieses Vergleiches ist 

in Bild 05 dargestellt. Abgebildet ist der Einfluss eines Anstieges der 

Vorschubgeschwindigkeit auf die gemessene Kraft (gestrichelte Linie, 

gefüllter Marker). Die durchgezogene Linie mit nicht aus gefüllten 

Marker zeigt die Ergebnisse des Modells für den untersuchten Verzahnungsfall. 

Der Vergleich beider Linien zeigt eine gute Korrelation 

[10], [11]. 

Validierung des entwickelten Modells 

Zur Validierung des Modells wurden Wälzschleifversuche durchgeführt, 

für welche ein neuartiger Versuchsaufbau realisiert wurde. 

Zur Messung der Zerspankräfte wird das Schnittkraftdynamometer 

auf der Seite des Werkstücks in den Kraftfluss integriert (Bild 06). In 

den vorgestellten Untersuchungen wurde auf den Einsatz eines 

Gegenhalters verzichtet, um sämtliche auftretenden Kräfte durch 

das Schnittkraftdynamometer zu erfassen. 

Auf der linken Seite von Bild 06 ist die realisierte Konstruktion 

als virtuelles Modell abgebildet. Rechts ist der Aufbau in der eingesetzten 

Werkzeugmaschine dargestellt. Die Versuchsverzahnungen 

wurden durch einen, an das Schnittkraftdynamometer 

angepassten, hydrodynamischen Spanndorn gespannt. Somit 

konnte ein kompakter und steifer Aufbau erzielt werden. Dies ist 

wichtig, damit die Zerspankräfte so nah wie möglich an der Zerspanstelle 

erfasst werden konnten. Die Kraftmessung erfolgt im 

Schnittkraftdynamometer über piezoelektrische Kristalle, die 

durch Biegung und Torsion im Zerspanprozess belastet werden. 

Mit dem zuvor vorgestellten Versuchsaufbau wurden verschiedene 

Versuchsreihen durchgeführt. Im Folgenden werden exemplarische 

Ergebnisse für die gerad- und schrägverzahnte Verzahnungsvariante 

vorgestellt. Für jeden Versuchspunkt wurden die 

Zerspankräfte während der Schleifbearbeitung aufgezeichnet. 

Zudem wurden die Zahnräder nach dem Schleifen hinsichtlich 

ihrer Profil- und Flankenlinie, Gewicht und Zahnweite geprüft. 

Nach dem Schleifvorgang wurden alle Zahnräder per Nitalätzung 

auf das Auftreten einer thermischen Gefügeschädigung untersucht. 

Bild 07 zeigt im linken oberen Bereich die gemessenen Rohdaten, 

welche mit dem Schnittkraftdynamometer in x-, y- und 

z-Richtung aufgezeichnet wurden. Die z Komponente der gemessenen 

Kraft wirkt in axialer Richtung (hellblau), die x- und y Komponente 

in radialer bzw. tangentialer Richtung. Die Beträge der x- und 

y Komponente sind, aufgrund des rotierenden Koordinatensystems, 

identisch. Beide Signale sind infolge der Werkstückrotation 

um 90 ° phasenverschoben. Aus der resultierenden Kraft F res 

wurde 

die Schnittkraft F c 

berechnet. Hierfür wurde der Einfluss des Kühlschmierstoffes 

durch weitere Messungen kompensiert. 

Die sich hieraus ergebene Kraft kann durch einen Mittelwert F m 

sowie Maximalwert F max 

charakterisiert werden. Basierend auf F m 

wird eine Korrelationsanalyse durchgeführt. Hieraus ergeben sich 

folgende Zusammenhänge: Für steigende axiale Vorschubgeschwindigkeiten 

v f 

und Aufmaße Δs steigen die gemessenen Kräfte F res 

kontinuierlich 

an. Dieses Verhalten erscheint plausibel, wenn man 

zugrunde legt, dass die gemessene Zerspankraft sich proportional 

zum zerspanten Volumen verhält. Das zerspante Volumen steigt bei 

höheren Vorschubgeschwindigkeiten, da in einer kürzeren Zeit 

mehr Material zerspant werden muss. Ebenfalls nimmt das zerspante 

Volumen mit steigendem Aufmaß zu. 

Der Einfluss der Gangzahl auf die Zerspankräfte ist nicht monoton. 

Die gemessenen Kräfte steigen für einen Wechsel der 

Schnecke von zwei auf vier Gänge an. Für einen Wechsel von vier 

auf sechs Gänge fallen die Kräfte ab. Die Gründe hierfür liegen in 

einer Änderung der Kontaktbedingungen, sodass sich mehr oder 

weniger Lücken gleichzeitig im Kontakt befinden. Dabei existieren 

Kombinationen aus Gangzahl und den übrigen Parametern, 

welche eine geringere Kraft zur Folge haben, allerdings auch Varianten, 

in denen höhere Kräfte wirken. 

Eine gröbere Körnung sowie höhere Schnittgeschwindigkeit 

bewirken eine Abnahme der Zerspankräfte. Bei gröberen Körnern 

kommt es hauptsächlich zu Schnittvorgängen. Bei feineren Körnern 

kommt es einerseits häufiger zu einer Unterschreitung der 

minimalen Spanungsdicke, sodass der Anteil von Reib- und Umformvorgängen 

steigt. Andererseits ist die Anzahl kinematischer 

Schneiden höher. Beide Effekte beeinflussen sich gegenseitig, 

allerdings scheint die Unterschreitung der Mindestspanungsdicke 

dominanter zu sein. Bei steigender Schnittgeschwindigkeit 

sinkt die gemessene Zerspankraft, da in diesem Fall das zerspante 

Volumen pro Korneingriff abnimmt. 

Die Validierung des Zerspankraftmodells erfolgt in zwei Schritten. 

Im ersten Schritt wird die Grundlage zur Berechnung der Zerspankräfte, 

die Zahnlückengeometrie, betrachtet. Im Anschluss wird die 

Korrelation von Zerspankraftmessung mit dem Zerspankraftmodell 

geprüft. Dies geschieht zum einen für die Gesamtheit der Versuche 

mit der schrägverzahnten Variante und zum anderen anhand eines 

ausgewählten Versuchspunktes, bei dem eine spezifische Kombination 

von Fertigungsparametern verwendet wurde. 


07 Transformation der gemessenen Kräfte 

08 Validierung der Zahnradgeometrie 

In Bild 08 sind die Ergebnisse der geometrischen Validierung dargestellt. 

Im oberen linken Bildbereich ist die zerspante Werkstückmasse 

für Simulation und Messung gegenübergestellt. Theoretisch 

sollten alle Werte auf einer Diagonalen liegen. Aufgrund geringer 

Fertigungsabweichungen können die Werte abweichen. Dunkelgrau 

eingefärbt ist ein Bereich, in dem Messung und Simulation 

10 % voneinander abweichen. In diesem Bereich liegen 70 % aller 

Versuchspunkte. Zusätzlich ist ein Bereich von 20 % Abweichung 

zwischen Simulation und Messung hellgrau eingefärbt, in dem 95 % 

aller Versuchspunkte liegen. 

Als ein weiterer Parameter zur geometrischen Validierung des 

Modells wird die Zahnweite nach der Berechnung herangezogen. 

Das Ergebnis ist im oberen rechten Bildteil von Bild 08 dargestellt. 

Es zeigt, dass Modell und Messung zu 100 % übereinstimmen. 

Zuletzt wurde eine visuelle Überprüfung der Kontaktlinien zwischen 

Werkzeug und Werkstück vorgenommen. Bild 08 zeigt im 

unteren linken Teil die Kontaktlinie, die sich bei der Bearbeitung 

zwischen Werkzeug und Werkstück einstellt. Die Kontaktlinie wird 

im Modell ebenfalls berechnet, da diese Linie die Grundlage der 

Geometrieberechnung bildet. Der Vergleich von berechneter und 

gefertigter Kontaktlinie zeigt eine gute Übereinstimmung. 

Gemäß der Ergebnisse beschreibt die Diskretisierung des Prozesses 

durch die Abbildung einzelner Wälzstellungen die Endgeometrie 

hinsichtlich Masse und Zahnweite. Zudem scheint die 

Anzahl von Wälzstellungen, welche für die Modellierung gewählt 

wurde, ausreichend zu sein. Eine Konvergenzanalyse ergab keine 

signifikante Veränderung der Zahngeometrie bei Steigerung der 

simulierten Wälzstellungen. Abweichungen zwischen Simulation 

und Messung für die zerspante Masse können auf geringe Fertigungs- 

und Messungenauigkeiten sowie Rundungsungenauigkeiten 

zurückgeführt werden. 

Im zweiten Schritt werden die berechneten Zerspankräfte mit 

den gemessenen Werten verglichen. Bild 09 zeigt die Simulationsund 

Messergebnisse gegeneinander aufgetragen. Für die Berechnung 

der Zerspankräfte mit dem Modellansatz nach Geargrind3D 

sind die empirischen Parameter spezifische Schnittkraft k und Einfluss 

des Spanungsquerschnitts n notwendig. Beide Parameter wurden 

auf Grundlage der zuvor durchgeführten Analogie und Wälzschleifversuche 

ermittelt. Die spezifische Schnittkraft wurde für die 

Simulationen der gröberen Schnecke (F60) mit k F60 

= 200 N und für 

die feinere Schnecke mit k F150 

= 400 N festgelegt. Der Einfluss des 

Exponenten zur Beschreibung des degressiven Einflusses des Spanungsquerschnittes 

ist rein geometrieabhängig und wird für alle 

Simulationen auf n = 0,9 definiert, entsprechend den Ergebnissen 

aus Analogie- und Wälzschleifversuchen der Geradverzahnung. 

Bild 09 ist zu entnehmen, dass die Zerspankräfte für die feinere 

Körnung (F150) generell über den Kräften der gröberen Körnung 

(F60) liegen. Im Bild farblich markiert sind die Bereiche mit einer 

Abweichung von 10 % und 20 % zwischen Simulation und Messung. 

Die Hälfte aller Versuchspunkte weist eine Abweichung zwischen 

Simulation und Messung von bis zu 10 % auf. Weitere 30 % liegen in 

einem Bereich von bis zu 20 % Abweichung. Damit gibt das Modell 

Tendenzen korrekt wieder F cF150 

> F cF60 

. Allerdings existieren Varianten, 

welche nicht korrekt abgebildet werden konnten. Diesen Abweichungen 

ist durch zwei Maßnahmen zu begegnen. Zum einen 

sollten die Ergebnisse durch Wiederholversuche abgesichert 

werden, sodass Messungenauigkeiten ausgeschlossen werden 

können. Aufgrund des verwendeten D optimalen Versuchsplanes 

wirken sich Messungenauigkeiten bzw. Ausreißer sehr stark auf das 

Gesamtergebnis der Untersuchungen aus. Zum anderen ist zu 

überprüfen ob Gleichung 1 für das kontinuierliche Wälzschleifen 

hinsichtlich mikrogeometrischer Einflüsse optimiert werden sollte. 

Eine genauere Betrachtung von Messung und Modell einer 

Beispielverzahnung zeigt Bild 10. Sowohl für die Messung als auch 

im Modell zeigt sich ein ausgeprägter Einlaufbereich der Schnecke, 

in dem die Zerspankraft auf einen Maximalwert ansteigt (Bild 10, 

oben). Das Modell zeigt im Anschluss einen konstanten Verlauf der 

Zerspankraft im Vollschnittbereich, bevor die Kraft im Auslaufbereich 

abfällt. Dieses Verhalten ist in der Messung ebenfalls zu 

beobachten. In der Messung verringert sich allerdings die Kraft im 

Vollschnittbereich leicht. Eine Begründung hierfür könnte in einem 

leichten Schneckenverschleiß oder Einflüsse, die aus dem Kühlschmierstoff 

resultieren. 

Im unteren Bereich auf der linken Seite von Bild 10 ist die linke 

Flanke der Beispielverzahnung abgebildet. Bei diesem Bauteil 

konnte Schleifbrand durch Nitalätzung nachgewiesen werden. Ein 

Vergleich mit den lokal aufgelösten Zerspankräften, im rechten 

unteren Bildbereich, zeigte einen Anstieg der Zerspankräfte im 

Einlaufbereich der Schleifschnecke. Dieser Bereich erstreckt sich 

von Kopf bis Fuß der Verzahnung und läuft in Richtung des axialen 

Vorschubes aus. Somit weißt das vorgestellte Modell eine Kongruenz 

mit dem realen Schleifprozess auf. 

Zusammenfassung und Ausblick 

Aufgrund der begrenzten wissenschaftlichen Untersuchungen 

werden Verzahnungsschleifprozesse aktuell häufig auf Basis von 

Erfahrungswissen ausgelegt und optimiert. Dies liegt an den, im 

Vergleich zu konventionellen Schleifprozessen, komplexen geometrischen 

und kinematischen Zusammenhängen. Aufgrund der 



09 Validierung der Zerspankräfte 10 Zerspankraftmessung und -modell für eine Beispielverzahnung 

veränderlichen Kontaktbedingungen beim kontinuierlichen Wälzschleifen 

kann es zu einer ausgeprägten Dynamik im Prozess kommen. 

Diese Dynamik stellt sowohl für die Maschinenentwicklung, 

die Regelungstechnik als auch die Prozessauslegung eine Herausforderung 

dar. Die Kenntnis der zu erwartenden Bearbeitungskräfte 

und ihres zeitlichen Verlaufs ist notwendig, um die Dynamik des 

Prozesses beschreiben und optimieren zu können. Allerdings existieren 

bisher keine veröffentlichten Modelle für das kontinuierliche 

Wälzschleifen, die es ermöglichen Zerspankräfte zu berechnen. 

Aus diesem Grund wurde ein von der DFG das Forschungsvorhaben 

KL 500/94-1 initiiert, welches die Entwicklung eines 

Zerspankraftmodells für das Wälzschleifen zum Ziel hat. In diesem 

Bericht werden die abschließenden Arbeiten am Modell gezeigt, in 

denen das Zerspankraftmodell für das kontinuierliche Wälzschleifen 

anhand einer Beispielverzahnung für verschiedene Prozessparameter, 

Schleifschnecken und Aufmaße validiert wird. 

Es konnte gezeigt werden, dass die Berechnung der Zerspankräfte 

für das kontinuierliche Wälzschleifen mit der Prozessanalyse 

Geargrind 3D möglich ist. Die berechneten Zahnlückengeometrien 

weisen eine hohe Übereinstimmung mit gemessenen Werten auf. 

Zudem kann gezeigt werden, dass die Simulation Geargrind 3D, die 

gemessenen Kräften abbilden kann. 

Leider sind für die Bestimmung der Zerspankräfte aktuell Kraftmessungen 

zwingend erforderlich, da das Modell zum Teil auf empirischen 

Parametern basiert, die nicht ohne Weiteres auf andere 

Verzahnungsfälle zu übertragen sind. Daher sind weitere Zerspankraftm 

essungen notwendig um das Modell abzusichern. Die in diesem 

Bericht vorgestellte Methodik zur Messung der Zerspankräfte lässt 

sich mit einem geringen Aufwand auf verschiedene Zahnradgeometrien 

und weitere Prozesse wie z. B. den Profilschleifprozess übertragen. 

Die empirischen Parameter können durch weitere Unter su ch ungen 

ermittelt werden. Hierfür wurde ein Nachfolgeprojekt namens 

„Weiterentwicklung eines Zerspankraftmodells für das kontinuierliche 

Wälzschleifen unter Berücksichtigung von mikrogeometrischen 

Einflüssen“ (KL 500/133-1) genehmigt. Hier werden die empirischen 

Schnittkraftfaktoren basierend auf Ein- und Mehrkornritzversuchen 

sowie weiteren Messungen an Zahnrädern optimiert, mit dem Ziel 

empirische Parameter möglichst zu eliminieren. 

Die Autoren danken der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) 

[Projektkennzeichen KL500/94-1] für die Bereitstellung der finanziellen 

Mittel zur Durchführung des den vorgestellten Ergebnissen zugrunde 

liegenden Forschungsprojekts. Für die softwaregestützte Ermittlung 

von Simulationsergebnissen mit dem Programmsystem Geargrind 3D 

wird der Förderung durch den WZL-Getriebekreis gedankt 

Literaturverzeichnis: 

[1] Schriefer, H; Thyssen, W; Wirz, W; Scacchi, G; Gretler, M.: Reishauer 

Wälzschleifen: Eigenverlag Reishauer, Walisellen, 2008. 

[2] Bausch, T.: Innovative Zahnradfertigung: Verfahren und Maschinen zur 

kostengünstigen Herstellung von Stirnrädern mit hoher Qualität. 3.th ed.: Expert 

Verlag, Renningen-Malmsheim, 2006. 

[3] Türich, A.: Werkzeugprofilgenerierung beim Wälzschleifen. Dissertation, 

Universität Hannover, 2002. 

[4] Klocke F; Gorgels C; Reimann J, 2009: Kontinuierliches Wälzschleifen von 

Verzahnungen: Softwareunterstützte Prozessoptimierung. WB Werkstatt und 

Betrieb, 2009:62–63. 

[5] Reimann, J.: Randzonenbeieinflussung beim kontinuierlichen Wälzschleifen 

von Stirnradverzahnungen. Dissertation, RWTH Aachen, 2014. 

[6] Winkel, O.: Steigerung der Leistungsfähigkeit von Hartmetallwälzfräsern 

durch eine optimierte Werkzeuggestaltung. Dissertation, RWTH Aachen, 2005. 

[7] Sulzer, G.: Leistungssteigerung bei der Zylinderradherstellung durch genaue 

Erfassung der Zerspankinematik. Dissertation, RWTH Aachen, 1973. 

[8] Klocke F; Kobialka C; Stuckenberg A; Krömer M; Weber G: Simulation-based 

process design for gear hobbing. In: Höhn B. International Conference on Gears: 

Europe invites the world. VDI Berichte 2199, VDI Verlag, München, 2013. 

[9] Röthlingshöfer, T.: Auslegungsmethodik zur Optimierung des Einsatzverhaltens 

von Beveloidverzahnungen. Dissertation, RWTH Aachen, 2012. 

[10] Brecher C; Brumm M; Hübner F: Manufacturing simulation for generatinggear 

grinding of large-module gears. In: Höhn B. International Conference on 

Gears: Europe invites the world. VDI Berichte 2199, VDI Verlag, München, 2013. 

[11] Brecher C; Klocke F; Brumm M; Hübner F: Local simulation of the specific 

material removal rate for generating gear grinding. In: Velex P. International 

Gear Conference 2014: 26th-28th August 2014, Lyon. 1. Aufl, Chandos Publishing, 

Cambridge/UK, 2014. 

[12] Klocke F; Ophey M; Reimann J: Prediction of Surface Zone Changes in 

Generating Gear Grinding. In: AGMA. AGMA Fall Technical Meeting 2014, 

AGMA Eigendruck, Alexandria (USA), 2014. 

[13] Werner, G.: Konzept und Technologische Grundlagen zur Adaptiven 

Prozessoptimierung des Außenrundschleifens. Habilitation, RWTH Aachen, 1973. 

[14] Kassen, G.: Beschreibung der elementaren Kinematik des Schleifvorganges. 

Dissertation, RWTH Aachen, 1969. 

Formelzeichen 

F‘ n 

[N] Bezogene 

Schleifnormalkraft 

Acu [mm²] Spanungsquerschnitt 

k [N/ 

mm²] 

Spezifische Schnittkraft 

Nkin [-] Kinematische 

Schneidenanzahl 

lg [mm] Kontaktlänge n [-] Exponentialkoeffizient 


Positionsmessfehler in 

Servoantrieben 

Josef Wittmann, Rainer Hagl 

Alle gängigen Verfahren zur Positionsmessung in 

Servoantrieben liefern analoge sinusförmige 

Messsignale, die anschließend elektronisch unterteilt 

werden. Der damit einhergehende Messfehler wird in 

diesem Artikel beschrieben. Die Ergebnisse dienen als 

Basis um Auswirkungen des Positionsmessfehlers im 

Regelkreis systematisch untersuchen zu können. 

Einführung 

Messgeräte für Servoantriebe in der Industrieautomation zur Bestimmung 

der Linear- oder Winkelposition basieren zum überwiegenden 

Anteil auf optoelektronischen Messprinzipien. Diese ermöglichen im 

Vergleich zu anderen Technologien höhere Genauigkeiten und Auflösungen 

bei gleichen Montagetoleranzen der relativ zueinander 

beweglichen Teile des Messgerätes. In Anwendungen mit geringeren 

Anforderungen werden induktive und magnetische Messprinzipien 

verwendet. Allen Messprinzipien gemeinsam ist, dass sie analoge 

mehr oder weniger sinusförmige Messsignale liefern, die anschließend 

weiterverarbeitet werden. Die Weiterverarbeitung erfolgt im 

Messgerät oder in der Folgeelektronik. Um eine Richtungserkennung 

der Bewegung zu ermöglichen, werden üblicherweise zwei um 90 ° 

phasenverschobene Messsignale u 1 

und u 2 

gebildet. Bei idealen Messsignalen 

ist der Momentanwert abhängig von der Position x, der 

Signalperiode x SP 

und der nominalen Signalamplitude û n : 

Die Signalperiode x SP 

berechnet sich bei Winkelmessgeräten aus 

der Anzahl an Signalperioden z SP 

pro Umdrehung (Gl. 2). So hat ein 

Drehgeber mit 2 048 Signalperioden pro Umdrehung eine Signalperiode 

von ca. 633 Winkelsekunden. 

Josef Wittmann, M.Sc. ist Wissenschaftlicher Mitarbeiter 

Hochschule für angewandte Wissenschaften in Rosenheim 

Prof. Dr.-Ing. Rainer Hagl ist Elektrische Antriebstechnik 

und modellbasierte Steuergeräteentwicklung an der 

Hochschule für angewandte Wissenschaften in Rosenheim 

Das Argument der Winkelfunktionen in den Gleichungen 1a und 

1b kann durch den Signalperiodenwinkel ϕ SP 

ersetzt werden: 


MESSTECHNIK 

01 Phasenverschobene 

Messsignale und vektorielle 

Darstellung idealer Messsignale 

Der Übersichtlichkeit halber ist es zweckmäßig die Messsignale u 1 

und u 2 

zu normieren. Als Bezugsgröße wird der nominale Scheitelwert 

û n der Messsignale gewählt: 

rechts dargestellt. Die Amplitudenquantisierung der Messsignale 

begrenzt im Wesentlichen die erreichbare Positionsauflösung. Die 

Positionsauflösung q x 

berechnet sich aus der Signalperiode und 

dem Unterteilungsfaktor : 

Dieser Zusammenhang ist in Bild 01, links dargestellt. Trägt man 

beide Signale rechtwinkelig zueinander auf (vektorielle Darstellung) 

ergibt sich idealerweise ein Kreis (Bild 01, rechts). 

Eine übliche Methode um aus den beiden Messsignalen die Position 

in einer Signalperiode zu bestimmen basiert auf der Arkustangens- 

Berechnung. Dabei wird die Arkustangens-Funktion so abgewandelt, 

dass ein eindeutiger Winkel in allen vier Quadranten und für 

berechnet werden kann (Gl. 5a). Aufgrund der Periodi zität der 

Messsignale ist der daraus berechnete Unterteilungswinkel ϕ SD 

nicht eineindeutig. Ein absoluter Positionsbezug kann deshalb 

nur für den Positionsmesswert innerhalb einer Signalperiode y SP 

her gestellt werden (Gl. 5b). Mit den idealen Messsignalen aus 

Gleichung 4a und 4b entspricht der berechnete Unterteilungswinkel 

ϕ SD 

dem Signalperiodenwinkel ϕ SP. 

Die Berechnung des Positionsmesswertes innerhalb einer Signalperiode 

aus den Messsignalen wird im Folgenden als Unterteilung 

(engl. Subdivision) bezeichnet. Um die Arkustangens-Berechnung 

durchführen zu können müssen die Messsignale digitalisiert werden. 

Die Unterteilung durch die Auswerteelektronik ist im Bild 02, 

Gängige Unterteilungsfaktoren in Anwendungen mit Servoantrieben 

sind 4 096-fach bis 16 384-fach. Dadurch ergeben sich z. B. für 

einen Drehgeber mit 2 048 Signalperioden pro Umdrehung bei 

16 384- facher Unterteilung mehr als 33 Mio. Positionsmessschritte 

pro Umdrehung bzw. eine Positionsauflösung von ca. 0,04 Winkelsekunden. 

Eine hohe Positionsauflösung ist eine Grundvoraussetzung 

um bei einer digitalen Regelung die Rückführgröße für den 

Drehzahlregelkreis zu berechnen [1], [2]. 

Um den gesamten Messbereich abdecken zu können müssen 

mehrere Signalperioden ausgewertet werden. Durch Zählen der 

Nulldurchgänge der Messsignale kann eine relative Position ermittelt 

werden (Bild 02, links). Der Positionsmesswert wird aus dem 

Ergebnis der Unterteilung und dem Zählerstand gebildet. Das dabei 

entstehende Signal bezeichnet man als Inkrementalsignal. 

Der absolute Positionsbezug im gesamten Messbereich wird bei 

inkrementalen Messgeräten mittels einer sogenannten „Referenzpunktfahrt“ 

hergestellt. Vorteilhafter sind absolute Messgeräte bei 

denen jede einzelne Signalperiode innerhalb des Messbereiches 

codiert ist. Durch Auswertung dieser Codierung kann zu jedem 

Zeitpunkt ein absoluter Positionsbezug hergestellt werden. Um die 

absolute Position zu bestimmen ist keine Bewegung des Servoantriebs 

erforderlich. 

Genauigkeit von Positionsmessgeräten 

Die Messfehler eines Positionsmessgerätes und damit dessen Messgenauigkeit 

werden in einem Messprotokoll dokumentiert. In Bild 03 

ist beispielhaft ein Messprotokoll eines Gerätes zur Winkelmessung 

dargestellt. Die Grenzen des Gesamtfehlers ∆y P 

der Messung zeigen 


02 Prinzipielle Darstellung der Verarbeitung der 

Messsignale durch die Auswerteelektronik 

03 Messprotokoll eines Gerätes zur Winkelmessung 

Signalabweichung 

Amplitude 

Nullpunkt 

Phasenverschiebung 

Unterteilungswinkelfehler 

* * 

uˆ2 − uˆ 

∆φ 1 

SD ≈ sin 

* * 

( 2φ SP ) rad 

uˆ1 + uˆ2 

( * ( ) * ( )) 

∆φSD ≈− U10 cos φSP + U20 sin φ SP rad 

Tabelle 1: Unterteilungswinkelfehler für die Grundabweichungen 

unter der Voraussetzung kleiner Signalabweichungen und 


die Begrenzungslinien 2. und 3. Der Gesamtfehler setzt sich aus 

zwei Anteilen zusammen: 

n Langperiodischer Messfehler (Linie 1) 

n Messfehler in einer Signalperiode 

Langperiodische Abweichungen werden z. B. für einen Meter der 

Messlänge oder eine Umdrehung angegeben. Im Vergleich zu Messfehlern 

in einer Signalperiode sind langperiodische Messfehler, selbst 

bei den in Servoantrieben überwiegend eingesetzten gelagerten 

Messgeräten mit optischem Messprinzip, deutlich größer. Typische 

Werte für den langperiodischen Messfehler sind im Bereich von ±10 

bis ±40 Winkelsekunden. 

Bei der Unterteilung der Messsignale treten auf Grund nicht idealer 

Signale prinzipbedingt Positionsmessfehler in einer Signalperiode 

auf. Ursachen für die Abweichung der Messsignale von der idealen 

Sinusform sind nach [3] und [4]: 

n Unterschiedliche Signalamplituden der beiden Signale 

n Nullpunktabweichung beider Signale 

n Abweichung der Phasenverschiebung von 90 ° 

n Signaloberwellen 

Messfehler in einer Signalperiode schwanken um den langperiodischen 

Fehleranteil mit hoher Frequenz. Im Messprotokoll werden 

daher zweckmäßigerweise nur die maximalen Abweichungen, begrenzt 

durch die Linien 2 und 3, dargestellt. Quantisierungseffekte 

durch die Auswerteelek tronik sind in diesem Fehlerband beinhaltet. 

Sie sind üblicherweise deutlich kleiner als die von nicht idealen 

Signalen hervorgerufenen Positionsmessfehler. Die Positions auflösung 

beträgt bei einen Drehgeber mit 2 048 Signalperioden pro 

Umdrehung und 4 096-facher Unterteilung ca. 0,15 Winkelsekunden. 

Der Positionsmessfehler in einer Signalperioden aufgrund nicht 

idealer Signale ist typischerweise ± 1 bis ± 3 Winkelsekunden. 

Langperiodische Messfehler limitieren insbesondere die Positioniergenauigkeit 

eines Servoantriebs. Sie wirken sich nur bei hohen 

Drehzahlen (meist größer als 1 000 min -1 ) oder Geschwindigkeiten 

auf das Gleichlaufverhalten aus. Positionsmessfehler in einer Signalperiode 

haben Einfluss auf das Verhalten des: 

n Positionsregelkreises 

n Drehzahlregel- oder Geschwindigkeitsregelkreises 

Von besonderem Interesse sind die Gleichlaufschwankungen und die 

Anregung schwach gedämpfter Eigenschwingungen mechanischer 

Übertragungselemente, da diese wesentlichen Einfluss auf das Produktionsergebnis 

haben. Den größten Einfluss haben Positionsmessfehler 

in einer Signalperiode auf den Drehzahlregelregelkreis 

[5]. Gründe hierfür sind: 

n Der Drehzahlmesswert für den Drehzahlregler wird aus der gemessenen 

Position durch zeitdiskrete Differentiation oder Zustandsbeobachter 

berechnet, wodurch die Messfehler frequenzabhängig 

„verstärkt“ werden 

n Die Regeldynamik des Positionsregelkreises ist niedriger als die 

des Drehzahlregelkreises 

Bei den linearen Direktantrieben gilt entsprechendes für den 

Geschwindigkeitsregelkreis. 

Mathematische Beschreibung der 

Positionsmessfehler 

Um den Einfluss von Messfehlern in einer Signalperiode des Positionsmessgerätes 

auf das dynamische Verhalten von Servoantrieben zu 

verstehen und modellieren zu können, ist eine mathematische 

Beschreibung des Positionsmessfehlers in Abhängigkeit von den 

fehler behafteten Messsignalen erforderlich. Für diesen Zweck 

wird der Winkelfehler bei der Unterteilung ∆ϕ SD 

als Differenz zwischen 

dem Signalperiodenwinkel ϕ SP 

und dem berechneten 


MESSTECHNIK 

Unterteilungs winkel ϕ SD 

definiert: 

Der Positionsmessfehler in einer Signalperiode ∆y SP 

berechnet sich 

daraus zu: 

Die Ableitung der Gleichungen für den resultierenden Unterteilungswinkelfehler 

aus den Grundabweichungen kann für alle Einflussgrößen 

separat erfolgen. Mit Näherungen für kleine Abweichungen 

der Messsignale und kleine Unterteilungswinkelfehler 

wurden die Gleichungen in Tabelle 1 hergeleitet. 

Messsignale mit Grundabweichungen führen demnach zu einem 

trigonometrischen Verlauf des Unterteilungswinkelfehlers mit 

gleicher bzw. doppelter Frequenz des Messsignales. Die indi viduelle 

Signalabweichung wirkt sich jeweils in der Amplitude der 

Terme aus. 

B Signaloberwellen 

A Grundabweichungen 

Abweichungen der Signalamplitude 

, der Nullpunkte 

U 10 

≠ 0 und U 20 

≠ 0 oder der Phasenlage ∆ϕ PS 

≠ 0 der Messsignale 

werden als Grundabweichungen bezeichnet. Ein systematischer 

Zusammenhang der Grundabweichungen und ein daraus resultierender 

Positionsmessfehler wird in [3], [6], [7] und [8] beschrieben. 

In den Gleichungen 8a und 8b sind die Messsignale mit Grundabweichungen 

dargestellt. 

Signaloberwellen führen zu einer Abweichung der Messsignale von 

der idealen Sinusform. Für die Modellierung des daraus resultierenden 

Unterteilungswinkelfehlers werden den Messsignalen Oberwellen 

allgemeiner Ordnung m mit der Amplitude überlagert: 

⎛ ∆φPS 

⎞ 

u1 = U10 + usin ˆ1 ⎜φ SP + ⎟ 

(8a) 

⎝ 2 ⎠ 

⎛ ∆φPS 

⎞ 

u2 = U20 −uˆ 

2cos⎜φ SP − ⎟ 

(8b) 

⎝ 2 ⎠ 

Eine Normierung der Messsignale mit Grundabweichungen auf 

den nominalen Scheitelwert führt zu: 

In normierter Darstellung der Messsignale mit Signaloberwellen 

folgt: 

∞ 

* u 

* 

u 1 

1 = = sin( φSP) + uˆ msin( mφ SP ) 

(9c) 

ûn 

m 

∑ 

= 2 

Die Signaloberwellen ergeben sich aus den Messprinzipien, welche 

die Abtastung von über die Messlänge oder dem Umfang verteilter 

regelmäßiger optischer, magnetischer oder induktiver Strukturen 

nutzen. Mit dem gewählten Ansatz zur Beschreibung sind sie 

deshalb ortsabhängig formuliert. Der Verlauf der Messsignale mit 

04 Messsignale mit 

Signaloberwellen und 

vektorielle Darstellung (im 

Vergleich zum Stand der 

Technik sind extrem hohe 

Oberwellenanteile 

dargestellt) 


Signaloberwellen ist in Bild 04, links exemplarisch jeweils für eine 

normierte Amplitude von dargestellt. 

Der Unterteilungswinkelfehler ∆ϕ SD 

wird im Folgenden für eine 

allgemeine Ordnung m und Amplitude der Signaloberwelle, 

sowie als Funktion des Signalperiodenwinkels, hergeleitet. 

Definiert wurde der Unterteilungswinkelfehler in Gleichung 7a als 

Differenz zwischen dem Winkel in einer Signalperiode und dem 

Unterteilungswinkel. Um den Unterteilungswinkel ϕ SD 

in der Gleichung 

zu eliminieren wird dieser durch die Arkustangens-Funktion 

substituiert und die normierten Messsignale mit Signaloberwellen 

(Gl. 9c und 9d) in die Gleichung eingesetzt: 

Eine allgemeine Näherung des Unterteilungswinkelfehlers für 

beliebige Ordnungen m und kleine Amplituden der Signaloberwellen 

ist in Gleichung 13b dargestellt. In den Gleichungen 

für bestimmte Ordnungen entfällt jeweils einer der letzten beiden 

Terme. Für gerade und ungerade Ordnungen der Signalober wellen 

entstehen deshalb symmetrische Ergebnisse die in Tabelle 2 bis zur 

5. Ordnung der Oberwellen zusammengefasst sind. 

Werden die von der Idealform abweichenden Messsignale aus 

Bild 04 in vektorieller Darstellung aufgetragen ist eine charakteristische 

Abweichung von der idealen Kreisform zu erkennen (Bild 04 

rechts). Ebenso wie Grundabweichungen führen Signaloberwellen 

der Messsignale zu Positionsmessfehlern in einer Signalperiode mit 

einem trigonometrischen Verlauf. Der Scheitelwert der Signaloberwelle 

wirkt sich als Amplitude im Positionsmessfehler aus. Die 

spezielle Form des Fehlers eignet sich für eine Formulierung des 

mathematischen Modells als Fourier-Reihe: 

Eine Umformung durch Anwendung trigonometrischer Beziehungen 

und Formeln führt zu folgender Gleichung: 

Die Koeffizienten a i 

und b i 

der trigonometrischen Terme in Gleichung 

14 können den Tabellen 1 und 2 unmittelbar entnommen 

werden. Alle betrachteten Signalabweichungen führen zu Unterteilungswinkelfehlern 

mit einem Vielfachen der Frequenz des Messsignals. 

Das Signalspektrum des Positionsmessfehlers ist somit von 

ausgeprägten Linienstörern überlagert. Mit dem vorgestellten Modell 

können die Auswirkungen dieser Störfrequenzen in digitalen Regelkreisen 

von Servoantrieben systematisch analysiert werden. 

Mit Umformungen und Substitutionen kann keine weitere Vereinfachung 

von Gleichung 12 erreicht werden. Jedoch kann der Ausdruck 

mit Näherungen für kleine Signalamplituden und Unterteilungswinkelfehler 

reduziert werden: 

n Bei kleinen Amplituden der Signaloberwellen 

kann der 

trigonometrische Term im Nenner von Gleichung 12 vernachlässigt 

werden 

n Für kleine Unterteilungswinkelfehler kann die Tangens-Operation 

mit dem Argument approximiert werden: tan(∆ϕ SD 

) ≈ ∆ϕ SD 

für 

. Um weiterhin konsistente Gleichungen zu 

erhalten müssen die approximierten Terme mit der Einheit „rad“ 

erweitert werden. 

Für den abgeleiteten Unterteilungswinkelfehler aus Gleichung 12 

ergibt sich mit den beschriebenen Näherungen folgender Ausdruck: 

Modellverifikation 

Das abgeleitete mathematische Modell des Positionsmessfehlers in 

einer Signalperiode wird in zwei Schritten verifiziert. Mit einer 

Simulation kann die Gültigkeit der mathematischen Ableitung des 

Modells bestätigt werden, speziell im Hinblick auf die eingeführten 

Näherungen. Die experimentellen Untersuchungen dienen dazu, 

die Systematik der Signalabweichungen und der daraus resultierenden 

Positionsmessfehler zu validieren. 

A Simulation 

Die Auswirkungen der verschiedenen Signaloberwellen auf den 

berechneten Unterteilungswinkel ϕ SD 

können in einer Simulation 

einzeln betrachtet werden. Weiterhin sind alle Größen verfügbar um 

den Unterteilungswinkelfehler ∆ϕ SD 

exakt zu bestimmen. Durch die 

Simulation kann somit überprüft werden, ob die analytische Ableitung 

der Gleichungen für den Unterteilungswinkelfehler korrekt 

durchgeführt wurde. 

In der Simulation wurde für alle Signaloberwellen eine normierte 

Amplitude 

gewählt. Entsprechend dem abgeleiteten 

Modell muss für die Oberwellen 3. und 5. Ordnung der Verlauf des 


MESSTECHNIK 

Unterteilungswinkelfehlers identisch sein. Der Scheitelwert des 

Unterteilungswinkelfehlers entspricht nach Tabelle 2 der 

normierten Amplitude der jeweiligen Signaloberwelle. 

In Bild 05 ist der Verlauf der Unterteilungswinkelfehler aus den 

Daten der Simulation dargestellt. Der Fehler für die Oberwellen 

dritter und fünfter Ordnung schwingt wie analytisch berechnet mit 

vier- facher Frequenz, weiterhin stimmt die Amplitude mit dem 

Scheitelwert aus Gleichung 15 überein. Weniger anschaulich ist 

das Ergebnis für die Oberwellen zweiter und vierter Ordnung zu 

interpretieren, da sich die vier trigonometrischen Terme im Fehler 

überlagern. Die Lage der Scheitelwerte dieser Fehler kann über die 

Nullstellen der ersten Ableitung der Gleichungen für die Unterteilungswinkelfehler 

berechnet werden: 

05 Unterteilungswinkelfehler für verschiedene Ordnungen 

der Signaloberwellen aus der Simulation 

Die Nullstellen von Gleichung 16b wurden mit einem numerischen 

Lösungsverfahren ermittelt, da eine analytische Lösung nicht an gegeben 

werden kann. Setzt man die berechneten Nullstellen in die 

Originalfunktion ein, so entsprechen die Funktionswerte den min. 

und max. Scheitelwerten: 

Auch bei den Signaloberwellen zweiter und vierter Ordnung stimmen 

die Ergebnisse der Simulation mit den berechneten Werten für die 

Lage und die Scheitelwerte grundsätzlich überein. 

Die in der Simulation gewählte normierte Signalamplitude 

ist im Vergleich zum Stand der Technik extrem hoch 

gewählt, und führt zu einem sehr großen Winkelfehler bei der 

Unterteilung. Die eingeführte Näherung zur Herleitung des 

mathe matischen Modells für kleine Unterteilungswinkelfehler 

( ) ist an den Scheitelwerten gerade noch erfüllt. 

Die Genauigkeit des Modells ist durch die getroffenen Näherungen 

von der Amplitude der Signaloberwellen abhängig. Der relative 

Modellfehler e Mod 

wird gebildet, indem die Abweichung zwischen 

Simulation ∆ϕ SD,Sim 

und eingeführten Modell ∆ϕ SD,Mod 

auf den max. 


bezogen wird: 

m 

2 

3 

4 

06 Abweichung des mathematischen Modells für den 

Unterteilungswinkelfehler gegenüber den Daten aus der 

Simulation für verschiedene Amplituden der 

Signaloberwelle dritter Ordnung 


5 

( ) 

* 

∆φSD ≈−uˆ 5sin 4φSP 

rad 

In Bild 06 ist der Verlauf der relativen Modellabweichung für verschiedene 

Signalamplituden der Oberwelle dritter Ordnung exemplarisch 

Tabelle 2: Gleichungen der Unterteilungswinkelfehler für Signaloberwellen 

unter der Voraussetzung kleiner Signalabweichungen 

und Unterteilungswinkelfehler 


07 Positionsmessfehler durch Unterteilung über 

zwei Signalperioden 

08 Spektralkomponenten des Positionsmessfehlers verschiedener 

Messgeräte aus einer DFT über 80 Signalperioden. Bezugsgröße für die 

logarithmierte Darstellung der Ordinate ist eine Winkelsekunde 

Parameter Symbol Wert 

Signalperioden je Umdrehung z Sp 

2 048 

Motordrehzahl n Mo 

0,47 min -1 

Frequenz der Messsignale f MS 

16 Hz 

Abtastfrequenz f S 

16 kHz 

Tabelle 3: Parameter der experimentellen Untersuchung 

dargestellt. Erwartungsgemäß nimmt der relative Fehler mit größer 

werdender Amplitude der Signaloberwelle zu. 

B Experimentelle Untersuchungen 

Zur Untersuchung des analytisch abgeleiteten Modells des Unterteilungswinkelfehlers 

wurden experimentelle Untersuchungen 

durchgeführt. Der verwendete Versuchsaufbau (Titelbild) besteht 

aus zwei permanenterregten Drehstrom-Synchronmaschinen die 

in feldorientierter Regelung betrieben werden. Die beiden Antriebssysteme 

unterscheiden sich nur durch die im Motorgehäuse integrierten 

Positionsmessgeräte. Die Messgeräte haben eine Genauigkeit 

von ± 20 Winkelsekunden und 2 048 Signalperioden in einer 

Umdrehung, unterscheiden sich aber in der Abtasttechnologie. 

Zusätzlich kann auf der Motorwelle ein Referenzwinkelmessgerät 

mit 16 384 Signalperioden pro Umdrehung und einer Genauigkeit 

von ± 2,5 Winkelsekunden angebaut werden. Bei 4 096-facher Unterteilung 

ergibt sich eine Positionsauflösung von ca. 0,02 Winkelsekunden. 

Software, Mess- und Auswerteelektronik sind in einem 

modularen Rapid Prototyping System der Firma Dspace implementiert. 

Es wurde ein vollständiger modellbasierter Entwicklungsansatz 

auf Basis von Matlab, Simulink und Stateflow gewählt. 

Der Antrieb mit dem zu untersuchenden Positionsmessgerät wird 

bei den Messungen drehzahlgeregelt betrieben. Der Signalperiodenwinkel 

ϕ SP 

kann aus der Motordrehzahl n Mo 

und der Anzahl an Signalperioden 

je Umdrehung z SP 

durch Integration berechnet werden. 

Dabei entspricht der Integrand in Gl. 19 der Frequenz der Messsignale 

f MS 

. 

Die Rückführgröße für die Drehzahlregelung wird jeweils aus dem 

Referenzwinkelmessgerät abgeleitet. Deshalb kann die Drehzahl 

des Antriebs – und somit auch die Frequenz der Messsignale – als 

konstant betrachtet werden. Die unterteilten Positionsmesswerte 

werden mit der Abtastfrequenz der Drehzahlregelung f S 

aufgezeichnet. 

Die Drehzahl der Antriebe n Mo 

wurde so gewählt, dass in jeder 

Signalperiode des zu untersuchenden Positionsmessgeräts 1 000 

Abtastpunkte liegen. Die Parameter der Messungen sind in Tabelle 3 

zusammengefasst. 

Im beschrieben Versuchsaufbau wird der Positionsmessfehler in 

einer Signalperiode ∆y SP 

aus der Differenz zwischen dem Referenzwinkelmessgerät 

und dem Positionsmessgerät des jeweiligen 

Motors berechnet. Für die beiden Positionsmessgeräte ist der 

Verlauf des Fehlers für zwei Signalperioden in Bild 07 dargestellt. 

Ein systematischer Verlauf des Positionsmessfehler ist für beide 

Positionsmessgeräte deutlich zu erkennen. Die beiden untersuchten 

Messgeräte besitzen eine eindeutig unterschiedliche 

Signalqualität. Das Messgerät 2 entspricht dem momentan 

modernsten Stand der Technik in der Serie. Die Scheitelwerte 

der Positionsmessfehler in e iner Signalperiode betragen 

ca. ± 1,6 bzw. ± 0,9 Winkel sekunden. Die Signalqualität χ SP wird 

zweckmäßigerweise aus dem Verhältnis des maximalen Positionsmessfehlers 

in einer Signalperiode bezogen auf die Länge 

bzw. den Winkel einer Signal periode berechnet: 

Für die beiden Messgeräte errechnet sich die Signalqualität zu: 


MESSTECHNIK 

Im Zeitbereich wird die Systematik der Messfehler bestätigt. Aus 

welchen Frequenzkomponenten sich der Positionsmessfehler zusammensetzt, 

kann durch eine Fourier-Transformation der Datensätze 

in den Frequenzbereich festgestellt werden. Insgesamt wurde 

der Positionsmessfehler über 80 Signalperioden mit jeweils 1 000 

Datenpunkten transformiert. Entsprechend dem mathematischen 

Modell muss sich das Frequenzspektrum des Positionsmessfehlers 

aus Vielfachen der Frequenz des Messsignales zusammensetzen. 

Die Frequenzspektren der Fourier-Transformierten Unterteilungswinkelfehler 

sind in Bild 08 dargestellt. Die Spektrallinie bei der 

Frequenz des Messsignals (Grundfrequenz) f MS 

und die entsprechenden 

Vielfachen sind im Frequenzbereich deutlich zu erkennen. 

Die Ergebnisse bestätigen die Systematik der Messfehler und 

die Gültigkeit des eingeführten mathematischen Modells. 

Zusammenfassung und Ausblick 

Im vorliegenden Artikel wurde ein mathematisches Modell von Positionsmessfehlern 

in einer Signalperiode durch Unterteilung sinusförmiger 

Messsignale abgeleitet und verifiziert. Das Modell bildet 

die Grundlage um Zusammenhänge und Auswirkungen dieser Messfehler 

in digitalen Regelkreisen von Servoantrieben im gesamten 

Drehzahl- bzw. Geschwindigkeitsstellbereich analysieren zu können. 

In nahezu allen Servoantrieben wird aus dem Positionsmesswert 

die Rückführgröße für den Drehzahlregelkreis abgeleitet. Um die 

Auswirkungen auf den Gleichlauf des Antriebs in Abhängigkeit von 

der Signalgüte des Positionsmessgerätes untersuchen zu können, 

müssen u. a. folgende Einflussgrößen mit betrachtet werden: 

n Abtastfrequenz der digitalen Regelung 

n Führungsbandbreite des Geschwindigkeits- beziehungsweise 

Drehzahlregelkreises 

n Durch Filter oder Beobachter limitierte Signalbandbreite 

Die Vielzahl an Parametern führt zu komplexen Zusammenhängen, 

die in derzeit laufenden Untersuchungen systematisch analysiert 

und verifiziert werden. 

Literaturverzeichnis: 

[1] D. Schröder und R. Kennel, „Gegenüberstellung von Drehzahl- und Positionsgebern,“ 

in Elektrische Antriebe Regelung von Antriebssystemen, Berlin Heidelberg, 

Springer Verlag, 2009, pp. 300-315, 

[2] R. Kennel, „Encoders for Simultaneous Sensing of Position and Speed in 

Electrical Drives With Digital Control,“ IEEE Transactions on Industry Applications, 

Vol. 63, No. 6, November/December 2007, 

[3] L. Sanchez-Brea and T. Morlanes, „Metrological errors in optical encoders,“ 

Measurement Science and Technology, IOP Science, 6 October 2008, 

[4] R. Hagl, Elektrische Antriebtechnik, 2., neu bearbeitete Auflage Hrsg., 

München: Carl Hanser Verlag, 2015, 

[5] R. Kennel, „Why Do Incremental Encoders Do a Reasonably Good Job in 

Electrical Drives with Digital Control?,“ IEEE Industry Applications Society, pp. 

925-930, 2006, 

[6] S. H. Hwang, J. H. Lee, J. M. Kim and C. Choi, „Compensation of Analog Rotor 

Position Errors due to Nonideal Sinusoidal Encoder Output Signals,“ Energy 

Conversion Congress and Exposition, IEEE, pp. 4469 - 4473, 2010, 

[7] A. Bünte und S. Beineke, „High-Performance Speed Measurement by 

Suppression of Systematic Resolver and Encoder Errors,“ IEEE Transaction on 

Industrial Electronics, Vol. 51, No. 1, 2 2004, 

[8] A. Bähr und P. Mutschler, „Systematic Error Correction Methods for Sinusoidal 

Encoders and their Application in Servo Control,“ in EPE, Toulouse, France, 2003. 

Formelzeichen Indizierung 

* Normierte Größe 

SD 

SP 

Sim 

Mod 

Unterteilung (engl. Subdivision) 

Signalperiode (engl. Signal period) 

Größe in Simulation ermittelt 

Größe mit Modell berechnet 

Formelzeichen Griechisch 

ϕ Winkelposition rad 

ϕ SD 

Unterteilungswinkel rad 

∆ϕ SD 

Unterteilungswinkelfehler rad 

ϕ φ SP 

Signalperiodenwinkel rad 

∆ϕ PS 

Phasenverschiebungsabweichung 

rad 

der 

Messsignale 

Unterteilungsfaktor der 

Auswerteelektronik 

Signalqualität der Messsignale 

− 

− 

Formelzeichen Lateinisch 

a i 

,b i 

Koeffizienten der Fourier-Reihe des Modells − 

e Mod 

Relativer Modellfehler % 

f i 

Spektralfrequenz (i-te Vielfache der Grundfrequenz) Hz 

f S 

Abtastfrequenz der Regelung Hz 

f MS 

Frequenz des Messsignales (Grundfrequenz) Hz 

m Ordnung der Signaloberwelle − 

n Mo 

Drehzahl des Motors 1/s 

q x 

Positionsauflösung m, rad 

u 1 

, u 2 

Messsignale V 

Scheitelwerte der Messsignale 

û Nominaler Scheitelwert der Messsignale V 

n 

U 10 

, U 20 

Nullpunktabweichungen der Messsignale V 

Scheitelwert der Signaloberwelle m 

x Position m, rad 

x SP 

Signalperiode m, rad 

∆y P 

Gesamter Positionsmessfehler m, rad 

∆y SP 

Positionsmessfehler in einer Signalperiode m, rad 

y SP 

Position in einer Signalperiode m, rad 

z SP 

Anzahl Signalperioden pro Umdrehung − 

V 

V 


ZU GUTER LETZT ... 

Und die Kugel rollt ... 

– eine Jubiläumsgeschichte 

Vor 125 Jahren wurde die Kugelfräsmaschine 

von Friedrich Fischer patentiert 

01 Am 17. Juli 1890 erhielt Friedrich Fischer 

vom kaiserlichen Patentamt das Patent 

Nr. 55783 für seine Kugelfräsmaschine 

02 In der Patentschrift ist das Bearbeitungsverfahren 

selbst nicht beschrieben, die 

Konstruktion der Maschine aber abgebildet 

02 

Nach langwierigen und 

kost spieligen Versuchen war es 

dem Schweinfurter Schlosser und 

Dreher Friedrich Fischer 1883 zum 

ersten Mal gelungen, mit der von 

ihm entwickelten „Kugelmühle“ 

gehärtete Kugeln aus Gussstahl 

gleich groß, genau rund und in 

hohen Stückzahlen zu fertigen. 

Vor 125 Jahren, am 17. Juli 1890, 

erhielt Fischer vom kaiserlichen 

Patentamt das Patent Nr. 55783 

für seine Kugelfräsmaschine. 

01 

Durch den Einbau von gehärteten Stahlkugeln 

in die Lager von Fahrrädern, die 

Fischer in Schweinfurt selbst herstellte, 

machte er sie leichtgängig und damit für 

seine Kunden attraktiv. Diese Stahlkugeln 

wurden damals in England auf Drehbänken 

in Handarbeit hergestellt. Sie waren nicht 

sehr präzise, dadurch bruchanfällig und 

zudem teuer. Fischer begann deshalb auf 

eigenkonstruierten Maschinen mit der 

Herstellung von Stahlkugeln zu experimentieren. 

Im Jahr 1883 kam der Durchbruch. 

Mit den ersten, von Fischer entwickelten 

Kugelmühlen, erreichte er ab dem Jahr 

1883 Genauigkeiten der Kugeln von bis zu 

0,020 mm, das sind 20 µm. 

Wer bei der Kugelmühle genau hinschaut, 

kann die Idee Fischers erkennen: Über den 

zu bearbeitenden Rohkugeln befindet sich 

eine Schleifscheibe, die leicht exzentrisch 

umläuft. Das hat zur Folge, dass die Kugeleigendrehachse 

um ca. 1,9 ° aus der Bearbeitungsebene 

– in diesem Fall aus der 

Waagerechten – geschwenkt ist. Jede Kugel 

dreht sich etwa 30 Mal um ihre fast waagerechte 

Achse, während sie sich gleichzeitig 

einmal um ihre dazu senkrechte 

Achse dreht. Somit wird jede 

Stelle der Kugeloberfläche durch 

das Werkzeug erfasst und alles, 

was vorsteht so lange abgearbeitet, 

bis die Kugel am Ende der 

Bearbeitung die nahezu ideale 

Kugelform erreicht hat. 

In den Folgejahren stieg die 

Produktion; ebenso die Zahl der 

Beschäftigten. Im Jahr 1887 

traten zwei Männer in Fischers 

Unternehmen ein, die bald die 

Geschichte der Wälzlager mitprägen 

sollten: Engelbert Fries 

und Wilhelm Höpflinger. Die im 

Jahr 1888 von Höpflinger konstruierte 

Fräsmaschine ermöglichte eine noch wirtschaftlichere 

und rationellere Produktion 

der Kugeln. Missstimmigkeiten führten 

jedoch dazu, dass sich Fries und Höpflinger 

1890 von Fischer trennten und am 

15. Mai 1890 ihre eigene Firma gründeten. 

Höpflinger baute die patentierte „Kugelfräsmaschine“ 

nach und Fischer klagte 

dagegen. Das Gericht urteilte salomonisch: 

Fischer wurde als Patent in haber bestätigt, 

Höpflinger das lizenzfreie Nutzungsrecht 

zugesprochen. 

Mittlerweile waren sowohl Fischers 

„Erste Automatische Gußstahlkugelfabrik“ 

wie auch Fries und Höpflinger dazu übergegangen, 

außer den Kugeln auch komplette 

Kugellager zu fertigen. Um die Jahrhundertwende 

existierten in Schweinfurt bereits 

eine ganze Reihe kleinerer Unternehmen, 

die weitsichtig die Bedeutung der Wälzlager 

für die weitere Industrialisierung und die 

stürmisch einsetzende Automobilisierung 

erkannt hatten. 

www.schaeffler.de 


VORSCHAU 

IM NÄCHSTEN HEFT: 3/2016 

ERSCHEINUNGSTERMIN: 18. 03. 2016 • ANZEIGENSCHLUSS: 03. 03. 2016 

01 

02 

03 

04 

01 Nach über 35 Jahren Betrieb wurde im Schiffshebewerk Lüneburg 

in Scharnebeck die Antriebstechnik erneuert. Motoren und Industriegetriebe 

wurden ausgetauscht. Die Besonderheit: Es handelt sich um 

Standardgetriebe, die für diesen Einsatz konstruktiv angepasst wurden. 

02 Bei der Entwicklung neuer Servoantriebe standen vor allem drei 

Ziele im Vordergrund: Eine konsequent zeitsparende Inbetriebnahme, 

ein hoher Produktionsausstoß und maximale Ausfallsicherheit. 

Der direkte Weg 

im Internet: 


als E-Paper: 

www.engineering-news.net 

Redaktion: 

d.schaar@vfmz.de 

MDA Technologies: 

www.en.engineering-news.net 

03 Um falsch gespannte Speichen bei Fahrradrädern zu vermeiden, 

sind stets gleich bleibende Werte beim Spannen gefragt. In Laufrad- 

Richtmaschinen stellen hydraulische Bremszylinder dies sicher und 

sorgen so für einen reibungslosen Produktionsablauf. 

04 Das Leergut-Management ist eine komplexe Angelegenheit. 

Dabei ist die vollautomatische Flaschenerkennung, die Entnahme von 

Falschflaschen und die Wiederbefüllung bzw. Komplettierung 

von Kästen mit sortenreinen Flaschen entscheidend. Behilflich sind 

hierbei Zahnriemen-Linearachsen. 

(Änderungen aus aktuellem Anlass vorbehalten) 


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hydraulics and pneumatics 

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antriebstechnik 1-2/2016

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